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上海西齐机电设备有限公司

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德国的能源未来

今年6月，西门子在柏林举办了一场为期9天的“能源转型对话”活动。活动期间，德国政界、商界和科学界人士以及西门子*聚集一堂，围绕德国能源体系的发展各抒己见、畅所欲言。对话表明，迫切需要采取新方法，但同时也要充分利用现有的许多解决方案，打造电气新时代。

能源转型是德国本世纪较重大的工程之一。德国计划在2050年之前彻底改变能源体系，从而在可持续发展、保护气候和摆脱对矿物燃料的依赖等方面取得*树一帜的成就。计划还要求德国淘汰核电。然而，依然存在许多问题。首先，电价正在逐步攀升，目前已比2000年的水平高出一倍多。现在，德国的电价比美国的高两到三倍。因此，德国工业界对德国的竞争力感到忧心忡忡。此外，虽然可再生能源发电现已占德国发电总量的20%以上，但由于廉价煤炭的用量不断增加，德国的二氧化碳排放量实际上还在增加（2012年增加了2%）。所幸的是，德国的停电时间一直很短，约为每人每年15分钟（经济合作与发展组织国家的平均值为53分钟）。尽管如此，德国电网日益不堪重负。

在柏林举办的“能源转型对话”活动上，西门子向政要和行业成员者展示了构建可持续发展能源体系的九大行动领域。

要在短期内让能源转型回到正轨，就需要相关各方——即**、公民、科学家和工业界等，展开富有建设性的对话。于2013年6月3日至11日在德国举办的西门子“能源转型对话”，让来自**、工业界、行业协会和科学界的决策者以及对能源转型感兴趣的人们，**会与西门子*一同探讨德国能源供应体系的未来。讨论的核心议题包括，现有解决方案、尚待开发的解决方案、必须对总体框架做出的调整，以及国际上的较佳实践范例等。其目标是全面厘清需要在哪些领域采取行动。

作为此次活动的重头戏，展篷内陈列了众多展品和参考项目介绍，参观者从中可以窥见彻底改造整个国家的能源体系意味着什么。展览还表明，西门子是**一一家已针对所有必须采取行动的领域提供或正在开发相关解决方案的企业。这包括：风电机组和燃气轮机创新技术、智能楼宇控制系统、智能电网、蓄能设备和跨境大功率输电系统等。对于提高德国经济的竞争力以及提升德国人民的生活质量而言，所有这些解决方案都非常重要。在西门子展篷内，来自**、工业界和科学界的高层代表还发表了精彩演讲并展开了热烈讨论。

在柏林举办此次对话活动的日期，是西门子深思熟虑之后的选择。譬如，德国城市大会也于6月3日至4日在柏林举行，来自全国各地的约800位市长参加了此次盛会。此外，对话活动期间，德国电气电子制造商协会年会（ZVEI，6月5日至6日）和德国联邦工业联合会年会（BDI，6月11日）就在毗邻西门子展篷的柏林Tempodrom举行。

在西门子临时搭建的展篷内，与会者围绕政策和解决方案展开了热烈讨论。“能源之舞”大受欢迎。

对话活动吸引了来自德国**企业的约2000位高管，以及包括德国环境部部长和社会民主党和绿党议会**人等在内的高官政要。所有与会者都得以深入了解了与能源转型有关的挑战、机遇和解决方案。

在西门子，Udo Niehage博士全面负责与能源转型相关的所有事务，他说：“我们认为，我们有义务向**官员解释，哪些是切实可行的解决方案，以及能源行业的发展趋势是什么。”正如西门子对各行各业的250位客户进行的调查所表明的那样，德国许多企业都对与能源转型有关的挑战持类似看法。譬如，90%的受访企业称，它们支持能源转型，但93%的受访企业都对能源转型计划的实施感到不满。90%以上的受访企业将价格实惠、供应安全和提高能效列为**事项。他们还表示，希望重组电力市场，加大节能增效的支持力度，围绕蓄能解决方案开展更多研究。

