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可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)要求對能源供應進(jìn)行靈活管理。這意味著(zhù)不僅要管理能源生產(chǎn)，同時(shí)也要管理用電需求。解決方案：智能網(wǎng)絡(luò )和智能電表。在奧地利，西門(mén)子正在同時(shí)測試能源生產(chǎn)管理和需求管理解決方案。

在德國萊比錫的電力交易市場(chǎng)中流行一句話(huà)，大意是說(shuō)每逢經(jīng)紀人忙到抓狂的時(shí)候，就是電價(jià)上漲之時(shí)。此言不虛，在需求達到高峰的時(shí)候，為穩定電網(wǎng)就必須立即增加發(fā)電量，這要求啟動(dòng)“備用調峰電廠(chǎng)”，而此類(lèi)電廠(chǎng)的運營(yíng)成本往往異常高昂。促使需求達到高峰的原因常常是意外事件，例如很多用戶(hù)同一時(shí)間使用電器，電廠(chǎng)出現故障或輸電線(xiàn)路出現故障等。在這些情況下，電力供應商的采購電價(jià)通常是平時(shí)的10到20倍，這意味著(zhù)用戶(hù)的用電價(jià)格也可能相應上漲。相反，當電力生產(chǎn)供過(guò)于求時(shí)，電價(jià)也可能會(huì )跌破底線(xiàn)。例如，風(fēng)電場(chǎng)所在地區夜間風(fēng)力強勁時(shí)，便可能出現這種情況。發(fā)電量過(guò)剩，卻無(wú)人問(wèn)津，這時(shí)的電力可能要拱手相送，甚至倒貼錢(qián)。事實(shí)上，德國在2012年*季度就出現過(guò)五次倒貼供電的情況。

在電力交易市場(chǎng)中，電力經(jīng)紀人處理的交易不僅僅包括生產(chǎn)的電能，他們還承接大客戶(hù)的業(yè)務(wù)，幫助他們減少用電負荷，防止出現斷電事故

上述反?，F象背后的本質(zhì)原因是技術(shù)問(wèn)題。要確保電網(wǎng)的穩定性，就必須控制好電力生產(chǎn)與需求之間的關(guān)系，達到產(chǎn)需大體平衡。然而解決此問(wèn)題的出路并非只有啟動(dòng)或關(guān)閉備用電廠(chǎng)。降低需求是一種更高效的解決方案。例如，自2011年起，慕尼黑的寶萊納啤酒廠(chǎng)與服務(wù)提供商Entelios公司建立了“需求響應”合作關(guān)系。

當電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )出現供應不足時(shí)，寶萊納啤酒廠(chǎng)可以將耗電量很大的制冷設備短時(shí)關(guān)閉。有時(shí)候，例如釀造“白啤酒”時(shí)，制冷設備短暫關(guān)閉并無(wú)大礙。通過(guò)這種方式，寶萊納可以獲得兩種形式的經(jīng)濟效益：一是節約用電成本，另一方面，電力生產(chǎn)商向Entelios支付的需求管理費用將分給寶萊納一部分。

在美國，此類(lèi)模式早已不是新鮮事物。西門(mén)子目前就在測試一個(gè)自動(dòng)需求響應系統，該系統可以幫助調節數千座建筑物的用電需求。整體而言，此類(lèi)措施將大大減輕電網(wǎng)的負荷。

目前歐洲正在大力推進(jìn)旨在提高可再生能源發(fā)電占比的電力生產(chǎn)系統改革，類(lèi)似于寶萊納啤酒廠(chǎng)的需求響應項目將大有可為。需求管理與綜合考慮當前發(fā)電量與預期需求的電廠(chǎng)管理系統相結合，可以保證電網(wǎng)的穩定性與經(jīng)濟性。通常這種模式被稱(chēng)作DSI，即需求側集成。

在有些行業(yè)，大型電力用戶(hù)根據與電力生產(chǎn)商簽署的協(xié)議靈活關(guān)閉和重啟非關(guān)鍵設備已是司空見(jiàn)慣的舉措。將來(lái)商業(yè)建筑和住戶(hù)也可以采用這種模式。

到那時(shí)，智能電表和智能化的能源管理系統基本上可以做到*自動(dòng)化。歐盟正在朝此方向努力，采取的*步是鼓勵智能電表的快速推廣應用。到2020年，歐盟絕大部分住戶(hù)將用上智能電表。與傳統的機電式電表相比，智能電表具有諸多優(yōu)勢，包括面向電力公司的上行數據接口，該接口可用于遠程超表。

智能電表還具備面向用戶(hù)的下行通信功能。例如，電力供應商可以向用戶(hù)傳輸實(shí)時(shí)電價(jià)信息。這種多費率功能可成為新型業(yè)務(wù)模式的基礎。根據用戶(hù)輸入的偏好設置，智能電表可以決定對電價(jià)變化做出何種響應。它們可以切斷電器的電源、關(guān)閉電器，也可以在電價(jià)走低時(shí)再重新開(kāi)啟電器。它們可以按設定規則運行，比如：“電價(jià)低于X分/度時(shí)啟動(dòng)洗衣機，但是無(wú)論電價(jià)如何，明天晚上之前務(wù)必啟動(dòng)洗衣機。”

在奧地利薩爾茨堡附近，工程師們正在緊鑼密鼓地測試日常使用的智能電表的可持續發(fā)展性。并入測試電網(wǎng)的有可再生能源發(fā)電設施和電動(dòng)汽車(chē)。

樓宇自動(dòng)化系統在智能化需求管理中發(fā)揮著(zhù)重要作用。例如，德國電氣、電子與信息技術(shù)協(xié)會(huì )（VDE）開(kāi)展的“需求側集成”研究項目估計，在德國，只要電力用戶(hù)可以接受些許不便，每天就能對85億瓦的電能進(jìn)行管理。住戶(hù)、商業(yè)建筑、工業(yè)和服務(wù)設施占該數字的一半。但理論上講，若考慮到所有可想到的用電負荷，那么這一數字可增加至250億瓦。

