德国“E-Energy”促进计划,打造基于信息和通信技术的未来能源系统

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时间:2010年5月26日 | 点击(6155)

  译自:德国联邦经济和技术部(BMWi)网站
  编译:电子贸促会 王叶子

  【摘要】为了加强和强化必要的研发活动,德国联邦经济和技术部启动了“E-Energy”促进计划。该计划为期四年,总预算为1.4亿欧元,其目标是建立一个能基本实现自我调控的智能化电力系统。

  电力是工业和社会的支柱。日益增长的需求、不断消耗的资源和气候变化,成为我们这一代人的巨大挑战。在直接进入高度复杂供电系统的初级能源中,只有一小部分被转化为供终端消费者使用的能源。我们迫切需要找到解决方案,保证和优化能源供应的安全、效率和环境兼容性。信息和通信技术(ICT)将是实现这种解决方案的关键。

  依靠ICT技术的帮助,我们将拥有一个“能源互联网”——在能源互联网中,将建成多种多样的发电厂,运用越来越多的可再生能源,并实现电网设备、电气设备、家用电器的沟通与互联。这将促成全新的市场、前所未有的市场角色和创新的商业模式。其结果,将是一个双赢解决方案的实现——发电厂、电力供应商、电网运营商、私人和商业消费者,乃至德国和环境,都将受益于这种能源互联网。

  “E-Energy:以ICT为基础的未来能源系统”是德国联邦经济和技术部(BMWi)发起的一个技术创新促进计划。联邦经济和技术部为此举行了一场技术竞赛,六个试点地区的团体在竞赛中胜出。2008年12月以来,这些团体一直致力于开发和测试能源互联网的核心技术。在与德国联邦环境、自然保护和核安全部(BMU)的共同协作下,联邦经济和技术部提供了6000万欧元的资金,支持这六个技术团体的研发活动。

  除了政府提供的资金外,这些团体自身将进一步投资8000万欧元。该示范项目的总预算约为1.4亿欧元。E-Energy是德国“绿色IT先锋”行动计划的组成部分。来自德国政府、IT产业、科学界的知名人士在2008年达姆施塔特举行的第三届国家IT峰会上确立了“绿色IT先锋”行动计划。该计划包括一系列措施,旨在促进资源节约型ICT产品与服务的研发和使用。

◆E-Energy促进能源技术和气象科学的创新

  鉴于E-Energy在能源和经济政策中的重要作用,联邦政府已宣布将E-Energy作为一个国家性的“灯塔项目”,旨在推动其他企业和地区为创建基于ICT技术的高效能源系统,尽自己的一份力量。

  到现在为止,主要的电力供应都由“以消耗决定电力生产”所主宰。发电厂的电力网络能够生产出足够的电力,即使出现暂时的电力负荷高峰期。但这在未来的电力供应系统中将变得愈发困难。未来的电力供应系统将比以往任何时候都要更加依赖于不稳定的资源,比如阳光和风力。电力只能够被储存在一个非常有限的范围内,但蓄电成本非常昂贵,并且大量的能量会在转换时流失。这样看来,“以电力生产决定消耗”才是一切问题的答案。如果消费者如此选择,那么当风力特别强时,电力就会过剩,因而非常便宜,消费者便能适时开启电器。这一切都由计算机网络所控制。

在阳光明媚的时候洗衣服:在实现“以消耗决定电力生产”到“以电力生产决定消耗”的转变过程中,智能ICT网关将发挥决定性的作用。

  大部分电器和系统都适用于这种技术,如电冰箱、洗衣机、洗碗机等,都可以通过基于ICT技术的用电负荷管理来进行优化控制。特别是大型冷冻仓库和游泳池,它们能够非常灵活地选择用电时间。但归根结底,电动车才是显示这一系统工作原理与优势的最佳案例。因为对于电动车来说,充电的具体时间是无关紧要的。最重要的是,在汽车下一次使用时,电池已被充满了电。

  E-Energy利用新的ICT解决方案,为实现未来整个能源供应系统的智能一体化建设创造了先决条件。通过能源互联网,汽车可以报告它们的确切位置、电池当时的充电状态以及在何种特定时刻汽车需要达到何种充电水平。车主能够为汽车下达指令,以最低的成本为电池充电,或者只用“绿色电力”为电池充电。如果车主同意,E-Energy系统甚至可以从电池汲取剩余电力,反馈至电网,在用电需求高峰时提供补充。

