數(shù)字化正在使人們生活的各個方面發(fā)生重大的變化。在電力供應(yīng)領(lǐng)域，數(shù)字化可同時解決能源轉(zhuǎn)型和可再生能源占電力消費比例不斷上升所帶來的一系列問題。例如：在電力供應(yīng)主要依靠風(fēng)能和太陽能電力的情況下系統(tǒng)如何保持穩(wěn)定?電力生產(chǎn)、電網(wǎng)、電力消費者和電力儲存設(shè)施如何更加智能地聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動?建筑采暖、電動汽車和工業(yè)企業(yè)如何更多更好地利用現(xiàn)有的可再生能源電力?數(shù)字化為所有這些問題提供了解決方案，但在實際應(yīng)用中它們又將是如何真正解決問題呢?

德國“智慧能源展示計劃”(SINTEG-Programm)的五個示范區(qū)為上述問題尋找答案，每個示范區(qū)就是一個“仿真實驗室”，將為能源轉(zhuǎn)型所面臨的技術(shù)、經(jīng)濟和監(jiān)管挑戰(zhàn)提供示范性解決方案。德國聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部(BMWi)為這個示范計劃共出資2億歐元，參與該計劃的企業(yè)總共為該計劃融資3億歐元，這個總金額高達5億多歐元的計劃的主要任務(wù)是要繪制出能在其它地區(qū)和聯(lián)邦州實施的“藍圖”，五個示范項目的所有成果和經(jīng)驗將加以整理、評估和相互交流。參與該計劃的五個示范區(qū)已于2017年啟動項目工作。

在今年6月于柏林舉辦的“2018智慧能源展示計劃——數(shù)字能源世界仿真實驗室一覽”大會上，五個地區(qū)的示范項目分別介紹了各自在項目第一年中所取得的成果和亮點，聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部部長皮特•阿爾特邁爾(PeterAltmaier)在開幕致辭中不但高度評價了能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化解決方案的意義，而且還強調(diào)了德國在國際上的示范作用,他指出：“我們在德國所做的項目就像在一個大型仿真實驗室開展應(yīng)用實驗，該計劃找到的解決方案也會被世界上其他國家所采用，這也符合我們的經(jīng)濟利益，因為我們的能源轉(zhuǎn)型一旦取得成功，就會像德國的機械、汽車和其它“德國制造”產(chǎn)品一樣，成為一個出口品牌。”

“智慧能源展示計劃”是能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化的一個重要基石，其核心是安全高效的運行管理流程，例如電網(wǎng)的運行管理、創(chuàng)新技術(shù)、與靈活和智能的電網(wǎng)及電力市場相匹配的市場機制。通過為該計劃專門制定的條例，計劃參與方可在各自的項目框架內(nèi)測試相關(guān)的新技術(shù)工藝和商業(yè)模式，例如旨在提高靈活性的數(shù)字化市場平臺等。

“智慧能源展示計劃”將成為數(shù)字能源世界的仿真實驗室。“智慧能源展示計劃”的五個示范項目都根據(jù)各自的具體情況，確定出了各自的示范重點。

C/sells示范項目:

互聯(lián)互通的電力生產(chǎn)者

C/sells示范項目要建立一個由眾多較小的電力生產(chǎn)者(如某個地區(qū)、城區(qū)或居民家庭住宅)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，這些小型電力生產(chǎn)者相互連接，并實現(xiàn)在自身生產(chǎn)電力富余或匱乏的情況下自動互聯(lián)和互相補給。C/sells示范項目包括巴登-符騰堡、巴伐利亞和黑森三個聯(lián)邦州。被稱為“南德太陽能灣”的巴伐利亞州和巴登-符騰堡州的太陽能發(fā)電在德國首屈一指，黑森州除了太陽能以外風(fēng)力發(fā)電也起著重要作用。在C/sells示范項目中，這三個州被劃分成30多個所謂的電力生產(chǎn)示范區(qū)，并通過數(shù)字技術(shù)將他們相互連接，電力生產(chǎn)示范區(qū)內(nèi)富裕的電力將被自動輸送到其它需要電力的地方，供需自動平衡后仍然富余的電力則被儲存起來。為了實施這一方案，C/sells示范項目開發(fā)了一個數(shù)字信息系統(tǒng)，這一數(shù)字信息系統(tǒng)囊括了本地區(qū)的所有電力服務(wù)商，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動交換，自動采取穩(wěn)定電網(wǎng)的措施。C/sells示范項目由58個項目伙伴共同實施，得到了4400萬歐元的資助。

Designetz: 智能配電網(wǎng)

