走近世界上個動態電網控制中心

當今世界正在向新的能源結構轉型，電網也因此變得更具動態變化。日前，西門子協調組織了一項重大研究項目，旨在確認現有的控制中心技術能納入多少新增功能，以及在什么情況下需要開發全新架構。

不斷波動的可再生能源電力供應，以及高壓直流輸電等各種新型電力設施的出現，讓如今的電網比20年前更加動態復雜。為了更有效地控制電網，控制中心需要新的輔助系統。在過去三年里，由德國政府資助的DynaGridCenter項目已經對這些輔助系統進行了開發和測試。該項目由西門子、三所大學，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負責電網運行與保護咨詢的主管。他對這個項目充滿信心，并表示：“我們可以通過這樣的方式幫助實現能源轉型。”他相信這項研究的成果將對德國未來建設穩定的電網做出重大貢獻。德國政府于2018年8月提出 “電網行動計劃”，動態控制中心將成為其核心組成部分。

圖上所示為電網在不受調節與受到動態控制中心干預時的差異。在不采取干預時，振動難以充分減若，斷電風險隨之增高；受到調節時，振動可在幾秒內減弱。 

當前的核心問題是電網負荷分布不均勻。原因有二，一是可再生能源發電存在產能過剩的問題，這些新增電能還無法有效并入現有電網中；二是很多小型電力供應商存在供電波動的問題。因此，提升控制中心的技術水平十分必要，以便更好地監測和遠程控制電網。Krebs將目前開發的程序比作汽車輔助系統：“每個系統都提高了自身的電網可靠性，但是未來要將這些系統結合起來，就需要依靠動態控制中心。”預計，目前研究中的各個系統將在未來幾年內逐步投入使用。

電網監測能力提升

目前的技術已經能夠讓我們更加密切地監測電網。如今，新的輔助系統將在德國伊爾梅瑙科技大學的實驗電網控制中心進行測試，該中心與馬格德堡奧托-馮-蓋爾基大學運營的模擬電網相連。

Krebs解釋道: “目前，電網中這些危險的不穩定因素可能導致停電，只能通過預防措施來避免。”因此，電網運營商通過干預電廠的運營時間表來解決此類瓶頸，但是每年這種電力再調度的成本高達10億歐元。更簡單節約的辦法是大化利用好現有線路，只在過載的時候進行干預。新的監測和控制程序可以實現這一目的，它讓因過載造成的危險情況可容易被發現，而且能夠比操作員更快速地啟動應對措施。

未來電網展示廳

據Krebs介紹，該研究項目為未來電網的運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，用于遠距離傳輸電力，比如從德國北部海岸的風力發電廠傳到南部。不過，在實驗室模擬電網中整合和調節高壓直流輸電線路的難度就已經超出預期。德國伊爾梅瑙科技大學好比一個展示廳，研究項目開發的所有新輔助系統都可以在這里看到。接下來，一個名為InnoSys2030的后續項目將驗證這些系統是否能在實際電網中應用。而另一個后續項目則將致力于開發電網的動態數字雙胞胎。