译自：2014年3月【英国】www.worldenergy.org
　　编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心 宋晓明

6. 能效和电网

　　电网在向消费者输送电力方面扮演着重要角色。电网在输电系统（直流或者交流电）中使用最高电压输送大量电力，在分配系统中以中低电压输送，在此输送过程中，会有电力损失，目前，全球电力损失平均值是12%。所以，应用最新技术建立一套优化的电网结构以降低损耗尤为关键。

　　风力和太阳能发电能力大幅提升，但产能不稳定，促使现有电网已趋于最大负荷，例如在德国和美国，因为不稳定的可再生能源占比较高，导致的电网容量不足造成了越来越难在发电和负载间取得平衡。为保持电网的稳定性，只能断开新能源发电机。因此，新的挑战是在电力储存、高压输送线、更大范围内优化等众多选项中确定和实施一个最好的选择。

　　另一个结果是电力现货市场的价格不稳定，在强风和低负荷需求条件下越来越频繁出现极低甚至负利润。目前一些地方的电网已负担不起任何投入。国际原子能机构预测，到2030年电网投资需求将高达6.5万亿美元。

　　欧洲风能协会预计，到2030年欧盟27国总发电量将达到3000-5000亿瓦。风力发电机一般建在陆地上，但有越来越多建在公海。这意味着，有必要用最少的损耗完成长距离大量电力输送，所以高压直流输电技术将成为重要的备选方案。

　　全球最高载荷的电力高速通道在中国已建成，其他国家也在积极规划：电力从国内的水电站输出，经过成千上万公里路程到达沿海城市，损耗非常小。使用+/-800千伏输电电压是可行的——这是世界范围内首次使用这个级别的输电电压。采用高压直流电技术进行远距离电力输送，更高的电压水平如1000千伏同样可行，传输损耗每千公里仅有3-4%。

　　高压直流电技术可以成为整体解决方案的一部分：与高压交流电技术相比，高效直流电技术在超过100公里输电方面更为经济。但是这项技术也有缺点，比如需要建立一个网络，现在高压直流电技术主要用于解决点对点传输。

　　除了输电网的升级和扩展，使分配网络结构适应新的挑战也很有必要。过去的单向网络需要配置为双向电流。这需要增加电力网络尤其是分配网络信息的使用。换言之，就是智能电网。在未来，能源系统中发电/载荷依赖将被改变。以前“发电看载荷”的法则将不再适用，新的原则变为“载荷看发电”。

　　智能电网是发电、传输、分配发展的下一阶段。在老的电网中，电力从发电到最后的传输是单向流动的。智能电网允许信息在电力供应商和消费者之间双向交互流动，甚至可以实现电力从可以提供发电的用户向电网的输送。

　　运用先进的计算设备，账单的准确性和效率大大提高，同时消除了错误和人工读测产生的大量劳动力成本。通信设施也能实现新的先进功能，如智慧家庭设施，电动汽车充电，数据采集系统等等。建设智慧电网使电网可以节能运行，分散的能源以最佳方式整合，这将直接减少温室气体排放。

　　同时，建设智慧电网将为消费者提供准确的价格信号并引入激励机制，此次促进消耗的全面降低：消费者成为力求节能和消耗降低的主力。

　　智慧电网日益复杂的运行机制对能源系统的可持续发展至关重要。对现有流量的监测和控制，是智慧电网的核心功能。没有这些数据，未来的供电系统就不能获取大量的可再生能源，同时在发电量波动和载荷之间保持最佳平衡。

　　除此之外，智慧电网在运行中断后能够更快复位，减少非技术损失。随着信息技术在电网监测、控制方面的应用，智慧电网成为现实。智慧电网的要素包括：

• 智慧仪表，用于小型能源生产商、消费者及电动车基础设施；
• 覆盖全能源产业链的有效信息、通信技术和传感器。

　　这将使电力消费更加透明和易于控制，最终有助于节能。引进智能控制系统将各种发电机设备互联，或者将单个供电区域从整个网络中独立出来，就是所谓微电网。这些采用分散发电机的微电网像PV,风电，生物发电或者微热电联合可以在独立的系统中运行，与电网的连接仅用于后台支持。

7. 工业节能

　　工业使用大量能源支持各种生产和资源开采。很多工业生产需要大量热能和机械能量，其中大部分源自天然气、石油和电。一些工业生产产生的废气可以被再次利用，提供额外能量。

　　由于工业生产中的低温生产和高温生产过程迥异，工业节能空间不能一概而论。一些生产程序和能源服务广泛应用于很多行业，其中很多依赖特有技术和工艺。然而，不论生产规模、技术或者生产程序如何，工业节能管理可以将能源消耗降低至少5%。

　　在很多国家，实施热电联产、减少生产热能或者利用生产中的废热为节能提供了很大空间。

　　热电联产产生的蒸汽和电在工厂内部得到利用。发电时，作为副产品生成的热能可以收集起来，为生产提供蒸汽、热等。热电联产将90%的燃料转化为可用能量。

　　先进的锅炉和熔炉高温运行能减少燃料使用。这些技术既节能，产生的污染物也少。美国生产厂中超过45%的燃料用于生成蒸汽，典型的工业生产厂通过收集蒸汽、减少泄露、建设冷凝回路充分利用蒸汽，将能源消耗降低20%（根据美国能源局）。

　　目前，电动机是最主要的耗电设备，约占耗电总量的70%。在第三产业，电动机耗电量约占耗电总量的三分之一。

　　电动机通常匀速运转，但变速驱动可以所需载荷控制电动机能量输出，这样可以节能3-60%，具体取决于电动机如何使用。由超导材料制成的发动机线圈也可以降低能量损耗。电压优化配置也有利于节能。

　　工业中会大量使用各种型号的泵和压缩机。泵和压缩机的效率取决于许多因素，一般实施更好的过程控制和维护措施可以提高节能效果。压缩机一般用于为喷砂、喷漆等提供压缩空气。据美国能源部称，通过采用变速驱动和防止空气泄露的措施优化压缩空气系统，可以将节能效率提高20-50%。

8. 交通部门的节能

　　一辆机动车的节能效率约为280兆Btu/乘客英里。提高机动车节能效率的方法有：改用流线型车身减少阻力，降低车身重量（这也是合成材料广泛用于车身的原因）。

　　先进的轮胎通过减少路面摩擦力和滚动阻力省油。保持合理的轮胎压力可以将燃料效率提高3.3%，替换阻塞的空气过滤器可以将旧车燃油效率提高10%。在配有燃料喷射器和电脑控制发动机的新车（1980年及以后生产）上，阻塞的空气过滤器对百公里耗油没有影响，但是替换它可以提速6-10%。

　　节能汽车的燃油效率是普通汽车的两倍，最先进的车如奔驰仿生学概念车的燃油效率高达百公里2.8L，是现有常规车辆平均的4倍。

　　机动车节能的主流趋势是增加电动车（全电动或者混合动力）。混合动力如Toyota Prius使用再生制动可以重新收集普通车辆中浪费的能量，城市间驾驶效果更为明显。插电式混合动力车能提高电池效率，在不用汽油的情况下也可行驶一段距离。

　　这样看来，任何产能方式（如烧煤、混合动力、可再生能源）都可以节能。插电式混合动力仅依靠电力可以行驶约40英里（64公里），如果电池电量低，汽车发动机可以继续使用。当然，纯电动车也很受欢迎。

　　(未完待续)

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