中國儲能網(wǎng)訊：在未來幾十年，數(shù)字技術(shù)將使世界各地的能源系統(tǒng)更加智能、高效、可靠和可持續(xù)。諸如智能家電，共享移動、3D打印等數(shù)據(jù)等分析和互聯(lián)技術(shù)的進步正在推動一系列新的數(shù)字應(yīng)用。未來的數(shù)字化能源系統(tǒng)能夠確定誰需要能源并在正確的時間，正確的地點以最低的成本交付能源。但要讓一切實現(xiàn)并非易事。
在德國，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的速度也在加快。作為能源轉(zhuǎn)型的先行者，德國的能源轉(zhuǎn)型有賴于兩大基本支柱：發(fā)展可再生能源及提升能效。眾所周知，德國的能源市場在過去十年中經(jīng)歷了重大轉(zhuǎn)變。2020年可再生能源發(fā)電將占德國電力消費的46%以上，并且在明年全部淘汰核電，預(yù)計到 2038 年淘汰煤電，進一步推動了向可再生能源轉(zhuǎn)變的進程。對于分散的可再生能源整合是未來能源系統(tǒng)面臨的一大挑戰(zhàn)——尤其是對德國電網(wǎng)而言。
隨著新能源比例的不斷提升，復(fù)雜的IT系統(tǒng)將成為能源轉(zhuǎn)型下一階段的焦點?！皼]有數(shù)字化轉(zhuǎn)型，能源轉(zhuǎn)型就無法成功，”公用事業(yè)協(xié)會 BDEW 負責人 Kerstin Andreae 說。
德國一直高度重視信息化、數(shù)字化建設(shè)。2013年，德國提出“工業(yè)4.0”國家戰(zhàn)略，以信息物理系統(tǒng)(CyberPhsicalSystem,CPS)和物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT)為基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)，展望了以信息技術(shù)為核心的智能化生產(chǎn)與“智能工廠”愿景。在此背景下，德國能源系統(tǒng)也提出利用先進信息通信技術(shù)對能源系統(tǒng)全環(huán)節(jié)進行數(shù)字化改造，能源領(lǐng)域信息化建設(shè)加快推進，為能源與信息深度融合奠定了基礎(chǔ)。數(shù)字化在提高能源系統(tǒng)的安全性、生產(chǎn)效率、可訪問性和可持續(xù)性等方面的作用不言而喻，但它也在改變市場、企業(yè)和就業(yè)，與此同時新的商業(yè)模式正在隨之興起。
全新的試驗
在德國，和其他行業(yè)一樣，能源領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也是新的嘗試。能夠?qū)崟r讀取和傳送數(shù)據(jù)的傳感器在德國被認為是能源部門數(shù)字化轉(zhuǎn)型的起點，其次是電力流量的遠程控制。這些能夠在電力生產(chǎn)者和消費者之間進行雙向通信的“智能電表”是“智能電網(wǎng)”的基礎(chǔ)，可以檢測并立即對當?shù)氐陌l(fā)電和需求變化做出反應(yīng)，提高效率和靈活性。
為此，德國出臺了《能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化法案》，主要是推廣智能電表（Smart Meters）的安裝與使用，提供安全通訊平臺，能夠使電力系統(tǒng)符合能源轉(zhuǎn)型的需要，廣大消費者和用戶安裝了智能電表后，需求側(cè)可控制的用電設(shè)備等各種靈活性資源就可以被市場價格等信號調(diào)動起來，參與市場供需平衡，構(gòu)成供給和需求雙向互動的電力系統(tǒng)，以應(yīng)對高比例可再生能源發(fā)電前景下供給側(cè)的波動性。
這一法案也為智能計量系統(tǒng)這項新技術(shù)創(chuàng)造了法律保障。該技術(shù)連接了電網(wǎng)生產(chǎn)側(cè)和消費側(cè)，成為可靠的信息交換平臺，使電網(wǎng)系統(tǒng)符合能源轉(zhuǎn)型的要求，從而開發(fā)更多的能效潛力。只有被證明符合要求極高的隱私權(quán)保護標準和數(shù)據(jù)安全的系統(tǒng)才能獲得德國聯(lián)邦信息技術(shù)安全局的認證。
