分布式和靈活性正在用數字化的方式驅動(dòng)的能源轉型
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)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(dòng)的能源轉型
前言：2010年9月，德國政府頒布了未來(lái)能源規劃，次年6月，聯(lián)邦議會(huì )經(jīng)過(guò)慎重討論，以幾乎全票通過(guò)的結果做出了一項重大的歷史決定，跨度長(cháng)達幾十年的德國能源轉型之路就此正式啟航。轉眼來(lái)到2020年，站在轉型階段性成果檢測的第一個(gè)目標點(diǎn)，回首十載，這場(chǎng)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(guò)持續的努力與改變，正在穩步走向安全、經(jīng)濟和環(huán)境友好型能源供應的未來(lái)。
上篇文章《數字化是能源轉型的關(guān)鍵》中，我們闡述了數字化在德國能源轉型中的關(guān)鍵地位，數字化實(shí)現了電力市場(chǎng)的自由化，完善地控制市場(chǎng)的復雜性和波動(dòng)性;基于數字化的物聯(lián)網(wǎng)也是能源轉型的關(guān)鍵之一，例如通過(guò)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(lái)繼續探討在數字化驅動(dòng)的能源轉型中的分布式與靈活性?xún)蓚€(gè)特點(diǎn)。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。
能源轉型將傳統能源的轉變與風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源聯(lián)系在了一起，根據可再生能源法(EEG)，德國于2000年決定推進(jìn)可再生能源的擴張。同時(shí)，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(guān)：能源的分散化以及太陽(yáng)能和風(fēng)力裝置供電的波動(dòng)。
圖1德國能源轉型目標情景(發(fā)布于2012年)
為了滿(mǎn)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)行系統重組。一方面，是德國輸電網(wǎng)絡(luò )從北向南擴展即連接到海上風(fēng)電場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò )擴展。另一方面，小型可再生能源發(fā)電廠(chǎng)必須納入配電網(wǎng)地區的電力系統。2014年，新建成了61851個(gè)可再生能源發(fā)電廠(chǎng)，低于過(guò)去五年平均每年200724個(gè)發(fā)電廠(chǎng)。2014年新建成的系統有97.3%是太陽(yáng)能系統。新的分析和評估數據技術(shù)必須擴展到舊網(wǎng)絡(luò )，并直接納入新線(xiàn)路的擴展過(guò)程，其目標是創(chuàng )建一個(gè)智能電網(wǎng)。
圖2 智能電網(wǎng)(來(lái)源于 IEEE Inovation)
這種"智能電網(wǎng)"旨在滿(mǎn)足更分散的供電以及可再生能源電力供應的波動(dòng)和不可預測性。如果輸入的電量過(guò)多，系統就會(huì )過(guò)載;如果輸入的電量過(guò)少，則出現供應瓶頸。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”應運而生，它規定了在風(fēng)能和太陽(yáng)能下將剩余電力轉化為其他形式能源并保存。并且由風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)生的能源不僅轉化為了電，而且也能用于汽車(chē)和供熱，電加氣站和加熱器如今已經(jīng)投入使用，其未來(lái)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)調也是有必要的。這應通過(guò)同時(shí)分析網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的數據來(lái)自動(dòng)協(xié)調。在供應方面，對風(fēng)能和太陽(yáng)能的產(chǎn)能預測數據很重要。在功耗降低方面，需求側管理(DSM)來(lái)支持預測負載使用數據。這意味著(zhù)在電網(wǎng)面臨過(guò)載或供應瓶頸時(shí)，需求側減少或增加耗能來(lái)進(jìn)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(guò)靈活改變現貨市場(chǎng)的電價(jià)或者由公司與電網(wǎng)運營(yíng)商協(xié)議調節收費來(lái)實(shí)現。另一種方法是供應方干預，例如通過(guò)調節風(fēng)力渦輪機，但這樣做并不經(jīng)濟，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(lái)源于數據誤用、系統錯誤和網(wǎng)絡(luò )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(zhuān)業(yè)知識不可或缺。關(guān)于電力行業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)地數據安全建設，交能網(wǎng)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(yè)篇》就有相關(guān)內容的介紹。下一期將是系列文章的最后一篇，將會(huì )介紹數字化驅動(dòng)的能源轉型帶來(lái)的機遇與變化，敬請期待。