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    西门子面向能源用户的群组解决方案

    发布时间: 2019-01-09  点击次数: 291次

    Caterva是一家由西门子协助创建的新公司,它让电力用户在电网中的角色变得日益重要。Caterva试点项目的参与者用太阳能发电自给自足,剩余电量馈入电网,帮助电网稳定运行。

    在位于巴伐利亚乡村的家中,Andreas Seubert在地下室安装了一个1.8米高的钢制电池柜,其中一侧是堆叠的锂电池,另一侧有逆变器、智能仪表、电子开关设备,以及一个带有处理器和移动通信设备的卡片大小的电路板;同时,他还在房顶上安装了大量太阳能板。整个系统充分展现了专家们所说的分布式配电概念。



    Caterva解决方案由锂电池和一个移动通信网组成。
    将其与其他建筑物中的装置互联后,就形成了一个虚拟储能系统。

    初步试验

    如果德国能够成功实现能源转型,则储能系统(ESS,如 Seubert地下室的储能系统)未来将在可持续能源网中发挥重要作用。因为这种系统有助于在无风、无阳光的日子保持电网频率稳定,弥补供电缺口。目前,这项工作仍然依赖常规发电厂(比如能够快速启动的燃气电厂)。

    然而,位于慕尼黑的Caterva公司正在展示另外一种方法。公司总经理Markus Brehler说,“Caterva是一个拉丁词,意指‘群组’”。群组的原理非常简单,就是储存光伏组件产生的电能,如Seubert家锂电池中储存的光伏电能。每个电池柜的总输出功率为20千瓦,容量为21千瓦时(kWh)。通过电网将一个地区所有建筑物中的电池柜互联,可形成一个总输出功率超过1兆瓦的群组或虚拟储能系统。电池柜通过移动无线设备控制,柜中的电子系统允许控制中心搭接Caterva参与者的电池或对这些电池充电。如果电网需要更多电能,“控制中心就会从电池群中获取电能”来平衡电能波动。Seubert如是说。

    这一创新概念初由西门子新型业务部门(SNB)提出,之后由西门子中央研究院不同部门加以完善,直至群组软件基础版完成。另外,SNB的专家还协助创建了Caterva,这是因为当西门子股份公司无法像外部公司那样很好、很快或很灵活地进一步发展一个很有前途的经营理念时,这些专家就需要负责创建新公司。在担任Caterva总经理之前,Brehler曾在另一家西门子分公司EnOcean GmbH工作,并在那里积累了丰富的经验。未来,西门子会以多种方式继续为Caterva提供支持。举例来说,它将电池柜与所有硬件进行了连接,并且还是该公司的小股东之一。

    几个月前,Caterva与能源供应商N-Ergie携手合作,共同启动了初步试验,终会有大约65个民营光伏业主参加。有了这种储能系统,这些业主会利用更多的自产电能,其比例从没有储能系统的仅仅30%激增至平均60%至80%之间。

    Seubert今年52岁,是西门子包装机部门经理,他是参加该项目的人。在2013年秋季,当他和家人搬进位于德特尔巴赫小镇的新家时,他在自家房顶上安装了太阳能板。太阳能板在阳光灿烂的日子能够生产大量电能,然而令Seubert苦恼的是,他家的用电量相对较少。虽然未立即使用的电能会馈入电网,Seubert也会获得相应的收入,但他的长期目标是,脱离对能源供应商的依赖。