未來能源供應(yīng)體系越來越多地依靠分布式、產(chǎn)量波動的能源生產(chǎn)主體，智能計量系統(tǒng)將降低體系轉(zhuǎn)型的難度。
除了法案，德國能源經(jīng)濟部也資助了一批能源數(shù)字化領(lǐng)域的數(shù)字化項目。2016年12月，德國“智慧能源——能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化”展示計劃（簡稱SINTEG）正式啟動，該計劃在德國五個大型示范區(qū)域進行能源數(shù)字化研究及試點項目，核心在于發(fā)電側(cè)與用電側(cè)的智能互聯(lián)、以及創(chuàng)新電網(wǎng)技術(shù)、運營管理及商業(yè)概念的應(yīng)用，以測試能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化的新技術(shù)、服務(wù)、流程和商業(yè)模式。
德國聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部（BMWi）為這個展示計劃共出資2億歐元，加上企業(yè)的投資，總額超過5億歐元，共有300多個項目合作伙伴參與其中。他們希望實現(xiàn)以下五個目標：可再生能源高比例上網(wǎng)的同時實現(xiàn)安全高效的電網(wǎng)運行；充分利用效率和靈活性潛力；在智慧能源網(wǎng)絡(luò)中為所有參與者建立有效和安全的互動；有效利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在配電網(wǎng)層面減少新建網(wǎng)絡(luò)的需求；在能源領(lǐng)域開發(fā)新的商業(yè)模式。
聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和能源部 SINTEG 資助計劃的目標是推動能源行業(yè)的數(shù)字化并支持能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。正在德國的五個示范地區(qū)進行實際測試，以研究如何設(shè)計未來的智能能源供應(yīng)，以及如何建立智能能源系統(tǒng)。專家們正在利用示范區(qū)開發(fā)和測試新技術(shù)、流程和商業(yè)模式，并為能源部門數(shù)字化帶來的技術(shù)、經(jīng)濟和監(jiān)管挑戰(zhàn)設(shè)計解決方案。正在制定如何將能源行業(yè)數(shù)字化的藍圖，然后可以在德國和世界各地多次應(yīng)用。
其中很重要的一個項目就是數(shù)字市場平臺的設(shè)計，該平臺將使能源和靈活性服務(wù)能夠有效交易（基于區(qū)塊鏈和基于云的使用）。這些市場平臺將使捆綁和使用分布在許多不同系統(tǒng)中的靈活性成為可能——不僅是風電場等大型發(fā)電系統(tǒng)，還有私人家庭小型儲能系統(tǒng)。在 SINTEG 中開發(fā)和測試的第一個用例將涉及網(wǎng)絡(luò)運營商在遇到瓶頸時使用這些靈活性來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運營。這有助于穩(wěn)定電網(wǎng)并確保其以具有成本效益的方式運行。
SINTEG項目還正在開發(fā)和測試新的數(shù)字業(yè)務(wù)模型，這些模型由于能夠合并、處理和分析與能源相關(guān)的數(shù)據(jù)而出現(xiàn)。許多數(shù)字初創(chuàng)公司也參與了這項工作。此外，正在調(diào)整標準，以便它們也可以應(yīng)用于智能能源系統(tǒng)內(nèi)的新技術(shù)和已更改的流程。現(xiàn)代信息和通信基礎(chǔ)設(shè)施也在開發(fā)中，其中包括部署 4萬 多個智能測量系統(tǒng)，并為網(wǎng)絡(luò)配備更多傳感器，以改善對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控。以SINTEG條例為監(jiān)管依據(jù)，SINTEG由此成為能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化的監(jiān)管箱。
這些新的數(shù)字化嘗試正在逐漸融合到能源轉(zhuǎn)型的進程中，在未來也是加快這一進程。
