面對歐洲的炎炎夏日，德國可再生能源的最高產量高達75%。其中，太陽能滿足了50%的電力需求。平均來說，德國發(fā)電量的25%來自可再生能源，已經突破了歐盟所設定的目標，即在2020年前，成員國20%的發(fā)電量產于可再生能源。

　　在許多方面，特別是如何應對可再生能源的未來供應和隨之而來的挑戰(zhàn)，德國為其他國家提供了可效仿的典范。利用風能和太陽能發(fā)電的小型電站的建立，意味著電網不僅可以使用中央發(fā)電機組，還可以使用廣泛分布的資源來生產電能。對于運營商而言，能源管理是一種日漸復雜的平衡行為。

　　這種新趨勢要求對電網的中央控制架構進行改變。預計到2017年，每年用于建立分布式智能電網的技術開支將超過420億美元。德國曼海姆則是應對技術挑戰(zhàn)取得供需平衡的最佳范例。

　　分布式供電實現(xiàn)供需平衡

　　“模范城市曼海姆（MOMA）”項目是由德國政府啟動的“未來能源系統(tǒng)”計劃的一部分。該項目通過在當?shù)仉娋W中部署先進的信息通信技術以及小型裝置，使消費者直接體驗可再生電能的波動使用特點。

　　MOMA電網將來自超過500個生產商供應的電力配送至曼海姆及毗鄰的德累斯頓市。電網本身兼作電力線寬帶系統(tǒng)，連接了大量家用智能設備。該項目始于2010年，至今已有1000名居民參加，這些居民的家電都連接到這個“能源互聯(lián)網”中，并利用眾多的軟件工具監(jiān)控其電力使用和支出狀況。

　　MOMA首席執(zhí)行官英戈·勛伯格（Ingo Schoenberg）表示：“可再生能源最大的挑戰(zhàn)是，時而有風，時而陽光普照，但當你需要的時候它們并不一定可用。MOMA項目尋求供求平衡的方法，力求在高波動性的能源發(fā)電和智慧的能源消耗之間取得平衡，并同時提高效率。”

　　勛伯格說：“通過將稅費與電網容量相連接，鼓勵項目參與者在能源可用性高、價格低的時候用電。對于那些不愿意自己調節(jié)設置的用戶，MOMA甚至制定了‘節(jié)能管家’幫助用戶在能量充足、價格便宜的時段打開電器。項目的運行狀況表明，當消費者知悉能源的真實價格時，自然會改變使用方式。”

　　在知識和技術的武裝下，私人用戶節(jié)約了10%左右的能耗和15%的能源費用，而電力運營商能夠更好地管理網絡負載。MOMA項目的成果為制定彈性電價、建立同時承載智能電網和智能電表的單一通信平臺提供了立法的依據(jù)。

　　高品質通信網絡助力電網升級

　　MOMA項目采用的技術解決方案也為電力供應商提供了解決電力中斷并提高運營效率的新方法。在美國，風暴和“小動物”嚴重破壞電力供應，加州大學伯克利分校2004年的一項研究表明，美國每年由停電造成的損失達到800億美元。

　　田納西州的查塔努加電力委員會為分布在約1500平方公里的居民提供電力服務。根據(jù)伯克利大學的數(shù)據(jù)計算，每年停電會對其服務區(qū)域造成約1億美元的損失，但該電力委員會并不是一個典型的美國能源供應商。

　　2012年，在美國能源部“復蘇法案”的11550萬美元的資金刺激下，查塔努加電力委員會完成了高度自動化的智能電網升級工作，為電網配備了智能傳感器、開關和儀表。與MOMA項目一樣，其電網以高品質的通信網絡為基礎，查塔努加電力委員會選擇了光纖寬帶網絡承載消費者三網合一的服務。

　　電力委員會執(zhí)行副總裁大衛(wèi)·韋德（David Wade）表示：“這應該就是未來電網的樣子，美國還沒有其它公共事業(yè)能夠達到如此高的自動化水平。但是，一切都取決于通信能力，查塔努加的電網與光纖網絡無縫銜接，這使得查塔努加成為實現(xiàn)我們未來設想的最佳場所。”

