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德国美国关于能源互联网的探索和实践

2015-06-20 13:45:06 来源:每周能源信息专报 浏览: 评论:0

  能源互联网是第三次工业革命的重要支柱,是将先进的互联网技术应用到能源领域,从而实现能源分布式供应的一种有效模式。近年来,欧美等国都在积极探索和实践能源互联网战略。

  一、德国的E-Energy计划

  E-Energy是2008年德国联邦经济技术部与环境部在智能电网的基础上推出的一个为期4年的技术创新促进计划。它提出打造新型能源网络,在整个能源供应体系中实现综合数字化互联以及计算机控制和监测的目标。E-Energy同时也是德国绿色IT先锋行动计划的组成部分。绿色IT先锋行动计划总共投资1.4亿欧元,包括智能发电、智能电网、智能消费和智能储能四个方面。为了分别开发和测试智能电网不同的核心要素,德国联邦经济技术部通过技术竞赛选择了6个试点地区团体。

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  通过现代信息和通信技术优化能源供应系统。E-Energy充分利用信息和通信技术开发新的解决方案,以满足未来以分布式能源供应结构为特点的电力系统的需求。它将实现电网基础设施与家用电器之间的相互通信和协调,进一步提高电网的智能化程度。换句话说,其目标不仅是通过供电系统的数字联网保证稳定高效供电,还要通过现代信息和通信技术优化能源供应系统。

  把信息通信技术和能源这两个领域综合起来是E-Energy项目的重点,在解决核心技术之后,德国准备从配电到循环电网打造一个全新的能源互联网。在不到十年的时间,“智能电网”概念已从最初的输配电过程中的自动化技术,扩展到电力产业全流程实现智能化、信息化、分级化互动管理。现在,电网正充分利用现代通信和信息技术成果,向着智能化的方向发展。

  探索能源生产和消费的新模式。E-Energy试图在“面向耗电的发电”基础上加上“面向发电的耗电”。换句话说,就是改变以前按需生产的模式,通过E-Energy协调用户实现按照生产情况来进行消费。实践中则是通过将可转移负荷转移到非峰值时间,从而减少峰值负荷。该理论模式影响深远,对电网进行“平峰填谷”不仅可以节约大量的能源,提高电网效率,还可以抑制不断攀升的峰值负荷。

  综合考虑可再生能源和电动汽车的影响和应用。E-Energy计划不仅涵盖了各种可再生能源的并网应用,还充分考虑了将来电动汽车的大量应用可能对电网产生的影响。根据该计划的安排,2009年至2012年除了进行智能电网实证实验以外,同时还将进行风力发电和电动汽车等的实证实验,并对互联网管理电力消费进行检测。其中包括合理调控电动汽车的充电,避免分支电网出现电力负荷。此外,通过智能调控系统,还可以把电动汽车用作备用电源和移动存储器,在用电较少的时段进行充电,在用电高峰时将电力反哺到电网,从而起到削峰填谷的作用。这样的综合考虑和试验,可以为电动车与电力系统的一体化提供必要的技术,把将来电动汽车对电网的影响降到最低,并且实现可再生能源发电的分散性与电动汽车的集成性之间的互补。

  高度重视新式智能电网技术的标准化。从资金投入和试验范围来看,E-Energy只是一个技术研发和综合验证项目,参加试验的范围并不大,多的不过就1000名用户,有的示范模型中分散的小型发电厂也只是20个微型热电联产机组,似乎无法与投资巨大的电网改建项目相提并论。不过如果换一个角度来看,在目前智能电网技术尚未成熟,标准正在逐步制定的时候,德国通过E-Energy计划不仅推进了自己的技术研发,验证了相关的平台系统,综合了不同用户的反馈,更重要的是进一步制定出德国甚至欧盟的智能电网标准。这将为德国继续建设自己的智能能源网络打下坚实基础,也将为其进军世界智能电网市场备足“粮草弹药”。

  二、美国的FREEDM网络计划

  FREEDM网络是由美国北卡罗纳州立大学提出。美国政府自2008年开始资助该模型,每年仅官方资助经费就高达1800万美元,此外还联合了其他若干著名大学和跨国企业进行共同研究。

  FREEDM结构针对的问题是分布式发电大量发展可能引起的电网不适应性,各种分布式电源、分布式储能设备和负载通过固态变压器提供的接口接入系统,各个固态变压器连接的子系统采用并联结构,而其中的FID是一种新型电子断路器,其可以起到故障隔离的作用,同时还集成了通信单元可以实现对系统智能开关。

  FREEDM与现有电网的不同在于:传统电网中电能的流向是单向的,即只能由发电厂流向用户。而在FREEDM中,电能的流动是多向的,它是一个能源互联网,每个电力用户既是能源的消费者,也是能源的供应者,且用户可以将分布式能源产生的多余电能卖回给电力公司。FREEDM系统的理念是在电力电子、高速数字通信和分布控制技术的支撑下,建立具有智慧功能的革命性电网构架吸纳大量分布式能源。通过综合控制能源的生产、传输和消费各环节,实现能源的高效利用和对可再生能源的兼容。

  作为一个绿色网络,它的主要特点在于:1、系统内分布式电源、负载、储能设备可以即插即用;2、通过分布式智能网络通信中枢来管理分布式电源和储能设备;3、供电稳定高质,供电效率高。

  截至目前,FREEDM项目仍处于试验阶段。

 

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