到2022年,德國(guó)將逐步的淘汰核能,并快速切換到基于可再生能源的電能供應(yīng),如風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電。這些可再生能源只能通過(guò)IT和通信技術(shù)(ICT)的幫助下才能被大規(guī)模的集成到電力系統(tǒng)中。

 

所謂的智能電網(wǎng),即是融合了ICT技術(shù)、能源技術(shù)和可持續(xù)供給技術(shù),從而保證持續(xù)可靠和廉價(jià)的電力。

 

 

目前,現(xiàn)有的電網(wǎng)架構(gòu)并不適合承載具有大幅波動(dòng)的新能源注入。只有當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施和儲(chǔ)能系統(tǒng)升級(jí)之后,才能允許可再生能源大規(guī)模的進(jìn)入到電網(wǎng)系統(tǒng)中。

 

為了讓電網(wǎng)承載更多的靈活性,信息通信技術(shù)(ICT)在未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺。能源技術(shù)和信息通信技術(shù)融合在一起所組成的"智能電網(wǎng)",能夠讓其中的每個(gè)單獨(dú)組件之間進(jìn)行通信,發(fā)電側(cè)和用電側(cè)之間智能的相互耦合。

 

ICT不僅是對(duì)可再生能源成功整合的重要的推動(dòng)者,同時(shí)也能解決可持續(xù)能源的供應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。所以智能電網(wǎng)可以加強(qiáng)德國(guó)整體的能源使用效率。

 

因此,信息通信技術(shù)不僅能夠?qū)⒖稍偕茉醇{入能源系統(tǒng),同時(shí)也是能夠成功整合的可持續(xù)能源供應(yīng)的重要推動(dòng)因素。由這項(xiàng)技術(shù)所構(gòu)成的智能電網(wǎng),可以幫助德國(guó)高效地利用能源資源,從而獲得長(zhǎng)期的持續(xù)可靠的廉價(jià)電力供應(yīng)。

 

 

通過(guò)結(jié)合ICT提供消費(fèi)者全新的智能應(yīng)用程序,例如節(jié)能自動(dòng)分析功耗和控制,幫助消費(fèi)者獲取最合理的價(jià)格。同時(shí)也將帶來(lái)新的市場(chǎng)模式和創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)的價(jià)值鏈,為小型能源生產(chǎn)者和小型創(chuàng)新企業(yè)提供新的沃土。這些企業(yè)可以通過(guò)市場(chǎng)上的創(chuàng)新,智能服務(wù)和區(qū)域可再生能源并入電網(wǎng),在市場(chǎng)上獲取最大化的利潤(rùn)。最終用戶可以通過(guò)選取不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和電價(jià)套餐,或者通過(guò)使用廉價(jià)的非高峰電力,得到更廉價(jià)的電力能源。

 

總體而言,德國(guó)可以給可持續(xù)發(fā)展的智能電網(wǎng)技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)展和出口,并建立了自己在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商。

 

電力基礎(chǔ)設(shè)施的改造,所帶來(lái)的是政治,經(jīng)濟(jì),科技和人口方面的巨大挑戰(zhàn)。此外,電力在未來(lái)將呈現(xiàn)顯著的分布式結(jié)構(gòu)。未來(lái)電網(wǎng)中的電能,不僅有來(lái)自集中式發(fā)電的確定能量系統(tǒng),同時(shí)也擁有許多分布式的小型發(fā)電設(shè)備,諸如光伏,風(fēng)電場(chǎng),熱電聯(lián)產(chǎn),地?zé)峄蛏镔|(zhì)能的電力到系統(tǒng)中。

 

消費(fèi)者正日益成為生產(chǎn)者,擁有和經(jīng)營(yíng)自己的光伏系統(tǒng),而不是從大型中央發(fā)電廠消費(fèi)電能,從消費(fèi)者到大的生產(chǎn)者,電能的傳輸方向?qū)?huì)是雙向的。在這些"雙向"的電能輸送過(guò)程中,當(dāng)前電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行調(diào)整,那么如何能在眾多分布式能源雙向注入的過(guò)程中,還要保持功率的優(yōu)化,并穩(wěn)定的供應(yīng)給消費(fèi)者呢?電網(wǎng)又如何保證電能永遠(yuǎn)足夠,電源頻率保持穩(wěn)定,對(duì)于生產(chǎn)過(guò)剩的時(shí)期儲(chǔ)存多余的電能將如何分配?

