Innovatie Attaché Netwerk China Dirk Jan Boudeling, Info: www.agentschapnl.nl/ia-netwerk blog: http://news.nost.org.cn/ China s transitie van Strong Grids naar Smart Grids deel I Overzichtsartikel intelligente netten & beleid in China Samenvatting deel I Volgens de roadmap voor de implementatie van intelligente netten werkt China eerst aan de optimalisatie en betrouwbaarheid van de fysieke elektriciteitsinfrastructuur. 'Strong grids' komen dus voor 'smart grids'. Industrie en kennisinstellingen ontwikkelen zich snel en profiteren van enorme investeringen in de transmissie- en distributie-infrastructuur. Nieuwe standaarden (UHV en EV) worden in hoog tempo ontwikkeld. Smart Metering en ontwikkeling van de virtuele laag zijn in de beginfase. Inleiding In China zijn verschillende uitgangspunten belangrijk bij de implementatie van smart grids. China s huidige elektriciteitsnetwerk met de belangrijkste ontwikkelingen en kerncijfers zijn daarbij belangwekkende gegevens. Ze plaatsen de R&D-inspanningen, demonstratieprojecten en industriële activiteit in perspectief. De factoren historie, markt, beleid, wet- en regelgeving zijn onlosmakelijk verbonden met het tot stand brengen van intelligente netten. In deel II van dit overzichtsartikel komen de belangrijkste beleidslijnen uit China s twaalfde vijfjarenplan, regulering van het net en China s standaardisatieroadmap aan de orde. Realisatie China s elektriciteitsnet anno 2012 China s energiesector heeft zich de afgelopen decennia turbulent en in hoge snelheid ontwikkeld. Toenemende urbanisatie en industrialisatie hebben in korte tijd tot een enorme toename van de energievraag geleid. In relatief korte tijd heeft China de koppositie als netto grootste energieverbruiker ter wereld ingenomen. Het totale elektriciteitsverbruik in 2009 in China bedroeg 3663 Twh. Het Internationaal Energie Agentschap voorspelt een totaalverbruik van 9600 TWh in 2035. De industrie is verantwoordelijk voor ruim 73% van het elektriciteitsverbruik tegenover 12,4% verbruik door consumenten. afbeelding 1: Artist impression ACDC energy storage station In de afgelopen jaren zijn enorme investeringen gedaan in energieopwekking, -transmissie en - distributie. In de infrastructuur is zwaar geïnvesteerd om ook de meest afgelegen gebieden op het net aan te sluiten. Van het Chinese elektriciteitsnetwerk wordt wel beweerd dat het technologisch geavanceerder is dan dat van de Verenigde Staten en enkele Europese landen. Dit betekent niet dat
China ook een slim netwerk heeft. Er is in het Chinese netwerk vooral sprake van eenrichtingsverkeer van centrales naar distributienetwerken. Van smart metering (communicatie over vraag en aanbod), piekbelastingstechnologie of energietoelevering door opwekking op microniveau is vooralsnog geen sprake i. China kent een unieke aansturingsstructuur voor implementatie van smart grids. Het gehele netwerk is staatseigendom en valt onder staatstoezicht. In dit verband speelt de Chinese State Grid Corporation of China (SGCC) een sleutelrol. Het is het grootste nutsbedrijf en de grootste netwerkbeheerder ter wereld. Een visie van SGCC op de energie-infrastructuur vermeldde in 2009 voor het eerst de term strong, smart grid. De visie beoogt een sterke focus op de constructie en implementatie van een ultra-hoogspanningsnetwerk als ruggengraat van het Chinese netwerk. Het energie-opwekkingspotentieel bevindt zich met name in West-China. Daar bevinden zich veel waterkrachtcentrales en komen nieuwe kolencentrales nabij de kolenmijnen. De energievraag ligt vooral in het dichtbevolkte oosten van China. Het West-East Electricity UHV Transfer Project zal daarom in de toekomst een belangrijke rol spelen om elektrische energie vanaf bronnen in het westen naar het oosten te transporteren. ii Deze grootschalige projecten hebben samen met een groot aantal windparken China tot s werelds grootste markt voor energietransmissie en -distributie gemaakt. Vooral