數(shù)字化的方向
德國的電力系統(tǒng)正在向清潔的以分散的可再生能源為主體的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，由于分布式可再生能源發(fā)電、電動汽車和熱泵等的更多使用，活躍市場參與者的數(shù)量正在大幅增加。這種發(fā)展和可再生能源發(fā)電的波動性迫使能源網(wǎng)絡(luò)進行重組和靈活化。
為了引領(lǐng)能源轉(zhuǎn)型取得成功，需要協(xié)調(diào)能源生產(chǎn)和消費，并以靈活和智能的方式管理能源流動。能源系統(tǒng)數(shù)字化有助于以經(jīng)濟高效的方式有效應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。
未來，數(shù)字市場平臺、智能測量系統(tǒng)和智能變壓器等數(shù)字技術(shù)將使發(fā)電廠、網(wǎng)絡(luò)、消費者和存儲設(shè)施都集成到智能能源網(wǎng)絡(luò)中。在能源基礎(chǔ)設(shè)施中以緊密間隔分布的大量傳感器將在一天中的每一刻監(jiān)控和記錄其狀態(tài)。然后可以通過數(shù)據(jù)平臺在能源系統(tǒng)的不同部分之間交換這些信息。
在能源網(wǎng)絡(luò)中捕獲的所有數(shù)據(jù)也將用于改進對發(fā)電和消費的預(yù)測，以便能源系統(tǒng)中的各個組件以最佳方式協(xié)同工作。
電力將以多種方式靈活使用，從為電動汽車充電到在工業(yè)中產(chǎn)生蒸汽。虛擬電廠將各種發(fā)電設(shè)施和存儲設(shè)施捆綁在一起，以便能夠更靈活地應(yīng)對變化。自動化交易平臺將確保協(xié)調(diào)能源生產(chǎn)和消費的成本保持在較低水平。
德國公用事業(yè)公司將分散式能源生產(chǎn)、高效電力使用和電網(wǎng)靈活性的協(xié)調(diào)視為在德國能源部門應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的最重要領(lǐng)域。未來 10 年將是能源行業(yè)發(fā)生根本性變化的時代，因為越來越多的公司利用數(shù)字化，有可能將短期收益提高 3% 至 4%，將長期收益提高 25% 或更多。
為應(yīng)對數(shù)字化、電氣化、能源轉(zhuǎn)型，德國能源部門正在經(jīng)歷一場大規(guī)模變革。在短期內(nèi)，公用事業(yè)公司將繼續(xù)專注于他們的主要優(yōu)先事項——財務(wù)績效、卓越運營和客戶滿意度。新進入者的商業(yè)模式圍繞技術(shù)創(chuàng)新和分布式發(fā)電，例如虛擬發(fā)電廠和能源存儲。少數(shù)傳統(tǒng)公用事業(yè)公司將盡早進入數(shù)字革命，整合和簡化其業(yè)務(wù)，以創(chuàng)造額外的客戶價值。從長遠來看，比如未來 5 到 10 年，能源部門將去中心化，提供更加個性化的解決方案，并將現(xiàn)有產(chǎn)品和服務(wù)與其他部門的產(chǎn)品和服務(wù)相結(jié)合。
能源轉(zhuǎn)型成功的關(guān)鍵因素是整個組織及其員工做好接觸和獲取數(shù)字價值的準備。“然而，德國在數(shù)字化的許多領(lǐng)域還有很多事情要做。這涉及缺乏熟練工人、行政數(shù)字化以及寬帶的擴展等問題。數(shù)字技術(shù)有助于降低能源轉(zhuǎn)型的成本；更好地利用稀缺資源，通過更快、更直接的溝通為客戶提供更好的服務(wù)。但游說團體表示，日益數(shù)字化也將導(dǎo)致更大的電力需求，這凸顯了加快可再生能源推廣的必要性。
業(yè)內(nèi)人士呼吁建立一個創(chuàng)新的監(jiān)管框架以實現(xiàn)可持續(xù)的數(shù)字化，一種通過數(shù)字和物理基礎(chǔ)設(shè)施連接不同部門的綜合規(guī)劃方法，使用人工智能的新規(guī)則，快速推出寬帶基礎(chǔ)設(shè)施、各級公共行政部門的數(shù)字化推動，以加快轉(zhuǎn)型。
隨著德國加速經(jīng)濟脫碳，持續(xù)數(shù)字化和開發(fā)更靈活、更高效的電力系統(tǒng)對于德國能源轉(zhuǎn)型的下一階段至關(guān)重要。
