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Caterva是一家由西門子協(xié)助創(chuàng)建的新公司，它讓電力用戶在電網(wǎng)中的角色變得日益重要。Caterva試點項目的參與者用太陽能發(fā)電自給自足，剩余電量饋入電網(wǎng)，幫助電網(wǎng)穩(wěn)定運行。
在位于巴伐利亞鄉(xiāng)村的家中，Andreas Seubert在地下室安裝了一個1.8米高的鋼制電池柜，其中一側是堆疊的鋰電池，另一側有逆變器、智能儀表、電子開關設備，以及一個帶有處理器和移動通信設備的卡片大小的電路板；同時，他還在房頂上安裝了大量太陽能板。整個系統(tǒng)充分展現(xiàn)了專家們所說的分布式配電概念。
Caterva解決方案由鋰電池和一個移動通信網(wǎng)組成。
將其與其他建筑物中的裝置互聯(lián)后，就形成了一個虛擬儲能系統(tǒng)。
初步試驗
如果德國能夠成功實現(xiàn)能源轉型，則儲能系統(tǒng)（ESS，如 Seubert地下室的儲能系統(tǒng)）未來將在可持續(xù)能源網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。因為這種系統(tǒng)有助于在無風、無陽光的日子保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，彌補供電缺口。目前，這項工作仍然依賴常規(guī)發(fā)電廠（比如能夠快速啟動的燃氣電廠）。
然而，位于慕尼黑的Caterva公司正在展示另外一種方法。公司總經(jīng)理Markus Brehler說，“Caterva是一個拉丁詞，意指‘群組’”。群組的原理非常簡單，就是儲存光伏組件產(chǎn)生的電能，如Seubert家鋰電池中儲存的光伏電能。每個電池柜的總輸出功率為20千瓦，容量為21千瓦時(kWh)。通過電網(wǎng)將一個地區(qū)所有建筑物中的電池柜互聯(lián)，可形成一個總輸出功率超過1兆瓦的群組或虛擬儲能系統(tǒng)。電池柜通過移動無線設備控制，柜中的電子系統(tǒng)允許控制中心搭接Caterva參與者的電池或對這些電池充電。如果電網(wǎng)需要更多電能，“控制中心就會從電池群中獲取電能”來平衡電能波動。Seubert如是說。
這一創(chuàng)新概念最初由西門子新型業(yè)務部門（SNB）提出，之后由西門子中央研究院不同部門加以完善，直至群組軟件基礎版完成。另外，SNB的專家還協(xié)助創(chuàng)建了Caterva，這是因為當西門子股份公司無法像外部公司那樣很好、很快或很靈活地進一步發(fā)展一個很有前途的經(jīng)營理念時，這些專家就需要負責創(chuàng)建新公司。在擔任Caterva總經(jīng)理之前，Brehler曾在另一家西門子分公司EnOcean GmbH工作，并在那里積累了豐富的經(jīng)驗。未來，西門子會以多種方式繼續(xù)為Caterva提供支持。舉例來說，它將電池柜與所有硬件進行了連接，并且還是該公司的小股東之一。
幾個月前，Caterva與能源供應商N-Ergie攜手合作，共同啟動了初步試驗，最終會有大約65個民營光伏業(yè)主參加。有了這種儲能系統(tǒng)，這些業(yè)主會利用更多的自產(chǎn)電能，其比例從沒有儲能系統(tǒng)的僅僅30%激增至平均60%至80%之間。
Seubert今年52歲，是西門子包裝機部門經(jīng)理，他是參加該項目的*人。在2013年秋季，當他和家人搬進位于德特爾巴赫小鎮(zhèn)的新家時，他在自家房頂上安裝了太陽能板。太陽能板在陽光燦爛的日子能夠生產(chǎn)大量電能，然而令Seubert苦惱的是，他家的用電量相對較少。雖然未立即使用的電能會饋入電網(wǎng)，Seubert也會獲得相應的收入，但他的長期目標是，脫離對能源供應商的依賴。
積極響應
Seubert認為自己購買電池來儲存太陽能不劃算。他表示：“專家們建議我不要這樣做，因為他們?nèi)匀徽J為，對于私人家庭來說，高性能電池太貴了。”一個偶然的機會，他知道了Caterva項目。“一位在西門子從事智能電網(wǎng)技術工作的同事告訴我，如何通過電池和智能技術加入能源供應系統(tǒng)。”Seubert說。在他注冊加入試點項目之后，Caterva于2014年夏初在他的地下室安裝了新ESS裝置。Caterva急需與Andreas Seubert這樣的先鋒合作，從而證明群組概念的巨大潛能。攜手開展試點項目的N-Ergie的情況也是如此。NErgie企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展部項目經(jīng)理Ingo Sigert表示：“我們在能源轉型方式方面一直都在努力。” Sigert堅信，能源供應公司必須提供創(chuàng)新解決方案，方能在市場上長期立足。