面對歐洲的炎炎夏日，德國可再生能源的最高產(chǎn)量高達(dá)75%。其中，太陽能滿足了50%的電力需求。平均來說，德國發(fā)電量的25%來自可再生能源，已經(jīng)突破了歐盟所設(shè)定的目標(biāo)，即在2020年前，成員國20%的發(fā)電量產(chǎn)于可再生能源。
在許多方面，特別是如何應(yīng)對可再生能源的未來供應(yīng)和隨之而來的挑戰(zhàn)，德國為其他國家提供了可效仿的典范。利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電的小型電站的建立，意味著電網(wǎng)不僅可以使用中央發(fā)電機(jī)組，還可以使用廣泛分布的資源來生產(chǎn)電能。對于運(yùn)營商而言，能源管理是一種日漸復(fù)雜的平衡行為。
這種新趨勢要求對電網(wǎng)的中央控制架構(gòu)進(jìn)行改變。預(yù)計到2017年，每年用于建立分布式智能電網(wǎng)的技術(shù)開支將超過420億美元。德國曼海姆則是應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)取得供需平衡的最佳范例。
分布式供電實現(xiàn)供需平衡
“模范城市曼海姆（MOMA）”項目是由德國政府啟動的“未來能源系統(tǒng)”計劃的一部分。該項目通過在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中部署先進(jìn)的信息通信技術(shù)以及小型裝置，使消費(fèi)者直接體驗可再生電能的波動使用特點。
MOMA電網(wǎng)將來自超過500個生產(chǎn)商供應(yīng)的電力配送至曼海姆及毗鄰的德累斯頓市。電網(wǎng)本身兼作電力線寬帶系統(tǒng)，連接了大量家用智能設(shè)備。該項目始于2010年，至今已有1000名居民參加，這些居民的家電都連接到這個“能源互聯(lián)網(wǎng)”中，并利用眾多的軟件工具監(jiān)控其電力使用和支出狀況。
MOMA首席執(zhí)行官英戈·勛伯格（Ingo Schoenberg）表示：“可再生能源最大的挑戰(zhàn)是，時而有風(fēng)，時而陽光普照，但當(dāng)你需要的時候它們并不一定可用。MOMA項目尋求供求平衡的方法，力求在高波動性的能源發(fā)電和智慧的能源消耗之間取得平衡，并同時提高效率。”
勛伯格說：“通過將稅費(fèi)與電網(wǎng)容量相連接，鼓勵項目參與者在能源可用性高、價格低的時候用電。對于那些不愿意自己調(diào)節(jié)設(shè)置的用戶，MOMA甚至制定了‘節(jié)能管家’幫助用戶在能量充足、價格便宜的時段打開電器。項目的運(yùn)行狀況表明，當(dāng)消費(fèi)者知悉能源的真實價格時，自然會改變使用方式。”
在知識和技術(shù)的武裝下，私人用戶節(jié)約了10%左右的能耗和15%的能源費(fèi)用，而電力運(yùn)營商能夠更好地管理網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。MOMA項目的成果為制定彈性電價、建立同時承載智能電網(wǎng)和智能電表的單一通信平臺提供了立法的依據(jù)。
高品質(zhì)通信網(wǎng)絡(luò)助力電網(wǎng)升級
MOMA項目采用的技術(shù)解決方案也為電力供應(yīng)商提供了解決電力中斷并提高運(yùn)營效率的新方法。在美國，風(fēng)暴和“小動物”嚴(yán)重破壞電力供應(yīng)，加州大學(xué)伯克利分校2004年的一項研究表明，美國每年由停電造成的損失達(dá)到800億美元。
田納西州的查塔努加電力委員會為分布在約1500平方公里的居民提供電力服務(wù)。根據(jù)伯克利大學(xué)的數(shù)據(jù)計算，每年停電會對其服務(wù)區(qū)域造成約1億美元的損失，但該電力委員會并不是一個典型的美國能源供應(yīng)商。
2012年，在美國能源部“復(fù)蘇法案”的11550萬美元的資金刺激下，查塔努加電力委員會完成了高度自動化的智能電網(wǎng)升級工作，為電網(wǎng)配備了智能傳感器、開關(guān)和儀表。與MOMA項目一樣，其電網(wǎng)以高品質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，查塔努加電力委員會選擇了光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)承載消費(fèi)者三網(wǎng)合一的服務(wù)。
電力委員會執(zhí)行副總裁大衛(wèi)·韋德（David Wade）表示：“這應(yīng)該就是未來電網(wǎng)的樣子，美國還沒有其它公共事業(yè)能夠達(dá)到如此高的自動化水平。但是，一切都取決于通信能力，查塔努加的電網(wǎng)與光纖網(wǎng)絡(luò)無縫銜接，這使得查塔努加成為實現(xiàn)我們未來設(shè)想的最佳場所。”
