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歐洲智能電網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)家電與智能電網(wǎng)互動(dòng)
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http://m.t3home.cn 發(fā)表日期：2011-7-19 10:06:37
蘭格鋼鐵 |
智能電網(wǎng)最早出現(xiàn)在歐洲，因此歐洲適應(yīng)智能電網(wǎng)的家用電器技術(shù)開發(fā)起步較早，并具有自身特色。與智能電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)相適應(yīng)，信息交換、需求響應(yīng)、系統(tǒng)管理成為智能化家用電器的新功能。同時(shí)，住宅能源管理系統(tǒng)、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置、太陽能光伏發(fā)電裝置、電動(dòng)汽車等進(jìn)入家庭，成為智能電網(wǎng)終端。
2002年4月，歐盟委員會(huì)提出了“歐洲智能能源”計(jì)劃，并在2003~2006年投資2.15億歐元，支持歐盟各國(guó)和各地區(qū)開展旨在節(jié)約能源、發(fā)展可再生能源和提高能源使用效率的行動(dòng)，更好地保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2005年，根據(jù)可再生能源和分布式發(fā)電的發(fā)展要求，歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)論壇成立。該論壇發(fā)表的報(bào)告重點(diǎn)研究了未來電網(wǎng)的發(fā)展前景和需求，提出了智能電網(wǎng)的優(yōu)先研究?jī)?nèi)容和歐洲智能電網(wǎng)的重點(diǎn)領(lǐng)域。在歐盟第五、第六研發(fā)框架計(jì)劃的支持下，歐洲未來電網(wǎng)SmartGrids(智能電網(wǎng))技術(shù)平臺(tái)在2005年正式啟動(dòng)，適應(yīng)智能電網(wǎng)的家用電器技術(shù)開發(fā)進(jìn)程也隨之啟動(dòng)。
歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展
在環(huán)境保護(hù)和清潔能源利用方面，歐盟一直引領(lǐng)發(fā)展潮流，歐盟各國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展普遍表現(xiàn)出很高的積極性。早期智能電表進(jìn)入歐洲家庭的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。早在2001年，意大利國(guó)家電力公司就安裝和改造了3000萬臺(tái)智能電表，建立起智能化的計(jì)量網(wǎng)絡(luò)。意大利國(guó)家電力公司全面實(shí)行遠(yuǎn)程抄表，是為了解決上門擾民、浪費(fèi)人力的問題，同時(shí)避免誤抄、誤算。
2006年，歐盟理事會(huì)能源綠皮書《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》明確指出，歐洲已經(jīng)進(jìn)入新能源時(shí)代，智能電網(wǎng)技術(shù)是保證電能質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展方向。保證供電的持續(xù)性、競(jìng)爭(zhēng)性和安全性是歐洲能源政策最重要的目標(biāo)，也是歐洲電力市場(chǎng)和電網(wǎng)必須面對(duì)的新挑戰(zhàn)。未來整個(gè)歐洲的電網(wǎng)必須向用戶提供高度可靠、經(jīng)濟(jì)有效的電能，并充分開發(fā)利用大型集中發(fā)電機(jī)和小型分布式電源。
目前，歐盟多個(gè)國(guó)家都在加快推動(dòng)智能電網(wǎng)的應(yīng)用和變革。與美國(guó)不同，歐洲智能電網(wǎng)主要側(cè)重于清潔能源的利用，特別是將大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽能電融入歐洲電網(wǎng)。同時(shí)，歐洲電網(wǎng)還將接入大量分布式微型發(fā)電裝置——住宅太陽能光伏發(fā)電裝置、家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置等，以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模集成性跳躍式發(fā)展。據(jù)測(cè)算，如果歐洲1.83億用戶全部接入智能電網(wǎng)，可以降低12%的電力消耗(18GW)。
2008年7月1日，意大利國(guó)家電力公司(ENEL)負(fù)責(zé)啟動(dòng)了歐盟11個(gè)國(guó)家25個(gè)合作伙伴聯(lián)合承擔(dān)的ADRESS項(xiàng)目。該項(xiàng)目總預(yù)算為1600萬歐元，目的是開發(fā)互動(dòng)式配電能源網(wǎng)絡(luò)，讓電力用戶主動(dòng)參與到電力市場(chǎng)及電力服務(wù)中。2001~2008年，意大利國(guó)家電力公司累計(jì)安裝了3180萬塊智能電表，覆蓋率已達(dá)到95%，剩余部分將于2011年前完成。
