德国能源转型浪潮中智能电网的挑战

JochenKreusel博士，ABB智能电网主管

记者：德国和欧洲其他国家正在经历能源转型浪潮，您如何看待能源转型中的智能电网技术？

Kreusel：“智能电网”一词，预示着电力系统整体自动化水平的发展。而在欧洲，未来更多的自动化技术将出现在那些目前自动化仍不足的地方——特别是中低压电网、区域的配电网。

原因何在？能源转型带来的可再生能源发展，这意味着发电单元数量的迅速上升。屋顶光伏等民间发电单元在中低压直接并网，这部分电网对远距离遥控和监督的需求也就自然上升了。因此，在电力系统的历史上，我们首次面对着这样的挑战：要让绝大部分的电网都实现自动化。

考虑到以前电网的技术革新，比如高压输电的发展，往往由电网公司推动着技术革新，而如今要在区域和低压电网中推动技术革新，我们主要面对的是普通的消费者，他们难以负担自动化设备所要求的大量投资。因此，这部分的自动化技术发展，将需要大量积极的参与者提出解决方案。我认为，这一情况未来将会推动一次设备和二次设备结合的趋势，因为在低端配电网络，你不能继续将这两部份分而治之，而是要统合起来形成一体的智能化，而这种转变现在才刚刚开始。

记者：对电力系统而言，能源转型的挑战主要来自哪里？

Kreusel：德国的中低压电网目前面对着电压稳定性的挑战。可再生能源广泛在中低压并网，意味着客户现在需要安装有载电压调整器等设备，需要更新一次设备，也需要有强大的控制系统——这颇有难度，原因是在制度机制建设之上，牵涉到纯技术之外的话题。

德国过去十年来积极地为可再生能源给予补贴，在能源转型的第一个阶段，只是简单地在系统里增加可再生能源，此时它们规模尚小，电网受影响不大；而在第二阶段，随着可再生能源比例上升，电力传输的容量和功率不足等问题在局部开始出现，但此时我们依然可以通过不同强化系统的手段来解决问题。到了现在和未来的第三阶段，可再生能源并网在一天不同时间出现，其发电量超过了基本负荷——这种情况下，现有的系统将无法控制无功功率平衡问题。

德国目前的发电装机总量在30000MW——来自150万个发电单元，忽然之间，你需要去协调调度150万个发电单元。如果他们能够一直并网发电，这还没什么问题；但当他们的发电超过系统所需用电量时，就必须进行调度。我们需要有效控制分布式发电，我们需要在可再生能源输出过剩时减少发电量。然而，目前根本没有技术和交流机制可以实现这一点，即使你可以减少可再生能源发电量，旋即面对另一个问题：怎么减？用什么样的排序去减？

我认为，这是个真正的挑战，这一挑战将定义智能电网。我们必须要有新的调度机制和市场机制，可以允许我们进行上述调度操作，并保证这些操作的公平性。这是一个尚未解决的重大问题，也是智能电网的真问题所在——这不仅是技术挑战，更是系统和制度的挑战。在这一点上，电力系统也许可以向电信领域取经。

记者：如何理解您所说的制度挑战？

Kreusel：在传统的电力体系中，系统操作者（TSO）是潮流控制者，他们只需要和大型发电厂沟通，就可以进行调度。但是在能源转型中，TSO忽然间面对着成千上万的小型可再生能源并网者，调度者需要知道这些分散的并网者，他们的数量有多少，他们的地理位置在哪里——但这在目前根本无法实现。因此目前而言，电力领域讨论最多的议题之一就是建立信息交流机制问题。

今天，我们尚可通过逐渐增加的人工调节干预调度，但这绝不该是未来的解决方式。未来最理想的状态应该是在强大的信息交流体系下，让可再生能源调度实现高度自动化，一旦有可再生能源新单元并网，系统操作者就能够得知，或者有渠道获取信息。这种情况并不是单凭技术就能解决的，还需要一个政治决策，去实现信息机制和技术储备。从这个意义上说，智能电网不仅是个技术挑战，还是个政治决策推动电力系统创新的挑战。这是前所未有的情况。