德國能源轉(zhuǎn)型浪潮中智能電網(wǎng)的挑戰(zhàn)

JochenKreusel博士，ABB智能電網(wǎng)主管

記者：德國和歐洲其他國家正在經(jīng)歷能源轉(zhuǎn)型浪潮，您如何看待能源轉(zhuǎn)型中的智能電網(wǎng)技術(shù)？

Kreusel：“智能電網(wǎng)”一詞，預(yù)示著電力系統(tǒng)整體自動化水平的發(fā)展。而在歐洲，未來更多的自動化技術(shù)將出現(xiàn)在那些目前自動化仍不足的地方——特別是中低壓電網(wǎng)、區(qū)域的配電網(wǎng)。

原因何在？能源轉(zhuǎn)型帶來的可再生能源發(fā)展，這意味著發(fā)電單元數(shù)量的迅速上升。屋頂光伏等民間發(fā)電單元在中低壓直接并網(wǎng)，這部分電網(wǎng)對遠距離遙控和監(jiān)督的需求也就自然上升了。因此，在電力系統(tǒng)的歷史上，我們首次面對著這樣的挑戰(zhàn)：要讓絕大部分的電網(wǎng)都實現(xiàn)自動化。

考慮到以前電網(wǎng)的技術(shù)革新，比如高壓輸電的發(fā)展，往往由電網(wǎng)公司推動著技術(shù)革新，而如今要在區(qū)域和低壓電網(wǎng)中推動技術(shù)革新，我們主要面對的是普通的消費者，他們難以負擔(dān)自動化設(shè)備所要求的大量投資。因此，這部分的自動化技術(shù)發(fā)展，將需要大量積極的參與者提出解決方案。我認(rèn)為，這一情況未來將會推動一次設(shè)備和二次設(shè)備結(jié)合的趨勢，因為在低端配電網(wǎng)絡(luò)，你不能繼續(xù)將這兩部份分而治之，而是要統(tǒng)合起來形成一體的智能化，而這種轉(zhuǎn)變現(xiàn)在才剛剛開始。

記者：對電力系統(tǒng)而言，能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)主要來自哪里？

Kreusel：德國的中低壓電網(wǎng)目前面對著電壓穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)?？稍偕茉磸V泛在中低壓并網(wǎng)，意味著客戶現(xiàn)在需要安裝有載電壓調(diào)整器等設(shè)備，需要更新一次設(shè)備，也需要有強大的控制系統(tǒng)——這頗有難度，原因是在制度機制建設(shè)之上，牽涉到純技術(shù)之外的話題。

德國過去十年來積極地為可再生能源給予補貼，在能源轉(zhuǎn)型的第一個階段，只是簡單地在系統(tǒng)里增加可再生能源，此時它們規(guī)模尚小，電網(wǎng)受影響不大；而在第二階段，隨著可再生能源比例上升，電力傳輸?shù)娜萘亢凸β什蛔愕葐栴}在局部開始出現(xiàn)，但此時我們依然可以通過不同強化系統(tǒng)的手段來解決問題。到了現(xiàn)在和未來的第三階段，可再生能源并網(wǎng)在一天不同時間出現(xiàn)，其發(fā)電量超過了基本負荷——這種情況下，現(xiàn)有的系統(tǒng)將無法控制無功功率平衡問題。

德國目前的發(fā)電裝機總量在30000MW——來自150萬個發(fā)電單元，忽然之間，你需要去協(xié)調(diào)調(diào)度150萬個發(fā)電單元。如果他們能夠一直并網(wǎng)發(fā)電，這還沒什么問題；但當(dāng)他們的發(fā)電超過系統(tǒng)所需用電量時，就必須進行調(diào)度。我們需要有效控制分布式發(fā)電，我們需要在可再生能源輸出過剩時減少發(fā)電量。然而，目前根本沒有技術(shù)和交流機制可以實現(xiàn)這一點，即使你可以減少可再生能源發(fā)電量，旋即面對另一個問題：怎么減？用什么樣的排序去減？

我認(rèn)為，這是個真正的挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)將定義智能電網(wǎng)。我們必須要有新的調(diào)度機制和市場機制，可以允許我們進行上述調(diào)度操作，并保證這些操作的公平性。這是一個尚未解決的重大問題，也是智能電網(wǎng)的真問題所在——這不僅是技術(shù)挑戰(zhàn)，更是系統(tǒng)和制度的挑戰(zhàn)。在這一點上，電力系統(tǒng)也許可以向電信領(lǐng)域取經(jīng)。

記者：如何理解您所說的制度挑戰(zhàn)？

Kreusel：在傳統(tǒng)的電力體系中，系統(tǒng)操作者（TSO）是潮流控制者，他們只需要和大型發(fā)電廠溝通，就可以進行調(diào)度。但是在能源轉(zhuǎn)型中，TSO忽然間面對著成千上萬的小型可再生能源并網(wǎng)者，調(diào)度者需要知道這些分散的并網(wǎng)者，他們的數(shù)量有多少，他們的地理位置在哪里——但這在目前根本無法實現(xiàn)。因此目前而言，電力領(lǐng)域討論最多的議題之一就是建立信息交流機制問題。

今天，我們尚可通過逐漸增加的人工調(diào)節(jié)干預(yù)調(diào)度，但這絕不該是未來的解決方式。未來最理想的狀態(tài)應(yīng)該是在強大的信息交流體系下，讓可再生能源調(diào)度實現(xiàn)高度自動化，一旦有可再生能源新單元并網(wǎng)，系統(tǒng)操作者就能夠得知，或者有渠道獲取信息。這種情況并不是單憑技術(shù)就能解決的，還需要一個政治決策，去實現(xiàn)信息機制和技術(shù)儲備。從這個意義上說，智能電網(wǎng)不僅是個技術(shù)挑戰(zhàn)，還是個政治決策推動電力系統(tǒng)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。這是前所未有的情況。