【電力】電力大佬眾說紛紜:電力系統(tǒng)真的是夕陽產(chǎn)業(yè)嗎?
電力從業(yè)者們可能都聽過這樣一句話:電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)很成熟了,目前已經(jīng)進入到停滯不前期,和IT等領(lǐng)域比較,有些“夕陽”了;也有人說電力系統(tǒng)的發(fā)展不再能引領(lǐng)社會發(fā)展了...
電力系統(tǒng)未來30年的發(fā)展方向在哪里?電力系統(tǒng)是不是夕陽產(chǎn)業(yè)?請搬好板凳一起圍觀業(yè)內(nèi)人士是如何看待這個問題的。
這個世界上能成為產(chǎn)業(yè)的只有三個:能源,交通,醫(yī)療
認(rèn)為電力系統(tǒng)是夕陽產(chǎn)業(yè)的人是因為他們不了解什么叫產(chǎn)業(yè),電力與能源轉(zhuǎn)型幾乎是目前國際上最讓人驚心動魄的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型了,里面充斥了與各種信息技術(shù)、通信技術(shù)、管理技術(shù)的結(jié)合...所以說,不要被互聯(lián)網(wǎng)表面的繁華所迷惑,那都是浮云,這個世界上能成為產(chǎn)業(yè)的只有三個:能源,交通,醫(yī)療。
希望在未來的一段時間,這個領(lǐng)域會有重大變革和創(chuàng)新!
電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展方向如下:
1.傳統(tǒng)電力技術(shù)與信息技術(shù)的融合,也就是所謂的智能電網(wǎng)(Smart Grid)。必須強調(diào)的是,智能電網(wǎng)這個概念在國內(nèi)和國外有著明顯的差異。從國外的情況來看,智能電網(wǎng)在現(xiàn)階段一般都是負荷側(cè)的一些工作,例如需求側(cè)響應(yīng)(Demand Response)和電動汽車與電網(wǎng)交互等(V2G)。此外,大數(shù)據(jù)(Big Data)和云技術(shù)(Cloud)等在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也值得關(guān)注。其實現(xiàn)在IEEE Trans. on Smart Grid上很多文章提的概念都很新,可以作為參考。
2.可再生能源的迅猛發(fā)展。以風(fēng)電為例,風(fēng)電本身的特殊性也對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)提出了很多挑戰(zhàn)。如何更好地利用可再生能源,揚長避短,也是今后5-10年的一個熱點話題。
3.充分重視配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),以能源為主體向以服務(wù)為主體的轉(zhuǎn)變。和第一點中提到的有所重復(fù),但電網(wǎng)的運營模式也許會發(fā)生重大變革。以中國移動為例,以前主要是靠電話和短信的業(yè)務(wù)盈利(傳統(tǒng)的信息流),現(xiàn)在GPRS和WLAN服務(wù)的份額越來越大。電網(wǎng)也是如此,以前“重發(fā)輸電、輕配電、不管用電”的經(jīng)營理念應(yīng)該有所轉(zhuǎn)變,畢竟電網(wǎng)的服務(wù)是面向用戶的。目前配網(wǎng)側(cè)的項目和文章越來越多,也體現(xiàn)了這一點。
4.電力新技術(shù)的涌現(xiàn)。記得去年有則新聞?wù)f某電力設(shè)備制造商研制成功高壓直流斷路器,于是IEEE Power & Energy Magazine很應(yīng)景地出了一期直流輸電的專刊,探討直流輸電的前景。除了傳統(tǒng)的交流和直流輸電外,西安交通大學(xué)王錫凡院士提出的分頻輸電技術(shù)也是很新穎的想法。此外還有超導(dǎo)技術(shù),輕型直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC)等,不一一列舉了。
綜上,我個人并不認(rèn)為電力系統(tǒng)這個方向是夕陽產(chǎn)業(yè),相反,我希望在未來的一段時間,這個領(lǐng)域會有重大變革和創(chuàng)新。
只要用電,電力行業(yè)就不可能是夕陽產(chǎn)業(yè)