    积极响应

    Seubert认为自己购买电池来储存太阳能不划算。他表示:“专家们建议我不要这样做,因为他们仍然认为,对于私人家庭来说,高性能电池太贵了。”一个偶然的机会,他知道了Caterva项目。“一位在西门子从事智能电网技术工作的同事告诉我,如何通过电池和智能技术加入能源供应系统。”Seubert说。在他注册加入试点项目之后,Caterva于2014年夏初在他的地下室安装了新ESS装置。Caterva急需与Andreas Seubert这样的先锋合作,从而证明群组概念的巨大潜能。携手开展试点项目的N-Ergie的情况也是如此。NErgie企业战略发展部项目经理Ingo Sigert表示:“我们在能源转型方式方面一直都在努力。” Sigert坚信,能源供应公司必须提供创新解决方案,方能在市场上长期立足。因此,N-Ergie近将一个70米高的热水蓄热系统投入了运营。这堪称欧洲高的蓄热系统之一,它与具有集成式生物质能供热站的联合循环电厂进行了连接。N-Ergie面临的一个主要问题是,如何在一个可再生能源发电量波动很大的网络中,解决能源储存和电网监管的问题。“当Caterva找到我们,并介绍了其群组概念后,我们立即就被这个概念迷住了。”Sigert解释道。两家公司很快达成合作协议,并且还邀请了爱尔兰根-纽伦堡大学(FAU)参与进来。大学的科研人员将为试点项目提供支持,直至2017年。Sigert表示:“在未来一段时间,随着从可再生能源获得的电能越来越多,我们能逐渐积累经验。”

    每个项目合作伙伴都有自己的具体任务。N-Ergie负责在其电网区域联系在房顶上安装了相对较新的太阳能电池板的客户。“客户的响应一直非常积极。我们很快找到了超过25个潜在参与者,并且有望很快找到其余参与者。”Sigert说。Caterva是参与者的合同合作伙伴。公司会为参与者们提供用于钢制电池柜的系统,并将其联网。“参与者只需支付租金。在试点阶段,费用总计为4,000欧元左右。”Brehler解释道。各户向德国电网支付的电费(目前电价为27欧分/度)与自产电能成本之间的差额完全可以抵消这笔费用。目前来看,该项目每度电可节省10至15欧分。Caterva之所以能够提供如此优惠的租赁条件,是因为它能够向电网运营商提供用于调节供需、平衡电网的电能,由此获得收入。

    群组协调

    N-Ergie提供统领性的基础设施。未来,该公司的控制中心不仅要管理其发电厂,而且还将管理Caterva项目群组。Brehler表示:“主要任务之一是,协调好这个群。”移动设备用来将数据从参与者地下室中的ESS装置传输到控制中心。这样,N-Ergie便能随时了解电池的电量。

    与此同时,ESS装置也能“了解”因电力供需不平衡而导致的电网频率波动。举例来说,当分布式发电的产能过多或常规发电发生故障时,就会出现这种情况。在这种情况下,需要立即将电能馈入电网或从电网获取电能,以弥补发电量与耗电量之间的缺口,并将电网频率保持在50赫兹的水平。过去,这项工作由常规发电站(如燃气电厂)负责。

    自2011年开始,德国也允许分布式发电商承担这项工作,前提是他们需要至少向电网馈入一兆瓦的调节电能。在2030年系统服务路线图中,德国能源署(DENA)计划让更多分布式发电商执行此工作。但在此之前,德国需要测试并运用新技术,如Caterva的技术。Brehler表示:“我们必须立即行动,以便能在未来五年内找到稳定电网的解决方案。”

    近刚刚启动的这个试点项目只是长远发展的起点。N-Ergie正在考虑集成全德国的光伏组件业主,因为,如Sigert所说,“这个群越大,越有助于稳定电网”。德国特别适合实施以“带着太阳入网”为口号的Caterva概念。德国的民营光伏组件业主大约有110万,远超世界上任何其他国家,这表明,与能源转型相关的新经营理念具有巨大的潜在商机。Markus Brehler也对此深信不疑。他表示:“我们正在寻找对未来能源概念业务模式感兴趣的基础设施投资商。”但未来还有很长的路要走。就现在而言,Seubert比较满意的是,他地下室的系统非常稳定。他表示:“我希望有一天,家中的电力非常充足,即使发生大范围的停电事故也能如此。而如果家里的电力足以让我在电视上看一场重要的足球比赛,那我就更满意了。”如今,Seubert的愿望应该已经能实现了。

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