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2014年04月24日 星期四 上一期  下一期
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核心技术有待突破

 能源互联网对现有技术提出了更高要求。能源路由器是能源互联网实现的核心,但能源的路由器比信息路由器要复杂得多,主要体现在存储和控制的难度上。储能相当于能源互联网中的缓存,经济可行的大规模储能仍然是技术难点,效率、充放电次数、成本、容量等问题还有待解决。电力电子技术是实现能源互联网控制的主要手段,按照用户的需要以指定电压和频率控制电力的传输技术仍有等攻克。

 能源互联网可分为五层,分别为支撑层、感知层、传输层、平台层、应用层。

 支撑层构建完备的技术支持体系,包括物联网协同感知技术、样本库共性技术、自治组网技术、传输模块仿真技术和TD网融合技术。在感知层,信息采集方式主要包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种类型传感器(声、光、电、热、压、温、湿、振动、化学、生物等类型)和光纤探头等。传输层涵盖了网络通信全产业链,包括网络通信芯片设计与制造、网络通信模块/终端制造、网络通信基础设施制造、网络通信运营、网络通信软件/中间件设计、网络安全系统解决方案提供、网络系统解决方案提供等。平台层主要承载各类应用并推动其成果的转化。应用层主要包括智能安防、智能环保、智能交通、智能农业、智能医疗等。

 据CCID-MRD预测,“十二五”期间我国传感器与敏感元件年均市场需求增长率将达31%,市场规模有望由2010年的600亿元提高至2015年的1000亿元以上。此外,变频空调等产品推广对传感器的需求较传统产品多增加3-4个/每台,预计该领域仍将实现较快增长。

 在各类传感器中,流量传感器、压力传感器、温度传感器近几年来一直保持持续稳定增长的态势,三者占据了各类传感器市场一半以上的份额,分别为21%、19%、和14%。其中,温度传感器作为应用最为广泛的传感器之一,在2012年达到78亿元的市场规模。未来,工业自动化、汽车电子和可穿戴设备等应用将是驱动传感器快速增长的重要引擎。高工产研预测,到2015年,温度传感器市场规模将达到156亿元。

 智能仪表作为传感器下游应用,正向智能化发展。智能仪器仪表计量系统通过采用传感技术进行计量,采用现代CPU技术和嵌入式程序技术进行计算,采用智能IC卡技术或者有/无线远传技术进行记录和传输。信息管理系统与之配合,可实现仪表数据自动抄录及程序控制,进而可实现水、气、热、电等的自动计价、自动缴费和远程控制。此外,基于智能仪器仪表的自动化和可编程特性,其发展可大大助力水、气、热价格改革的推进,为阶梯计价提供智能化、一体化解决方案。

 在储能领域,中国储能产业经过近几年的发展,已经逐步引起政府主管部门的重视。早在2009年9月,国家电网旗下的新源控股有限公司与河北张家口就签订了协议,在张北、尚义县风电场建设国内首个风光储能示范项目,总投资200亿元以上,建设500MW风电场,100MW光伏发电站,110MW储能装置。其中一期工程投资32.2亿元,于2011年12月25日建成投产,包括风电98.5MW、光伏40MW和储能20MW。随着国家示范项目展开,大容量储能系统有望在未来几年开始大规模建设,抢先布局的企业有望获得丰厚收益。

 目前主要的储能方式分为物理储能、化学储能和超导储能等。其中物理储能方式主要有抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能。化学储能技术主要有铅酸电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器、金属空气电池、二次电池(金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池)等。我们认为,在100MW级以上的主网级别储能市场中,抽水蓄能在目前和未来很长一段时间内都是毋庸置疑的王者,其已经证明了在该领域的经济性和可行性。

 在100kW-10MW级别的储能应用领域中,我们更看好化学储能技术,特别是钠硫储能电池和液流储能电池。其中,液流技术包括多硫化钠溴液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池和全钒液流电池等。目前技术比较成熟的是锌溴液流电池和全钒液流电池,而钠硫电池目前只有日本的NGK实现了商业化。上海硅酸盐所是目前国内唯一从事钠硫电池研究的机构,但离商业化还有一定距离。储能钠硫电池已被列为国家和上海市的重点发展方向。

 液流电池不受地域等条件限制,只要有新能源发电设备的地方就能安装,而且占地面积相对较小。相比于传统的铅酸电池等常规电池而言,液流电池的理论循环寿命更长,安全可靠性高,能量密度高,一次性投入低。

 传统电力变压器不能对电压和电流进行连续调节和综合控制,电力电子变压器对能量转换与控制极具意义。电力电子变压器主要由电力电子变换器高频变压器和控制器等组成,其中由IGBT或IGCT等高频大功率电力电子器件组成的电力电子变换器是电力电子变压器的核心。我国从事电子变压器研究、开发生产的单位已超过2000家。从事电力电子变压器业务的公司主要有荣信股份、许继电气、国电南瑞、国电南自、天威保变、特变电工、中国西电等。

 信息通信技术作为能源互联网的技术发展载体,能够解决能源技术本身面临的瓶颈和可持续发展等重要问题。我们认为,能源互联网不仅是电网的信息化和智能化,更是互联网概念引导下的能源基础设施变革,最终实现信息能源基础设施的一体化进程。

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