三点计划。西门子管理**成员参加了对话，讨论了能源体系改造过程中出现的偏差，并提出了可能的解决方案。当时尚未卸任的西门子前**执行官罗旭德向**官员、商界**、能源*和媒体建议，应当摒弃设定可再生能源发展硬性目标的做法，而应将重点放在降低二氧化碳排放上。为此，应当更多地使用高能效联合循环发电装置和风电机组。这是因为，技术尖端的联合循环发电装置的效率**过60%，相比于新建燃煤电厂，其二氧化碳排放量减少了一半多；另一方面，风电场的发电成本今后势必会降至与常规电厂相当的水平。

这种做法也有助于德国实现其气候保护目标。西门子能源开展的一项研究表明，如果德国采取这种做法，而不是盲目扩张可再生能源，那么，到2030年，实现气候保护目标所需的投资和运营成本可减少至少1500亿欧元。罗旭德说：“（这种做法能）以较低的可再生能源发展水平和低得多的成本，实现我们的2030年气候保护目标。不论是从经济上讲，还是对环境而言，争取到2030年将可再生能源发电的占比扩大至40%，而不是计划的50%，都不失为明智之举。”

因此，西门子制定了一个旨在以经济高效的方式实现能源转型的三点计划。计划的**点涉及重组电力市场，全面修订德国的《可再生能源法案（EEG）》。这意味着，可再生能源供应商将不得不面对竞争，并且在向电网输送电能时要承担更多的重任。它们必须像其他电力供应商那样，提供可靠的电能，也就是说，它们将不得不采用灵活发电装置或蓄能设备，自行调节供电量。这样的举措将形成一个完全根据实际需求来供应电能的电力市场。可再生能源补贴政策必须顺应市场规律，以提高能效为重点，并将**作为可选方案。譬如，新建一座风电场的合同，将承包给承诺以较低价格向电网输送电能的企业。*二，必须加强对能效的重视，因为白白浪费掉的能源也会产生排放。较后，**和私营部门的政策必须协调一致，同时，欧洲各国以及德国各个州之间必须展开更加密切的合作。

以经济高效的方式实现能源转型的三点计划：

重组电力市场、提高能效和全欧协调一致

新型技术解决方案。在“能源转型对话”期间，西门子**技术官Klaus Helmrich携手其他*组织了一场“创新日”专题活动。这场活动**强调了诸如智能电网和蓄能装置等技术解决方案对于成功实现能源转型的重要性。翌日，西门子能源**执行官苏思与高层政要和*共同探讨了新的电力市场结构。显然，尽管提议的解决方案大相径庭，但德国政党代表关于当前问题症结所在的看法是一致的。德国环境部部长Peter Altmaier指出了仍需克服的挑战。他说：“我们必须限定较高电价，同时，应当全面修订EEG。我们还必须保证，清洁、高效的矿物燃料电厂与可再生能源发电企业更紧密的结合，并让这些系统的发展都符合电网扩张的目标。”

此次对话活动也是一场面向公众的盛事，它信息丰富，娱乐受众。譬如，在波茨坦广场的索尼中心上演的精心编排的“能源之舞”，以及请参观者参加以电气新时代为主题的清道夫狩猎游戏的“能源转型之路”等。到西门子展篷参观的人络绎不绝，这里有精彩纷呈的展品，还有西门子*在现场详细讲解能源转型的方方面面。

“能源转型对话”表明，转型所需的大多数技术解决方案已然存在。在德国乃至**各地的成功案例中，针对所有必须采取行动以保证成功实现能源转型的领域，西门子都能提供或正在开发相关解决方案。西门子环保相关业务组合的90%以上，以及**过300亿欧元的销售收入，均涉及面向可持续能源体系的产品和技术。楼宇、工业和交通等领域的高能效产品的销售总额高达230亿欧元。西门子坚信，如果德国采取明智的能源转型措施，就能为德国及其工业界创造经济发展机会。要知道，其他许多国家也需要可再生能源、高度灵活的燃气发电和智能电网技术，以及较为重要的节能增效技术。

能源转型机会

“德国能从国际成功经验中学到什么？”在柏林举办的“能源转型对话”活动期间，麦肯锡咨询公司在西门子的支持下开展的一项研究为此找到了答案。围绕环境保护、成本效率和供应安全等方面，这项研究分析了世界各地20个较佳实践范例，此外还分析了为什么有些举措尚未在德国实施，或者实施力度不够。如今，**各地已针对能源产业链的各个环节开发出相应解决方案，涉及发电、输配电，以及楼宇控制、工业和交通能效等，不一而足。譬如，美国率先采取暂时降低用电需求的措施，有的放矢地控制用电量，而巴西、丹麦和荷兰则正在借助风电场承建合同**机制，对其能源体系进行现代化改造。

