John McDonald：智能電網(wǎng)——可再生能源發(fā)展的堅實(shí)基礎

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新動(dòng)能”為主題的“第十六屆中國分布式能源國際論壇暨2020綜合能源展覽會(huì )”在山東濟南召開(kāi)，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，John McDonald  GE可再生能源集團智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)負責人作了主旨演講（云發(fā)言）。

以下內容根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理，標題為編者所擬。

john McDonald：大家好，我是johnMcDonald。我是GE可再生能源電網(wǎng)的負責人。我現在非常高興能夠與大家共同的參加我們中國分布式能源國際論壇，主要是關(guān)注我們一些技術(shù)的進(jìn)步。以及我們今天在做什么和未來(lái)可以發(fā)展的方向。其實(shí)作為成員之一，簡(jiǎn)單的介紹一下我自己。我在這個(gè)電網(wǎng)自動(dòng)化方面已經(jīng)從事了非常多的年限，我也非常期待能夠加入今天的這個(gè)對話(huà)。這就是今天我們將會(huì )討論的一些關(guān)鍵的話(huà)題。

首先，我們要看一下我們一些關(guān)鍵的行業(yè)和社會(huì )的趨勢。因為我們需要了解到現在全球范圍內在發(fā)生著(zhù)怎樣的趨勢。關(guān)于智能電網(wǎng)，首先從智能電網(wǎng)講起。我們應該關(guān)注它的一個(gè)整體的解決方案，整體就是意味著(zhù)我們需要把各個(gè)不同的技術(shù)成分結合在一起，然后他們能夠成功的聯(lián)結在一起，來(lái)解決我們現在客戶(hù)的一些業(yè)務(wù)上需求。我們想做的不僅是關(guān)于這個(gè)產(chǎn)品，而是更大范圍內解決它整體的問(wèn)題。我將會(huì )給大家講一些具體方案的例子。我們看一下成功就意味著(zhù)我們需要符合一些行業(yè)的規范，需要通過(guò)技術(shù)來(lái)實(shí)現，同時(shí)也要滿(mǎn)足一些相關(guān)法規的要求，同時(shí)我們也非常希望能夠有一個(gè)自律性的，就是能夠把相關(guān)的邏輯進(jìn)入到這個(gè)系統中去，他們能夠測試，按這個(gè)相關(guān)的閉環(huán)聯(lián)結在一起，所以他們能夠按邏輯自動(dòng)的運行，同時(shí)我們也想關(guān)注于它的韌性，就是它是否能夠承受住壓力，這就是為什么我們的微網(wǎng)現在這么流行。所以說(shuō)，關(guān)于這些微網(wǎng)的技術(shù)，我們要考慮他們的韌性和連續性。也會(huì )討論一些相關(guān)的大數據還有它的云技術(shù)以及社交媒體的使用。非常重要的一個(gè)背景就是我們需要把所有的信息通信技術(shù)都結合在一起，來(lái)支持我們的數據管理。

接下來(lái)我們要通過(guò)這個(gè)幻燈片來(lái)講一下我們電網(wǎng)的現代化，就是如何把我們的信息通信技術(shù)和我們相關(guān)的技術(shù)結合在一起，并且能夠最終提高總體的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力，同時(shí)也要減少它的碳排放。對我們客戶(hù)來(lái)講，他們能夠更好的，更有效率緩解自己的能源，有一個(gè)更健康的生活方式。應該如果能夠把給更多的可再生能源假如到我們電網(wǎng)中的話(huà)，可以提升我們更大的能力。需要有一個(gè)智能電網(wǎng)，我把它叫為更智能的電網(wǎng)，因為我們已經(jīng)討論爭辯了很長(cháng)時(shí)間了，我也在這個(gè)領(lǐng)域工作了非常多年，研究了非常多年，大概有46年的歷史，所以說(shuō)什么是更智能的一個(gè)電網(wǎng)呢？我們可以看到，在淺綠色的部分，框內就是我們可以做的事情。在這個(gè)灰色框里劃出來(lái)的就是我們之前已經(jīng)實(shí)現的一些部分，在最底端我們可以看到，我們已經(jīng)很長(cháng)時(shí)間了，希望能夠控制它這個(gè)電網(wǎng)的負載，以及電力的控制，這都是我們現在一直在做的事情。我們有非常多的一些專(zhuān)業(yè)化的感應器，我們在電網(wǎng)上會(huì )裝一些相關(guān)的傳感器，能夠為我們提供一些更精準的數據，比如說(shuō)相關(guān)的分布管理系統，還有一些相關(guān)的運營(yíng)系統，還有過(guò)濾器等等。

所以說(shuō)現在我們可以看到，在過(guò)去的十幾年間，我們在智能電網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)做了非常多新的努力。今天我們將會(huì )更多的關(guān)注一個(gè)整體的解決方案，不止是它的一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品本身，而是如何能從全局上去解決它。