該研究預計，隨著(zhù)熱水機、空調機和電動(dòng)汽車(chē)使用量的增加，在2030年以前，可納入管理的電量將不斷提高。將來(lái)，每天都有相當比例的用電需求可以納入管理。要知道，在正常情況下，德國目前的日均電力需求約為6000萬(wàn)千瓦。其中約有五分之一的需求由間歇性可再生能源發(fā)電滿(mǎn)足，這對電網(wǎng)穩定性提出了特殊挑戰。

打開(kāi)節電之門(mén)。即使研究做得再好，如果沒(méi)有實(shí)踐探索，一切構想也不過(guò)是紙上談兵。因此，自2009年底起，西門(mén)子奧地利公司參與了在薩爾茨堡開(kāi)展的智能電網(wǎng)示范項目。在該地區，薩爾茨堡電力公司已安裝了大約1000臺西門(mén)子智能電表。人們對該項新技術(shù)的反響如何？在得到當事人同意之后，維也納科技大學(xué)與奧地利科技學(xué)院（AIT）聯(lián)合委派的研究小組對智能電表用戶(hù)的行為及其對需求管理的影響進(jìn)行了跟蹤研究。

利用軟件工程師Green Pocket 開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò )門(mén)戶(hù)，項目參與者可以使用智能手機或平板電腦實(shí)時(shí)了解當前的用電情況。這相當于為他們打開(kāi)了節電之門(mén)。當電費超過(guò)預設的金額時(shí)，該軟件會(huì )發(fā)出警告，研究人員可以觀(guān)察此類(lèi)警告是否會(huì )影響參與者的行為。此外，研究人員還計劃根據相關(guān)的用電規則改造智能電網(wǎng)。升級改造之后，一臺智能電表就可以搞定一切。西門(mén)子薩爾茨堡分公司負責人Wolfgang Schneider表示：“理想情況下，用戶(hù)根本不會(huì )覺(jué)察到改造過(guò)程，舒適度和便利性不會(huì )受到絲毫影響。”

“西門(mén)子已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種支持智能電表與電力公司進(jìn)行通信的解決方案。在這個(gè)方案中，數據可通過(guò)電線(xiàn)穩定可靠地傳輸。”西門(mén)子奧地利公司的Wolfgang Bauer補充道，“此外，它還為集成提供了充足的空間，包括集成未來(lái)的智能電表功能，以及目前的網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化和能源管理基礎設施。”在該項研究中開(kāi)展的一個(gè)項目對十棟建筑物的電力負荷進(jìn)行了調節，而在另一個(gè)項目中，研究人員則為薩爾茨堡附近的Köstendorf社區配備了大量光伏系統和電動(dòng)汽車(chē)，以期測試它們與電網(wǎng)的相互影響。

初步的研究結果已經(jīng)出爐。個(gè)人用電需求管理（例如將洗衣機設置為在夜間啟動(dòng)）的效果基本上局限于心理作用。“此類(lèi)需求管理對用電需求的影響超不過(guò)3%”Schneider介紹道。然而，建筑物本身則另當別論。如果建筑物的供暖或空調系統依靠電力運轉，那么一棟建筑物最多可以有85%的調荷空間。究其原因，部分上是因為一種稱(chēng)作熱慣性的現象，Schneider對此解釋如下：“當室外溫度為10℃時(shí)，一座具有普通隔熱能力的大樓在切斷供熱后，40小時(shí)內室溫只會(huì )下降2℃。多數人不會(huì )覺(jué)察到這種溫度變化。”

另外，在一個(gè)前瞻性研究項目中，薩爾茨堡正在建設配備大量傳感器的新樓宇。舉例而言，該項目修建了18米高的熱水蓄水罐，用它來(lái)增強大樓的熱慣性，同時(shí)在需求達到高峰時(shí)做出響應。根據計劃，整個(gè)項目的*詳細研究結果將于2013年春季揭曉。

在十年內，薩爾茨堡目前所實(shí)現的一切可能會(huì )推廣到世界各地，成為人們日常生活的一部分。但是在此之前，要制定出明確的指導方針，同時(shí)首要的條件是實(shí)現相關(guān)設備的互操作性。若沒(méi)有相應標準，便無(wú)法形成規?；袌?chǎng)。歐盟在2012年出臺了針對智能電網(wǎng)的硬性標準，預期該標準將促進(jìn)整個(gè)歐洲地區電力行業(yè)由智能電表走向智能電網(wǎng)。專(zhuān)家們也在相應調整設備標準和應用方案，信息安全和數據保護是其中的重點(diǎn)考慮事項。在關(guān)于新標準的討論中，西門(mén)子目前在薩爾茨堡所采用的技術(shù)的影響不可小覷。

在德國，“智能電表網(wǎng)關(guān)”也是眼下的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，用戶(hù)不僅可以通過(guò)這種網(wǎng)關(guān)獲取數據，還能借以管理家用電器。在美國，這一領(lǐng)域的應用已經(jīng)*邁出一步，美國的西門(mén)子客戶(hù)已經(jīng)用上一種類(lèi)似于智能電表的裝置。這種“智能能源盒”可以對電價(jià)的浮動(dòng)自動(dòng)做出響應。在此類(lèi)裝置中，實(shí)現節能的核心要素同樣是存儲在裝置中的各種規則。未來(lái)，這種能源管理盒可望通過(guò)控制寶萊納啤酒廠(chǎng)的制冷裝置這樣的設備來(lái)防止出現不必要的負荷高峰。