
可再生能源的广泛应用向来是德国的骄傲,但日益增大的规模也给德国电网带来了严重冲击。如今,电网调控失常突然断电的现象在德国已不是新鲜事,为此,德国的制造业公司纷纷采购应急电源以备不时之需。德国国家能源顾问史蒂芬·科勒(Stephan Kohler)曾提出警告,绿色能源的激增将导致国家电网的灾难。
去核电后,可再生能源成为德国主要能源。按照政府规划,到2050年,可再生能源在一次能源产出中的总比重将从现在的约20%增加到80%,风能和太阳能可能成为主体。由于风能和太阳能的间歇性和随机性以及位置偏远等原因,德国正在加大发展智能电网业务,以便调控这些“不好控制”的电源,但是刚刚起步的智能电网并未如同风能、太阳能起步发展时那般顺利。“德国的智能电网面临着许多不确定性因素。”史蒂芬·科勒说。
电网公司的“迟疑”
面对日益增长的可再生能源电力,在建设高压运输线路方面,德国电网公司和政府不遗余力地配合。而在发展具有良好调配作用的智能电网问题上,电网公司的态度却不约而同地“犹豫”起来。
2013年,德国能源署预测,除了重新研究现有电力配送网络外,德国还需要新建供电线路13.5万到19.3万公里,追加投资275亿到425亿欧元,智能电网是庞大投资的核心部分。由于风能和太阳能可能成为电力主体,这就为德国电网带来两个矛盾。一是70%的人口住在城市,但能源生产主要在农村和山区。二是人口和工业集中在南部,而风能主要集中在北部。并且风能和太阳能供给不稳定,“看天吃饭”,必须建立和完善智能化的电力输送、储存和分配系统,才能应对这些挑战。
瑞典大瀑布电力公司欧洲战略管理部门负责人埃里克·兰德克认为,从德国能源署近年几份报告可以看出,能源转型给德国现有电力网络带来了巨大压力,只有尽快发展智能电网,才能解决大幅增长的可再生能源电力问题,然而在巨额投资面前,电网公司“迟疑”了。
德国联邦外贸与投资署可再生能源专家托比亚斯认为,只有发展智能电网,才能彻底解决分散的可再生能源电力分配问题。“分配系统操作专家和能源公司正忙于研发各种新的模式和技术,以确保电流能在正确时间流入正确地点,并试图解决迫在眉睫的新问题。”这些智能电网的研发都需要大量投资,电网公司很不情愿为这些投资埋单。
德国Steria Mummert咨询公司对100名德国电力公司高管的调查显示,只有一半人愿意在未来加大对智能电网的投资。路透社就此评论说,电力公司“三心二意”的主要原因是德国新能源政策不明朗,它们无力承担庞大投资,而且担心得不到回报。
系统和制度的“挑战”
智能电网是一种必然趋势,在没有吃到政府的“定心丸”之前,“谁也不愿意承担如此高昂的投入,去充当德国智能电网的先驱者。”德国电网公司的一名高管透露。更现实的是,为了不造成盲目补贴可再生能源的尴尬,政府对于未来新能源发展的态度始终不确定。
ABB智能电网主管Jochen·Kreusel博士认为,智能电网的问题所在不仅是技术挑战,更是系统和制度的挑战,社会需要新的调度机制和市场机制。
Jochen·Kreusel博士解释说,德国过去十年来积极地补贴可再生能源,在能源转型的第一个阶段,只是简单地在系统里增加可再生能源,此时它们规模尚小,电网受影响不大;而在第二阶段,随着可再生能源比例上升,电力传输的容量和功率不足等问题在局部开始出现,但此时电网依然可以通过不同强化系统的手段来解决问题。到了现在和未来的第三阶段,可再生能源并网在一天不同时间出现,其发电量超过了基本负荷——这种情况下,现有的系统将无法控制无功功率平衡问题。
德国目前的发电装机总量在30000MW——来自150万个发电单元。忽然之间,电网需要去协调调度150万个发电单元,当它们的发电超过系统所需用电量时,就必须进行调度。电网此时需要有效控制分布式发电,需要在可再生能源输出过剩时减少发电量。“然而,目前根本没有技术和交流机制可以实现这一点,即使你可以减少可再生能源发电量,旋即面对另一个问题:怎么减?用什么样的排序去减?”Jochen·Kreusel博士的抱怨也是德国电网公司所有高管的实际态度。
这就要求重新定义“智能电网”,Jochen·Kreusel博士认为,可再生能源广泛在中低压电网并网,致使德国的中低压电网面临着电压稳定性的挑战,同时也意味着客户需要有强大的控制系统。“这颇有难度,因为这是制度机制建设层面的问题”。
在传统的电力体系中,系统操作者(TSO)只需要和大型发电厂沟通,就可以进行调度。但在能源转型中,TSO忽然间面对着成千上万的小型可再生能源并网者,调度者需要知道这些分散的并网者的数量有多少,他们的地理位置在哪儿?这在目前根本无法实现。因此目前而言,电力领域讨论最多的议题之一就是建立信息交流机制。
今天,电网尚可通过逐渐增加的人工调节干预调度,但这绝不该是未来的解决方式。未来最理想的状态应该是在强大的信息交流体系下,让可再生能源调度实现高度自动化,一旦有可再生能源新单元并网,系统操作者就能获知,或者有渠道获取信息。这种情况并不是单凭技术就能解决的,还需要政治决策。“智能电网不仅是个技术挑战,还是个政治决策推动电力系统创新的挑战。这是前所未有的情况。”Jochen·Kreusel博士强调。
(来源:新能源经贸观察)