上篇文章《數(shù)字化是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵》中，我們闡述了數(shù)字化在德國能源轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵地位，數(shù)字化實現(xiàn)了電力市場的自由化，完善地控制市場的復(fù)雜性和波動性;基于數(shù)字化的物聯(lián)網(wǎng)也是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之一，例如通過物聯(lián)網(wǎng)，建筑的智能能源管理可以做得更加科學(xué)與完善，建筑的用能方案得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。今天我們來繼續(xù)探討在數(shù)字化驅(qū)動的能源轉(zhuǎn)型中的分布式與靈活性兩個特點。分布式指的是分散形式的能源產(chǎn)出，靈活性指的則是靈活的能源使用。
能源轉(zhuǎn)型將傳統(tǒng)能源的轉(zhuǎn)變與風(fēng)能和太陽能等可再生能源聯(lián)系在了一起，根據(jù)可再生能源法(EEG)，德國于2000年決定推進(jìn)可再生能源的擴(kuò)張。同時，可再生能源在凈電力消耗中所占的份額為33%(截至2015年)，預(yù)計到2035年將達(dá)到60%。這種能源占比的增加與兩大挑戰(zhàn)有關(guān)：能源的分散化以及太陽能和風(fēng)力裝置供電的波動。
圖1德國能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)情景(發(fā)布于2012年)
為了滿足生產(chǎn)和消費的需求以及日益分散的供電，必須要對電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)重組。一方面，是德國輸電網(wǎng)絡(luò)從北向南擴(kuò)展即連接到海上風(fēng)電場的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。另一方面，小型可再生能源發(fā)電廠必須納入配電網(wǎng)地區(qū)的電力系統(tǒng)。2014年，新建成了61851個可再生能源發(fā)電廠，低于過去五年平均每年200724個發(fā)電廠。2014年新建成的系統(tǒng)有97.3%是太陽能系統(tǒng)。新的分析和評估數(shù)據(jù)技術(shù)必須擴(kuò)展到舊網(wǎng)絡(luò)，并直接納入新線路的擴(kuò)展過程，其目標(biāo)是創(chuàng)建一個智能電網(wǎng)。
圖2 智能電網(wǎng)(來源于 IEEE Inovation)
這種"智能電網(wǎng)"旨在滿足更分散的供電以及可再生能源電力供應(yīng)的波動和不可預(yù)測性。如果輸入的電量過多，系統(tǒng)就會過載;如果輸入的電量過少，則出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸。因此，需要有效的靈活的方法。如果電網(wǎng)容量增加，就必須找到儲電的可能性。能源生產(chǎn)的可持續(xù)潛力可以允許可再生能源的進(jìn)一步利用。技術(shù)概念“Power-to-X”應(yīng)運而生，它規(guī)定了在風(fēng)能和太陽能下將剩余電力轉(zhuǎn)化為其他形式能源并保存。并且由風(fēng)能和太陽能產(chǎn)生的能源不僅轉(zhuǎn)化為了電，而且也能用于汽車和供熱，電加氣站和加熱器如今已經(jīng)投入使用，其未來使用范圍在很大程度上取決于電到 X以及存儲技術(shù)的成本的降低。
此外，供求協(xié)調(diào)也是有必要的。這應(yīng)通過同時分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)來自動協(xié)調(diào)。在供應(yīng)方面，對風(fēng)能和太陽能的產(chǎn)能預(yù)測數(shù)據(jù)很重要。在功耗降低方面，需求側(cè)管理(DSM)來支持預(yù)測負(fù)載使用數(shù)據(jù)。這意味著在電網(wǎng)面臨過載或供應(yīng)瓶頸時，需求側(cè)減少或增加耗能來進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，能源密集型公司可以調(diào)整其需求以適應(yīng)電力供應(yīng)，而不是高成本地調(diào)節(jié)能源供應(yīng)，這樣更有助于電力供需的平衡。這可以通過靈活改變現(xiàn)貨市場的電價或者由公司與電網(wǎng)運營商協(xié)議調(diào)節(jié)收費來實現(xiàn)。另一種方法是供應(yīng)方干預(yù)，例如通過調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)，但這樣做并不經(jīng)濟(jì)，因為能源將處于接近于零的邊際成本中。
"智能電網(wǎng)"的危險主要來源于數(shù)據(jù)誤用、系統(tǒng)錯誤和網(wǎng)絡(luò)攻擊。因此，高安全標(biāo)準(zhǔn)和在黑客攻擊后快速重建電源秩序的專業(yè)知識不可或缺。關(guān)于電力行業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)地數(shù)據(jù)安全建設(shè)，交能網(wǎng)也有能源數(shù)據(jù)安全的系列文章，比如《數(shù)據(jù)安全斷代史別傳——電力行業(yè)篇》就有相關(guān)內(nèi)容的介紹。下一期將是系列文章的最后一篇，將會介紹數(shù)字化驅(qū)動的能源轉(zhuǎn)型帶來的機(jī)遇與變化，敬請期待。