de Chinese hardwareleveranciers voor netwerken profiteren van de grote thuismarkt en ontwikkelen zich dankzij diverse demonstratieprojecten snel. Veelal worden deze demonstratieprojecten met overheidssubsidie en in samenwerking met kennisinstellingen uitgevoerd. Kerncijfers Voor de periode 2009 tot en met 2020 heeft China aangekondigd in totaal 425 miljard euro te investeren in de fysieke netwerkinfrastructuur en opwekkingscapaciteit. Hiervan is 71 miljard gereserveerd voor de ontwikkeling van smart grid technologie. In 2010 was China wereldwijd de grootste investeerder in smart grids, met een investeringsbedrag van ruim 7,3 miljard dollar (zie afbeelding 1). China heeft zich ten doel gesteld om eind 2012 een Wide Area Measurement System (WAMS) voor het gehele nationale netwerk gereed te hebben. De overheid wil 360 miljoen aangesloten smart meters hebben in 2030. Afbeelding2: Overheidsinvesteringen in smart grids per land
Drie implementatiefasen China s plannen voor implementatie van smart grids zijn onderverdeeld in drie fasen. In iedere fase wordt nieuwe technologie ontwikkeld en toegepast (zie tabel 1). China s smart grids standaardisatieroadmap is hiervoor een belangrijke leidraad. Tabel 1. China s drie fasen uitvoering Smart Grids Demonstratieprojecten Technologische ontwikkelingen in China worden veelal geïmplementeerd via demonstratieprojecten. Belangrijke demonstratieprojecten in de eerste fase van China s Smart Grid Plan zijn de realisatie van automatische hoogspannings- en distributietransformatoren. Het Dongguan STATCOM-project omvat s werelds grootste geautomatiseerde wisselspanningcompensator, -stabilisator en -omvormer (2x 100MVA 35kV/220kV). De STATCOM is ontworpen door het State Key Laboratory of Safety Control and Simulation of Electronic System and Power Facilities Equipment van Peking Tsinghua Universiteit en is ontwikkeld door China Southern Grid Company (CSG). Ook de 36MWh grote opslag- en transmissiefaciliteit in Zhangbei (zie nieuwsflits: Integration to the grid') is een voorbeeld van een publiek-privaat demonstratieproject waarbij netwerkbeheerders, universiteiten en industrie de handen ineenslaan om China s geautomatiseerde netwerktechnologie voor de AC/DC-balans verder te ontwikkelen. Ook diverse regionale overheden initiëren smart grid-projecten. Een voorbeeld hiervan is de Sino- Singapore Tianjin Eco-City. De Chinese stad Tianjin realiseert in samenwerking met Singapore een grote Eco-City met decentrale energie-opwekking en een intelligent netwerk. Dit project koppelt enorme Lithium-Ion-batterijen voor energieopslag en balans aan het netwerk. Het stadsbestuur van Shanghai heeft zich tot doel gesteld om in de periode 2012 tot en met 2014 een platform te realiseren dat het energieverbruik van meer dan zeshonderd overheidsgebouwen en grote publieke gebouwen centraal monitort. iii
Onderzoek naar smart grids Met de diverse demonstratieprojecten en enorme investeringen in de netwerkinfrastructuur heeft China aangetoond doorbraken in lagere kosten en schaalvergroting te kunnen realiseren. Vooralsnog zijn er geen nieuwe technologische doorbraken gerealiseerd. Het betreft hier vooral de sterke ontwikkeling van distributie-, transmissie- en transformatienetwerken en (sub)stations. Van de ruim 7,3 miljard dollar investering in smart grids in China is onbekend welk deel van dit bedrag bestemd was voor onderzoek. Wel bekend is dat de lokale industrie betrekkelijk weinig van de omzet in R&D investeert. iv Het meeste onderzoek vindt plaats binnen staats-onderzoeksinstituten. Via de China Electricity Council (CEC), een samenwerkingsplatform van industrie en onderzoeksinstituten, vindt de meeste valorisatie plaats. Smart Grids-onderzoek vindt op grote schaal plaats bij China s twee belangrijkste netbeheerders en energiebedrijven CSG en SGCC. SGCC met een omzet van RMB 1,7 triljoen in 2011 heeft de nationale technologie- en standaardisatie-roadmaps voor