上篇文章《數(shù)字化是能源轉(zhuǎn)型的關鍵》中，我們闡述了數(shù)字化在德國能源轉(zhuǎn)型中的關鍵地位，數(shù)字化實現(xiàn)了電力市場的自由化，完善地控制市場的復雜性和波動性;基于數(shù)字化的物聯(lián)網(wǎng)也是能源轉(zhuǎn)型的關鍵之一，例如通過物聯(lián)網(wǎng)，建筑的智能能源管理可以做得更加科學與完善，建筑的用能方案得到了進一步的優(yōu)化。今天我們來繼續(xù)探討在數(shù)字化驅(qū)動的能源轉(zhuǎn)型中的分布式與靈活性兩個特點。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(zhuǎn)型將傳統(tǒng)能源的轉(zhuǎn)變與風能和太陽能等可再生能源聯(lián)系在了一起，根據(jù)可再生能源法(EEG)，德國于2000年決定推進可再生能源的擴張。同時，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(zhàn)有關：能源的分散化以及太陽能和風力裝置供電的波動。
圖1德國能源轉(zhuǎn)型目標情景(發(fā)布于2012年)
為了滿足生產(chǎn)和消費的需求以及日益分散的供電，必須要對電網(wǎng)進行系統(tǒng)重組。一方面，是德國輸電網(wǎng)絡從北向南擴展即連接到海上風電場的網(wǎng)絡擴展。另一方面，小型可再生能源發(fā)電廠必須納入配電網(wǎng)地區(qū)的電力系統(tǒng)。2014年，新建成了61851個可再生能源發(fā)電廠，低于過去五年平均每年200724個發(fā)電廠。2014年新建成的系統(tǒng)有97.3%是太陽能系統(tǒng)。新的分析和評估數(shù)據(jù)技術必須擴展到舊網(wǎng)絡，并直接納入新線路的擴展過程，其目標是創(chuàng)建一個智能電網(wǎng)。
圖2 智能電網(wǎng)(來源于 IEEE Inovation)
這種"智能電網(wǎng)"旨在滿足更分散的供電以及可再生能源電力供應的波動和不可預測性。如果輸入的電量過多，系統(tǒng)就會過載;如果輸入的電量過少，則出現(xiàn)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(xù)潛力可以允許可再生能源的進一步利用。技術概念“Power-to-X”應運而生，它規(guī)定了在風能和太陽能下將剩余電力轉(zhuǎn)化為其他形式能源并保存。并且由風能和太陽能產(chǎn)生的能源不僅轉(zhuǎn)化為了電，而且也能用于汽車和供熱，電加氣站和加熱器如今已經(jīng)投入使用，其未來使用范圍在很大程度上取決于電到 X以及存儲技術的成本的降低。
此外，供求協(xié)調(diào)也是有必要的。這應通過同時分析網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)據(jù)來自動協(xié)調(diào)。在供應方面，對風能和太陽能的產(chǎn)能預測數(shù)據(jù)很重要。在功耗降低方面，需求側(cè)管理(DSM)來支持預測負載使用數(shù)據(jù)。這意味著在電網(wǎng)面臨過載或供應瓶頸時，需求側(cè)減少或增加耗能來進行調(diào)節(jié)。例如，能源密集型公司可以調(diào)整其需求以適應電力供應，而不是高成本地調(diào)節(jié)能源供應，這樣更有助于電力供需的平衡。這可以通過靈活改變現(xiàn)貨市場的電價或者由公司與電網(wǎng)運營商協(xié)議調(diào)節(jié)收費來實現(xiàn)。另一種方法是供應方干預，例如通過調(diào)節(jié)風力渦輪機，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)"的危險主要來源于數(shù)據(jù)誤用、系統(tǒng)錯誤和網(wǎng)絡攻擊。因此，高安全標準和在黑客攻擊后快速重建電源秩序的專業(yè)知識不可或缺。關于電力行業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)地數(shù)據(jù)安全建設，交能網(wǎng)也有能源數(shù)據(jù)安全的系列文章，比如《數(shù)據(jù)安全斷代史別傳——電力行業(yè)篇》就有相關內(nèi)容的介紹。下一期將是系列文章的最后一篇，將會介紹數(shù)字化驅(qū)動的能源轉(zhuǎn)型帶來的機遇與變化，敬請期待。