美國智能電網(wǎng)的重點在配電側(cè)。所謂下一代智能電網(wǎng)的關(guān)鍵就是引入通信手段采集數(shù)據(jù)、電力電子技術(shù)控制、計算機系統(tǒng)自動化。因為輸電側(cè)scada(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))設(shè)備基本已經(jīng)安裝到位,所以這部分改動不會很多。下一階段就是安裝更多的scada設(shè)備在配電側(cè),提高電能質(zhì)量,可靠性以及效率。美國的下一代電網(wǎng)一個重要特點是客戶和utility(公用事業(yè)公司)實現(xiàn)雙向通信,客戶將可以隨時看到各地utility的電價來決定用誰的電,或分配電器的使用,甚至太陽能發(fā)電賣給電網(wǎng)。這也會導(dǎo)致電力行業(yè)進一步解除壟斷,邁阿密的用戶將來可以根據(jù)電價選擇阿拉巴馬的電力供應(yīng)。
只要用電,電力行業(yè)就不可能是夕陽產(chǎn)業(yè)。
IT是朝陽產(chǎn)業(yè),但不能說不如IT的都是“夕陽”產(chǎn)業(yè)
夕陽產(chǎn)業(yè)不能靠未來有沒有大的“技術(shù)”突破來判定。發(fā)電、輸電、配電、用戶、設(shè)備制造各個環(huán)節(jié)都大有可為。用戶側(cè)能源的精細化管理才剛剛開始,分布式能源(風(fēng)電、太陽能)也才起步,特高壓以及直流輸電也才是試驗階段,怎么也不能算是夕陽產(chǎn)業(yè)吧。認(rèn)為電力是夕陽產(chǎn)業(yè)的人,肯定是與互聯(lián)網(wǎng)為代表的新興產(chǎn)業(yè)做了比較,尤其是近些年來互聯(lián)網(wǎng)徹底改變了人類的生活方式,也造就了市值超高的明星企業(yè)。只能說IT是朝陽行產(chǎn),但不能說不如IT的都是“夕陽”產(chǎn)業(yè)。
未來任何行業(yè)的發(fā)展肯定都是互相協(xié)同的,電力的發(fā)展一定伴隨著電子工業(yè)的進步、通信技術(shù)的發(fā)展、智能電器的普及、新材料的出現(xiàn)、施工技術(shù)的革新等。反之,IT業(yè)的未來也不可能是空中樓閣,一定是靠盤活線下的各種資源發(fā)揮自身的價值,改造傳統(tǒng)行業(yè)的經(jīng)營模式,實現(xiàn)共贏。
30年太遠,起碼未來5年我們還有IT這把散彈槍
1.電力系統(tǒng)一次:
電網(wǎng)本身可能變動不會太大,柔性、直流、特高壓等等可能都算不上質(zhì)變,下一次質(zhì)變可能會在常溫超導(dǎo)。
發(fā)電會有很多創(chuàng)新方向(各種新能源、超超臨界、IGCC),最終一錘定音的很有可能是可控核聚變。
用電本身也沒有太多創(chuàng)新,話說我一直覺得電力系統(tǒng)范圍就到輸配。對了,無線傳輸算么?
儲能單獨拉出來說,這東西發(fā)、輸、用都能用,任何一個地方的實用化都能對電力系統(tǒng)及其控制帶來徹底的改變,電動汽車用作系統(tǒng)熱備用就是一個很好的例子。
其實上面說的很多發(fā)展趨勢都是跨界的,比如超導(dǎo)就涉及了材料、機械等行業(yè)。但這些改進可能都不是電力系統(tǒng)本身驅(qū)動的,而是其它行業(yè)的進展(比如高能物理、電力電子)來驅(qū)動這些技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。
2.電力系統(tǒng)二次:
同一次系統(tǒng)不同,這塊很多東西都是實實在在就會在這幾年發(fā)生的。
美國智能電網(wǎng)的一些概念其實都是IT公司引導(dǎo)的,用大量傳感器來增加電網(wǎng)的可觀察性,比如智能電表,比如需求響應(yīng),比如電源管理單元。
短期看來,除非有新的數(shù)學(xué)工具出現(xiàn)(比如常微分方程的解析解),二次系統(tǒng)恐怕還是不會發(fā)生質(zhì)變。但是就這些量變,足夠百萬設(shè)備制造商生存了。
總之,電力系統(tǒng)本身就是一個大雜燴,任何一門相關(guān)學(xué)科的突破都會像鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一樣帶來全系統(tǒng)摧枯拉朽般的改變。就算30年太遠,起碼未來5年我們還有IT這把散彈槍。
電氣時代僅僅是信息時代的開端,數(shù)字化,信息化和物聯(lián)網(wǎng)才是今后主流
個人覺得電氣時代僅僅是信息時代的開端,數(shù)字化,信息化和物聯(lián)網(wǎng)才是今后主流,從所需的物質(zhì)基礎(chǔ)大致來說,機械在材料之上,電氣在機械之上,而計算機又在電氣之上,各個學(xué)科所處的抽象層面不一樣。越往上走越接近智能,越往下走越接近自然。就像一棵大樹,樹干是基礎(chǔ),但是也就那樣了,生長的樹枝才是未來活力的地方。電氣工程未來的熱點樓上們已經(jīng)說了很多,整體來看都不會是改變?nèi)祟惿罘绞降男屡d朝陽,算是學(xué)科本身的自我發(fā)展。
大規(guī)模儲能電池的出現(xiàn) 對電氣領(lǐng)域具有毀滅性的沖擊?