2009年4月，西班牙電力公司ENDESA牽頭，與當(dāng)?shù)卣献髟谖靼嘌滥喜砍鞘蠵uertoReal開展智能城市項(xiàng)目試點(diǎn)，包括智能發(fā)電(分布式發(fā)電)、智能化電力交易、智能化電網(wǎng)、智能化計(jì)量、智能化家庭，共計(jì)投資3150萬歐元。當(dāng)?shù)卣鲑Y25%，計(jì)劃用4年完成智能城市建設(shè)。該項(xiàng)目涉及9000個(gè)用戶、1個(gè)變電站以及5條中壓線路和65個(gè)傳輸線中心。
2009年6月，荷蘭阿姆斯特丹選擇埃森哲(Accenture)公司幫助自己完成“智能城市(SmartCity)”計(jì)劃。該計(jì)劃包括可再生能源利用、下一代節(jié)能設(shè)備、CO2減排等內(nèi)容。法國(guó)的規(guī)劃是從2012年1月開始，將所有新裝電表更換為智能電表。英國(guó)能源和氣候變化部2011年3月30日宣布，將于2019年前完成為英國(guó)3000萬戶住宅及商業(yè)建筑物安裝5300萬臺(tái)智能電表的計(jì)劃。目前英國(guó)的人口約為6000萬，約有2300萬戶家庭，該計(jì)劃幾乎涉及英國(guó)所有住宅和商業(yè)建筑物。
智能電網(wǎng)運(yùn)行管理中心可以對(duì)電力供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)同時(shí)實(shí)施控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)側(cè)對(duì)需求側(cè)負(fù)荷變化的及時(shí)調(diào)節(jié)，而且可以調(diào)節(jié)需求側(cè)用電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行，改善供應(yīng)和需求兩側(cè)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。與以往供用電雙方以合同方式規(guī)定負(fù)荷水平的作法不同，智能電網(wǎng)可以使供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)的響應(yīng)更及時(shí)，調(diào)節(jié)范圍更大，電網(wǎng)的電能質(zhì)量更高。
歐盟委員會(huì)認(rèn)為，建設(shè)新一代電網(wǎng)是今后10年內(nèi)歐洲最大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。歐洲寬帶通訊設(shè)備制造商PPC公司對(duì)新一代電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的估計(jì)極其樂觀。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，到2015年前后智能電網(wǎng)將覆蓋大部分歐洲城市。西門子公司相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，到2014年，建設(shè)新一代電網(wǎng)所需產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到300億歐元。
家用電器的智能化技術(shù)
智能電網(wǎng)的發(fā)展促使家用電器技術(shù)必須做出相應(yīng)的發(fā)展，未來家用電器必須具備與上位控制系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)相連接的功能。用戶能通過上位控制系統(tǒng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解和控制家中各種電器的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)需要在網(wǎng)上為電器選擇運(yùn)行模式和程序。據(jù)德國(guó)政府估計(jì)，僅提高供電和用電效率這一項(xiàng)措施所節(jié)省的電力，就等于250萬戶家庭1年的耗電量。
1.智能家電開發(fā)項(xiàng)目
智能家電開發(fā)項(xiàng)目(SMART-A)是歐洲智能能源(IEE)項(xiàng)目的子課題之一，2007年1月~2009年9月實(shí)施，是研究家用電器適應(yīng)智能電網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展課題，希望通過家用電器的智能化管理實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的低碳化。承擔(dān)項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)有德國(guó)波恩大學(xué)、英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)以及家電制造企業(yè)和節(jié)能機(jī)構(gòu)。