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生态能源大有可为

如何对风电场和太阳能电站生产的过剩电力加以利用？西门子与电力公司RWE合作研制出一个解决方案：风电蓄热系统。其思路是改变家用夜间蓄热式电暖器以往刻板的充电模式，增强灵活性，使该类系统可以存储多余的环保电能。在德国开展的两个试点项目表明该系统具备实用性。

铺设在地板下面的蓄热式采暖系统，可以将风电场和太阳能电站在白天或夜晚生产的过剩电力储存起来。

“灵光闪念能照亮世界，却不能加热火炉。”德国抒情诗人弗里德里希?黑贝尔如是道。彼时乃1842年，而他想不到的是，在大约170年后的今天，灵光闪念还能让风电场和太阳能电站生产的过剩电力加热锅炉。确切地说，这样的“锅炉”由夜间蓄热式电暖器组成。

20世纪50年代，蓄热式电暖器日渐盛行，取代了燃煤炉和燃油炉。其工作原理十分简单：将电能转化为热能。尽管较初这种电热设备只能用来烧热水，但如今较先进的现代化电暖器还可以将热能储存到一个绝缘菱镁芯体中。为了节省电费，电暖器可以在用电低谷时段——主要是夜间，使用电力。电力公司RWE“风电蓄热”项目经理 Jorg Rummeni解释说：“一般而言，电暖器可以在夜间充电大概8个小时，白天充电两个小时左右。”加热元件装在菱镁芯体内部，在这里，电能将被转化为热能并被储存起来。这里的温度可高达600摄氏度。到了白天，蓄热式电暖器可以重新释放这些热能。这时，电暖器表面温度将升至较高40摄氏度。电暖器的内置风扇可根据需要，不停从芯体中吹出热量。

很长一段时间来，蓄热式电暖器的名声都不太好。有人误以为它们是电老虎。这是因为，有时候电暖器的体积过于庞大、设置不准确或者陈旧过时。在这种情况下，当在隔热性能欠佳的房屋中使用时，它们会消耗大量电力也就不足为怪了。然而，只要针对目标建筑物进行精心改良，技术尖端的系统就能充分发挥电暖器的全**势。这样的系统价格实惠，易于安装，仅需少量维护。现在，电暖器以热能形式储蓄电能的能力，这也是另一个显着的优势。

灵活的充电模式。过去两年半，西门子和RWE一直在潜心研究如何利用这种电暖器的蓄热能力，来存储采用可再生能源生产的电力。其目标是为蓄热式电暖器配备智能控制系统，将之用作储存发电量波动不定的风电和光伏发电系统生产的电能的装置。Rummeni坚信，这一理念必将成功。目前，德国约有140万个住户在使用蓄热式电暖器，这些蓄热式电暖器的平均装机功率为10千瓦。Rummeni指出，“这些电暖器都有可能充当蓄电装置，总额定功率高达1400万千瓦，年蓄电容量达140亿度。如此之大的数字，令这些电暖器对整个电力行业都意义重大。”相形之下，德国抽水蓄能电站的蓄电容量总和也不过4000万度，总功率仅700万千瓦。

有鉴于此，西门子和RWE于2011年3月联合发起了“RWE风电蓄热”项目。携手tekmar Regelsysteme有限公司，它们决定在埃森市建成已有20年的Stoppenberg住宅区开展一项试验。试验区由50栋完全相同的*户、双户和三户住宅楼构成，住户均为RWE客户。项目合作伙伴特地选择了一个由同类型住宅构成的小区，所有房屋均配备了安装在地板下方的供暖系统，而没有采用传统锅炉或蓄热式采暖设备。首先，项目小组仅对这种地暖模式进行试验，以明确该系统的蓄热能力。

