到2022年,德國將逐步的淘汰核能,并快速切換到基于可再生能源的電能供應(yīng),如風(fēng)能或太陽能發(fā)電。這些可再生能源只能通過IT和通信技術(shù)(ICT)的幫助下才能被大規(guī)模的集成到電力系統(tǒng)中。

 

所謂的智能電網(wǎng),即是融合了ICT技術(shù)、能源技術(shù)和可持續(xù)供給技術(shù),從而保證持續(xù)可靠和廉價的電力。

 

 

目前,現(xiàn)有的電網(wǎng)架構(gòu)并不適合承載具有大幅波動的新能源注入。只有當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施和儲能系統(tǒng)升級之后,才能允許可再生能源大規(guī)模的進(jìn)入到電網(wǎng)系統(tǒng)中。

 

為了讓電網(wǎng)承載更多的靈活性,信息通信技術(shù)(ICT)在未來的能源互聯(lián)網(wǎng)中不可或缺。能源技術(shù)和信息通信技術(shù)融合在一起所組成的"智能電網(wǎng)",能夠讓其中的每個單獨(dú)組件之間進(jìn)行通信,發(fā)電側(cè)和用電側(cè)之間智能的相互耦合。

 

ICT不僅是對可再生能源成功整合的重要的推動者,同時也能解決可持續(xù)能源的供應(yīng)過程中出現(xiàn)的問題。所以智能電網(wǎng)可以加強(qiáng)德國整體的能源使用效率。

 

因此,信息通信技術(shù)不僅能夠?qū)⒖稍偕茉醇{入能源系統(tǒng),同時也是能夠成功整合的可持續(xù)能源供應(yīng)的重要推動因素。由這項技術(shù)所構(gòu)成的智能電網(wǎng),可以幫助德國高效地利用能源資源,從而獲得長期的持續(xù)可靠的廉價電力供應(yīng)。

 

 

通過結(jié)合ICT提供消費(fèi)者全新的智能應(yīng)用程序,例如節(jié)能自動分析功耗和控制,幫助消費(fèi)者獲取最合理的價格。同時也將帶來新的市場模式和創(chuàng)業(yè)機(jī)會的價值鏈,為小型能源生產(chǎn)者和小型創(chuàng)新企業(yè)提供新的沃土。這些企業(yè)可以通過市場上的創(chuàng)新,智能服務(wù)和區(qū)域可再生能源并入電網(wǎng),在市場上獲取最大化的利潤。最終用戶可以通過選取不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和電價套餐,或者通過使用廉價的非高峰電力,得到更廉價的電力能源。

 

總體而言,德國可以給可持續(xù)發(fā)展的智能電網(wǎng)技術(shù)國際競爭優(yōu)勢的發(fā)展和出口,并建立了自己在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商。

 

電力基礎(chǔ)設(shè)施的改造,所帶來的是政治,經(jīng)濟(jì),科技和人口方面的巨大挑戰(zhàn)。此外,電力在未來將呈現(xiàn)顯著的分布式結(jié)構(gòu)。未來電網(wǎng)中的電能,不僅有來自集中式發(fā)電的確定能量系統(tǒng),同時也擁有許多分布式的小型發(fā)電設(shè)備,諸如光伏,風(fēng)電場,熱電聯(lián)產(chǎn),地?zé)峄蛏镔|(zhì)能的電力到系統(tǒng)中。

 

消費(fèi)者正日益成為生產(chǎn)者,擁有和經(jīng)營自己的光伏系統(tǒng),而不是從大型中央發(fā)電廠消費(fèi)電能,從消費(fèi)者到大的生產(chǎn)者,電能的傳輸方向?qū)请p向的。在這些"雙向"的電能輸送過程中,當(dāng)前電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行調(diào)整,那么如何能在眾多分布式能源雙向注入的過程中,還要保持功率的優(yōu)化,并穩(wěn)定的供應(yīng)給消費(fèi)者呢?電網(wǎng)又如何保證電能永遠(yuǎn)足夠,電源頻率保持穩(wěn)定,對于生產(chǎn)過剩的時期儲存多余的電能將如何分配?