該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是深入分析技術(shù)問題、用戶偏好、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性以及實(shí)現(xiàn)與智能電網(wǎng)發(fā)展相適應(yīng)的家用電器的CO2潛力，促進(jìn)家用電器制造商、當(dāng)?shù)啬茉聪到y(tǒng)制造商以及電力系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，提出智能家用電器開發(fā)模式和實(shí)施戰(zhàn)略建議，并確定統(tǒng)一的信息交換標(biāo)準(zhǔn)。
該項(xiàng)目實(shí)施完畢后，獲得了諸多成果。首先，該項(xiàng)目明確了家用電器在較大規(guī)模的電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行智能化運(yùn)行的設(shè)計(jì)要求;其次，評(píng)估了消費(fèi)者對(duì)智能家用電器的喜好，提出了促進(jìn)消費(fèi)者接受這類產(chǎn)品的建議;第三，確定了在風(fēng)力發(fā)電比例較高的未來電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)供需平衡的目標(biāo)，對(duì)家用電器采用需求響應(yīng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了詳細(xì)分析;第四，評(píng)估了智能家用電器與區(qū)域內(nèi)可再生能源發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電進(jìn)行互動(dòng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性;第五，對(duì)在歐洲各地不同應(yīng)用條件下使用智能家用電器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行全面分析;第六，為有關(guān)各方提供了智能家用電器的發(fā)展模式和路線圖，包括引入智能電器的戰(zhàn)略建議和實(shí)施相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)政策的建議。
2.需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展
適用于智能電網(wǎng)的家用電器首先要具備與智能電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行所需的智能化水平，具備信息交換功能是這類家用電器的基本特征。意大利家電企業(yè)梅洛尼公司是最早開發(fā)利用公用通訊網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)信息交換的家電企業(yè)。1995年，梅洛尼公司的分支企業(yè)——意黛喜公司成功開發(fā)出具有信息交換功能的洗碗機(jī)，又在1999年展示了世界上第一臺(tái)利用GSM無線網(wǎng)絡(luò)連接互聯(lián)網(wǎng)的洗衣機(jī)。梅洛尼公司在隨后幾年投入大量資金研究在線服務(wù)、智能家電產(chǎn)品聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的信息化。
2009年10月，伊萊克斯公司、意黛喜公司、ENEL以及意大利電信公司4家企業(yè)在羅馬簽訂協(xié)議，共同研究和發(fā)展下一代家用電器技術(shù)，利用ENEL的遠(yuǎn)程管理網(wǎng)絡(luò)以及意大利電信公司的固定和移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)家電產(chǎn)品的遠(yuǎn)程管理和需求響應(yīng)。該合作開發(fā)計(jì)劃以“Energy@Home”命名，目的在于通過調(diào)節(jié)家電產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，降低電網(wǎng)的高峰負(fù)荷。
該項(xiàng)目是智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的組成部分。利用電網(wǎng)與家電產(chǎn)品的雙向信息交換，家電產(chǎn)品可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行發(fā)出的要求以及價(jià)格變化信息，自行調(diào)節(jié)運(yùn)行模式，從而有效避免電網(wǎng)過載及供用電負(fù)荷不平衡。用戶可以利用計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話以及家電產(chǎn)品自帶的顯示裝置，了解住宅的電力消費(fèi)狀況以及產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)，并利用互聯(lián)網(wǎng)調(diào)整需求響應(yīng)方案。