認(rèn)為它是夕陽產(chǎn)業(yè)的原因不外乎是因為智能電網(wǎng)的建設(shè),即所謂的自動化以及控制的作用下的減少人的工作量,但實際上智能電網(wǎng)對于電氣領(lǐng)域的工作者來說并非是具有毀滅性意義的,真正恐怖的是大規(guī)模蓄能電池的出現(xiàn),這對于電氣領(lǐng)域來說才是具有毀滅意義的。到那個時候,基本上員工都可以下崗了。
新能源和智能電網(wǎng)技術(shù)讓電力系統(tǒng)以一種嶄新的面貌,刺激著從業(yè)者去認(rèn)識、去解決。
說到電,無外乎"電信息"和"電能量"兩個方面。當(dāng)下電信息學(xué)科日新月異,極大地改變了人類生活的面貌;而電能量則因為其越來越像空氣一樣穩(wěn)定可靠而變得理所當(dāng)然,變得沒有存在感。能源的轉(zhuǎn)化和利用是關(guān)系國民經(jīng)濟命脈的基礎(chǔ)和先行產(chǎn)業(yè),這么多年來無論是電力工業(yè)還是電氣工程學(xué)科都得到了長足發(fā)展,知識、技術(shù)臻于成熟,從這個角度大家經(jīng)常說電力是夕陽產(chǎn)業(yè)。然而,隨著大規(guī)模新能源的利用和智能電網(wǎng)概念的普及,人們發(fā)現(xiàn)對這個復(fù)雜的人造系統(tǒng)的認(rèn)識還遠沒有那么全面深刻。很多新的問題正推動這個產(chǎn)業(yè)和學(xué)科在進一步發(fā)展。領(lǐng)域頂級期刊IEEE Trans. on Power Systems由厚變薄,現(xiàn)在又變厚,甚至有由季刊擴為月刊的跡象,正說明了這個行業(yè)曾經(jīng)的鼎盛、衰退和現(xiàn)在的復(fù)興。對,這不是夕陽學(xué)科,有一籮筐的問題等待解決。它的基礎(chǔ)理論亟待進一步完善以更高效地利用清潔能源,又有利用信息技術(shù)使運行更靈活、更經(jīng)濟,使用電更方便的潛力。問題太宏大,僅就一些點略談。
1)新能源的利用遠沒有大家看到的數(shù)字那么光鮮。風(fēng)電、光伏的裝機是在不斷增長,我們也一躍成為新能源裝機第一大國,可是間歇式電源的隨機性、波動性、不確定性和難預(yù)測性使得其利用困難,給電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行帶來挑戰(zhàn),棄風(fēng)現(xiàn)象普遍存在。電網(wǎng)運行人員感到很難掌控和應(yīng)對。這很大程度上是傳統(tǒng)的火電機組不能隨便啟停決定的: 開機有一個過程,關(guān)機也很緩慢,一旦開啟就必須以高于最小技術(shù)出力運行一段時間,且不說發(fā)電廠在開機時要承擔(dān)投油等巨大的成本。這導(dǎo)致了作為主力的火電機組追蹤風(fēng)電的變化很困難。水電雖然可以快速啟停,但受制于水文等條件限制,調(diào)節(jié)能力也有限。這都導(dǎo)致運行人員不知道開多少機合適。開少了,新能源在關(guān)鍵時刻不給力,功率有缺額怎么可以?開多了,大風(fēng)起時火電壓不下去,只好棄風(fēng)。矛盾就在這里:廉價清潔的新能源卻最不可靠,可控性最好的火電又很貴。最基本的有功平衡都讓人為難;且不說新能源本質(zhì)上是一種直流設(shè)備,并且是分散設(shè)備,控制策略吃不透,一切都顯得跟交流設(shè)備那么不一樣。比重越來越高的新能源發(fā)電正在以一種嶄新的面貌,給系統(tǒng)運行帶來很多從未遇到過的問題,這正刺激著這個學(xué)科的從業(yè)者去認(rèn)識、去解決。
