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,如風能或太陽能發(fā)電。這些可再生能源只能通過IT和通信技術(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,即是融合了ICT技術、能源技術和可持續(xù)供給技術,從而保證持續(xù)可靠和廉價的電力。

 

 

目前,現有的電網架構并不適合承載具有大幅波動的新能源注入。只有當基礎設施和儲能系統(tǒng)升級之后,才能允許可再生能源大規(guī)模的進入到電網系統(tǒng)中。

 

為了讓電網承載更多的靈活性,信息通信技術(ICT)在未來的能源互聯(lián)網中不可或缺。能源技術和信息通信技術融合在一起所組成的"智能電網",能夠讓其中的每個單獨組件之間進行通信,發(fā)電側和用電側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)能源的供應過程中出現的問題。所以智能電網可以加強德國整體的能源使用效率。

 

因此,信息通信技術不僅能夠將可再生能源納入能源系統(tǒng),同時也是能夠成功整合的可持續(xù)能源供應的重要推動因素。由這項技術所構成的智能電網,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。

 

 

通過結合ICT提供消費者全新的智能應用程序,例如節(jié)能自動分析功耗和控制,幫助消費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)機會的價值鏈,為小型能源生產者和小型創(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,智能服務和區(qū)域可再生能源并入電網,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絡負載和電價套餐,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)展的智能電網技術國際競爭優(yōu)勢的發(fā)展和出口,并建立了自己在這一領域的領先供應商。

 

電力基礎設施的改造,所帶來的是政治,經濟,科技和人口方面的巨大挑戰(zhàn)。此外,電力在未來將呈現顯著的分布式結構。未來電網中的電能,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)電設備,諸如光伏,風電場,熱電聯(lián)產,地熱或生物質能的電力到系統(tǒng)中。

 

消費者正日益成為生產者,擁有和經營自己的光伏系統(tǒng),而不是從大型中央發(fā)電廠消費電能,從消費者到大的生產者,電能的傳輸方向將會是雙向的。在這些"雙向"的電能輸送過程中,當前電網基礎設施需要進行調整,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)定的供應給消費者呢?電網又如何保證電能永遠足夠,電源頻率保持穩(wěn)定,對于生產過剩的時期儲存多余的電能將如何分配?

 

另一方面,新的用電設的出現也將給現有的電網架構巨大的沖擊。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備,在電網產生多余的未消化的電能,或遇到用電高峰的時候,這些儲能設備在系統(tǒng)中將扮演至關重要的角色。

 

因此,未來的智能能源系統(tǒng)必須將消費者,生產者,存儲和網絡運營商相互連接在一起。在整個系統(tǒng)中,需要進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,保證電網的穩(wěn)定性和可持續(xù)運行也將是一個巨大的技術和經濟上的挑戰(zhàn)。

 

電力設備和信息通信設備將大幅的擴建,首先受到挑戰(zhàn)的即是電網的負載能力。同時,信息通信設備的引入同時也帶來了一定的風險,重要的基礎設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。以為智能電網是以安全為第一關鍵因素的基礎設施,那么相應的防護手段必須從一開始建設即著手,智能電網不僅是用電,同時也包含了大量的數據傳輸和信息。因此,數據保護和信息安全在能源體系的轉型中尤為重要,相關數據的訪問和使用權限規(guī)范也必須同步跟進。

 

 

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

 

1、對于"未來智能電網",必須制定可協(xié)調和有針對性的策略,并且需要派遣專業(yè)的跨領域團隊,這支團隊擁有商業(yè)、科學、政府機構和民間社會機構代表,例如非政府組織。

 

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

 

3、 國家層面成立專門的課題,研究機構和智囊團。其目標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。

 

5、 制定合適的法律框架,我們需要的是一個新的市場秩序。其中應包括:以市場為基礎的發(fā)電獎勵辦法,用于儲能技術、網絡和信息通信技術的基礎設施投資規(guī)定。同時進一步發(fā)展用于數據保護的法律框架。

 

6、 建立在經濟和技術聯(lián)邦(BMWi)擴大試點地區(qū)的測試階段E-能源計劃的六個示范地區(qū)。在試點內為新的市場秩序的技術問題和創(chuàng)新概念進行可行性測試分析。

 

7、 總體戰(zhàn)略和技術路線圖的實現必須由智能電網陪同監(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)測結果用于由聯(lián)邦政府定期審核各項措施。

 

8、 與歐洲網絡傳輸系統(tǒng)運營商的能源(ENTSO-E)進行合作,必須在鄰國之間制定統(tǒng)一的電網技術標準,因為電網在歐盟中是跨國界的領域。其中,德國應在電力系統(tǒng)中的可再生能源的轉化擔任高級職位的領導者。

 

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

 

10、根據智能電網的需求,對專業(yè)人員進行再培訓。尤其是跨領域專業(yè),如能源技術和信息通信技術之間的IT技術訓練。現有的專業(yè),如暖通工程師和電工培訓必須進行調整。