該試驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)計(jì)實(shí)施1年，參與試驗(yàn)各方的大致分工為：ENEL公司負(fù)責(zé)提供遠(yuǎn)程抄表管理系統(tǒng)和運(yùn)行管理，該系統(tǒng)能夠利用電信網(wǎng)絡(luò)與家電產(chǎn)品進(jìn)行通訊;意大利電信公司負(fù)責(zé)提供固定和移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)將采用Alice家庭網(wǎng)關(guān)和ZigBee無線技術(shù)，使家電產(chǎn)品與電網(wǎng)的監(jiān)控中心進(jìn)行雙向信息交換;伊萊克斯和意黛喜公司則利用智能家電產(chǎn)品以及相應(yīng)的控制程序，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品之間以及產(chǎn)品與電網(wǎng)之間的信息交換，以便對(duì)家電產(chǎn)品實(shí)施優(yōu)化運(yùn)行管理。
類似的試驗(yàn)計(jì)劃2008年已在英國(guó)開始實(shí)施，以抽簽方式免費(fèi)為3000個(gè)家庭提供具有需求響應(yīng)功能的冰箱。同時(shí)，英國(guó)軟件開發(fā)企業(yè)RLtec公司正在開發(fā)將多戶家庭的冰箱進(jìn)行集中監(jiān)控的需求響應(yīng)技術(shù)。該技術(shù)的原理是對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電網(wǎng)響應(yīng)要求和冰箱實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行差異化的模式運(yùn)行和控制，從而使得電網(wǎng)需求側(cè)的特性更好地滿足電網(wǎng)所需的響應(yīng)要求，電網(wǎng)參數(shù)更為穩(wěn)定。英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)以及英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院參與了相關(guān)的試驗(yàn)工作。RLtec公司的需求響應(yīng)軟件名為“動(dòng)態(tài)需求”，對(duì)冰箱壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以秒為單位進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，精確滿足電網(wǎng)所需的響應(yīng)要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，冰箱的使用性能以及壓縮機(jī)等主要部件的可靠性，并未受到不良影響。
德國(guó)弗勞恩霍夫的研究人員開發(fā)出一種可置于電表內(nèi)、用于合理調(diào)節(jié)電力消耗的軟件，可將電力供應(yīng)商(EVU)對(duì)幾分鐘和幾小時(shí)后電力價(jià)格發(fā)展情況的預(yù)計(jì)信息與用戶的需求和意愿相結(jié)合。運(yùn)行時(shí)，如果電費(fèi)上漲，并非簡(jiǎn)單地將空調(diào)或者洗衣機(jī)馬上關(guān)掉，更明智的做法是把冷柜或者冰箱作為能量貯存器使用。如果EVU提示2小時(shí)后電費(fèi)上漲，這些設(shè)備可以預(yù)先制冷，以保證之后很長(zhǎng)時(shí)間無需用電。這一做法也適用于熱水器和暖氣。
分布式發(fā)電裝置并網(wǎng)
歐盟各國(guó)的可再生能源發(fā)電比例已經(jīng)從1997年的13.9%增加到2010年的22.1%。歐洲議會(huì)2009年通過了促進(jìn)可再生能源利用的指令，規(guī)定到2020年歐盟地區(qū)的可再生能源供應(yīng)量應(yīng)達(dá)到全部能源供應(yīng)量的20%。而歐盟15個(gè)成員國(guó)(EU15)(2004年前歐盟的15個(gè)成員國(guó))的可再生能源工業(yè)的目標(biāo)是2020年可再生能源發(fā)電量達(dá)到總發(fā)電量的33%。在一系列能源政策的引導(dǎo)下，歐洲確定了分布式發(fā)電的發(fā)展方向。與之相適應(yīng)的研究重點(diǎn)集中在動(dòng)力與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、資源深度利用技術(shù)、智能控制和群控優(yōu)化技術(shù)以及綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)上。其中，與電網(wǎng)相關(guān)的研究主要針對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接入研究，以及解決分布式發(fā)電與現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)施的兼容、整合和安全運(yùn)行等問題。
1.可再生能源的挑戰(zhàn)
