面對歐洲的炎炎夏日，德國可再生能源的最高產(chǎn)量高達75%。其中，太陽(yáng)能滿(mǎn)足了50%的電力需求。平均來(lái)說(shuō)，德國發(fā)電量的25%來(lái)自可再生能源，已經(jīng)突破了歐盟所設定的目標，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，特別是如何應對可再生能源的未來(lái)供應和隨之而來(lái)的挑戰，德國為其他國家提供了可效仿的典范。利用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的小型電站的建立，意味著(zhù)電網(wǎng)不僅可以使用中央發(fā)電機組，還可以使用廣泛分布的資源來(lái)生產(chǎn)電能。對于運營(yíng)商而言，能源管理是一種日漸復雜的平衡行為。
這種新趨勢要求對電網(wǎng)的中央控制架構進(jìn)行改變。預計到2017年，每年用于建立分布式智能電網(wǎng)的技術(shù)開(kāi)支將超過(guò)420億美元。德國曼海姆則是應對技術(shù)挑戰取得供需平衡的最佳范例。
分布式供電實(shí)現供需平衡
“模范城市曼海姆（MOMA）”項目是由德國政府啟動(dòng)的“未來(lái)能源系統”計劃的一部分。該項目通過(guò)在當地電網(wǎng)中部署先進(jìn)的信息通信技術(shù)以及小型裝置，使消費者直接體驗可再生電能的波動(dòng)使用特點(diǎn)。
MOMA電網(wǎng)將來(lái)自超過(guò)500個(gè)生產(chǎn)商供應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(xiàn)寬帶系統，連接了大量家用智能設備。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(gè)“能源互聯(lián)網(wǎng)”中，并利用眾多的軟件工具監控其電力使用和支出狀況。
MOMA首席執行官英戈·勛伯格（Ingo Schoenberg）表示：“可再生能源最大的挑戰是，時(shí)而有風(fēng)，時(shí)而陽(yáng)光普照，但當你需要的時(shí)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(dòng)性的能源發(fā)電和智慧的能源消耗之間取得平衡，并同時(shí)提高效率。”
勛伯格說(shuō)：“通過(guò)將稅費與電網(wǎng)容量相連接，鼓勵項目參與者在能源可用性高、價(jià)格低的時(shí)候用電。對于那些不愿意自己調節設置的用戶(hù)，MOMA甚至制定了‘節能管家’幫助用戶(hù)在能量充足、價(jià)格便宜的時(shí)段打開(kāi)電器。項目的運行狀況表明，當消費者知悉能源的真實(shí)價(jià)格時(shí)，自然會(huì )改變使用方式。”
在知識和技術(shù)的武裝下，私人用戶(hù)節約了10%左右的能耗和15%的能源費用，而電力運營(yíng)商能夠更好地管理網(wǎng)絡(luò )負載。MOMA項目的成果為制定彈性電價(jià)、建立同時(shí)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。
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商提供了解決電力中斷并提高運營(yíng)效率的新方法。在美國，風(fēng)暴和“小動(dòng)物”嚴重破壞電力供應，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到800億美元。
田納西州的查塔努加電力委員會(huì )為分布在約1500平方公里的居民提供電力服務(wù)。根據伯克利大學(xué)的數據計算，每年停電會(huì )對其服務(wù)區域造成約1億美元的損失，但該電力委員會(huì )并不是一個(gè)典型的美國能源供應商。
2012年，在美國能源部“復蘇法案”的11550萬(wàn)美元的資金刺激下，查塔努加電力委員會(huì )完成了高度自動(dòng)化的智能電網(wǎng)升級工作，為電網(wǎng)配備了智能傳感器、開(kāi)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，查塔努加電力委員會(huì )選擇了光纖寬帶網(wǎng)絡(luò )承載消費者三網(wǎng)合一的服務(wù)。
電力委員會(huì )執行副總裁大衛·韋德（David Wade）表示：“這應該就是未來(lái)電網(wǎng)的樣子，美國還沒(méi)有其它公共事業(yè)能夠達到如此高的自動(dòng)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(wú)縫銜接，這使得查塔努加成為實(shí)現我們未來(lái)設想的最佳場(chǎng)所。”
