分布式和靈活性正在用數字化的方式驅動的能源轉型
光伏產業網訊
發布日期：2020-02-19
核心提示：
分布式和靈活性正在用數字化的方式驅動的能源轉型
前言：2010年9月，德國政府頒布了未來能源規劃，次年6月，聯邦議會經過慎重討論，以幾乎全票通過的結果做出了一項重大的歷史決定，跨度長達幾十年的德國能源轉型之路就此正式啟航。轉眼來到2020年，站在轉型階段性成果檢測的第一個目標點，回首十載，這場由內而外的深度變革至今為止已碩果累累，雖然有部分目標尚未達成，但不可否認的是，德國通過持續的努力與改變，正在穩步走向安全、經濟和環境友好型能源供應的未來。
上篇文章《數字化是能源轉型的關鍵》中，我們闡述了數字化在德國能源轉型中的關鍵地位，數字化實現了電力市場的自由化，完善地控制市場的復雜性和波動性;基于數字化的物聯網也是能源轉型的關鍵之一，例如通過物聯網，建筑的智能能源管理可以做得更加科學與完善，建筑的用能方案得到了進一步的優化。今天我們來繼續探討在數字化驅動的能源轉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出，靈活性指的則是靈活的能源使用。
能源轉型將傳統能源的轉變與風能和太陽能等可再生能源聯系在了一起，根據可再生能源法(EEG)，德國于2000年決定推進可再生能源的擴張。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)，預計到2035年將達到60%。這種能源占比的增加與兩大挑戰有關：能源的分散化以及太陽能和風力裝置供電的波動。
圖1德國能源轉型目標情景(發布于2012年)
為了滿足生產和消費的需求以及日益分散的供電，必須要對電網進行系統重組。一方面，是德國輸電網絡從北向南擴展即連接到海上風電場的網絡擴展。另一方面，小型可再生能源發電廠必須納入配電網地區的電力系統。2014年，新建成了61851個可再生能源發電廠，低于過去五年平均每年200724個發電廠。2014年新建成的系統有97.3%是太陽能系統。新的分析和評估數據技術必須擴展到舊網絡，并直接納入新線路的擴展過程，其目標是創建一個智能電網。
圖2 智能電網(來源于 IEEE Inovation)
這種"智能電網"旨在滿足更分散的供電以及可再生能源電力供應的波動和不可預測性。如果輸入的電量過多，系統就會過載;如果輸入的電量過少，則出現供應瓶頸。因此，需要有效的靈活的方法。如果電網容量增加，就必須找到儲電的可能性。能源生產的可持續潛力可以允許可再生能源的進一步利用。技術概念“Power-to-X”應運而生，它規定了在風能和太陽能下將剩余電力轉化為其他形式能源并保存。并且由風能和太陽能產生的能源不僅轉化為了電，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以及存儲技術的成本的降低。
此外，供求協調也是有必要的。這應通過同時分析網絡節點的數據來自動協調。在供應方面，對風能和太陽能的產能預測數據很重要。在功耗降低方面，需求側管理(DSM)來支持預測負載使用數據。這意味著在電網面臨過載或供應瓶頸時，需求側減少或增加耗能來進行調節。例如，能源密集型公司可以調整其需求以適應電力供應，而不是高成本地調節能源供應，這樣更有助于電力供需的平衡。這可以通過靈活改變現貨市場的電價或者由公司與電網運營商協議調節收費來實現。另一種方法是供應方干預，例如通過調節風力渦輪機，但這樣做并不經濟，因為能源將處于接近于零的邊際成本中。
"智能電網"的危險主要來源于數據誤用、系統錯誤和網絡攻擊。因此，高安全標準和在黑客攻擊后快速重建電源秩序的專業知識不可或缺。關于電力行業和電網企業地數據安全建設，交能網也有能源數據安全的系列文章，比如《數據安全斷代史別傳——電力行業篇》就有相關內容的介紹。下一期將是系列文章的最后一篇，將會介紹數字化驅動的能源轉型帶來的機遇與變化，敬請期待。