Designetz示范項目研發(fā)了一個連接北萊茵-威斯特法倫州、萊茵蘭-普法爾茨州和薩爾州所有配電網(wǎng)的聯(lián)合系統(tǒng)，項目的核心是建立一個數(shù)字化智能配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)在分布式電力生產(chǎn)越來越多的情況下從“單向車道”變?yōu)?ldquo;雙向車道”，使示范區(qū)內(nèi)的電力生產(chǎn)和需求得到更好的平衡，必要時也能滿足跨地區(qū)電力供需平衡的需求。該示范項目將原有的和擬建的配電設(shè)施整合成一個系統(tǒng)，把原來不同地區(qū)和不同層面的配電網(wǎng)組合成一個可應(yīng)對各種干擾的總系統(tǒng)。光伏發(fā)電、風(fēng)電、熱電聯(lián)產(chǎn)機組、儲能設(shè)備及負(fù)荷管理(包括工業(yè)企業(yè)等重點用能單位等)是該系統(tǒng)考慮的重要元素。來自能源經(jīng)濟、工業(yè)企業(yè)、地方政府、科研單位的47個合作伙伴參與該示范項目，該示范項目得到了約2900萬歐元的資助。

enera: 區(qū)域電力市場

enera示范項目位于下薩克森州的西北部，那里富產(chǎn)風(fēng)電，所以該示范項目將電力系統(tǒng)靈活化作為自己的攻堅任務(wù)，以便使區(qū)域內(nèi)的風(fēng)力資源能得到最大程度的利用。該示范項目將風(fēng)電設(shè)備、儲能設(shè)施以及居民家庭和工商業(yè)電力用戶連接在一個區(qū)域性虛擬發(fā)電廠中，為區(qū)域內(nèi)的能源產(chǎn)品提供了一個數(shù)字市場平臺。智能電表和電網(wǎng)中的約1000個電子節(jié)點準(zhǔn)確地記錄了電力消耗的時間、地點和數(shù)量，相關(guān)的技術(shù)實施將根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動采取響應(yīng)措施，靈活的工業(yè)企業(yè)安裝了相應(yīng)的調(diào)控技術(shù)，可根據(jù)綠色電力的供求情況來調(diào)控工廠的生產(chǎn);靈活的峰谷電價鼓勵消費者盡量錯峰用電，例如在風(fēng)力較大的時候為電動車充電等。該示范項目還將建立一個智能家用App系統(tǒng)，讓電力消費者合理避峰，通過太陽能儲存裝置或夜間儲能采暖裝置等手段節(jié)省電費。該示范項目共有63個合作伙伴，資助資金為5200萬歐元。

NEW 4.0: 數(shù)字化補充

“NEW”是德語“北德能源轉(zhuǎn)型”的縮寫，“4.0”指第四次工業(yè)革命，也就是說數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)。NEW4.0示范項目將漢堡和被稱為風(fēng)能中心的石勒蘇益格-荷爾斯泰因州連接在一起，目標(biāo)是到2035年實現(xiàn)100%的安全和經(jīng)濟的可再生能源電力供應(yīng)。目前，石勒蘇益格-荷爾斯泰因州的風(fēng)電機組往往因輸電網(wǎng)瓶頸而不得不減產(chǎn)或關(guān)停，為了解決這一問題，NEW4.0示范項目研發(fā)了一個可使電力消費動態(tài)地適應(yīng)電力供給的數(shù)字系統(tǒng)。這一系統(tǒng)一方面將改善本地區(qū)的電力輸出，另一方面還可通過儲能技術(shù)，特別是通過提高工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的靈活性和電采暖的技術(shù)進一步提高示范區(qū)自身采用可再生能源發(fā)電的比重。該系統(tǒng)將項目所有相關(guān)方以及電力生產(chǎn)、儲存、輸送和消費等要素全部用數(shù)字技術(shù)連接在一起。共有57個合作伙伴參與NEW 4.0示范項目, 項目總資助資金為4400萬歐元。

WindNODE: 靈活的電力消費者

WindNODE示范項目涵蓋了德國所有6個原東德聯(lián)邦州。這六個聯(lián)邦州目前的電力消費有一半來自可再生能源，但這只是一個年平均值。在無風(fēng)的夜晚，風(fēng)電和太陽能發(fā)電幾乎為零，與此相反，在光照很足的大風(fēng)天，有些地方的可再生能源發(fā)電量則是其可消費的三倍之多，這種現(xiàn)象的后果是造成地區(qū)電網(wǎng)輸電瓶頸。因此，Wind-NODE示范項目的重點是要創(chuàng)造靈活性選項，一方面是通過儲能技術(shù)(如大型蓄電池、電動汽車、電制熱技術(shù))，另一方面是要與靈活的電力用戶開展合作，讓他們盡量根據(jù)天氣狀況來消費電力，從而節(jié)省電費成本。靈活的電力用戶是指可以在時間上靈活安排其生產(chǎn)的工廠或可以在時間上靈活安排冷凍柜運行的大型超市。WindNODE示范項目通過一個數(shù)字能源系統(tǒng)將這些靈活電力用戶連接在一起，這一系統(tǒng)可讓這些電力用戶自主或自動根據(jù)電力生產(chǎn)情況來調(diào)控各自的電力消費。參與WindNODE示范項目共有75個合作伙伴，總資助資為3700萬歐元。