我這張幻燈片上所列的整體的解決方案。比如說(shuō)我們已經(jīng)在控制中心中使用智能的電表還有我們一些分布的優(yōu)化，轉型的優(yōu)化，這些都是我們在做的一些相關(guān)的優(yōu)化工作，讓我們的智能電網(wǎng)能夠有更加全局的解決方案。所以說(shuō)，我們也需要把這個(gè)在之前的一些相關(guān)人員他們的經(jīng)驗結合在一起，這就是我們的一個(gè)智能電網(wǎng)的一個(gè)技術(shù)路線(xiàn)圖。我剛才所展示的智能電網(wǎng)的六個(gè)全局解決方案，我們可以看到，其實(shí)每一個(gè)原件他們的本身都有相關(guān)的價(jià)值在里面，把他們結合在一起就能夠為我們提供更大的價(jià)值。我們知道整合是非常重要的，在最上面，就是展現出來(lái)了我們最需要的五個(gè)，比如說(shuō)關(guān)于智能的電表，我們說(shuō)的AMI，就是自動(dòng)化的電表。還有DMS和OMS。智能電表能夠為我們提供非常多重要的信息，來(lái)確保我們獲取的數據不會(huì )有失準的情況。

我們必須要為客戶(hù)提供他們需要的準確價(jià)值，GIS就是關(guān)于我們網(wǎng)絡(luò )模型信息的系統，主要是關(guān)于分布式管理。所以說(shuō)我們需要把他們整體的結合在一起，能夠為我們提供更好的功能，如果我們把這些系統非常好的融合在一起，就能為我們提供更多的價(jià)值。

其中一個(gè)問(wèn)題就是關(guān)于分布式能源的問(wèn)題，也就是說(shuō)可再生能源實(shí)現分布式能源的一個(gè)分配。一般來(lái)講，我們分布式能源是有一個(gè)控制器，我們設置了一個(gè)單項的分布式能源的變壓控制器，加入可再生能源，然后我們就實(shí)現了一個(gè)雙向的引流，這是給了我們一個(gè)小的挑戰。也就是說(shuō)我們這個(gè)開(kāi)放式的線(xiàn)路，它的一個(gè)電壓可能會(huì )出現無(wú)意識的一種孤島的現象，而且我們保護的邏輯電壓，可能它是無(wú)法和我們的這種故障電流相吻合，所以我們設置了一個(gè)不同的故障電流的，后來(lái)我們發(fā)現由于分布式能源可能會(huì )出現故障的電流，另外一方面，我們設計了一個(gè)電壓的管理的設備，由于它的一個(gè)分布式發(fā)電中斷性，因為這個(gè)分布式能源，可再生能源在發(fā)電的過(guò)程當中，它的中斷性確實(shí)是一個(gè)問(wèn)題。因為我們都知道，太陽(yáng)不可能無(wú)時(shí)無(wú)刻在天上，然后風(fēng)也不可能無(wú)時(shí)無(wú)刻都在吹，所以我們希望能夠通過(guò)氫能，通過(guò)燃料電池的方式，能夠實(shí)現可持續的發(fā)電。

所以我們加入了一個(gè)微網(wǎng)，也就是控制器，通過(guò)這樣的方式，我們就能夠優(yōu)化可再生能源發(fā)電的情況。大家可以看到我們在美國費城的一個(gè)微網(wǎng)的建設。我們叫做費城的一個(gè)海軍的船廠(chǎng)，我們在船廠(chǎng)上設立了一個(gè)微網(wǎng)，我們在這里可以看到，我們的微網(wǎng)控制系統，這是我們設計出來(lái)的，它是一個(gè)網(wǎng)關(guān)系統，通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò )性的方式，來(lái)控制這個(gè)微網(wǎng)。當然了我們還有一些其他的解決方案，來(lái)解決可再生能源發(fā)電的一個(gè)中斷性，其中通過(guò)儲能，我們叫橋儲能因為我們把可再生能源過(guò)程當中我們通過(guò)一個(gè)橋梁嫁接起來(lái)，通過(guò)橋儲能的方式解決發(fā)電的情況。另外一個(gè)是快速響應的氫氣的發(fā)電機，這是我們的另外一種方式解決可再生能源發(fā)電的情況。通過(guò)這樣一種方式，我們加了一個(gè)鋰電池，再加一個(gè)另外的發(fā)電裝置，形成了我們這個(gè)硬件系統，然后我們還有一個(gè)佩戴的軟件系統，來(lái)負責調控儲能的響應，實(shí)際上這是已經(jīng)大規模的在使用過(guò)程當中，特別是在裝機過(guò)程當中，如果我們有時(shí)候需要比如說(shuō)風(fēng)變緩了，太陽(yáng)落山了，我們可再生能源發(fā)電可能出現一定的問(wèn)題，我們的發(fā)動(dòng)機就會(huì )啟動(dòng)，那么我們的軟件會(huì )識別，然后我們發(fā)動(dòng)機會(huì )啟動(dòng)，來(lái)解決可再生能源發(fā)電的重要現象。

