能源轉型浪潮中智能電網面臨的挑戰
2013-12-11 20:04:36 本站原創JochenKreusel博士，ABB智能電網主管
記者：德國和歐洲其他國家正在經歷能源轉型浪潮，您如何看待能源轉型中的智能電網技術?
Kreusel：“智能電網”一詞，預示著電力系統整體自動化水平的發展。而在歐洲，未來更多的自動化技術將出現在那些目前自動化仍不足的地方——特別是中低壓電網、區域的配電網。
原因何在?能源轉型帶來的可再生能源發展，這意味著發電單元數量的迅速上升。屋頂光伏等民間發電單元在中低壓直接并網，這部分電網對遠距離遙控和監督的需求也就自然上升了。因此，在電力系統的歷史上，我們首次面對著這樣的挑戰：要讓絕大部分的電網都實現自動化。
考慮到以前電網的技術革新，比如高壓輸電的發展，往往由電網公司推動著技術革新，而如今要在區域和低壓電網中推動技術革新，我們主要面對的是普通的消費者，他們難以負擔自動化設備所要求的大量投資。因此，這部分的自動化技術發展，將需要大量積極的參與者提出解決方案。我認為，這一情況未來將會推動一次設備和二次設備結合的趨勢，因為在低端配電網絡，你不能繼續將這兩部份分而治之，而是要統合起來形成一體的智能化，而這種轉變現在才剛剛開始。
記者：對電力系統而言，能源轉型的挑戰主要來自哪里?
Kreusel：德國的中低壓電網目前面對著電壓穩定性的挑戰。可再生能源廣泛在中低壓并網，意味著客戶現在需要安裝有載電壓調整器等設備，需要更新一次設備，也需要有強大的控制系統——這頗有難度，原因是在制度機制建設之上，牽涉到純技術之外的話題。
德國過去十年來積極地為可再生能源給予補貼，在能源轉型的第一個階段，只是簡單地在系統里增加可再生能源，此時它們規模尚小，電網受影響不大;而在第二階段，隨著可再生能源比例上升，電力傳輸的容量和功率不足等問題在局部開始出現，但此時我們依然可以通過不同強化系統的手段來解決問題。到了現在和未來的第三階段，可再生能源并網在一天不同時間出現，其發電量超過了基本負荷——這種情況下，現有的系統將無法控制無功功率平衡問題。
德國目前的發電裝機總量在30000MW——來自150萬個發電單元，忽然之間，你需要去協調調度150萬個發電單元。如果他們能夠一直并網發電，這還沒什么問題;但當他們的發電超過系統所需用電量時，就必須進行調度。我們需要有效控制分布式發電，我們需要在可再生能源輸出過剩時減少發電量。然而，目前根本沒有技術和交流機制可以實現這一點，即使你可以減少可再生能源發電量，旋即面對另一個問題：怎么減?用什么樣的排序去減?
我認為，這是個真正的挑戰，這一挑戰將定義智能電網。我們必須要有新的調度機制和市場機制，可以允許我們進行上述調度操作，并保證這些操作的公平性。這是一個尚未解決的重大問題，也是智能電網的真問題所在——這不僅是技術挑戰，更是系統和制度的挑戰。在這一點上，電力系統也許可以向電信領域取經。
記者：如何理解您所說的制度挑戰?
Kreusel：在傳統的電力體系中，系統操作者(TSO)是潮流控制者，他們只需要和大型發電廠溝通，就可以進行調度。但是在能源轉型中，TSO忽然間面對著成千上萬的小型可再生能源并網者，調度者需要知道這些分散的并網者，他們的數量有多少，他們的地理位置在哪里——但這在目前根本無法實現。因此目前而言，電力領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節干預調度，但這絕不該是未來的解決方式。未來最理想的狀態應該是在強大的信息交流體系下，讓可再生能源調度實現高度自動化，一旦有可再生能源新單元并網，系統操作者就能夠得知，或者有渠道獲取信息。這種情況并不是單憑技術就能解決的，還需要一個政治決策，去實現信息機制和技術儲備。從這個意義上說，智能電網不僅是個技術挑戰，還是個政治決策推動電力系統創新的挑戰。這是前所未有的情況。
