德国曼海姆智慧城市项目：信息化时代的智能电网

信息和通信技术的发展为能源工业带来了更多的机遇，在此背景下，德国政府于2006年启动了“E-Energy”计划，其目的是创建德国的“能源互联网”，以应对气候变化、能源需求激增和自然资源减少所带来的能源供应的挑战。本文所介绍的曼海姆智慧城市项目（Modelstadt Mannheim，以下简称moma）是 “E-Energy”计划下的六个主要项目之一。moma是一个创新的项目，旨在通过实时能源价格和智能家居自动化来提高能源使用效率并整合可再生能源电力供应。该项目的主要参与者PPC（Power Plus Communications）公司、MVV Energie AG和IBM将能源供应商的经验与通信公司的技术相结合，将可再生能源用最高效的方式整合到电网中。

moma项目分为3个阶段，在最后一个项目阶段将集成多达1000个智能家庭。在第二阶段对200户家庭进行的现场试验结果表明，通过手动负荷转移，总负荷转移量能占日能耗的6-8%。

能源管家（EnergyButler）

moma项目需要一个虚拟市场，将能源经济的所有参与者连接在一起。从市场到智能家居的接口由“能源管家”（Energy Butler）提供，它收集有关能源价格和供应来源的信息，从而协助用户能源使用方面的决策。能源管家根据可再生能源的实时可用性，自动或手动的优化用户能源消费。

通过智能家居自动化，能源价格可以用来服务需求侧管理，因此家庭本身可以看成虚拟能源存储。该项目由政府资助，目的是利用其研究结果来影响政策的制定、未来研究方向、相关法规的实际操作和未来的立法，并为将来技术标准的制定提供参考。

智能、双向、实时的能源通信平台

moma项目的参与者很早就认识到，“非智能的、无信息处理能力的”的传统配电网对于ICT（Informationand communications technology，即信息及通信技术）基础设施的需求。只有掌握能源生产、分配和消费的相关信息，电网运营商和能源供应商才能够实时地了解和管理向消费者提供的能源。

一个智能化、双向、实时的通信平台是该项目的关键技术，而宽带电力线（BPL，全称Broadband Powerline）通信则提供了这一平台。BPL技术将低压（230-400V）和中压网络（1-36kV）转变为宽带通信基础设施，直接在现有的电网上传输数据，并通过加密算法保障安全性。通过BPL，系统中的所有组件和参与者，从能源生产到分配，再到消费，都被智能地实时连接起来。

另外研究人员在moma基础设施中创建了“电单元”（power cells），每个单元由一个变电站和与之相连的家庭组成。每一个单元都相互独立，并通过ICT基础设施与所有相邻单元相连，以交换信息和电力。项目把电网作为基于IP的通信平台来传输数据，用于智能计量、电网分析、定价以及需求侧管理。通过这种单元式方法，即使相邻部分发生故障，电网部分也能正常运行。因此这种分布式解决方案还增加了电网的安全性。

智能电网促进供电安全的另一种方式是尽可能少的依赖集中能源供应，这可以通过越来越多的多种能源的分布式发电所实现。

连接能源经济的参与者

moma的基本思路是简单高效的：通过连接能源经济的参与者，从而实时沟通能源价格，反映能源市场的实际情况。通过采用基于实时价格的可变电价，智能家居本身可以在供应最充足、价格最低的情况下选择使用可再生能源。

moma项目通过使用电网进行数据传输，在曼海姆市创建了一个“能源互联网”。BPL通过将电网转换为基于ip的通信平台来实现实时数据传输，从而实现智能计量。实时数据对于智能电网调整供需数据并将其应用于家庭自动化中至关重要。

总结：曼海姆E-Energy模型中的特定智能电网：

■需求侧管理

■电网分析和定价

■通过BPL与智能家居自动化“能源管家”进行价格沟通