新能源德语？开展能源数字化研究

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（原标题：德国以“现实实验室”推动能源数字化创新）

中国科学技术信息研究所张翼燕吴善略

德国政府在2016-2020年间实施“智慧能源展示计划（SINTEG）”，主要资助五个大型示范区域进行相关的能源数字化研究，提出在示范区内建立“现实实验室”，用以测试能源转型数字化相关的新技术、服务、流程和商业模式，同时承诺项目过程中的经济损失可申请获得全部补偿，消除参与者的后顾之忧，以此促进新技术更快地从实验室走向实际应用。2019年2月，北京国家新一代人工智能创新发展试验区正式成立。希望该计划中的一些思路和做法对我国发展新一代人工智能创新发展试验区有所启发。

“智慧能源展示计划”背景介绍

德国提出的新能源使用和减排目标是，到2050年，德国至少有80%的电力消耗由可再生能源提供；并于同年，将温室气体的排放量减少至1990年的5%-20%。德国政府认为，为了实现这一目标，仅是建造更多的风能和太阳能发电厂是远远不够的。整个电力系统必须更加灵活、更加智能。电网必须得到扩展且能适应新的挑战。产电、电网、耗电和储电必须能够实现智能交互。供暖系统、汽车和工业应逐步摒弃使用化石燃料发电，而更多地使用可再生电力。为此，德国需要开发创新性技术和管理流程并实现能源行业的数字化。

为了找到解决方案，德国政府制定了智慧能源展示计划（SINTEG），从2016年底，相继资助了五个大型示范区域（又称为五大示范项目）进行相关的能源数字化研究。该展示计划在2020年结束，德国联邦经济和能源部共提供超过2亿欧元的资金，加上企业投资，总额逾5亿欧元。

“智慧能源展示计划”的主要特点

1.以“现实实验室”的形式测试创新性解决方案

德国联邦政府批准在五个示范区域内建立“现实实验室”，用以测试能源转型数字化相关的新技术、服务、流程和商业模式，每个示范区域的地域特点和能源结构都不相同，因而研究重点也不相同。这五个项目将为能源转型所面临的技术、经济和法律挑战提供示范性解决方案。好的方案将在德国各地乃至整个欧洲广泛推广应用。这使得新技术可以更快地从实验室走向实际应用。

2.政府承诺项目过程中的经济损失可申请获得全部补偿，消除参与者的后顾之忧

联邦内阁于2017年通过了为SINTEG计划特别制定的“SINTEG条例”，其中规定“参与SINTEG现实实验室相关项目的企业或其他主体若在实施项目过程中出现了经济损失，可在项目结束后申请获得全部补偿”，此条例将持续到2022年。这一规定消除了企业的后顾之忧，有利于加快优秀实验室成果的落地。

五个示范项目介绍

1、C/sells示范项目（南德太阳弧上的大型示范项目）

▌示范区域：巴登-符腾堡州、巴伐利亚州和黑塞州

▌目标：开发和广泛展示具有大量可再生能源的“蜂窝式”能源系统，以实现环境兼容、高效、方便和安全的能源结构。

被称为“南德太阳弧”的巴登-符腾堡州和巴伐利亚州的太阳能发电在德国首屈一指，黑塞州除了太阳能以外，风力发电也起着重要作用。因此，在上述三个州实施的C/sells示范项目着重关注“太阳能”。产电和耗电的区域优化是该项目的首要任务。在C/sells示范项目中，这三个州被划分成30多个“能源单元”，并通过数字技术将他们相互连接，“能源单元”内富余的电力将被自动输送到其它需要电力的地方，供需自动平衡后仍然富余的电力则被储存起来。为了实施这一方案，C/sells示范项目开发了一个数字信息系统，囊括了本地区的所有电力服务商，可以实现数据的自动交换，自动采取稳定电网的措施。共有58个合作伙伴参与该示范项目，资助资金约为4400万欧元。