另外一方面，這是我們另外的一個(gè)控制器，我們叫做電網(wǎng)邊緣的一個(gè)微網(wǎng)控制器，可以看到，這是我們電網(wǎng)邊緣控制的方式。我們發(fā)現，實(shí)際上在分布式系統過(guò)程當中，太陽(yáng)能板，屋頂光伏能板的滲透率是很高的。但是，這種光伏面板它的發(fā)電也是非常的靈活，或者說(shuō)換句話(huà)講是非常不穩定的，在這方面，我們也引入了新的應用和新的硬件，實(shí)際上在分布式能源和可再生能源發(fā)電方面有很多相關(guān)的挑戰和壁壘，但是我們通過(guò)一系列的進(jìn)步來(lái)實(shí)現它的穩定性。光是風(fēng)能發(fā)電我們就很多的研究，有很多學(xué)習模型，我們就知道風(fēng)電和其他的可再生能源發(fā)電入網(wǎng)的過(guò)程當中的一些模式和學(xué)習模型。在這里，我知道現在還有幾分鐘的時(shí)間，我想跟各位介紹一下這個(gè)模式，這是一個(gè)控制終端的先進(jìn)的控制模型，優(yōu)化分布式系統。在右邊我們可以看到變電站進(jìn)入到我們的控制終端，還有一些其他分析的軟件，而這些是另外一些其他的軟件。大家在A(yíng)DMS上可以找到的。

我今天在電能這方面我們希望能夠穩定的輸出電能，通過(guò)這樣的一種方式，我們通過(guò)不同的步驟，讓發(fā)電更加的智能化，通過(guò)一步一步的方式，讓我們的發(fā)電和管理能夠數據化，智能化。大家可以看到，在第一步和第二步，我們中斷的情況還沒(méi)有完全解決，但是一步一步可以實(shí)現真正的一個(gè)數字化。我們想了解，通過(guò)這樣的系統，哪一個(gè)變電氣，哪一個(gè)電站影響最多，通過(guò)這種模式我們知道整體電路中斷的情況71%，我們就可以通過(guò)這樣一種方式進(jìn)行響應。

目前在市面上可以看到的一些數據，是運行和非運行的數據。運行的數據是在控制中心需要用的，而且非運行的數據是在設備中的數據，所以為了真正了解這些設備真正的價(jià)值，我們需要把運行和非運行的數據都整合起來(lái)一起看。IOT，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以說(shuō)是另外的一個(gè)生產(chǎn)力大大提高的工具，我們在未來(lái)，將物和人進(jìn)行互聯(lián)，這就是我們所說(shuō)的物聯(lián)網(wǎng)，這也是我們未來(lái)想做的事情。數據對分析來(lái)說(shuō)非常重要的，從左邊我們可以看到，我們展示了不同的系統電能的可生成的數據，我們有些數據庫，在右手邊我們給各位體現出來(lái)的是一個(gè)信息的分享，我們有不同的數據，在不同的硬件之間進(jìn)行分享，我們不同的感應器將這些數據庫連接起來(lái)，然后把這些數據整合起來(lái)進(jìn)行數據的分析，這樣的話(huà)我們在電網(wǎng)過(guò)程當中，所有的運營(yíng)商都可以對它進(jìn)行一個(gè)分析。

大家在右邊可以看到綠色代表不同，比如說(shuō)這個(gè)硬件可能有二到三十個(gè)不同的用戶(hù)在使用這些數據，在分析之后給它創(chuàng )造更多的價(jià)值。

最后的一張幻燈片是這個(gè)，這個(gè)可以說(shuō)無(wú)論是儲能還是可再生能源，還是資產(chǎn)管理等等，我們GE都在做。開(kāi)始第一步首先就是響應，我們一開(kāi)始是等物件出現故障然后再響應，第二就是反映。我們希望能夠有更好情況了解和情況意識，我們希望能夠預先知道哪一個(gè)東西出現故障，但是現如今我們現在到了預測這樣的階段，也就是說(shuō)哪些信息可以幫助我們來(lái)預測電網(wǎng)哪一個(gè)步驟可能會(huì )出現問(wèn)題。實(shí)際上預測可能只是數字化轉型的中間這一步，我認為最終將會(huì )是自助，這將會(huì )是自動(dòng)化轉型的最終極的目標。

感謝各位聆聽(tīng)我的分享，也希望今天會(huì )議圓滿(mǎn)成功，謝謝。