實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)與需求的互動(dòng)、協(xié)調(diào)，最大限度發(fā)揮現(xiàn)有電力系統(tǒng)的潛力，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)效率、可靠性以及電能質(zhì)量的全面提高，并為用戶帶來經(jīng)濟(jì)效益是歐洲智能電網(wǎng)的基本目標(biāo)。然而，大量分布式微型發(fā)電裝置的并網(wǎng)是歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展遇到的現(xiàn)實(shí)問題。2009年初，歐盟有關(guān)圓桌會(huì)議進(jìn)一步明確要求依靠智能電網(wǎng)技術(shù)將大西洋的海上風(fēng)電、歐洲南部和北非的太陽能電融入歐洲電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的跳躍式發(fā)展。
在英國(guó)，智能電網(wǎng)的探索方向是可再生能源發(fā)電和智能配電。英國(guó)能源公司計(jì)劃建設(shè)的8.6GW潮汐發(fā)電工程，將成為世界上最大的潮汐發(fā)電站，并計(jì)劃于2020年把利用風(fēng)力發(fā)電獲得的電力直接輸入城市電網(wǎng)。
但是，可再生能源利用存在一個(gè)突出問題，就是目前得到廣泛應(yīng)用的太陽能和風(fēng)能發(fā)電受氣象條件影響嚴(yán)重，供應(yīng)狀況穩(wěn)定性差，氣象條件的任何變化都會(huì)立即導(dǎo)致發(fā)電量變化。在電力需求增加或供應(yīng)下降時(shí)，電網(wǎng)頻率有可能發(fā)生變化。當(dāng)大型風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速明顯降低，或太陽能電站上空飄過一片云，電網(wǎng)頻率可能會(huì)下降。若頻率下降幅度達(dá)到1Hz，應(yīng)急發(fā)電裝置必須立即增加供電量;若電網(wǎng)頻率下降幅度達(dá)到48.8Hz，歐洲電網(wǎng)運(yùn)行管理中心必須切斷部分線路的供電，這意味著一些地區(qū)會(huì)因此停電。
在英國(guó)電網(wǎng)中，典型的電能流向是從北向南，在低壓用戶端(電壓為400V)有一定數(shù)量的家庭使用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組或太陽能光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置。雖然原來的輸電網(wǎng)仍然存在，但是新建的輸電網(wǎng)更多是互動(dòng)供電網(wǎng)絡(luò)。互動(dòng)住宅供電可以將住宅中剩余的電力逆向輸入電網(wǎng)，這是英國(guó)電力法中已明確規(guī)定的運(yùn)行方式。因此，電網(wǎng)公司面臨著技術(shù)上的改進(jìn)和創(chuàng)新(如需要雙向保護(hù)等)，這種互動(dòng)供電給電網(wǎng)的穩(wěn)定控制和調(diào)度造成很大困難，不但給電網(wǎng)技術(shù)、體系、市場(chǎng)、管理等方面造成影響，而且對(duì)傳統(tǒng)的供電、發(fā)電、輸電、配電也是一種挑戰(zhàn)。
同時(shí)，在用電負(fù)荷側(cè)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求進(jìn)行響應(yīng)，是近年來智能家電技術(shù)發(fā)展的新課題。以冰箱為例，冰箱與電網(wǎng)運(yùn)行管理中心之間可以進(jìn)行雙向信息交換，在電網(wǎng)供需平衡出現(xiàn)異常時(shí)，冰箱的控制裝置會(huì)立即做出響應(yīng)，根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化幅度以及冰箱內(nèi)各區(qū)域的溫度，在完全不耗電或低耗電模式下運(yùn)行。一般情況下，只要冰箱內(nèi)相應(yīng)區(qū)域的溫度不高于規(guī)定范圍，壓縮機(jī)將處于停機(jī)狀態(tài)。不同家電產(chǎn)品的需求響應(yīng)模式有所不同，目前歐洲家電企業(yè)正在積極開發(fā)這類產(chǎn)品。
2.燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的推廣
在歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)課題中，家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將促進(jìn)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的普及。燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的并網(wǎng)與太陽能光伏發(fā)電裝置的并網(wǎng)有相似之處，兩者均由電網(wǎng)末端向電網(wǎng)供電。燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，供電時(shí)間和功率更易控制。利用智能電網(wǎng)的信息交換功能，使用者可以規(guī)定家用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置向電網(wǎng)供電的時(shí)間和供電量。利用智能電網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的實(shí)時(shí)信息交換，更有利于提高電網(wǎng)的可靠性、電能質(zhì)量和運(yùn)行效率。