2)智能電網(wǎng)的概念有很美好的前景,從長遠來看它要成為現(xiàn)實,將推動電氣工程學(xué)科去跟更多的信息學(xué)科聯(lián)姻。智能電網(wǎng)就是一個筐,什么好東西都能往里面裝,并沒有一個統(tǒng)一的概念。各國各取所需地定義它。在我看來,智能電網(wǎng)的本質(zhì)應(yīng)該是“互動性”。因為1)的原因傳統(tǒng)的發(fā)電追蹤負荷的調(diào)度模式難以為繼,唯一的可能是通過電價信號刺激、電動汽車的規(guī)模充放電及智能家居的靈活響應(yīng),讓負荷追蹤發(fā)電。即需求側(cè)響應(yīng)應(yīng)該是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的可能途徑。這又有兩方面的制約:①互動需要信息的交換,需要功能更豐富的儀表,需要更自動化的用電器。②沒有用戶會憑白無故地配合發(fā)電側(cè)的削峰填谷,這需要電價信號的刺激。在幾乎沒有電力市場甚至沒有分時電價的環(huán)境中很難想象。舉個例子,特斯拉的轟動一時似乎又照亮了電動汽車普及的前景,如何建充電站?如何調(diào)度充放電可以緩解電網(wǎng)運行的壓力、可以更多地利用新能源電力又不妨礙用戶的出行體驗?不僅要預(yù)測電力負荷,還要預(yù)測出行需求,簡直是兩個系統(tǒng)的耦合。如何將電價信號傳達到每一輛汽車?如何使每輛車自行執(zhí)行最經(jīng)濟的充放電策略?分解下來這似乎也都不僅僅是電力工業(yè)的問題。
總之,新的發(fā)輸電方式(如新能源發(fā)電、分布式發(fā)電、特高壓交直流輸電、緊湊型輸電、分頻輸電、無線輸電等)、新的用電設(shè)備(不僅能用還能發(fā)的、微電網(wǎng)等)都帶來一些問題。為了應(yīng)對資源與負荷逆向分布的現(xiàn)狀和遠距離、大容量輸電的需求,我國在發(fā)、輸電工程建設(shè)上也是大手筆不斷,為電力工業(yè)和電氣學(xué)科的發(fā)展提供了很好的大環(huán)境。
夕陽產(chǎn)業(yè)說不上,但是絕對不是朝陽產(chǎn)業(yè)。
電氣工程與蒸汽機進入二十世紀(jì)之后角色相似。蒸汽機進入電力時代之后依舊取得了長足的技術(shù)進步,而且蒸汽機的技術(shù)依然會不斷出現(xiàn),熱效率依然會不斷提高,但是這僅僅是其它學(xué)科的進步在蒸汽機的體現(xiàn),蒸汽機對人類社會和技術(shù)的顛覆性的提升在工業(yè)革命時代已經(jīng)出現(xiàn)了,現(xiàn)在蒸汽機的技術(shù)進步對人類的影響,不再具備顛覆性。
二十世紀(jì)前半葉,電氣工程出現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域并得到推廣,人類對能源的利用方式出現(xiàn)了劇烈的改變,顛覆性的改變了人類社會、技術(shù)和工業(yè)。現(xiàn)在,電氣工程依然重要,但是僅僅體現(xiàn)在為人類社會提供能源上,電網(wǎng)可能更穩(wěn)定更靈活,但是更穩(wěn)定更靈活的電網(wǎng)并不會顛覆性的改變?nèi)祟惿鐣?計算機、無線通訊現(xiàn)在正顛覆性的改變?nèi)祟惿鐣?。
只要沒有新的能源利用形式出現(xiàn),電氣工程就很難成為夕陽產(chǎn)業(yè)。畢竟電力應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)了100+年,而熱能工程和蒸汽機在這100年內(nèi)沒有消亡,而且還發(fā)展的有聲有色。電氣工程范圍內(nèi)依然會不斷出現(xiàn)技術(shù)進步,但是電氣工程的發(fā)展已經(jīng)不再引領(lǐng)技術(shù)和社會經(jīng)濟的發(fā)展,顛覆性的改變技術(shù)和工業(yè)。
電氣工程的發(fā)展,僅僅是材料、控制、通信、計算機等學(xué)科的進步在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用而已,電網(wǎng)更穩(wěn)定更靈活,僅僅來源于其它學(xué)科的進步。所以,電氣工程即使稱不上夕陽產(chǎn)業(yè),但是也絕不是朝陽產(chǎn)業(yè)。