 

另一方面,新的用電設(shè)的出現(xiàn)也將給現(xiàn)有的電網(wǎng)架構(gòu)巨大的沖擊。例如,電動(dòng)汽車:您需要一給電動(dòng)汽車提供電力,而另一方面,他們也是一個(gè)巨大的分布式的儲(chǔ)能設(shè)備,在電網(wǎng)產(chǎn)生多余的未消化的電能,或遇到用電高峰的時(shí)候,這些儲(chǔ)能設(shè)備在系統(tǒng)中將扮演至關(guān)重要的角色。

 

因此,未來(lái)的智能能源系統(tǒng)必須將消費(fèi)者,生產(chǎn)者,存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商相互連接在一起。在整個(gè)系統(tǒng)中,需要進(jìn)行自動(dòng)化控制的測(cè)量和由此的各個(gè)部件之間的通信和控制成本將增加。

 

此外,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)運(yùn)行也將是一個(gè)巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的挑戰(zhàn)。

 

電力設(shè)備和信息通信設(shè)備將大幅的擴(kuò)建,首先受到挑戰(zhàn)的即是電網(wǎng)的負(fù)載能力。同時(shí),信息通信設(shè)備的引入同時(shí)也帶來(lái)了一定的風(fēng)險(xiǎn),重要的基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬組件必須確保不會(huì)成為黑客和高科技犯罪者的新入口。以為智能電網(wǎng)是以安全為第一關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)設(shè)施,那么相應(yīng)的防護(hù)手段必須從一開(kāi)始建設(shè)即著手,智能電網(wǎng)不僅是用電,同時(shí)也包含了大量的數(shù)據(jù)傳輸和信息。因此,數(shù)據(jù)保護(hù)和信息安全在能源體系的轉(zhuǎn)型中尤為重要,相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和使用權(quán)限規(guī)范也必須同步跟進(jìn)。

 

 

下面是Acatech,即德國(guó)科學(xué)與工程研究院提出的對(duì)于未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的十大倡議:

 

1、對(duì)于"未來(lái)智能電網(wǎng)",必須制定可協(xié)調(diào)和有針對(duì)性的策略,并且需要派遣專業(yè)的跨領(lǐng)域團(tuán)隊(duì),這支團(tuán)隊(duì)擁有商業(yè)、科學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和民間社會(huì)機(jī)構(gòu)代表,例如非政府組織。

 

2、 必須系統(tǒng)的確定技術(shù)發(fā)展路線圖,建立一個(gè)能以實(shí)時(shí)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能電網(wǎng)。

 

3、 國(guó)家層面成立專門(mén)的課題,研究機(jī)構(gòu)和智囊團(tuán)。其目標(biāo)是探尋并了解整體系統(tǒng)。

 

4、 成立卓越的科研中心和信息庫(kù),為系統(tǒng)的專業(yè)發(fā)展提供貢獻(xiàn)。

 

5、 制定合適的法律框架,我們需要的是一個(gè)新的市場(chǎng)秩序。其中應(yīng)包括:以市場(chǎng)為基礎(chǔ)的發(fā)電獎(jiǎng)勵(lì)辦法,用于儲(chǔ)能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)定。同時(shí)進(jìn)一步發(fā)展用于數(shù)據(jù)保護(hù)的法律框架。

 

6、 建立在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)聯(lián)邦(BMWi)擴(kuò)大試點(diǎn)地區(qū)的測(cè)試階段E-能源計(jì)劃的六個(gè)示范地區(qū)。在試點(diǎn)內(nèi)為新的市場(chǎng)秩序的技術(shù)問(wèn)題和創(chuàng)新概念進(jìn)行可行性測(cè)試分析。

 

7、 總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖的實(shí)現(xiàn)必須由智能電網(wǎng)陪同監(jiān)控,包括聯(lián)邦政府的"未來(lái)能源計(jì)劃",都將納入監(jiān)測(cè)過(guò)程。監(jiān)測(cè)結(jié)果用于由聯(lián)邦政府定期審核各項(xiàng)措施。

 

8、 與歐洲網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的能源(ENTSO-E)進(jìn)行合作,必須在鄰國(guó)之間制定統(tǒng)一的電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)殡娋W(wǎng)在歐盟中是跨國(guó)界的領(lǐng)域。其中,德國(guó)應(yīng)在電力系統(tǒng)中的可再生能源的轉(zhuǎn)化擔(dān)任高級(jí)職位的領(lǐng)導(dǎo)者。

 

9、 人民必須參與能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型變革。開(kāi)放相應(yīng)的對(duì)話論壇,和人民進(jìn)行廣泛的交流,促進(jìn)國(guó)民意識(shí)到新技術(shù)的廣泛建立,和對(duì)于智能電網(wǎng)的信心。

 

10、根據(jù)智能電網(wǎng)的需求,對(duì)專業(yè)人員進(jìn)行再培訓(xùn)。尤其是跨領(lǐng)域?qū)I(yè),如能源技術(shù)和信息通信技術(shù)之間的IT技術(shù)訓(xùn)練。現(xiàn)有的專業(yè),如暖通工程師和電工培訓(xùn)必須進(jìn)行調(diào)整。