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

編者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新動能”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”在山東濟南召開，本次論壇由中國能源網(wǎng)主辦，中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會、水發(fā)能源集團有限公司聯(lián)合主辦。會上，John McDonald  GE可再生能源集團智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)負責(zé)人作了主旨演講（云發(fā)言）。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理，標(biāo)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(zé)人。我現(xiàn)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)的進步。以及我們今天在做什么和未來可以發(fā)展的方向。其實作為成員之一，簡單的介紹一下我自己。我在這個電網(wǎng)自動化方面已經(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對話。這就是今天我們將會討論的一些關(guān)鍵的話題。

首先，我們要看一下我們一些關(guān)鍵的行業(yè)和社會的趨勢。因為我們需要了解到現(xiàn)在全球范圍內(nèi)在發(fā)生著怎樣的趨勢。關(guān)于智能電網(wǎng)，首先從智能電網(wǎng)講起。我們應(yīng)該關(guān)注它的一個整體的解決方案，整體就是意味著我們需要把各個不同的技術(shù)成分結(jié)合在一起，然后他們能夠成功的聯(lián)結(jié)在一起，來解決我們現(xiàn)在客戶的一些業(yè)務(wù)上需求。我們想做的不僅是關(guān)于這個產(chǎn)品，而是更大范圍內(nèi)解決它整體的問題。我將會給大家講一些具體方案的例子。我們看一下成功就意味著我們需要符合一些行業(yè)的規(guī)范，需要通過技術(shù)來實現(xiàn)，同時也要滿足一些相關(guān)法規(guī)的要求，同時我們也非常希望能夠有一個自律性的，就是能夠把相關(guān)的邏輯進入到這個系統(tǒng)中去，他們能夠測試，按這個相關(guān)的閉環(huán)聯(lián)結(jié)在一起，所以他們能夠按邏輯自動的運行，同時我們也想關(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(xiàn)在這么流行。所以說，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(xù)性。也會討論一些相關(guān)的大數(shù)據(jù)還有它的云技術(shù)以及社交媒體的使用。非常重要的一個背景就是我們需要把所有的信息通信技術(shù)都結(jié)合在一起，來支持我們的數(shù)據(jù)管理。

接下來我們要通過這個幻燈片來講一下我們電網(wǎng)的現(xiàn)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(jié)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，同時也要減少它的碳排放。對我們客戶來講，他們能夠更好的，更有效率緩解自己的能源，有一個更健康的生活方式。應(yīng)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，可以提升我們更大的能力。需要有一個智能電網(wǎng)，我把它叫為更智能的電網(wǎng)，因為我們已經(jīng)討論爭辯了很長時間了，我也在這個領(lǐng)域工作了非常多年，研究了非常多年，大概有46年的歷史，所以說什么是更智能的一個電網(wǎng)呢？我們可以看到，在淺綠色的部分，框內(nèi)就是我們可以做的事情。在這個灰色框里劃出來的就是我們之前已經(jīng)實現(xiàn)的一些部分，在最底端我們可以看到，我們已經(jīng)很長時間了，希望能夠控制它這個電網(wǎng)的負載，以及電力的控制，這都是我們現(xiàn)在一直在做的事情。我們有非常多的一些專業(yè)化的感應(yīng)器，我們在電網(wǎng)上會裝一些相關(guān)的傳感器，能夠為我們提供一些更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，比如說相關(guān)的分布管理系統(tǒng)，還有一些相關(guān)的運營系統(tǒng)，還有過濾器等等。

所以說現(xiàn)在我們可以看到，在過去的十幾年間，我們在智能電網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)做了非常多新的努力。今天我們將會更多的關(guān)注一個整體的解決方案，不止是它的一些簡單的產(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(zhuǎn)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，我們也需要把這個在之前的一些相關(guān)人員他們的經(jīng)驗結(jié)合在一起，這就是我們的一個智能電網(wǎng)的一個技術(shù)路線圖。我剛才所展示的智能電網(wǎng)的六個全局解決方案，我們可以看到，其實每一個原件他們的本身都有相關(guān)的價值在里面，把他們結(jié)合在一起就能夠為我們提供更大的價值。我們知道整合是非常重要的，在最上面，就是展現(xiàn)出來了我們最需要的五個，比如說關(guān)于智能的電表，我們說的AMI，就是自動化的電表。還有DMS和OMS。智能電表能夠為我們提供非常多重要的信息，來確保我們獲取的數(shù)據(jù)不會有失準(zhǔn)的情況。

我們必須要為客戶提供他們需要的準(zhǔn)確價值，GIS就是關(guān)于我們網(wǎng)絡(luò)模型信息的系統(tǒng)，主要是關(guān)于分布式管理。所以說我們需要把他們整體的結(jié)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(tǒng)非常好的融合在一起，就能為我們提供更多的價值。

其中一個問題就是關(guān)于分布式能源的問題，也就是說可再生能源實現(xiàn)分布式能源的一個分配。一般來講，我們分布式能源是有一個控制器，我們設(shè)置了一個單項的分布式能源的變壓控制器，加入可再生能源，然后我們就實現(xiàn)了一個雙向的引流，這是給了我們一個小的挑戰(zhàn)。也就是說我們這個開放式的線路，它的一個電壓可能會出現(xiàn)無意識的一種孤島的現(xiàn)象，而且我們保護的邏輯電壓，可能它是無法和我們的這種故障電流相吻合，所以我們設(shè)置了一個不同的故障電流的，后來我們發(fā)現(xiàn)由于分布式能源可能會出現(xiàn)故障的電流，另外一方面，我們設(shè)計了一個電壓的管理的設(shè)備，由于它的一個分布式發(fā)電中斷性，因為這個分布式能源，可再生能源在發(fā)電的過程當(dāng)中，它的中斷性確實是一個問題。因為我們都知道，太陽不可能無時無刻在天上，然后風(fēng)也不可能無時無刻都在吹，所以我們希望能夠通過氫能，通過燃料電池的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)的發(fā)電。

