德国eTelligence能源互联网试点项目的研究与启示

德国eTelligence能源互联网试点项目的研究与启示

赵淦孙浩天

（中广核新能源控股有限公司北京100048）

摘要：为了应对全球气候和能源结构变化带来的挑战，能源互联网的理念在全球范围广泛普及，世界各国均将其作为能源体系发展的重点。德国作为最早实践能源互联网的国家之一，其能源互联网示范工程的成果及经验对我国进一步推进能源互联网建设有着重要的借鉴意义。本文分析了德国eTelligence能源互联网试点项目多采取的主要措施，取得的社会、经济效益，并通过总结该项目的运行经验，探讨了eTelligence项目对于我国能源互联网建设的几点启示。

关键字：能源互联网；E-Energy，eTelligence

1.概述

随着全球气候的不断变化，能源需求的逐渐增长，以及传统能源的日益消耗，世界范围的能源系统结构正发生着根本性的变化。能源互联网将融合信息技术与能源基础设施，实现多种能源优化互补与协调控制，通过改变能源利用模式，达到推动经济与社会可持续发展的目的[1]。

德国作为最早实践能源互联网的国家之一，其能源互联网示范工程的成果及经验对我国进一步推进能源互联网建设有着重要的借鉴意义。“E-Energy”计划不仅是德国的“灯塔项目”，也是德国的绿色IT先驱计划的一部分[2]。

德国“E-Energy”计划选择了6个试点地区进行能源互联网核心技术及商业模式的试点，有数千个德国家庭和数百家公司加入了该计划实验验证项目，分别对6个试点项目进行了验证，分别包括：eTelligence项目，E-DeMa项目，Meregio项目，Moma项目，SmartWatts项目以及RegModHarz项目。截至2013年，该计划共使用经费1.4亿欧元，联邦经济部提供其中0.4亿欧元，联邦环境部提供其中0.2亿欧元，其余由示范集团自行出资[3]。在过去十年间，德国通过“E-Energy”计划的试点，在能源系统运行、供需两侧协调方面取得了显著的应用效果。数据显示，包括风能、生物能、太阳能在内的新能源电力所占份额达到25%，太阳能发电成本下降幅度高达90%。

2.德国eTelligence试点项目

2.1项目概况

eTelligence项目选择在人口较少、风资源丰富、大负荷种类较为单一的库克斯港进行试点。库克斯港拥有52000人口，每年经库克斯港中转人流量达到300万人次，整个区域50%的电力需求由可再生能源供应[2]。

eTelligence项目通过推动信息通信技术及能源互联网相关技术的应用，构建了一个复杂的能源控制系统，以平衡波动的风能输出；并使用标准化接口，将区域内发电、用电设施智能地接入电网和当地电力市场。

该项目的核心是区域电力市场，在区域电力市场中集成了负荷可调的能源需求与供应方、能源服务提供方以及电网运营方；在保证可再生能源供电安全性的同时，提高了项目试点区域能源系统运行的经济效益[2]。该项目的主要挑战是将现有电力供应系统的商业运营模式与电力市场试点相结合，使市场参与者将面临市场变化、价格波动，以及负荷预测稳定性方面的风险。

2.2项目主要措施及效益

eTelligence项目主要由1座风力发电厂、1座光伏电站、2座冷库、1座热电联产厂和650户家庭组成，其中2个冷库（均为0.5-1MW）为主要负荷消耗。电力市场各参与方可以独立接入电力市场或作为虚拟电厂，通过应用控制单元提供灵活的电能生产，并且可以沿用传统电站的管理和预测方法。项目的主要措施包括[2]：

（1）冷库发挥储能设施的职能得以高效利用，并根据电价和风资源波动进行自动调节。例如风资源充足时，冷库进一步降低温度形成低温缓冲区；在风资源不稳定或电价较高时，将冷库制冷系统关闭或进行功率调节，利用低温缓冲区进行供冷，在此条件下冷库可以在很低的电能需求下连续运行数日，实现更高的经济效益。

（2）结合分时分段电价和动态电价，8：00—20：00点间基准电价为39.8欧分，其余时间为11.7欧分；在8：00—20：00点间根据负荷和可再生能源发电的情况来制定电价。

eTelligence项目在库克斯港的试点实现了良好的经济效益和社会效益[2]：

（3）由于风能输出波动造成的功率不稳定降低了16%。

（4）分段电价和动态电价的应用使大型商业用户有潜力降低20%用能花销，使小型私人用户有潜力降低10%用能花销。

（5）动态电价的应用使低谷电价期间用电负荷增长30%，高峰电价期间用电负荷减少20%。

（6）虚拟电厂的应用，使电力市场参与者可同时作为电能的生产者和消费者，基于信息通信技术来平衡供需关系，并在区域电力交易平台上进行交易，可以降低8%~10%的成本，从而实现了利润的增加。

2.3项目运行经验

德国eTelligence项目的成功试点，验证了信息通信技术及能源互联网相关技术的应用可以实现区域化的供需关系平衡；并通过引入虚拟电厂的概念，使所有市场参与者都可以通过电力交易平台实现合法的电力交易和商业活动。以下几点经验值得学习和借鉴：

（1）分时电价和动态电价的推广以及实时信息反馈系统的应用，实现了用户侧的电价可视化，提高了用户侧用电负荷调整的经济吸引力，促进用户养成优化用电的习惯。

（2）智能监控设备（如智能逆变器等）与能源设施的结合，实现了对供需两侧的实时监测与平衡控制，使供需预测变得更加成熟、容错率更高。

（3）对我国能源互联网建设的启示

当前，我国能源互联网建设方兴未艾，学习借鉴发达国家的成功经验，对推动我国能源互联网的健康发展又积极意义。通过前文对德国eTelligence项目的分析总结得出了以下几点启示：

（4）我国应继续大力推进能源互联网示范工程的建设，为能源互联网总体发展提供指导。示范工程建设应充分考虑不同地区资源类型，电网结构和负荷组成的不同，侧重于“源−网−荷−储”的综合协调。

（5）在能源互联网建设的过程中，应注重物理结构和能源互联网关键技术的深度融合，实现物理设施和信息架构的同步建设，构建多种能源高效利用及多元负荷共同参与的标准化共享网络。根据我国国情，推进微电网、主动配电网、特高压输电网建设，并加强对传统设备的利用。

3.结语

通过德国eTelligence项目可以总结，在电力市场交易当中不区别对待任何一个参与方，针对大量小型分布式生产消费者的接入，应使用灵活的运营模式，例如，通过售电公司的形式，集中将这些电力供应或需求打包成可以参与电网运营和电力交易的市场单位。

继续大力推动分布式能源的建设，同时逐步引入虚拟电厂概念，使接入的符合条件的分布式能源同时作为电力的生产者和消费者；根据供需平衡的要求，对各类型的分布式电源和负荷情况进行集中管理，提高系统的稳定性。

能源互联网不仅涉及到物理方面的多能协调互补，也需要物理设施与信息通信技术密切结合。其中涉及的许多领域目前还处于初步发展阶段，随着能源互联网建设的不断推进，我国应同时加强相关的标准化体系构建，为能源互联网的未来规范化发展提供指导。

参考文献：

[1]董朝阳，赵俊华，文福栓，等．从智能电网到能源互联网：基本概念到研究框架[J].电力系统自动化，2014，38（15）：1-11.

[2]GermanFederalMinistryofEconomicsandTechnology.E-EnergyICT-basedEnergySystemoftheFuture[M]，2008：7-33.