現(xiàn)在，在查塔努加，如果一輛汽車撞到了電線桿，電力委員會的電網(wǎng)將會進(jìn)行“自我修復(fù)”。電網(wǎng)中的1200個智能開關(guān)可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)確定電路中斷的位置，并改道供電。2月12日，查塔努加遭遇了20年來最嚴(yán)重的暴風(fēng)雪，4萬名居民的供電自動恢復(fù)，其他3.6萬名居民的供電在工程師的幫助下，3天之內(nèi)恢復(fù)正常。
電力委員會估計，以前恢復(fù)這7.6萬名居民的供電需要8天的時間。2012年以來，該區(qū)域的斷電事件減少了50%~60%，每年為當(dāng)?shù)販p少了5000萬美元的支出。電力委員會自身也大大節(jié)約了成本：在維修、資產(chǎn)管理、上門服務(wù)以及盜竊方面，節(jié)約的成本高達(dá)1050萬美元。
自動化解決方案創(chuàng)建更加智能的電網(wǎng)
最終用戶的偷電行為仍然讓電力供應(yīng)商頭疼不已，嚴(yán)重影響了利潤的獲取。華為，一家來自中國的技術(shù)公司，針對電力供應(yīng)面對的新挑戰(zhàn)設(shè)計了不同的解決方案，既包括大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施項目，也包括專門處理偷電等局部問題的核心平臺。
據(jù)華為介紹，尼日利亞的消費(fèi)者偷電狀況尤其嚴(yán)重，供電商一直無法找出問題的原因，到目前為止，無法收集到準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)的用戶數(shù)量超過了80%。
為了解決這個問題，華為正準(zhǔn)備在尼日利亞安裝一個覆蓋40萬本地家庭的自動抄表系統(tǒng)，支持高速數(shù)據(jù)連接，同時部署新的傳感器和控制器。該系統(tǒng)部署完成后，客戶的電表將每15分鐘傳輸一次數(shù)據(jù)到當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商，從而使運(yùn)營商獲得實時的用電數(shù)據(jù)。
華為企業(yè)BG Marketing與解決方案銷售部總裁何達(dá)炳說：“該系統(tǒng)將有效提高電力公司的營業(yè)額和利潤。即時通信系統(tǒng)和可靠的電力基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)是電力高效生產(chǎn)和配送的關(guān)鍵。其可以實現(xiàn)早期預(yù)警、實時故障定位、自我修復(fù)和有效負(fù)載管理等功能。”
隨著中國經(jīng)濟(jì)的崛起，城市的蓬勃發(fā)展給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來了極大壓力。珠海電力局要為珠海市、淇澳島、橫琴島和高欄島的822萬居民供電。面對著各種接入、可靠性、成本和容量問題，傳統(tǒng)的固定和無線技術(shù)已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)要求，珠海電力局迫切需要提高網(wǎng)絡(luò)的自動化水平。
對于珠海電力局而言，在其服務(wù)區(qū)域安裝光纖電纜過于昂貴復(fù)雜。因此，其選擇了成本相對較低、但速度與光纖相似的華為4G LTE無線集群系統(tǒng)。與傳統(tǒng)雙向無線通信系統(tǒng)一樣，華為eLTE無線集群解決方案為珠海電力局提供了專用無線網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)配電自動化通信。
同樣，在中國東部沿海城市青島，華為改造了阻礙電力性能的老舊線路和不可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。華為全光xPON解決方案具備高度自動化的特點，幫助青島供電公司有效管理分布式供電，并提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。
華為表示，通過利用網(wǎng)絡(luò)中的智能終端對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，在數(shù)秒之內(nèi)，就可以隔離故障線路，實現(xiàn)電網(wǎng)的自動修復(fù)�，F(xiàn)在，青島供電公司每年停電時長減少了2.6小時，達(dá)到每戶1.1小時；每年電力損失下降了33.4兆千瓦時。
總而言之，為建立環(huán)境友好型社會，公用事業(yè)單位面臨著降低成本、優(yōu)化運(yùn)營以及遵守更加嚴(yán)格的規(guī)定等方面的壓力。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，華為等科技公司提供大量解決方案，從而創(chuàng)建更加智能的電網(wǎng)，最終提供更加環(huán)保的能源。
關(guān)于作者
BBC專欄記者 James Blackman
