德国版智能电网“E-Energy”

电力是工业和社会的支柱。日益增长的各种需求、不断消耗的资源和气候变化，成为我们这一代人需要面临的巨大挑战。在直接进入高度复杂供电系统的初级能源中，只有一小部分被转化为供终端消费者使用的能源。因此，迫切需要找到新的解决方案，保证和优化能源供应的安全、效率和环境的兼容性。

为了大力加强研发活动，德国联邦经济和技术部启动了“E-Energy”促进计划。德国版智能电网并未使用“智能电网”这个词，而是使用“E-Energy（信息化能源）”。该计划为期四年，总预算为 1.4 亿欧元（约 12.6 亿元人民币），其目标是建立一个能基本实现自我调控的智能化电力系统。

一、德国智能电网的主要目标

E-Energy 即以 ICT 为基础的未来能源系统，是德国联邦经济和技术部发起的一个技术创新促进计划，是德国“绿色 IT 先锋”行动计划的组成部分。鉴于 E-Energy 在能源和经济发展中的重要作用，德国联邦政府宣布将 E-Energy 作为一个国家性的“灯塔项目”，旨在推动其他企业和地区积极参与创建基于 ICT 技术的高效能源系统。该项目主要包含如下目标 ：

通过向智能生产—智能网络—智能消费—智能储存过渡，为解决能源和气候问题做出贡献 ；

培育新型市场、创造更多就业机会 ；

通过促进跨学科合作，加快技术创新与社会进步；

促进电力系统的范式转变（“以消耗决定电力生产”→“以电力生产决定消耗”）。

为此，E-Energy 开发了基于能量传输系统的信息和通信控制技术，从电站中的发电机到最终客户，E-Energy 可以为能量生产和消耗的各个环节提供 IT 技术支持。目前，E-Energy 已经在德国多个地区建设了侧重点不同的示范项目。

二、E-Energy的六个示范区项目

德国联邦经济和技术部为 E-Energy 计划举行了一场技术选拔，六个试点地区在选拔中胜出。2008 年 12 月这些地区开始着手开发和测试能源互联网的核心技术，而德国联邦经济和技术部则与德国联邦环境、自然保护和核安全部联手为这六个试点地区的研发项目提供了 6 000 万欧元（约 5.4 亿元人民币）的资助。

除了政府提供的资金外，这些试点地区的电力企业进一步投资 8 000 万欧元（约 7.2 亿元人民币），使示范项目的总预算接近 1.4 亿欧元（约 12.6 亿元人民币）。数千个家庭和数百家公司加入了这些实验验证项目。该项目研究将主要测试产品的可行性。比如，家庭用电能够自给自足，同时，又能将多余的电力以盈利的方式出售给电网。图 1 所示是该 E-Energy的六个示范区项目分布图。

eTelligence项目：库克斯港

库克斯港是面向波罗的海的渔港城市。电能使用方面，需要综合调节大规模风力发电与供热需求（海产品冷藏仓库、温泉热电联产）。因此，该项目利用价格杠杆进行自动控制，让生产型企业和地方用电大户积极参与示范项目。如大型冷库和温泉洗浴场所，如果通过风力涡轮机发电，将会节省大量电力，减轻电网负担。

RegModHarz项目：哈茨可再生能源示范区

哈茨地区大部分属于山区，风力、太阳能、生物质等自然能源较为丰富。该地区已经拥有抽水蓄能式水电站，因此希望仅依靠“可再生能源联合循环利用”方式实现电力供应的最佳组合，对分散的可再生能源发电设备与抽水蓄能式水电站进行协调，使其效果达到最优。

E-DeMa项目：莱茵-鲁尔

该项目主要是加强用户与电力系统之间的互动，使消费者可同时扮演发电者与电力消耗者的专家消费者角色(Prosumer=Producer+consumer)，形成专家消费者能源过多或不足时的交易市场。该项目主要以人口密集的中等规模城市米尔海姆的一些居民家庭为主进行实验验证。

Smart W@TTS项目：亚琛

该项目是地方电力公司主导的、希望营建完全自由零售市场的示范项目。如果零售商能够完全自由地采购与销售，就可以多角度提升电网的效率。MOMA项目：莱茵-内卡（曼海姆）该项目以地方电力公司为主导，通过网关直接控制次日价格的提示与家电供电。网关采用了弗劳恩霍夫研究所的开源软件 OGEMA。

MEREGIO项目：斯图加特

该项目是德国四大电力公司之一的 EnBW 主导的现有系统的应用示范项目。MEREGIO（最小排放区域，MinimumEmission REGIOn）项目利用智能电表及各种 ICT 技术，期望可以实现有效控制 CO2 减排的效果。