2、DESIGNETZ示范项目（三个联邦州共同测试未来电网）

▌示范区域：北莱茵-威斯特法伦州、莱茵兰-普法尔茨州和萨尔兰州

▌目标：DESIGNETZ项目集合了各种解决方案，特别是通过灵活的市场、系统和电网支持的优化利用，创建一个高效、稳定且具有前瞻性的整体系统。

连接北莱茵-威斯特法伦州、莱茵兰-普法尔茨州和萨尔兰州的该示范项目，正试图开发智慧能源基础设施的解决方案。项目的重点是建立一个数字化智能配电网，使配电网在分散式电力生产越来越多的情况下从“单向车道”逐渐变为“双向车道”。这将有效利用可再生能源分散生产的电力，实现灵活、安全的能源供应。同时，还将测试产电和耗电的地方、区域及跨区域的相互作用。得益于示范区域的异质性，几乎所有与供应有关的任务都可以于2035年在整个德国得到模拟。共有47个合作伙伴参与该示范项目，资助资金约为2900万欧元。

3、enera示范项目（能源供应的数字化）

▌示范区域：位于下萨克森州的奥里希、弗里斯兰、维特蒙德和埃姆登市

▌目标：enera示范项目系统展示在考虑到所有项目相关方的情况下，在能源系统技术灵活性方面的数字化进程及改进。

该示范项目位于下萨克森州的西北部，那里富产风电，其项目重点是优化区域系统服务，提高当地电网稳定性。该项目主要针对三个方面：电网、市场和数据。在电网方面，通过对产电、耗电和储电设施进行技术改造或新建，利用新的运行资源对电网进行升级改造，使能源系统在技术方面变得更加灵活。在“市场和交易”方面，电力交易所将通过添加发电厂位置信息，来增加其在盘中市场的订单量。为了使这种交易能够顺利进行，必须建立相应的数字基础设施。该项目计划为电网配备3万多个智能计量系统和传感器，并将其连接到通信网络。一旦该项目揭示了能源供应数字化所能取得的成果，以及它所需要的监管框架和投资额度，该地区就可以成为整个德国，甚至是整个欧洲的榜样。共有63个合作伙伴参与该示范项目，资助资金约为5200万欧元。

4、NEW4.0示范项目（北方创新联盟）

▌示范区域：石勒苏益格-荷尔斯泰因州和汉堡市

▌目标：电力出口的增长和自身能源利用的增加，是实现安全、低成本、气候友好型电力供应的发展道路。该示范区域将于2035年实现电力消耗100%由可再生能源供应。

“NEW”是德语“北德能源转型”的缩写，4.0则代表着第四次工业革命：能源转型框架下的工业数字化和智能联网。该示范项目连接汉堡和石勒苏益格-荷尔斯泰因州，最早于2035年，整个地区将能够实现100%的安全、可靠的可再生能源电力供应。在双重战略的框架内，将通过增加向其他地区的电力出口，以减少示范区内风力发电厂的区域上限（即输电网瓶颈）。同时，通过提高工业企业生产的灵活性和电采暖技术，改善示范区内的能源自给，进一步提高示范区内自身采用可再生能源发电的比重。共有57个合作伙伴参与该示范项目,资助资金约为4400万欧元。

5、WindNODE示范项目（德国东北部的智慧能源示范项目）

▌示范区域：包括柏林在内的德国新联邦州

▌目标：通过将可再生能源的大规模生产力数字网络化，将可再生能源产电有效地整合到一个涉及电力、热力和交通行业的多能源系统中。

该示范项目在柏林及东德的五个联邦州内展开。这一区域目前的电力消费有一半来自可再生能源。在无风的夜晚，风电和太阳能发电几乎为零，与此相反，在光照很足的大风天，有些地方的可再生能源发电量则是其所需的三倍之多，这种现象的后果是造成地区电网输电瓶颈。因此该示范项目的重点是要实现灵活性，一方面利用储能技术(如大型蓄电池、电动汽车、电制热技术)，另一方面要与灵活的电力用户开展合作，让他们尽量根据天气状况来消费电力，从而节省电费成本。该示范项目通过一个数字能源系统将这些灵活电力用户连接在一起，可让这些电力用户自主或自动根据电力生产情况来调控各自的电力消费。共有75个合作伙伴参与该示范项目，资助资金约为3700万欧元。

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