目前，英國(guó)政府鼓勵(lì)家庭安裝微型發(fā)電裝置，如家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置。在利用燃料獲得電能的過程中，通常需要先將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。按照熱力學(xué)原理，熱能不可能全部轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)電過程必然產(chǎn)生副產(chǎn)品——熱量。熱電聯(lián)產(chǎn)是對(duì)發(fā)電過程中產(chǎn)生的兩種形式的能量——電能和熱能均加以有效利用。家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的典型運(yùn)行方式是，將燃?xì)廪D(zhuǎn)換為動(dòng)力或直接發(fā)電，同時(shí)回收利用熱能。因此，相對(duì)于大型發(fā)電設(shè)備而言，家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的能源利用效率可以提高1倍左右。不過，目前英國(guó)家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)裝置的安裝數(shù)量仍然很少，還沒有對(duì)英國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行造成明顯影響。
與日本家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組主要采用內(nèi)燃機(jī)為原動(dòng)機(jī)的做法不同，歐洲的產(chǎn)品則更多使用外燃發(fā)動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，以斯特林循環(huán)為主，少量采用朗肯循環(huán)。采用外燃發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品可以使用的燃料種類較多，維護(hù)工作量少，不少產(chǎn)品在10年或10年以上的使用期內(nèi)無需維修。但是，這種產(chǎn)品的熱電轉(zhuǎn)換效率較低，通常為15%~20%，結(jié)合熱利用措施后，一般熱利用效率約為80%。2010年，德國(guó)大眾和LichtbLick能源公司合作生產(chǎn)家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，該產(chǎn)品最突出的特點(diǎn)是采用了先進(jìn)的煙氣冷凝熱回收技術(shù)，熱利用效率高達(dá)94%，機(jī)組的熱電轉(zhuǎn)換效率超過20%。大眾公司和LichtbLick能源公司計(jì)劃的年生產(chǎn)能力為1萬臺(tái)以上。
住宅能源管理系統(tǒng)
適應(yīng)智能電網(wǎng)的家用電器與智能電網(wǎng)的互動(dòng)是復(fù)雜而迅速的過程。一般情況下，用戶不具備運(yùn)行管理的專業(yè)知識(shí)，只能依靠家用電器的智能化控制功能實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的準(zhǔn)確和敏捷。通常要求在基本不影響用戶使用舒適性、便利性和使用習(xí)慣的情況下，實(shí)現(xiàn)家用電器與智能電網(wǎng)的互動(dòng)。一般情況下，互動(dòng)過程是在用戶沒有察覺的情況下完成的。顯然，這與目前市場(chǎng)上宣傳較多的、具有多媒體特征的智能家用電器不同。恰恰相反，適應(yīng)智能電網(wǎng)的家用電器幾乎不需要操作界面，更不需要多媒體界面，只需通過集中管理系統(tǒng)或其他操作界面就可實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定和管理。
優(yōu)化家用電器的運(yùn)行管理以實(shí)現(xiàn)節(jié)能是近年來家用電器節(jié)能技術(shù)發(fā)展的主要方向，包括太陽能熱水器與燃?xì)鉄崴鞯穆?lián)合運(yùn)行，熱泵系統(tǒng)與太陽能熱水器或燃?xì)鉄崴鞯穆?lián)合運(yùn)行，以及如何更經(jīng)濟(jì)地利用夜間電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段價(jià)格低廉的電力。多種功能相同或相似的家用器具的集成配置，大大增加了用戶的操作量。同時(shí)，由于存在運(yùn)行優(yōu)化的問題，用戶更加難以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的操作。解決措施是將相關(guān)器具的管理裝置實(shí)現(xiàn)信息交換，利用信息技術(shù)進(jìn)行管理。因此，家電智能化要求集中管理，及時(shí)對(duì)各個(gè)末端的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，最大限度提高住宅內(nèi)各種耗能器具所構(gòu)成系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，降低燃?xì)狻㈦娏蜔崮芟�。智能化住宅管理系統(tǒng)(HEMS)是家用電器和家用燃器具等所有智能器具的集中管理裝置，可以在一個(gè)操作界面上實(shí)現(xiàn)對(duì)所有器具的集中管理。
