向能源用戶的群組解決方案

Caterva是一家由西門子協助創建的新公司，它讓電力用戶在電網中的角色變得日益重要。Caterva試點項目的參與者用太陽能發電自給自足，剩余電量饋入電網，幫助電網穩定運行。

在位于巴伐利亞鄉村的家中，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。整個系統充分展現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組成。
將其與其他建筑物中的裝置互聯后，就形成了一個虛擬儲能系統。

初步試驗

如果德國能夠成功實現能源轉型，則儲能系統（ESS，如 Seubert地下室的儲能系統）未來將在可持續能源網中發揮重要作用。因為這種系統有助于在無風、無陽光的日子保持電網頻率穩定，彌補供電缺口。目前，這項工作仍然依賴常規發電廠（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)。通過電網將一個地區所有建筑物中的電池柜互聯，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。電池柜通過移動無線設備控制，柜中的電子系統允許控制中心搭接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。

這一創新概念初由西門子新型業務部門（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的專家還協助創建了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展一個很有前途的經營理念時，這些專家就需要負責創建新公司。在擔任Caterva總經理之前，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驗。未來，西門子會以多種方式繼續為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，終會有大約65個民營光伏業主參加。有了這種儲能系統，這些業主會利用更多的自產電能，其比例從沒有儲能系統的僅僅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，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，因為他們仍然認為，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。”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企業戰略發展部項目經理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新解決方案，方能在市場上長期立足。因此，N-Ergie近將一個70米高的熱水蓄熱系統投入了運營。這堪稱歐洲的蓄熱系統之一，它與具有集成式生物質能供熱站的聯合循環電廠進行了連接。N-Ergie面臨的一個主要問題是，如何在一個可再生能源發電量波動很大的網絡中，解決能源儲存和電網監管的問題。“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負責在其電網區域聯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，并將其聯網。“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。各戶向德國電網支付的電費（目前電價為27歐分/度）與自產電能成本之間的差額*可以抵消這筆費用。目前來看，該項目每度電可節省10至15歐分。Caterva之所以能夠提供如此優惠的租賃條件，是因為它能夠向電網運營商提供用于調節供需、平衡電網的電能，由此獲得收入。

群組協調

N-Ergie提供統領性的基礎設施。未來，該公司的控制中心不僅要管理其發電廠，而且還將管理Caterva項目群組。Brehler表示：“主要任務之一是，協調好這個群。”移動設備用來將數據從參與者地下室中的ESS裝置傳輸到控制中心。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頻率波動。舉例來說，當分布式發電的產能過多或常規發電發生故障時，就會出現這種情況。在這種情況下，需要立即將電能饋入電網或從電網獲取電能，以彌補發電量與耗電量之間的缺口，并將電網頻率保持在50赫茲的水平。過去，這項工作由常規發電站（如燃氣電廠）負責。

自2011年開始，德國也允許分布式發電商承擔這項工作，前提是他們需要至少向電網饋入一兆瓦的調節電能。在2030年系統服務路線圖中，德國能源署（DENA）計劃讓更多分布式發電商執行此工作。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找到穩定電網的解決方案。”

近剛剛啟動的這個試點項目只是長遠發展的起點。N-Ergie正在考慮集成全德國的光伏組件業主，因為，如Sigert所說，“這個群越大，越有助于穩定電網”。德國特別適合實施以“帶著太陽入網”為口號的Caterva概念。德國的民營光伏組件業主大約有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。就現在而言，Seubert比較滿意的是，他地下室的系統非常穩定。他表示：“我希望有一天，家中的電力非常充足，即使發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的愿望應該已經能實現了。

西門子如何測試新業務模式

自2012年開始，西門子新型業務部門（SNB）被并入西門子中央研究院的創新風險投資部門。其任務是，在對西門子有利的業務領域設立初創公司，從而為測試快速、靈活的創新業務模式創造機會。這些初創公司在管理上獨立于西門子之外，由經驗豐富的企業家領導。西門子新型業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公司并入組織架構，以便在整個西門子范圍內擴展其業務運營。