 

另一方面,新的用電設(shè)的出現(xiàn)也將給現(xiàn)有的電網(wǎng)架構(gòu)巨大的沖擊。例如,電動汽車:您需要一給電動汽車提供電力,而另一方面,他們也是一個巨大的分布式的儲能設(shè)備,在電網(wǎng)產(chǎn)生多余的未消化的電能,或遇到用電高峰的時候,這些儲能設(shè)備在系統(tǒng)中將扮演至關(guān)重要的角色。

 

因此,未來的智能能源系統(tǒng)必須將消費(fèi)者,生產(chǎn)者,存儲和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商相互連接在一起。在整個系統(tǒng)中,需要進(jìn)行自動化控制的測量和由此的各個部件之間的通信和控制成本將增加。

 

此外,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)運(yùn)行也將是一個巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的挑戰(zhàn)。

 

電力設(shè)備和信息通信設(shè)備將大幅的擴(kuò)建,首先受到挑戰(zhàn)的即是電網(wǎng)的負(fù)載能力。同時,信息通信設(shè)備的引入同時也帶來了一定的風(fēng)險,重要的基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬組件必須確保不會成為黑客和高科技犯罪者的新入口。以為智能電網(wǎng)是以安全為第一關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)設(shè)施,那么相應(yīng)的防護(hù)手段必須從一開始建設(shè)即著手,智能電網(wǎng)不僅是用電,同時也包含了大量的數(shù)據(jù)傳輸和信息。因此,數(shù)據(jù)保護(hù)和信息安全在能源體系的轉(zhuǎn)型中尤為重要,相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問和使用權(quán)限規(guī)范也必須同步跟進(jìn)。

 

 

下面是Acatech,即德國科學(xué)與工程研究院提出的對于未來能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的十大倡議:

 

1、對于"未來智能電網(wǎng)",必須制定可協(xié)調(diào)和有針對性的策略,并且需要派遣專業(yè)的跨領(lǐng)域團(tuán)隊,這支團(tuán)隊擁有商業(yè)、科學(xué)、政府機(jī)構(gòu)和民間社會機(jī)構(gòu)代表,例如非政府組織。

 

2、 必須系統(tǒng)的確定技術(shù)發(fā)展路線圖,建立一個能以實時的技術(shù)實現(xiàn)的智能電網(wǎng)。

 

3、 國家層面成立專門的課題,研究機(jī)構(gòu)和智囊團(tuán)。其目標(biāo)是探尋并了解整體系統(tǒng)。

 

4、 成立卓越的科研中心和信息庫,為系統(tǒng)的專業(yè)發(fā)展提供貢獻(xiàn)。

 

5、 制定合適的法律框架,我們需要的是一個新的市場秩序。其中應(yīng)包括:以市場為基礎(chǔ)的發(fā)電獎勵辦法,用于儲能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)定。同時進(jìn)一步發(fā)展用于數(shù)據(jù)保護(hù)的法律框架。

 

6、 建立在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)聯(lián)邦(BMWi)擴(kuò)大試點(diǎn)地區(qū)的測試階段E-能源計劃的六個示范地區(qū)。在試點(diǎn)內(nèi)為新的市場秩序的技術(shù)問題和創(chuàng)新概念進(jìn)行可行性測試分析。

 

7、 總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖的實現(xiàn)必須由智能電網(wǎng)陪同監(jiān)控,包括聯(lián)邦政府的"未來能源計劃",都將納入監(jiān)測過程。監(jiān)測結(jié)果用于由聯(lián)邦政府定期審核各項措施。

 

8、 與歐洲網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)運(yùn)營商的能源(ENTSO-E)進(jìn)行合作,必須在鄰國之間制定統(tǒng)一的電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),因為電網(wǎng)在歐盟中是跨國界的領(lǐng)域。其中,德國應(yīng)在電力系統(tǒng)中的可再生能源的轉(zhuǎn)化擔(dān)任高級職位的領(lǐng)導(dǎo)者。

 

9、 人民必須參與能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型變革。開放相應(yīng)的對話論壇,和人民進(jìn)行廣泛的交流,促進(jìn)國民意識到新技術(shù)的廣泛建立,和對于智能電網(wǎng)的信心。

 

10、根據(jù)智能電網(wǎng)的需求,對專業(yè)人員進(jìn)行再培訓(xùn)。尤其是跨領(lǐng)域?qū)I(yè),如能源技術(shù)和信息通信技術(shù)之間的IT技術(shù)訓(xùn)練?，F(xiàn)有的專業(yè),如暖通工程師和電工培訓(xùn)必須進(jìn)行調(diào)整。