John McDonald：智能电网——可再生能源发展的坚实基础

编者按：2020年9月17～18日，以“塑造新模式•激活新动能”为主题的“第十六届中国分布式能源国际论坛暨2020综合能源展览会”在山东济南召开，本次论坛由中国能源网主办，中国能源研究会分布式能源专业委员会、水发能源集团有限公司联合主办。会上，John McDonald  GE可再生能源集团智能电网业务负责人作了主旨演讲（云发言）。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理，标题为编者所拟。

john McDonald：大家好，我是johnMcDonald。我是GE可再生能源电网的负责人。我现在非常高兴能够与大家共同的参加我们中国分布式能源国际论坛，主要是关注我们一些技术的进步。以及我们今天在做什么和未来可以发展的方向。其实作为成员之一，简单的介绍一下我自己。我在这个电网自动化方面已经从事了非常多的年限，我也非常期待能够加入今天的这个对话。这就是今天我们将会讨论的一些关键的话题。

首先，我们要看一下我们一些关键的行业和社会的趋势。因为我们需要了解到现在全球范围内在发生着怎样的趋势。关于智能电网，首先从智能电网讲起。我们应该关注它的一个整体的解决方案，整体就是意味着我们需要把各个不同的技术成分结合在一起，然后他们能够成功的联结在一起，来解决我们现在客户的一些业务上需求。我们想做的不仅是关于这个产品，而是更大范围内解决它整体的问题。我将会给大家讲一些具体方案的例子。我们看一下成功就意味着我们需要符合一些行业的规范，需要通过技术来实现，同时也要满足一些相关法规的要求，同时我们也非常希望能够有一个自律性的，就是能够把相关的逻辑进入到这个系统中去，他们能够测试，按这个相关的闭环联结在一起，所以他们能够按逻辑自动的运行，同时我们也想关注于它的韧性，就是它是否能够承受住压力，这就是为什么我们的微网现在这么流行。所以说，关于这些微网的技术，我们要考虑他们的韧性和连续性。也会讨论一些相关的大数据还有它的云技术以及社交媒体的使用。非常重要的一个背景就是我们需要把所有的信息通信技术都结合在一起，来支持我们的数据管理。

接下来我们要通过这个幻灯片来讲一下我们电网的现代化，就是如何把我们的信息通信技术和我们相关的技术结合在一起，并且能够最终提高总体的生产效率和生产能力，同时也要减少它的碳排放。对我们客户来讲，他们能够更好的，更有效率缓解自己的能源，有一个更健康的生活方式。应该如果能够把给更多的可再生能源假如到我们电网中的话，可以提升我们更大的能力。需要有一个智能电网，我把它叫为更智能的电网，因为我们已经讨论争辩了很长时间了，我也在这个领域工作了非常多年，研究了非常多年，大概有46年的历史，所以说什么是更智能的一个电网呢？我们可以看到，在浅绿色的部分，框内就是我们可以做的事情。在这个灰色框里划出来的就是我们之前已经实现的一些部分，在最底端我们可以看到，我们已经很长时间了，希望能够控制它这个电网的负载，以及电力的控制，这都是我们现在一直在做的事情。我们有非常多的一些专业化的感应器，我们在电网上会装一些相关的传感器，能够为我们提供一些更精准的数据，比如说相关的分布管理系统，还有一些相关的运营系统，还有过滤器等等。

所以说现在我们可以看到，在过去的十几年间，我们在智能电网领域已经做了非常多新的努力。今天我们将会更多的关注一个整体的解决方案，不止是它的一些简单的产品本身，而是如何能从全局上去解决它。

我这张幻灯片上所列的整体的解决方案。比如说我们已经在控制中心中使用智能的电表还有我们一些分布的优化，转型的优化，这些都是我们在做的一些相关的优化工作，让我们的智能电网能够有更加全局的解决方案。所以说，我们也需要把这个在之前的一些相关人员他们的经验结合在一起，这就是我们的一个智能电网的一个技术路线图。我刚才所展示的智能电网的六个全局解决方案，我们可以看到，其实每一个原件他们的本身都有相关的价值在里面，把他们结合在一起就能够为我们提供更大的价值。我们知道整合是非常重要的，在最上面，就是展现出来了我们最需要的五个，比如说关于智能的电表，我们说的AMI，就是自动化的电表。还有DMS和OMS。智能电表能够为我们提供非常多重要的信息，来确保我们获取的数据不会有失准的情况。

我们必须要为客户提供他们需要的准确价值，GIS就是关于我们网络模型信息的系统，主要是关于分布式管理。所以说我们需要把他们整体的结合在一起，能够为我们提供更好的功能，如果我们把这些系统非常好的融合在一起，就能为我们提供更多的价值。