在成功開發(fā)具備利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換的家用電器后，意黛喜公司與意大利帕爾馬大學(xué)合作，開發(fā)用于家用電器聯(lián)網(wǎng)的低成本電力線通信(PLC)系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)基于智能適配器——一種把家電連接至網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，具備了HEMS的主要特征。智能適配器內(nèi)置通信節(jié)點(diǎn)(基于任何協(xié)議)和電表，位于家電和電源插座之間。通信節(jié)點(diǎn)確保住宅區(qū)域網(wǎng)(HAN)連接，電表則分析輸入的電流，并產(chǎn)生與家電本身相關(guān)的有用信息(功能、統(tǒng)計(jì)、診斷和能耗)。與HAN的連接通過電力線調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)，可以是任何標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，包括IEE802.15.4(ZigBee)等ISM頻段RF無線通信標(biāo)準(zhǔn)。相應(yīng)的家用電器使用一種被稱為“電源調(diào)制”的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)與智能適配器通信。這種技術(shù)基于對(duì)內(nèi)部負(fù)載的調(diào)制，電表會(huì)檢測(cè)并解調(diào)該調(diào)制。智能適配器消除了白色家電的通信節(jié)點(diǎn)成本，但是這種產(chǎn)品的成本對(duì)于家電市場(chǎng)而言仍偏高，較難推廣。
隨著技術(shù)發(fā)展，HEMS的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性趨于合理，并作為家用電器的新品種進(jìn)入歐洲家庭。HEMS的主要功能是作為家用電器的上位管理裝置，代替以往的操作人員監(jiān)控家用電器。各種家用電器利用住宅內(nèi)的信息網(wǎng)絡(luò)通過HEMS進(jìn)行信息交換。信息交換的范圍不限于住宅內(nèi)，也可以利用家庭網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)相連，從而實(shí)現(xiàn)與外部的信息交換。
實(shí)現(xiàn)住宅能源裝置的網(wǎng)絡(luò)化管理，理論上可以利用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)安裝相應(yīng)的軟件和數(shù)據(jù)交換接口實(shí)現(xiàn)。不過，作為一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，HEMS用于家用電器的運(yùn)行管理更易于被消費(fèi)者掌握。HEMS功能明確、性能可靠，對(duì)于消費(fèi)者而言，只要通過智能電表接收電網(wǎng)管理中心的運(yùn)行指令，就可以確定智能家電是否響應(yīng)這些電力信息以及如何響應(yīng)。同時(shí)，用戶可以做到心中有數(shù)，清楚知道各種家電(連接在電力線網(wǎng)絡(luò)上)的耗電量，而建立HAN通信意味著用戶不再需要浪費(fèi)時(shí)間陪著上門服務(wù)的技術(shù)人員檢查故障元件或者軟件。對(duì)于電力企業(yè)而言，不但能夠遠(yuǎn)程控制并監(jiān)視各住宅的實(shí)時(shí)用電情況，還能在電能損耗探測(cè)和出現(xiàn)偷電行為等特殊環(huán)境下，直接向用戶發(fā)出電力報(bào)警信息。
英國(guó)移動(dòng)通信公司正在開發(fā)推廣智能分布式能量控制系統(tǒng)，利用智能移動(dòng)電話遠(yuǎn)程操控家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組或其他家用電器。用戶可以在回家前啟動(dòng)家用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，并根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格決定是否發(fā)電。目前，利用智能移動(dòng)電話作為HEMS的遠(yuǎn)程操作界面，幾乎已經(jīng)成為全球HEMS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。德國(guó)美諾公司已在魯爾地區(qū)為數(shù)以百計(jì)的家庭提供可以遠(yuǎn)程監(jiān)控、并根據(jù)不同時(shí)段電價(jià)設(shè)定開啟時(shí)間的智能洗衣機(jī)。此外，美諾公司還開發(fā)了一種調(diào)節(jié)器，安裝這種調(diào)節(jié)器后，老式家用電器也能達(dá)到一定程度的智能化。
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