三、德国E-Energy计划的重大意义

（一）促进能源技术的创新

传统电力供应都由“以消耗决定电力生产”所主宰。发电厂的电力网络能够生产出足够的电力，当然有时会出现暂时的电力负荷高峰期。但这在未来的电力供应系统中将变得愈发困难。未来的电力供应系统将比以往任何时候都要更加依赖于不稳定的资源，比如太阳能和风力。电力只能够被储存在一个非常有限的范围内，但蓄电成本非常高，并且大量的能量会在转换时流失。这样看来，“以电力生产决定消耗”才是正确方向。如果消费者如此选择，那么当风力特别强时，电力就会过剩，因而非常便宜，消费者便能适时开启电器。这一切都由计算机网络所控制。

大部分电器系统都适用于这种技术，如电冰箱、洗衣机、洗碗机等，都可以通过基于 ICT 技术的用电负荷管理来进行优化控制。特别是大型冷冻仓库和温泉洗浴场所，它们能够非常灵活地选择用电时间。而电动汽车更是显示这一系统工作原理与优势的最佳案例，因为对于电动汽车来说，可以选择夜间用电低谷或电价较低时充电。

E-Energy 利用新的 ICT 解决方案，可为实现未来整个能源供应系统的智能一体化建设创造先决条件。通过能源互联网，汽车可以报告它们的确切位置、电池当时的充电状态以及在何种特定时刻汽车需要达到何种充电水平。车主能够为汽车下达指令，以最低的成本为电池充电，或者只用“绿色电力”为电池充电。如果车主同意，E-Energy 系统甚至可以从电池汲取剩余电力，反馈至电网，在用电需求高峰时提供补充。

能源互联网可使能源系统，从发电厂、电力运输公司，到电力分配、电力消费环节都实现互相。每个与电网连接的设备或装置都如即插即用的应用程序一般被添加到控制系统中，形成具有全新结构和功能的综合数据和电力网络。传统的电表将成为历史，这种新系统将使用电子测量仪表，即“智能电表”。

在能源互联网中，这些电表不再只是为了计价而仅仅测量消耗的电力或溃入电网的电力，它们还能够为智能 E-Energy系统的网络节点提供所需信息，从而在很大程度上实现对电力生产、电网负荷、电力消耗的自动调节。这有助于减少用电高峰时的电力需求，减轻电网负荷，确保电力供应安全。

（二）带动经济增长、促进就业

E-Energy 可以使能源和 ICT 行业的巨大市场融合起来，这将促成新的就业机会和市场机遇，它们需要全新的技术合作与商业合作模式。通过 E-Energy 计划，德国希望自己在智能电网领域能够发挥市场主导作用。通过六个试点的项目验证，所研发的能源互联网核心技术和所掌握的技能与经验，进一步加强德国在全球能源市场的竞争力。

研发活动作为 E-Energy 计划的一部分，将迅速为自动化控制和监管系统促成新的市场。同样，其促成的新市场还包括 ICT 网关和智能电表、智能储存模块、预测系统和报表系统、“用户友好型”在线查询系统、显示和操作系统等。这将创造面向未来的、可持续的就业机会，并创造新的市场增长点。最终，这将为市场带来伴有多样化价格体系的全新服务。

此外，新的商业模式也将得到发展，如使生产者和消费者相连接的模式、能提供“最低价格”或“预付”电力的模式，能优化个人或商业用电配置的模式。或者使用双向 ICT网关、几乎完全自动化的家电控制系统，以最大限度地节约能源。特别对于可再生能源的开发和可再生能源与电网的整合而言，E-Energy 是成功的关键。E-Energy 越能成功地将分散的可再生能源发电厂整合进电网，便越能促成制造业和工程施工行业的发展。

E-Energy 不仅将促成新的服务，而且也能催生多种多样的新技术产品。当然，这就需要新的就业岗位提供这些服务，安装和维修这些新产品。许多中小型企业——尤其是电工行业，将大大受益于 E-Energy，如工程公司、硬件和软件制造商，以及在全球范围内与电厂建设有关的企业。

在未来的电力系统中，分布式能源，如太阳能和风能的贡献度会远超过今天。鉴于这一事实，传统占主导地位的“以消耗决定电力生产”的单向范式会难以为继。因此，E-Energy示范项目推出了适用于双向系统的 ICT 解决方案，并凭借这些解决方案，第一次在“以消耗决定电力生产”之外，也实现了“以电力生产决定消耗”模式的实际应用。这一点非常值得我们借鉴与学习。