能源轉(zhuǎn)型浪潮中智能電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

JochenKreusel博士，ABB智能電網(wǎng)主管

記者：德國(guó)和歐洲其他國(guó)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(dòng)化水平的發(fā)展。而在歐洲，未來(lái)更多的自動(dòng)化技術(shù)將出現(xiàn)在那些目前自動(dòng)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(lái)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(duì)遠(yuǎn)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(duì)著這樣的挑戰(zhàn)：要讓絕大部分的電網(wǎng)都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)著技術(shù)革新，而如今要在區(qū)域和低壓電網(wǎng)中推動(dòng)技術(shù)革新，我們主要面對(duì)的是普通的消費(fèi)者，他們難以負(fù)擔(dān)自動(dòng)化設(shè)備所要求的大量投資。因此，這部分的自動(dòng)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(lái)將會(huì)推動(dòng)一次設(shè)備和二次設(shè)備結(jié)合的趨勢(shì)，因?yàn)樵诘投伺潆娋W(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(lái)形成一體的智能化，而這種轉(zhuǎn)變現(xiàn)在才剛剛開(kāi)始。

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

Kreusel：德國(guó)的中低壓電網(wǎng)目前面對(duì)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(hù)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(qiáng)大的控制系統(tǒng)——這頗有難度，原因是在制度機(jī)制建設(shè)之上，牽涉到純技術(shù)之外的話(huà)題。

德國(guó)過(guò)去十年來(lái)積極地為可再生能源給予補(bǔ)貼，在能源轉(zhuǎn)型的第一個(gè)階段，只是簡(jiǎn)單地在系統(tǒng)里增加可再生能源，此時(shí)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?wèn)題在局部開(kāi)始出現(xiàn)，但此時(shí)我們依然可以通過(guò)不同強(qiáng)化系統(tǒng)的手段來(lái)解決問(wèn)題。到了現(xiàn)在和未來(lái)的第三階段，可再生能源并網(wǎng)在一天不同時(shí)間出現(xiàn)，其發(fā)電量超過(guò)了基本負(fù)荷——這種情況下，現(xiàn)有的系統(tǒng)將無(wú)法控制無(wú)功功率平衡問(wèn)題。

德國(guó)目前的發(fā)電裝機(jī)總量在30000MW——來(lái)自150萬(wàn)個(gè)發(fā)電單元，忽然之間，你需要去協(xié)調(diào)調(diào)度150萬(wàn)個(gè)發(fā)電單元。如果他們能夠一直并網(wǎng)發(fā)電，這還沒(méi)什么問(wèn)題;但當(dāng)他們的發(fā)電超過(guò)系統(tǒng)所需用電量時(shí)，就必須進(jìn)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(guò)剩時(shí)減少發(fā)電量。然而，目前根本沒(méi)有技術(shù)和交流機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即使你可以減少可再生能源發(fā)電量，旋即面對(duì)另一個(gè)問(wèn)題：怎么減?用什么樣的排序去減?

我認(rèn)為，這是個(gè)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(jī)制和市場(chǎng)機(jī)制，可以允許我們進(jìn)行上述調(diào)度操作，并保證這些操作的公平性。這是一個(gè)尚未解決的重大問(wèn)題，也是智能電網(wǎng)的真問(wèn)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(diǎn)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(shuō)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(chǎng)溝通，就可以進(jìn)行調(diào)度。但是在能源轉(zhuǎn)型中，TSO忽然間面對(duì)著成千上萬(wàn)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(wú)法實(shí)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(jī)制問(wèn)題。

今天，我們尚可通過(guò)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(lái)的解決方式。未來(lái)最理想的狀態(tài)應(yīng)該是在強(qiáng)大的信息交流體系下，讓可再生能源調(diào)度實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)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(gè)政治決策，去實(shí)現(xiàn)信息機(jī)制和技術(shù)儲(chǔ)備。從這個(gè)意義上說(shuō)，智能電網(wǎng)不僅是個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)，還是個(gè)政治決策推動(dòng)電力系統(tǒng)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。這是前所未有的情況。