所以我們加入了一個微網(wǎng)，也就是控制器，通過這樣的方式，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微網(wǎng)的建設(shè)。我們叫做費城的一個海軍的船廠，我們在船廠上設(shè)立了一個微網(wǎng)，我們在這里可以看到，我們的微網(wǎng)控制系統(tǒng)，這是我們設(shè)計出來的，它是一個網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，通過一個網(wǎng)絡(luò)性的方式，來控制這個微網(wǎng)。當(dāng)然了我們還有一些其他的解決方案，來解決可再生能源發(fā)電的一個中斷性，其中通過儲能，我們叫橋儲能因為我們把可再生能源過程當(dāng)中我們通過一個橋梁嫁接起來，通過橋儲能的方式解決發(fā)電的情況。另外一個是快速響應(yīng)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。通過這樣一種方式，我們加了一個鋰電池，再加一個另外的發(fā)電裝置，形成了我們這個硬件系統(tǒng)，然后我們還有一個佩戴的軟件系統(tǒng)，來負責(zé)調(diào)控儲能的響應(yīng)，實際上這是已經(jīng)大規(guī)模的在使用過程當(dāng)中，特別是在裝機過程當(dāng)中，如果我們有時候需要比如說風(fēng)變緩了，太陽落山了，我們可再生能源發(fā)電可能出現(xiàn)一定的問題，我們的發(fā)動機就會啟動，那么我們的軟件會識別，然后我們發(fā)動機會啟動，來解決可再生能源發(fā)電的重要現(xiàn)象。

另外一方面，這是我們另外的一個控制器，我們叫做電網(wǎng)邊緣的一個微網(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(xiàn)，實際上在分布式系統(tǒng)過程當(dāng)中，太陽能板，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，或者說換句話講是非常不穩(wěn)定的，在這方面，我們也引入了新的應(yīng)用和新的硬件，實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(zhàn)和壁壘，但是我們通過一系列的進步來實現(xiàn)它的穩(wěn)定性。光是風(fēng)能發(fā)電我們就很多的研究，有很多學(xué)習(xí)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)的過程當(dāng)中的一些模式和學(xué)習(xí)模型。在這里，我知道現(xiàn)在還有幾分鐘的時間，我想跟各位介紹一下這個模式，這是一個控制終端的先進的控制模型，優(yōu)化分布式系統(tǒng)。在右邊我們可以看到變電站進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ADMS上可以找到的。

我今天在電能這方面我們希望能夠穩(wěn)定的輸出電能，通過這樣的一種方式，我們通過不同的步驟，讓發(fā)電更加的智能化，通過一步一步的方式，讓我們的發(fā)電和管理能夠數(shù)據(jù)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有完全解決，但是一步一步可以實現(xiàn)真正的一個數(shù)字化。我們想了解，通過這樣的系統(tǒng)，哪一個變電氣，哪一個電站影響最多，通過這種模式我們知道整體電路中斷的情況71%，我們就可以通過這樣一種方式進行響應(yīng)。

目前在市面上可以看到的一些數(shù)據(jù)，是運行和非運行的數(shù)據(jù)。運行的數(shù)據(jù)是在控制中心需要用的，而且非運行的數(shù)據(jù)是在設(shè)備中的數(shù)據(jù)，所以為了真正了解這些設(shè)備真正的價值，我們需要把運行和非運行的數(shù)據(jù)都整合起來一起看。IOT，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以說是另外的一個生產(chǎn)力大大提高的工具，我們在未來，將物和人進行互聯(lián)，這就是我們所說的物聯(lián)網(wǎng)，這也是我們未來想做的事情。數(shù)據(jù)對分析來說非常重要的，從左邊我們可以看到，我們展示了不同的系統(tǒng)電能的可生成的數(shù)據(jù)，我們有些數(shù)據(jù)庫，在右手邊我們給各位體現(xiàn)出來的是一個信息的分享，我們有不同的數(shù)據(jù)，在不同的硬件之間進行分享，我們不同的感應(yīng)器將這些數(shù)據(jù)庫連接起來，然后把這些數(shù)據(jù)整合起來進行數(shù)據(jù)的分析，這樣的話我們在電網(wǎng)過程當(dāng)中，所有的運營商都可以對它進行一個分析。

大家在右邊可以看到綠色代表不同，比如說這個硬件可能有二到三十個不同的用戶在使用這些數(shù)據(jù)，在分析之后給它創(chuàng)造更多的價值。

最后的一張幻燈片是這個，這個可以說無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。開始第一步首先就是響應(yīng)，我們一開始是等物件出現(xiàn)故障然后再響應(yīng)，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(yù)先知道哪一個東西出現(xiàn)故障，但是現(xiàn)如今我們現(xiàn)在到了預(yù)測這樣的階段，也就是說哪些信息可以幫助我們來預(yù)測電網(wǎng)哪一個步驟可能會出現(xiàn)問題。實際上預(yù)測可能只是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的中間這一步，我認為最終將會是自助，這將會是自動化轉(zhuǎn)型的最終極的目標(biāo)。

感謝各位聆聽我的分享，也希望今天會議圓滿成功，謝謝。