China uitgebracht in 2009. Sinds augustus 2009 heeft SGCC 228 demonstratie-projecten in 21 technologiedomeinen uitgevoerd. SGCC s onderzoekscentrum is het China Electric Power Research Institute (CEPRI). CEPRI heeft drie nationale onderzoekscentra met in totaal 1.800 medewerkers en 1.300 onderzoekers: National Energy Solar Power R&D Center National Energy Bulk Wind Power Integration R&D Center National Energy Smart Grid Technology R&D Center. Het National Energy Smart Grid Technology R&D Center van CEPRI verricht onderzoek in acht domeinen: Integration and Planning, Smart Generation, Smart Transmission, Smart Substation, Smart Distribution, Smart Consumption, Smart Dispatching en Communication Information. Naast smart grids is ook ruimschoots aandacht voor andere Smart City- en Internet of Things-diensten. Het Technology Research Center van de China Southern Grid Company (CSG) in Guangzhou heeft de afgelopen jaren voornamelijk succes geboekt met toegepast onderzoek naar de optimalisatie van transmissienetwerken en generatoren. Daarnaast doet CSG veel onderzoek naar EV-laadtechnologie. CSG heeft internationale uitwisselingsprojecten met onder andere het Franse EDF en Singapore Power. NARI Power Electric in Jiangsu Province is China s grootste producent van switches, relais en verdeelstations met een nationaal marktaandeel van zestig procent. Dankzij de enorme interne vraag in China heeft het bedrijf zich zeer snel kunnen ontwikkelen. In korte tijd zijn er veel nieuwe producten aan het productportfolio toegevoegd. Het bedrijf werkt veel samen met internationale partners bij de productie en ontwikkeling van nieuwe technologie. Op het gebied van accu-opslag en verbinding aan het netwerk is het bedrijf BYD in Shenzhen China s grootste speler. BYD was betrokken bij de eerdergenoemde opslag-en transmissiefaciliteit in Zhangbei als leverancier van de accutechnologie. Onderzoek voor accu-opslag gekoppeld aan het netwerk vindt plaats binnen het BYD Electrical Power Design Institute. Fundamenteel accuonderzoek, vijf tot tien jaar voor marktintroductie, doet het bedrijf in het BYD CR1 Research Institute. Dit heeft aangegeven erg geïnteresseerd te zijn in internationale onderzoekssamenwerking voor de ontwikkeling van nieuwe accutechnologie, valorisatie en licensing.
Het Chinese Institute of Electrical Engineering (IEE) in Beijing is onderdeel van de Chinese Academy of Science. Het doet onder andere onderzoek naar supergeleidende materialen, zowel theoretisch als met toepassing voor de energiesector. Andere onderzoeksgebieden zijn ultrahoge magnetische velden en onderzoek op het grensvlak van life sciences en materialen. Het State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment aan Xi an Jiao Tong University is China s netwerktechnologie expertisecentrum voor ultra hoge voltages (UHV). Kansen Nederland Na succesvolle introductie van de eerste fase in China, met uitrol van het UHV-netwerk, verdeelstations en transformatoren, is China aangekomen in een optimalisatiefase. Nu komen energie-efficiënte, supergeleidende materialen, sensor- en monitoringstechnologie aan de orde. Voor Nederland liggen er kansen in het onderzoek naar hoogwaardige materialen en sensoren. Nu de tweede fase van China s realisatie van smart grids is aangebroken, verschuift de R&D-aandacht naar gebruikersgeoriënteerde diensten. Voor Nederland liggen ook hier kansen om in een vroeg stadium bij onderzoek en standaardisatie betrokken te raken. i China Power Benefits and Costs of the Strong, Smart Grid 2012 - Energy Transition Research Institute, Annapolis, Maryland ii Frost & Sullivan Foresees Smart Grid Industry Opportunities in China Jun 3, 2009 www.frost.com iii Shanghai's large stock of government and large public buildings gets a timeline for energy efficiency, Jun 29, 2012 www.asian-power.com iv Market Analysis Report: China s Energy Efficiency & Grid Management Industry 2010, APCO www.apcoworldwide.com