因此，N-Ergie最近將一個70米高的熱水蓄熱系統(tǒng)投入了運營。這堪稱歐洲最高的蓄熱系統(tǒng)之一，它與具有集成式生物質能供熱站的聯(lián)合循環(huán)電廠進行了連接。N-Ergie面臨的一個主要問題是，如何在一個可再生能源發(fā)電量波動很大的網(wǎng)絡中，解決能源儲存和電網(wǎng)監(jiān)管的問題。“當Caterva找到我們，并介紹了其群組概念后，我們立即就被這個概念迷住了。”Sigert解釋道。兩家公司很快達成合作協(xié)議，并且還邀請了愛爾蘭根-紐倫堡大學（FAU）參與進來。大學的科研人員將為試點項目提供支持，直至2017年。Sigert表示：“在未來一段時間，隨著從可再生能源獲得的電能越來越多，我們能逐漸積累經(jīng)驗。”
每個項目合作伙伴都有自己的具體任務。N-Ergie負責在其電網(wǎng)區(qū)域聯(lián)系在房頂上安裝了相對較新的太陽能電池板的客戶。“客戶的響應一直非常積極。我們很快找到了超過25個潛在參與者，并且有望很快找到其余參與者。”Sigert說。Caterva是參與者的合同合作伙伴。公司會為參與者們提供用于鋼制電池柜的系統(tǒng)，并將其聯(lián)網(wǎng)。“參與者只需支付租金。在試點階段，費用總計為4,000歐元左右。”Brehler解釋道。各戶向德國電網(wǎng)支付的電費（目前電價為27歐分/度）與自產(chǎn)電能成本之間的差額*可以抵消這筆費用。目前來看，該項目每度電可節(jié)省10至15歐分。Caterva之所以能夠提供如此優(yōu)惠的租賃條件，是因為它能夠向電網(wǎng)運營商提供用于調節(jié)供需、平衡電網(wǎng)的電能，由此獲得收入。
群組協(xié)調
N-Ergie提供統(tǒng)領性的基礎設施。未來，該公司的控制中心不僅要管理其發(fā)電廠，而且還將管理Caterva項目群組。Brehler表示：“主要任務之一是，協(xié)調好這個群。”移動設備用來將數(shù)據(jù)從參與者地下室中的ESS裝置傳輸?shù)娇刂浦行?。這樣，N-Ergie便能隨時了解電池的電量。
與此同時，ESS裝置也能“了解”因電力供需不平衡而導致的電網(wǎng)頻率波動。舉例來說，當分布式發(fā)電的產(chǎn)能過多或常規(guī)發(fā)電發(fā)生故障時，就會出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，需要立即將電能饋入電網(wǎng)或從電網(wǎng)獲取電能，以彌補發(fā)電量與耗電量之間的缺口，并將電網(wǎng)頻率保持在50赫茲的水平。過去，這項工作由常規(guī)發(fā)電站（如燃氣電廠）負責。
自2011年開始，德國也允許分布式發(fā)電商承擔這項工作，前提是他們需要至少向電網(wǎng)饋入一兆瓦的調節(jié)電能。在2030年系統(tǒng)服務路線圖中，德國能源署（DENA）計劃讓更多分布式發(fā)電商執(zhí)行此工作。但在此之前，德國需要測試并運用新技術，如Caterva的技術。Brehler表示：“我們必須立即行動，以便能在未來五年內(nèi)找到穩(wěn)定電網(wǎng)的解決方案。”
最近剛剛啟動的這個試點項目只是長遠發(fā)展的起點。N-Ergie正在考慮集成全德國的光伏組件業(yè)主，因為，如Sigert所說，“這個群越大，越有助于穩(wěn)定電網(wǎng)”。德國特別適合實施以“帶著太陽入網(wǎng)”為口號的Caterva概念。德國的民營光伏組件業(yè)主大約有110萬，遠超世界上任何其他國家，這表明，與能源轉型相關的新經(jīng)營理念具有巨大的潛在商機。Markus Brehler也對此深信不疑。他表示：“我們正在尋找對未來能源概念業(yè)務模式感興趣的基礎設施投資商。”但未來還有很長的路要走。就現(xiàn)在而言，Seubert比較滿意的是，他地下室的系統(tǒng)非常穩(wěn)定。他表示：“我希望有一天，家中的電力非常充足，即使發(fā)生大范圍的停電事故也能如此。而如果家里的電力足以讓我在電視上看一場重要的足球比賽，那我就更滿意了。”如今，Seubert的愿望應該已經(jīng)能實現(xiàn)了。
西門子如何測試新業(yè)務模式
自2012年開始，西門子新型業(yè)務部門（SNB）被并入西門子中央研究院的創(chuàng)新風險投資部門。其任務是，在對西門子有利的業(yè)務領域設立初創(chuàng)公司，從而為測試快速、靈活的創(chuàng)新業(yè)務模式創(chuàng)造機會。這些初創(chuàng)公司在管理上獨立于西門子之外，由經(jīng)驗豐富的企業(yè)家領導。西門子新型業(yè)務部門僅作為風險資本投資商對這些分公司提供財務支持。西門子可以日后決定是否要將這些初創(chuàng)公司并入組織架構，以便在整個西門子范圍內(nèi)擴展其業(yè)務運營。