  能源互联网使能源系统中众多利益相关者互相连接——从发电厂、电力运输公司,到电力分配、电力消费环节的利益相关者。每个与电网连接的设备或装置都如即插即用的应用程序一般,被添加到控制系统中,形成具有全新结构和功能的综合数据和电力网络。我们熟悉的电表将只属于过去,这种新系统将使用电子测量仪表,即“智能电表”。

  在能源互联网中,这些电表不再只是为了计价而仅仅测量消耗的电力或溃入电网的电力,它们还能够为智能E-Energy系统的网络节点提供所需信息,从而在很大程度上实现对电力生产、电网负荷、电力消耗的自动调节。这有助于减少用电高峰时的电力需求,减轻电网负荷,确保电力供应安全。

  除此之外,E-Energy还使用预测系统,能够依据天气条件预测电力消耗和电力生产的情况。根据天气信息,系统一方面将价格信号发送至家庭和工厂的ICT网关,另一方面发送至能源生产者的控制系统。电力生产者和消费者将根据市场状况调整行动,作出相应反应。根据先前的设置,当进入用电负荷高峰时,ICT网关能够协调小型热电联产厂的循环,或使蓄电系统提供补给。

  其结果,是形成一个全新的电子“能源市场”,在这个市场中,客户自己能够作为小型电力供应商(例如通过太阳能电池板)发挥更积极的角色,而不再只是进行简单的电力交易。再者,我们将在这个市场中见证全新的服务,比如“允许推迟接通时间”、“在用电需求高峰时向电网返还电力”、“只在阳光强烈或强风时使用”等等。在E-Energy市场中,能源生产者和消费者能够因为促成了安全、符合成本效益和环保的电力供应而受到奖励。这还有助于减少对进口能源的依赖。

◆E-Energy是创新和发展的引擎

在刮风的时候加油:通过ICT解决方案,利用可再生能源获得的廉价电力能够为电动车充电。

  E-Energy将促成整个价值链内更大的透明度和更激烈的竞争——从发电厂、电网运营商一直到最终消费者。这将推动技术领域乃至整个工业领域的创新,加速能源市场自由化的进程,促成电网布局的分散化。

  ICT和能源产业共同开发出的跨部门产品、工艺和服务,将为未来电力网络奠定坚实的基础。智能终端必须拥有智能技术,从而融入能源互联网;经过改进的蓄电技术能够将分散的小型蓄电系统整合进电力网络。分散式发电厂必须以这样一种方式设计:它们不仅能够发电,还能够提供系统服务。最后,E-Energy将为电动车与电力系统的一体化提供必要的技术。E-Energy越能使电动车与电力系统的一体化发挥其积极影响,便越能促成这一技术不断创新。

◆E-Energy将促成市场新增长点和面向未来的、可持续的就业机会

  E-Energy使能源和ICT行业的巨大市场融合起来,这将促成新的就业机会和市场机遇,它们需要全新的技术合作与商业合作模式。通过E-Energy技术促进计划,德国希望自己在此领域能够发挥主导作用。六个技术团体开发的知识和技能、经测试的能源互联网核心技术,将加强德国在全球能源市场的竞争力。E-Energy计划将使德国吸引越来越多来自国外的关注,从而为电子产业打开新的出口市场,并促成各种跨行业的就业机会。

  研发活动作为E-Energy计划的一部分,将迅速为自动化控制和监管系统促成新的市场。同样将促成的新市场还包括ICT网关和智能电表、智能储存模块、预测系统和发票系统、“用户友好型”在线查询系统、显示和操作系统等。这将创造面向未来的、可持续的就业机会,并创造新的市场增长点。最终,这将为市场带来伴有多样化价格体系的全新服务。

试点城市曼海姆项目中的Energie butler ®系统,能够帮助个人管理能源,同时也促进了需求响应机制的实现,比如在电力昂贵或电力不是来自可再生能源资源时,系统会自动关闭冰箱。

  此外,新的商业模式也将得到发展,如使生产者和消费者相连接的模式、能提供“最低价格”或“预付”电力的模式,能优化个人或商业用电配置的模式,或者使用双向ICT网关、几乎完全自动化的家电控制系统,以最大限度地节约能源。特别对于可再生能源的开发、可再生能源与电网的整合而言,E-Energy是成功的关键。E-Energy越能成功地将分散的可再生能源发电厂整合进电网,便越能促成机械工程和建造行业的发展。

  E-Energy不仅将促成新的服务,而且也能催生多种多样的新技术产品。当然,这就需要新的就业岗位提供这些服务,安装和维修这些新产品。许多中小型企业——尤其是电工行业,将大大受益于E-Energy,如工程公司、硬件和软件制造商,以及在全球范围内与电厂建设有关的企业。

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