沒有夕陽行業(yè),只有夕陽思維
1. 技術(shù)革新電力產(chǎn)業(yè)在技術(shù)革新方面的表現(xiàn)與IT、計算機等新興產(chǎn)業(yè)不同。IT、計算機技術(shù)革新的目標(biāo)是滿足社會出現(xiàn)的日新月異的需求,甚至引導(dǎo)人民的需求,這就導(dǎo)致IT等產(chǎn)業(yè)仿佛朝陽一般按照摩爾定律不停的革新。
而對于電力系統(tǒng),它在技術(shù)革新上的極大要求表現(xiàn)在以下四個方面:供電的可靠性, 電能質(zhì)量合格,安全、經(jīng)濟、合理,電力網(wǎng)靈活的運行調(diào)度。普通人很難體會到以上四個方面的技術(shù)革新,對電力感受主要是“不停電”和“用電”,而不關(guān)心這些電來自于本地的電廠、山西的火電還是西南的水電。事實上,電力產(chǎn)業(yè)的技術(shù)一直在革新,只是普通人的感受不像手機、計算機、淘寶那樣明顯罷了。
在電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命方面,隨著設(shè)備制造水平的提高,特高壓技術(shù)逐步成熟;隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)直流(HVDC)在大規(guī)模建設(shè)的同時,柔性直流(MMC,模塊化多電平換流器)也在逐步投入運行,國內(nèi)目前投入運行的有南澳三端柔直和舟山五端柔直。
網(wǎng)友BigBoss提出的一些方向也很有發(fā)展勢頭。同時也應(yīng)當(dāng)承認(rèn),電力產(chǎn)業(yè)的無法達到像IT那樣的技術(shù)革新速度。原因在于電力產(chǎn)業(yè)在進行技術(shù)革新時必須兼顧可靠性,而可靠性在長時間內(nèi)得到滿足的話反而會抑制新一代設(shè)備的研發(fā)和投入使用(但不能否認(rèn)可靠性的提高是電力技術(shù)革新很重要的一方面);同時技術(shù)革新的成本過高,電網(wǎng)建設(shè)的投入往往以億甚至百億為單位,私人進入的資金門檻很高且很難短時間內(nèi)獲得回報,因此必須依賴于國家的投資,而不像IT產(chǎn)業(yè)民眾的參與度如此高。
2. 規(guī)模增加電網(wǎng)規(guī)模可以通過以下兩個方面反應(yīng):裝機量和發(fā)電量。而裝機量和發(fā)電量可以和什么掛鉤呢?
你可能已經(jīng)想到了:經(jīng)濟發(fā)展水平。事實上,克強總理就喜歡通過三個量來反應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展水平,鐵路貨運量、銀行已放貸款量和用電量。這說明電力產(chǎn)業(yè)規(guī)模的增長速度往往同經(jīng)濟增長水平成正比,即使可能可能超前發(fā)展,但受制于極大的投資成本,也不可能長期超速發(fā)展;電力產(chǎn)業(yè)發(fā)的展更絕不會停滯,否則企業(yè)天天停電你如何擴大再生產(chǎn),經(jīng)濟如何增長?
一句話總結(jié):電力產(chǎn)業(yè)的技術(shù)一直在革新,只是革新速度相對較慢,并且普通人的感受并不明顯;電力產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也一直在不快不慢的增加。電力產(chǎn)業(yè)/電氣工程/電力系統(tǒng)不是夕陽產(chǎn)業(yè)。一個產(chǎn)業(yè)不會永遠朝陽,朝陽久了也成了正午的太陽。事實上,也沒有絕對的夕陽產(chǎn)業(yè)。套用郎咸平的話:“沒有夕陽行業(yè),只有夕陽思維”。