現在，在查塔努加，如果一輛汽車(chē)撞到了電線(xiàn)桿，電力委員會(huì )的電網(wǎng)將會(huì )進(jìn)行“自我修復”。電網(wǎng)中的1200個(gè)智能開(kāi)關(guān)可以通過(guò)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(lái)最嚴重的暴風(fēng)雪，4萬(wàn)名居民的供電自動(dòng)恢復，其他3.6萬(wàn)名居民的供電在工程師的幫助下，3天之內恢復正常。
電力委員會(huì )估計，以前恢復這7.6萬(wàn)名居民的供電需要8天的時(shí)間。2012年以來(lái)，該區域的斷電事件減少了50%~60%，每年為當地減少了5000萬(wàn)美元的支出。電力委員會(huì )自身也大大節約了成本：在維修、資產(chǎn)管理、上門(mén)服務(wù)以及盜竊方面，節約的成本高達1050萬(wàn)美元。
自動(dòng)化解決方案創(chuàng )建更加智能的電網(wǎng)
最終用戶(hù)的偷電行為仍然讓電力供應商頭疼不已，嚴重影響了利潤的獲取。華為，一家來(lái)自中國的技術(shù)公司，針對電力供應面對的新挑戰設計了不同的解決方案，既包括大規模的網(wǎng)絡(luò )基礎設施項目，也包括專(zhuān)門(mén)處理偷電等局部問(wèn)題的核心平臺。
據華為介紹，尼日利亞的消費者偷電狀況尤其嚴重，供電商一直無(wú)法找出問(wèn)題的原因，到目前為止，無(wú)法收集到準確的能耗數據的用戶(hù)數量超過(guò)了80%。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，華為正準備在尼日利亞安裝一個(gè)覆蓋40萬(wàn)本地家庭的自動(dòng)抄表系統，支持高速數據連接，同時(shí)部署新的傳感器和控制器。該系統部署完成后，客戶(hù)的電表將每15分鐘傳輸一次數據到當地運營(yíng)商，從而使運營(yíng)商獲得實(shí)時(shí)的用電數據。
華為企業(yè)BG Marketing與解決方案銷(xiāo)售部總裁何達炳說(shuō)：“該系統將有效提高電力公司的營(yíng)業(yè)額和利潤。即時(shí)通信系統和可靠的電力基礎設施維護是電力高效生產(chǎn)和配送的關(guān)鍵。其可以實(shí)現早期預警、實(shí)時(shí)故障定位、自我修復和有效負載管理等功能。”
隨著(zhù)中國經(jīng)濟的崛起，城市的蓬勃發(fā)展給傳統電網(wǎng)帶來(lái)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(wàn)居民供電。面對著(zhù)各種接入、可靠性、成本和容量問(wèn)題，傳統的固定和無(wú)線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)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(dòng)化水平。
對于珠海電力局而言，在其服務(wù)區域安裝光纖電纜過(guò)于昂貴復雜。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(wú)線(xiàn)集群系統。與傳統雙向無(wú)線(xiàn)通信系統一樣，華為eLTE無(wú)線(xiàn)集群解決方案為珠海電力局提供了專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現配電自動(dòng)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(xiàn)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(dòng)化的特點(diǎn)，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(guò)利用網(wǎng)絡(luò )中的智能終端對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，在數秒之內，就可以隔離故障線(xiàn)路，實(shí)現電網(wǎng)的自動(dòng)修復。現在，青島供電公司每年停電時(shí)長(cháng)減少了2.6小時(shí)，達到每戶(hù)1.1小時(shí)；每年電力損失下降了33.4兆千瓦時(shí)。
總而言之，為建立環(huán)境友好型社會(huì )，公用事業(yè)單位面臨著(zhù)降低成本、優(yōu)化運營(yíng)以及遵守更加嚴格的規定等方面的壓力。為應對這些挑戰，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(zhuān)欄記者 James Blackman