　　現(xiàn)在，在查塔努加，如果一輛汽車撞到了電線桿，電力委員會的電網將會進行“自我修復”。電網中的1200個智能開關可以通過光纖網絡確定電路中斷的位置，并改道供電。2月12日，查塔努加遭遇了20年來最嚴重的暴風雪，4萬名居民的供電自動恢復，其他3.6萬名居民的供電在工程師的幫助下，3天之內恢復正常。

　　電力委員會估計，以前恢復這7.6萬名居民的供電需要8天的時間。2012年以來，該區(qū)域的斷電事件減少了50%~60%，每年為當?shù)販p少了5000萬美元的支出。電力委員會自身也大大節(jié)約了成本：在維修、資產管理、上門服務以及盜竊方面，節(jié)約的成本高達1050萬美元。

　　自動化解決方案創(chuàng)建更加智能的電網

　　最終用戶的偷電行為仍然讓電力供應商頭疼不已，嚴重影響了利潤的獲取。華為，一家來自中國的技術公司，針對電力供應面對的新挑戰(zhàn)設計了不同的解決方案，既包括大規(guī)模的網絡基礎設施項目，也包括專門處理偷電等局部問題的核心平臺。

　　據(jù)華為介紹，尼日利亞的消費者偷電狀況尤其嚴重，供電商一直無法找出問題的原因，到目前為止，無法收集到準確的能耗數(shù)據(jù)的用戶數(shù)量超過了80%。

　　為了解決這個問題，華為正準備在尼日利亞安裝一個覆蓋40萬本地家庭的自動抄表系統(tǒng)，支持高速數(shù)據(jù)連接，同時部署新的傳感器和控制器。該系統(tǒng)部署完成后，客戶的電表將每15分鐘傳輸一次數(shù)據(jù)到當?shù)剡\營商，從而使運營商獲得實時的用電數(shù)據(jù)。

　　華為企業(yè)BG Marketing與解決方案銷售部總裁何達炳說：“該系統(tǒng)將有效提高電力公司的營業(yè)額和利潤。即時通信系統(tǒng)和可靠的電力基礎設施維護是電力高效生產和配送的關鍵。其可以實現(xiàn)早期預警、實時故障定位、自我修復和有效負載管理等功能。”

　　隨著中國經濟的崛起，城市的蓬勃發(fā)展給傳統(tǒng)電網帶來了極大壓力。珠海電力局要為珠海市、淇澳島、橫琴島和高欄島的822萬居民供電。面對著各種接入、可靠性、成本和容量問題，傳統(tǒng)的固定和無線技術已經無法滿足業(yè)務要求，珠海電力局迫切需要提高網絡的自動化水平。

　　對于珠海電力局而言，在其服務區(qū)域安裝光纖電纜過于昂貴復雜。因此，其選擇了成本相對較低、但速度與光纖相似的華為4G LTE無線集群系統(tǒng)。與傳統(tǒng)雙向無線通信系統(tǒng)一樣，華為eLTE無線集群解決方案為珠海電力局提供了專用無線網絡，從而實現(xiàn)配電自動化通信。

　　同樣，在中國東部沿海城市青島，華為改造了阻礙電力性能的老舊線路和不可靠的通信網絡。華為全光xPON解決方案具備高度自動化的特點，幫助青島供電公司有效管理分布式供電，并提高網絡可靠性。

　　華為表示，通過利用網絡中的智能終端對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，在數(shù)秒之內，就可以隔離故障線路，實現(xiàn)電網的自動修復。現(xiàn)在，青島供電公司每年停電時長減少了2.6小時，達到每戶1.1小時；每年電力損失下降了33.4兆千瓦時。

　　總而言之，為建立環(huán)境友好型社會，公用事業(yè)單位面臨著降低成本、優(yōu)化運營以及遵守更加嚴格的規(guī)定等方面的壓力。為應對這些挑戰(zhàn)，華為等科技公司提供大量解決方案，從而創(chuàng)建更加智能的電網，最終提供更加環(huán)保的能源。

　　關于作者

　　BBC專欄記者 James Blackman