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如果德國想在2050年前實現(xiàn)將可再生能源發(fā)電比例提高至80%的目標(biāo)，它就必須借助系統(tǒng)性的解決方案。一個以西門子為核心的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)正在開發(fā)的微電網(wǎng)或許可以提供一個可能性。如今，西門子從這個項目中汲取的經(jīng)驗將有望轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。為此，公司還出資成立了egrid合資企業(yè)。

德國正全力推進(jìn)向可再生能源經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型。目前，可再生能源占德國能源構(gòu)成的比重已達(dá)25%左右。然而，如果德國想實現(xiàn)在2050年前將可再生能源發(fā)電比例提高至80%的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，它將需要向電網(wǎng)輸送更多利用可再生能源生產(chǎn)的電力。

時至今日，德國可再生能源發(fā)電設(shè)施的裝機容量已接近當(dāng)前電網(wǎng)所能承受的極限。基于此，政府需要建設(shè)智能電網(wǎng)，確保即使可再生能源的發(fā)電量隨天氣而波動，分布式發(fā)電系統(tǒng)也能持續(xù)不斷地為電力用戶提供充足的電力。與現(xiàn)有電網(wǎng)不同的是，智能電網(wǎng)能在配電的同時平衡發(fā)電與用電，且其調(diào)控范圍還將直達(dá)最終用電環(huán)節(jié)。

為保證這種方法的有效性，在2011年到2013年間，西門子領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組在德國南部Allgäu地區(qū)的Wildpoldsried，建造了一個智能電網(wǎng)并進(jìn)行了測試。這一項目是德國IRENE（可再生能源與電動交通集成）計劃的一部分。Michael Metzger博士是西門子在IRENE研究網(wǎng)絡(luò)中的項目經(jīng)理。他解釋說，Wildpoldsried是這個計劃的理想啟動地點。他表示：“早在2010年，Wildpoldsried利用風(fēng)電、太陽能發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電設(shè)施生產(chǎn)的電能就已達(dá)到其用電量的兩倍左右了。換句話說，它已經(jīng)展示了一些我們希望未來在整個德國能夠看到的圖景。”

Wildpoldsried的居民也是這個研究項目的受益者。2016年，他們自己的發(fā)電量已達(dá)到其自身用電量的五倍以上，大大超過了高峰時段的需求量。

項目一個接著一個

IRENE項目已于2013年底圓滿結(jié)束。事實證明，這個智能電網(wǎng)能夠靈活地平衡社區(qū)內(nèi)波動的電能供應(yīng)和用電需求以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。要實現(xiàn)這一點，專家們借助了許多*的技術(shù)和產(chǎn)品，這其中就有兩個可控的配電變壓器和一個蓄電池組裝置。社區(qū)的智能電網(wǎng)還配備了復(fù)雜的測量系統(tǒng)、*的通信基礎(chǔ)設(shè)施以及分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)（如光伏和沼氣發(fā)電單元）。

在項目中，科研合作伙伴與Wildpoldsried的居民都是受益者。有了智能電網(wǎng)，如今，Wildpoldsried的發(fā)電量已達(dá)到其居民用電量的五倍以上，大大超過了高峰時段的需求量。

這樣一來，IRENE項目的合作伙伴便能創(chuàng)造出理想的技術(shù)條件以開展后續(xù)研究計劃，并朝著實現(xiàn)德國2050年能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)逐步邁進(jìn)。2014年7月，預(yù)計為期三年的IREN2計劃正式啟動。

德國亞琛工業(yè)大學(xué)的Torsten Sowa在談到IREN2項目的背景時表示：“如果自2050年起，五分之四的電能將來自可再生能源而非常規(guī)電廠，那么就當(dāng)前的技術(shù)水平而言，我們?nèi)悦媾R著一個重大挑戰(zhàn)。因為當(dāng)前使用的可再生能源的能源系統(tǒng)尚不能提供所謂的系統(tǒng)服務(wù)，例如提供無功功率以維持疊加電網(wǎng)的電壓。換句話說，要想實現(xiàn)2050年的目標(biāo)，我們需要新型解決方案。”

在Wildpoldsried，西門子安裝了一臺調(diào)壓變壓器以消除電壓波動的影響。這種裝置在高壓電網(wǎng)中較為常見，但其在本地中壓網(wǎng)絡(luò)中的使用卻是一個新嘗試。

取代常規(guī)電廠

于是，IREN2計劃應(yīng)運而生。該計劃由德國經(jīng)濟和能源部出資開展，為期三年，其目標(biāo)是使用分布式發(fā)電系統(tǒng)和組件（如蓄電池設(shè)備、熱電聯(lián)產(chǎn)電廠、沼氣發(fā)電單元和柴油發(fā)電機等）來改造Allgäu地區(qū)現(xiàn)有的電網(wǎng)，使之能夠提供常規(guī)電廠如今提供的系統(tǒng)服務(wù)。

從紅色到綠色到藍(lán)色：IREN2項目的研究人員將逐步在Wilpoldsried擴展其測試電網(wǎng)。

IREN2項目提供了科學(xué)研究以及實際測試自主獨立網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)潆姀S的優(yōu)化運行的機會。研究人員對新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其管理進(jìn)行研究，以期從技術(shù)和經(jīng)濟上找到優(yōu)化包含分布式發(fā)電設(shè)施和附加組件的電力系統(tǒng)的方法。

將研究成果轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益

現(xiàn)在，西門子專家計劃與Allgäuer Überlandwerk合作將研究成果轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。為此，Allgäuer Überlandwerk成立了egrid公司。2017年5月，西門子獲得了egrid公司49%的股份。

這家合資企業(yè)向配電網(wǎng)運營商提供關(guān)于智能電網(wǎng)如何在可再生能源占比很高的情況下進(jìn)行擴展的相關(guān)建議。在談到應(yīng)避免不必要的電網(wǎng)擴展時，Metzger表示：“我們可以為項目加入更多‘智能’，而非僅僅增添磚瓦。”這一點的實現(xiàn)要歸功于西門子專家從IRENE計劃中歸納出來的優(yōu)化配電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。

公用設(shè)施、市政府和工業(yè)企業(yè)是egrid公司的*客戶之一。西門子能源管理集團(tuán)電力技術(shù)國際業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人Michael Schneider解釋道：“我們面向分布式供電和儲能的解決方案是源于實際的實用解決方案，這將讓我們的客戶受益匪淺。通過這種方式，我們正與Allgäuer Überlandwerk一起積極支持新的能源政策。”現(xiàn)在，egrid不僅是一家脫胎于研究項目的合資企業(yè)，它還帶來了經(jīng)濟效益——egrid將助力新的能源政策的落實。