當(dāng)今世界正在向新的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)也因此變得更具動態(tài)變化。日前，西門子協(xié)調(diào)組織了一項(xiàng)重大研究項(xiàng)目，旨在確認(rèn)現(xiàn)有的控制中心技術(shù)能納入多少新增功能，以及在什么情況下需要開發(fā)全新架構(gòu)。

不斷波動的可再生能源電力供應(yīng)，以及高壓直流輸電等各種新型電力設(shè)施的出現(xiàn)，讓如今的電網(wǎng)比20年前更加動態(tài)復(fù)雜。為了更有效地控制電網(wǎng)，控制中心需要新的輔助系統(tǒng)。在過去三年里，由德國政府資助的DynaGridCenter項(xiàng)目已經(jīng)對這些輔助系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)和測試。該項(xiàng)目由西門子、三所大學(xué)，以及兩家弗勞恩霍夫研究所共同開展。

Rainer Krebs是西門子能源管理集團(tuán)負(fù)責(zé)電網(wǎng)運(yùn)行與保護(hù)咨詢的主管。他對這個項(xiàng)目充滿信心，并表示：“我們可以通過這樣的方式幫助實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。”他相信這項(xiàng)研究的成果將對德國未來建設(shè)穩(wěn)定的電網(wǎng)做出重大貢獻(xiàn)。德國政府于2018年8月提出 “電網(wǎng)行動計(jì)劃”，動態(tài)控制中心將成為其核心組成部分。

圖上所示為電網(wǎng)在不受調(diào)節(jié)與受到動態(tài)控制中心干預(yù)時的差異。在不采取干預(yù)時，振動難以充分減若，斷電風(fēng)險隨之增高；受到調(diào)節(jié)時，振動可在幾秒內(nèi)減弱。 

當(dāng)前的核心問題是電網(wǎng)負(fù)荷分布不均勻。原因有二，一是可再生能源發(fā)電存在產(chǎn)能過剩的問題，這些新增電能還無法有效并入現(xiàn)有電網(wǎng)中；二是很多小型電力供應(yīng)商存在供電波動的問題。因此，提升控制中心的技術(shù)水平十分必要，以便更好地監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制電網(wǎng)。Krebs將目前開發(fā)的程序比作汽車輔助系統(tǒng)：“每個系統(tǒng)都提高了自身的電網(wǎng)可靠性，但是未來要將這些系統(tǒng)結(jié)合起來，就需要依靠動態(tài)控制中心。”預(yù)計(jì)，目前研究中的各個系統(tǒng)將在未來幾年內(nèi)逐步投入使用。

電網(wǎng)監(jiān)測能力提升

目前的技術(shù)已經(jīng)能夠讓我們更加密切地監(jiān)測電網(wǎng)。如今，新的輔助系統(tǒng)將在德國伊爾梅瑙科技大學(xué)的實(shí)驗(yàn)電網(wǎng)控制中心進(jìn)行測試，該中心與馬格德堡奧托-馮-蓋爾基大學(xué)運(yùn)營的模擬電網(wǎng)相連。

Krebs解釋道: “目前，電網(wǎng)中這些危險的不穩(wěn)定因素可能導(dǎo)致停電，只能通過預(yù)防措施來避免。”因此，電網(wǎng)運(yùn)營商通過干預(yù)電廠的運(yùn)營時間表來解決此類瓶頸，但是每年這種電力再調(diào)度的成本高達(dá)10億歐元。更簡單節(jié)約的辦法是大化利用好現(xiàn)有線路，只在過載的時候進(jìn)行干預(yù)。新的監(jiān)測和控制程序可以實(shí)現(xiàn)這一目的，它讓因過載造成的危險情況可容易被發(fā)現(xiàn)，而且能夠比操作員更快速地啟動應(yīng)對措施。

未來電網(wǎng)展示廳

據(jù)Krebs介紹，該研究項(xiàng)目為未來電網(wǎng)的運(yùn)行提供了許多新的洞察。模擬傳輸線路包括一條高壓直流輸電線路，用于遠(yuǎn)距離傳輸電力，比如從德國北部海岸的風(fēng)力發(fā)電廠傳到南部。不過，在實(shí)驗(yàn)室模擬電網(wǎng)中整合和調(diào)節(jié)高壓直流輸電線路的難度就已經(jīng)超出預(yù)期。德國伊爾梅瑙科技大學(xué)好比一個展示廳，研究項(xiàng)目開發(fā)的所有新輔助系統(tǒng)都可以在這里看到。接下來，一個名為InnoSys2030的后續(xù)項(xiàng)目將驗(yàn)證這些系統(tǒng)是否能在實(shí)際電網(wǎng)中應(yīng)用。而另一個后續(xù)項(xiàng)目則將致力于開發(fā)電網(wǎng)的動態(tài)數(shù)字雙胞胎。