面對(duì)歐洲的炎炎夏日，德國(guó)可再生能源的最高產(chǎn)量高達(dá)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(guó)發(fā)電量的25%來(lái)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(guó)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(duì)可再生能源的未來(lái)供應(yīng)和隨之而來(lái)的挑戰(zhàn)，德國(guó)為其他國(guó)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(lái)生產(chǎn)電能。對(duì)于運(yùn)營(yíng)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(shì)要求對(duì)電網(wǎng)的中央控制架構(gòu)進(jìn)行改變。預(yù)計(jì)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(guó)曼海姆則是應(yīng)對(duì)技術(shù)挑戰(zhàn)取得供需平衡的最佳范例。
分布式供電實(shí)現(xiàn)供需平衡
“模范城市曼海姆（MOMA）”項(xiàng)目是由德國(guó)政府啟動(dòng)的“未來(lái)能源系統(tǒng)”計(jì)劃的一部分。該項(xiàng)目通過(guò)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(yàn)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(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(xiàng)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(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(shí)而有風(fēng)，時(shí)而陽(yáng)光普照，但當(dāng)你需要的時(shí)候它們并不一定可用。MOMA項(xiàng)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(fèi)與電網(wǎng)容量相連接，鼓勵(lì)項(xiàng)目參與者在能源可用性高、價(jià)格低的時(shí)候用電。對(duì)于那些不愿意自己調(diào)節(jié)設(shè)置的用戶(hù)，MOMA甚至制定了‘節(jié)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(xiàng)目的運(yùn)行狀況表明，當(dāng)消費(fèi)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(shí)和技術(shù)的武裝下，私人用戶(hù)節(jié)約了10%左右的能耗和15%的能源費(fèi)用，而電力運(yùn)營(yíng)商能夠更好地管理網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。MOMA項(xiàng)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(tái)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(jí)
MOMA項(xiàng)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(yíng)效率的新方法。在美國(guó)，風(fēng)暴和“小動(dòng)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(xiàng)研究表明，美國(guó)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(huì)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(jì)算，每年停電會(huì)對(duì)其服務(wù)區(qū)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(guó)能源供應(yīng)商。
2012年，在美國(guó)能源部“復(fù)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(jí)工作，為電網(wǎng)配備了智能傳感器、開(kāi)關(guān)和儀表。與MOMA項(xiàng)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(huì)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(huì)執(zhí)行副總裁大衛(wèi)·韋德（David Wade）表示：“這應(yīng)該就是未來(lái)電網(wǎng)的樣子，美國(guó)還沒(méi)有其它公共事業(yè)能夠達(dá)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(xiàn)我們未來(lái)設(shè)想的最佳場(chǎng)所。”
現(xiàn)在，在查塔努加，如果一輛汽車(chē)撞到了電線桿，電力委員會(huì)的電網(wǎng)將會(huì)進(jìn)行“自我修復(fù)”。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(yán)重的暴風(fēng)雪，4萬(wàn)名居民的供電自動(dòng)恢復(fù)，其他3.6萬(wàn)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(huì)估計(jì)，以前恢復(fù)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(qū)域的斷電事件減少了50%~60%，每年為當(dāng)?shù)販p少了5000萬(wàn)美元的支出。電力委員會(huì)自身也大大節(jié)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(jié)約的成本高達(dá)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(yīng)商頭疼不已，嚴(yán)重影響了利潤(rùn)的獲取。華為，一家來(lái)自中國(guó)的技術(shù)公司，針對(duì)電力供應(yīng)面對(duì)的新挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)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(xiàng)目，也包括專(zhuān)門(mén)處理偷電等局部問(wèn)題的核心平臺(tái)。
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(wú)法找出問(wèn)題的原因，到目前為止，無(wú)法收集到準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)的用戶(hù)數(shù)量超過(guò)了80%。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，華為正準(zhǔn)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(tǒng)，支持高速數(shù)據(jù)連接，同時(shí)部署新的傳感器和控制器。該系統(tǒng)部署完成后，客戶(hù)的電表將每15分鐘傳輸一次數(shù)據(jù)到當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)商，從而使運(yùn)營(yíng)商獲得實(shí)時(shí)的用電數(shù)據(jù)。
華為企業(yè)BG Marketing與解決方案銷(xiāo)售部總裁何達(dá)炳說(shuō)：“該系統(tǒng)將有效提高電力公司的營(yíng)業(yè)額和利潤(rùn)。即時(shí)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(shí)現(xiàn)早期預(yù)警、實(shí)時(shí)故障定位、自我修復(fù)和有效負(fù)載管理等功能。”
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，城市的蓬勃發(fā)展給傳統(tǒng)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(duì)著各種接入、可靠性、成本和容量問(wèn)題，傳統(tǒng)的固定和無(wú)線技術(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(duì)于珠海電力局而言，在其服務(wù)區(qū)域安裝光纖電纜過(guò)于昂貴復(fù)雜。因此，其選擇了成本相對(duì)較低、但速度與光纖相似的華為4G LTE無(wú)線集群系統(tǒng)。與傳統(tǒng)雙向無(wú)線通信系統(tǒng)一樣，華為eLTE無(wú)線集群解決方案為珠海電力局提供了專(zhuān)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化通信。
同樣，在中國(guó)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(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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在數(shù)秒之內(nèi)，就可以隔離故障線路，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自動(dòng)修復(fù)�，F(xiàn)在，青島供電公司每年停電時(shí)長(zhǎng)減少了2.6小時(shí)，達(dá)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)單位面臨著降低成本、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)以及遵守更加嚴(yán)格的規(guī)定等方面的壓力。為應(yīng)對(duì)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(zhuān)欄記者 James Blackman