为了让试验区的蓄热式电暖器仅仅采用来自可再生能源的电力，必须对该设备进行改造，以实现灵活的充电模式。Rummeni说：“刚启动项目的时候，我们想要找到改变其固定充电模式，使之变得更加灵活的方法。”为此，tekmar用新的智能控制装置替换了旧的电暖器控制装置。这些智能控制装置可以利用无线网络启动和关闭充电过程。这些充电控制装置能够确保，不论任何时候，只要在刮风或阳光明媚，就能将风力或太阳能等可再生能源发电系统生产的过剩电力储存起来，这样它们就不会被白白浪费掉。

西门子为该项目提供相关软件。所提供的软件名为“分布式能源管理系统（DEMS）”，于2002年开发成功。西门子虚拟电厂产品经理Thomas Werner解释道，“它可以预测并优化蓄热式电暖器的使用方式，同时将电力市场情况纳入考虑。”该工具可决定在什么时候，储存多少来自可再生能源的电力。它通过综合考量天气预报信息以及当前电价和每个家庭的用电需求等因素，作出这些决定。根据这些数据，DEMS可以单独调节送入50个住户的电暖器储存的风力和太阳能发电量。蓄热式电暖器一经“充满”，充电过程便会终止。

双赢。2012年秋季，50个参测住户对试验结果颇为满意。Rummeni说：“新的蓄热式电暖器让室内温度比往年稳定得多。”过去，配备蓄热式电暖器的房屋在早晨相当暖和，因为电暖器在夜间储存了充足的热量。然而，到了傍晚，室内温度就变得很低，因为电暖器在白天储存不了多少热量。Rummeni指出，灵活的充电模式大大降低了温度波动幅度。

2012年秋季，受该项目取得的良好效果的鼓舞，西门子和RWE在德国的Meckenheim对30栋建筑物开展了新一轮试验。与在埃森市进行的试验不同的是，Meckenheim项目侧重于传统锅炉，以及少量蓄热式采暖设备。这次试验涵盖大约80台电暖器，合并虚拟蓄电装置总功率为1000千瓦。初步试验结果非常喜人。Rummeni表示，“Meckenheim项目表明，风电蓄热系统也适用于其他类型的夜间蓄热式电暖器。”

试验结果表明，这条思路在技术上是可行的。下一步是确定这项新的蓄电技术能否明显降低能耗。Rummeni认为，相比于波动供热，更加均匀恒定的室内温度应当有助于提高采暖系统的能效。Rummeni提醒说，“但价格必须在客户的承受范围内。”这项新技术的一个优势是，仅仅要求更换控制器，而不是整个采暖系统。然而，显然，只有当这项技术能够降低采暖系统的运行成本时，消费者才会改用灵活采暖控制系统。Rummeni指出，要实现这一点，必须修订有关法规。一种可能性是，实行税收优惠，鼓励消费者改用灵活型蓄热式电暖器。

风电蓄热系统有许多优点。同蓄热式电暖器一样，客户可以在电价低廉时使用电力。此外，甚至室内温度也更加宜人。蓄热式电暖器使用的是多余的环保电力，因而间接减少了二氧化碳排放。此外，通过改善供电和用电之间的平衡，该技术还有助于稳定电网，降低电网负荷。这些优越性造就了供电企业、客户和环境的共赢局面。

如果面向个人消费者的RWE风电蓄热系统能够创造效益，那么，RWE计划向更多客户群提供智能控制解决方案。但首先，智能控制系统必须能将电价降至每度20欧分以下。如果是这样的话，风电场和太阳能电站生产的电力，将成为点燃无数炉火的灵光闪念。

Ulrich Kreutzer

DEMS 3.0

十多年前，西门子开发出分布式能源管理系统（DEMS），并且从那时起，不断更新和扩展其功能。2013年10月，西门子在市场上发布DEMS 3.0和一个功能强大的新工具：DEMS Designer。有了这个新工具，用户可以更加轻松地创建和运行“虚拟电厂”。为了做到这一点，用户需要在DEMS中输入天气预报、电力市场、风电机组、太阳能电池、蓄电系统和负能量（即负载）等信息。根据这些数据，该软件将制定一份具体的电力计划，规定哪座发电厂应当在什么时候向电网输送电力。除该特性外，DEMS Designer还具备可显示当前用电需求的自动化地图功能，可谓锦上添花。该系统的用户界面非常简单，得益于此，对新客户进行操作培训所需时间缩短了60%。