塑造新能源系统的工具和技术：作者：Dmytro Zinkevych

能源世界正在快速变化。我们已经从中心的巨型发电厂转向屋顶上的太阳能电池板，现在又转向每个人都可以生产、共享和管理电力的系统。但保持这个新电网的稳定需要新的创新工具。

今天，我们将讨论悄然塑造未来能源的技术。

为什么我们的能源系统需要新工具？

欧洲正在朝着一个共同目标迈进：建立一个脱碳能源系统，大幅减少温室气体排放。每个国家都制定了自己的目标 国家自主贡献（NDC），根据以下规则定期更新
巴黎协定。 因此，为了更好地理解为什么新工具至关重要，我们应该首先了解塑造当今能源系统的背景和转型阶段。

向更加生态的能源系统过渡的第一阶段是
集权。 20 世纪，向庞大的配电网输送电力的大型煤炭、核电、水力和天然气发电厂位于中心。逻辑很简单：一个中心为所有人提供权力。

第二阶段是
权力下放。到本世纪末，能源来自大型工厂以及风能和太阳能发电场、屋顶光伏系统等。消费者也变得更加活跃，选择供应商、购买绿色能源、加入合作社或共同资助太阳能项目。该模型从单一枢纽转变为具有多个来源的动态网络。

今天，我们进入了第三阶段：
有管理的权力下放。分布式发电已成为该系统的重要组成部分，重塑了客户与能源市场之间的关系。分布式能源的所有者不再只是被动的消费者。它们正在转变为活跃的能源生产者和能源服务提供者。

这些产消者可以将多余的电力卖回电网，增加可再生能源的份额并支持能源系统的灵活性。 根据一个 CE代尔夫特的研究，到 2050 年，多达 83% 的欧盟家庭可能成为产消者。

用于可控和稳定能源系统的工具

为了使未来的能源系统不间断地运行，我们需要新的工具。它涉及连接发电、消费和数字基础设施的一整套技术。

第一个工具是
分散的能源资源。太阳能和风电场、储能系统和热泵已经成为能源生态系统的一部分。今天的消费者不仅仅依赖于他们这一代人。它们还通过出售剩余电力或帮助平衡系统来促进电网稳定。

例如，在瑞士，太阳能装置在过去两年打破了记录。从 2026 年初开始，
新立法 将引入自我消费协会（ZEV）的法律框架，一个地区的居民联合起来优化其集体使用。与此同时，能源合作社（LEG）正在迅速扩张，将电力生产者和消费者联系起来。

下一个工具是 智能电表。 将这些设备数字化是关键步骤之一。智能电表将消费转化为可分析、预测的数据，并用于灵活的市场管理。欧洲已经制定了大规模采用的明确计划，并且此类设备已经成为常态。

另一个重要工具是
数字基础设施。如果没有处理数据的系统，数据本身就没有什么价值。许多国家正在创建集中式平台来收集发电、消费和配电信息。标准化同样重要。以瑞士为例，
SDAT-CH-集线器确保不同设备和平台之间的数据交换采用统一的方法。

人工智能 也正在成为关键人物。 通过分析包括天气模式在内的大量数据，人工智能提高了发电和消耗预测的准确性。这对于平衡电网至关重要：即使在发生事故或停电的情况下，人工智能也可以帮助运营商更快地找到解决方案。

另一个强大的工具是
数字孪生。这些数字副本使我们能够对现实世界的对象或流程进行建模，并在实施之前测试场景。该方法广泛应用于工业、建筑、建筑和城市规划。

在能源领域，数字孪生使得运行不同的电网场景成为可能：从连接新的太阳能发电厂到对高峰时段的消费者行为进行建模。这有助于识别风险、检测薄弱点，甚至测试系统对故障的反应，而不会危及真实用户。

最后，还有
区块链。在这种情况下，它可以成为从能源合作社到私人家庭等活跃市场参与者之间安全数据交换的支柱。

这些工具共同塑造了一种新型能源系统：一种可控、稳定、开放创新且能够承受负载的能源系统。

将技术应用于能源领域的挑战

随着分布式能源资源的扩大和电力市场新参与者的出现，新的机遇也随之出现。但新的风险也是如此。

第一个与
数据保护。有关消费或发电的信息是公司和家庭的私有财产。 谁控制了这些信息，谁就掌握了影响决策的杠杆。如果没有可靠的数据保护，任何创新基础设施都可能很快变成漏洞。

在瑞士，基本的网络安全机制已经到位。例如，智能电表必须满足以下最低法律要求 FADP。 在州一级，也存在存储和交换信息的规则。

但安全只是挑战的一部分。另一个重要障碍是
数据标准化。随着来自数十家制造商的新播放器、仪表、平台和设备的出现，集成到单个系统中变得越来越复杂。这就是为什么各国正在制定自己的标准；例如，瑞士的SDAT-CH-Hub已经被提及。

第三个挑战是
用户信任和参与度。有些人渴望安装太阳能电池板或连接家用电池。然而，其他人则对创新持怀疑态度，或者只是缺乏资源。在这里，国家发挥着关键作用：它必须建立激励和支持机制，让广大消费者参与能源转型。

简而言之，能源的未来不仅仅是增加更多的能源。使用连接一切的创新工具也至关重要，例如智能电表、存储、数字平台、人工智能等。如果我们明智地应用它们，在强有力的数据保护和公众信任的情况下，我们就可以建立一个清洁和可持续的能源系统。