其中一个问题就是关于分布式能源的问题，也就是说可再生能源实现分布式能源的一个分配。一般来讲，我们分布式能源是有一个控制器，我们设置了一个单项的分布式能源的变压控制器，加入可再生能源，然后我们就实现了一个双向的引流，这是给了我们一个小的挑战。也就是说我们这个开放式的线路，它的一个电压可能会出现无意识的一种孤岛的现象，而且我们保护的逻辑电压，可能它是无法和我们的这种故障电流相吻合，所以我们设置了一个不同的故障电流的，后来我们发现由于分布式能源可能会出现故障的电流，另外一方面，我们设计了一个电压的管理的设备，由于它的一个分布式发电中断性，因为这个分布式能源，可再生能源在发电的过程当中，它的中断性确实是一个问题。因为我们都知道，太阳不可能无时无刻在天上，然后风也不可能无时无刻都在吹，所以我们希望能够通过氢能，通过燃料电池的方式，能够实现可持续的发电。

所以我们加入了一个微网，也就是控制器，通过这样的方式，我们就能够优化可再生能源发电的情况。大家可以看到我们在美国费城的一个微网的建设。我们叫做费城的一个海军的船厂，我们在船厂上设立了一个微网，我们在这里可以看到，我们的微网控制系统，这是我们设计出来的，它是一个网关系统，通过一个网络性的方式，来控制这个微网。当然了我们还有一些其他的解决方案，来解决可再生能源发电的一个中断性，其中通过储能，我们叫桥储能因为我们把可再生能源过程当中我们通过一个桥梁嫁接起来，通过桥储能的方式解决发电的情况。另外一个是快速响应的氢气的发电机，这是我们的另外一种方式解决可再生能源发电的情况。通过这样一种方式，我们加了一个锂电池，再加一个另外的发电装置，形成了我们这个硬件系统，然后我们还有一个佩戴的软件系统，来负责调控储能的响应，实际上这是已经大规模的在使用过程当中，特别是在装机过程当中，如果我们有时候需要比如说风变缓了，太阳落山了，我们可再生能源发电可能出现一定的问题，我们的发动机就会启动，那么我们的软件会识别，然后我们发动机会启动，来解决可再生能源发电的重要现象。

另外一方面，这是我们另外的一个控制器，我们叫做电网边缘的一个微网控制器，可以看到，这是我们电网边缘控制的方式。我们发现，实际上在分布式系统过程当中，太阳能板，屋顶光伏能板的渗透率是很高的。但是，这种光伏面板它的发电也是非常的灵活，或者说换句话讲是非常不稳定的，在这方面，我们也引入了新的应用和新的硬件，实际上在分布式能源和可再生能源发电方面有很多相关的挑战和壁垒，但是我们通过一系列的进步来实现它的稳定性。光是风能发电我们就很多的研究，有很多学习模型，我们就知道风电和其他的可再生能源发电入网的过程当中的一些模式和学习模型。在这里，我知道现在还有几分钟的时间，我想跟各位介绍一下这个模式，这是一个控制终端的先进的控制模型，优化分布式系统。在右边我们可以看到变电站进入到我们的控制终端，还有一些其他分析的软件，而这些是另外一些其他的软件。大家在ADMS上可以找到的。

我今天在电能这方面我们希望能够稳定的输出电能，通过这样的一种方式，我们通过不同的步骤，让发电更加的智能化，通过一步一步的方式，让我们的发电和管理能够数据化，智能化。大家可以看到，在第一步和第二步，我们中断的情况还没有完全解决，但是一步一步可以实现真正的一个数字化。我们想了解，通过这样的系统，哪一个变电气，哪一个电站影响最多，通过这种模式我们知道整体电路中断的情况71%，我们就可以通过这样一种方式进行响应。

目前在市面上可以看到的一些数据，是运行和非运行的数据。运行的数据是在控制中心需要用的，而且非运行的数据是在设备中的数据，所以为了真正了解这些设备真正的价值，我们需要把运行和非运行的数据都整合起来一起看。IOT，物联网技术，可以说是另外的一个生产力大大提高的工具，我们在未来，将物和人进行互联，这就是我们所说的物联网，这也是我们未来想做的事情。数据对分析来说非常重要的，从左边我们可以看到，我们展示了不同的系统电能的可生成的数据，我们有些数据库，在右手边我们给各位体现出来的是一个信息的分享，我们有不同的数据，在不同的硬件之间进行分享，我们不同的感应器将这些数据库连接起来，然后把这些数据整合起来进行数据的分析，这样的话我们在电网过程当中，所有的运营商都可以对它进行一个分析。

大家在右边可以看到绿色代表不同，比如说这个硬件可能有二到三十个不同的用户在使用这些数据，在分析之后给它创造更多的价值。

最后的一张幻灯片是这个，这个可以说无论是储能还是可再生能源，还是资产管理等等，我们GE都在做。开始第一步首先就是响应，我们一开始是等物件出现故障然后再响应，第二就是反映。我们希望能够有更好情况了解和情况意识，我们希望能够预先知道哪一个东西出现故障，但是现如今我们现在到了预测这样的阶段，也就是说哪些信息可以帮助我们来预测电网哪一个步骤可能会出现问题。实际上预测可能只是数字化转型的中间这一步，我认为最终将会是自助，这将会是自动化转型的最终极的目标。

感谢各位聆听我的分享，也希望今天会议圆满成功，谢谢。