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微型电网：通往电力自给自足的道路

与利用可再生能源的发电设施不同的是，常规电厂供应的不只是电能，它们还提供从源头确保电网可靠运行的系统服务。因此，如果到2050年，可再生能源发电量能占到德国总发电量的80%，那么，就必须开发出相应的新型解决方案。西门子**下的一个研究小组所开发的微型电网等解决方案，便是适用于此的可选方案之一，它们较终将能在世界其他地区发挥重要作用。

德国正在全力推进可再生能源的经济转型。可再生能源占德国能源构成的比重已达25%左右。然而，如果德国要实现到2050年，将可再生能源发电比例提高至80%的能源转型目标，那么，将需要向电网输送更多利用可再生能源生产的电能。事实上，届时可再生能源的发电量，甚至需要**过当前德国高峰时段的用电总量。

时至今日，德国可再生能源发电设施的装机容量，已令其电网濒临崩溃。必须建设智能电网，以保证即使发电量随天气而波动，分布式发电系统也能持续不断地为电力用户提供充足的电能。与当今电网不同的是，智能网络不仅能平衡电能的生产和消耗，而且可以分配电能，其调控范围直达较终用电环节。

为了保证这种方法的有效性，从2011年到2013年，作为德国开展的IRENE（可再生能源与电动交通系统集成）计划的一部分，西门子**下的一个研究小组，在德国南部Allg?u地区的Wildpoldsried市，建造了一个智能电网，并进行了试验。在IRENE研究项目中，Michael Metzger博士是西门子派出的项目经理。他解释说，Wildpoldsried是这个项目的理想启动地点。他说：“早在2010年，Wildpoldsried利用风电、太阳能发电和生物质发电设施生产的电能，就已达到其用电量的两倍左右。换句话说，它已经具备我们预期未来将在整个德国看到的条件。”

重叠系统

如今，Wildpoldsried的智能电网已经能够灵活地平衡当地波动不定的电能供应和用电需求，从而维持电网稳定。有许多技术帮助实现了这一点，包括两个可控制配电变压器和一个蓄电池组装置。当地的智能电网还配备了一个尖端的测定系统、一套技术较先进的通信基础设施，以及分布式可再生能源发电系统，如光伏发电和沼气发电设施。有了这些系统和智能电网，如今，Wildpoldsried的发电量已达到其居民用电量的五倍以上，大大**过这个只有2,500人的小型社区高峰时段的需求量。这样一来，IRENE计划的合作伙伴便能创造理想的技术条件，朝着实现德国2050能源转型目标跨进一步。

不过，相比Wildpoldsried而言，在全国范围内实现这个目标的挑战要艰巨得多。来自德国亚琛工业大学的Torsten Sowa，是IRENE计划的合作伙伴之一。他表示，“就当前的技术水平而言，我们仍面临着一个重大挑战。因为当今的可再生能源发电系统，尚不能提供所谓的系统服务，如提供无功功率，以维持多电源电网的电压。换句话说，要想实现2050目标，我们需要一个新型解决方案。”

取代常规电厂

于是，IREN2计划应运而生。由德国联邦经济和能源部出资开展的这个计划，为期三年。其目标是使用分布式发电系统和组件，如蓄电池组、热电联产系统、沼气发电系统和柴油发电机等来改造Allg?u地区现有的电网，使之能够提供常规电厂如今提供的系统服务。

这一转变将主要涉及两个概念：

首先，参与研究的计划伙伴将研究如何将Wildpoldsried的电网转变成微型电网。当上一级主电网发生故障时，Wildpoldsried微型电网应当能自动与之脱离，并继续作为一个独立网络向当地供应电能。Metzger解释说：“这种微型电网的分散性质，使之能够以经济划算的方式，帮助**供电，哪怕它继续吸纳高比例的可再生能源发电。”

第二步涉及考察微型电网作为所谓的拓扑电厂，能够以什么方式运行。拓扑电厂是指，可再生能源发电系统与附加组件交互作用，从而像如今的常规电厂那样调节电网的某个网段。

开路成员

Sowa说：“一旦我们能够证明这种拓扑电厂的可行性和经济性，我们就能朝着实现能源转型迈出又一个重要步伐。然后，我们必须确定需要创造什么样的条件，以及必须将哪些影响因素纳入考虑，才能在德国其他地区推广我们的模式。我们希望我们的研究结果起到开路成员的作用，而不只是一个较佳实践示例。”

Sowa口中的“我们”，是指IRENE计划的所有合作伙伴。包括位于Allg?u的肯普滕应用技术大学。这所大学与亚琛工业大学共同负责IREN2计划的科学研究工作，以及建造和调试微型电网。另一个合作伙伴是Allg?u的AüW供电公司，与IRENE一期计划一样，AüW供电公司提供用于研究的电网。AüW供电公司希望藉此进一步发展其电网技术，以应对能源转型挑战，从而从中受益。同在IRENE计划中一样，西门子将利用IREN2计划的研究成果，进一步发展其面向德国及国际市场的智能电网解决方案。此外，来自肯普滕的IT服务提供商IDKOM Networks也作为AüW公司的IT服务提供商，间接参与了IRENE计划。为了便于公司根据新兴智能电网市场的需求，来调整其产品组合，IDKOM侧重于满足在智能电网中使用数据解决方案的技术要求。

适于**推广的模式？

IREN2研究人员所设想的独立网络类型不仅对能源转型有重要意义；同时，它也是适合在电网覆盖不全的地区使用的解决方案。因此，德国经济合作和发展部已明确表示，它对IREN2计划的研究成果十分感兴趣。如果Wildpoldsried的研究人员取得成功，那么，德国经济合作和发展部可能将独立网络解决方案与分布式可再生能源发电系统的组合，视为解决**许多区域的能源短缺问题的有效手段。譬如，在非洲，仍有约5亿人尚未通电。从这个意义上讲，对于许多比德国更迫切地需要进行能源转型的国家，Wildpoldsried有点像个实验室。

公司主要从事工业自动化领域设备的研发、销售、维修和承接自动化工程及技术服务等，集产品销售、自动化控制工程、设备维修为一体，销售西门子PLC、触摸屏、变频器、SITOP电源、数控系统(840D、802S/C、802SL、828D 801D)、伺服数控V20/V90/V80V60、软启动、备件等各系列产品。

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 企业主要业务经营范围：

      为工业企业提供智能制造整体解决方案**层设计咨询和规划服务；

      西门子软启动一级代理商

      为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供专业的产品、技术和服务。

      为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务。

      为工业企业和**提供电气自动化控制、传动整体解决方案及项目集成、实施应用。

      为工业企业提供西门子工业软件及数字化工厂解决方案和实施服务。

      为工业企业提供西门子自动化控制、网络通讯、变频电机、低压元器件、智能仪表等电气控制、传动产品及高、中、低压、西门子8PT配电产品、能源集团自动化等产品、技术和服务。

      为工业企业智能装备层面提供自主知识产权的自动导引车、RFID、传感器、数据采集智能网关、低压配电柜、智能配电柜及电抗器、滤波器及快速布线端子板等产品。

数字化浪潮对经济的冲击

轰轰烈烈的数字化进程，正在彻底转变经济价值链。据德国IT协会Bitkom透露，2013年，**范围内，信息通信技术（ICT）领域的产品和服务销售额增长了3.8%，达到破纪录的2.84万亿欧元。Bitkom的常务董事Bernhard Rohleder博士预计道，“因此，**ICT市场的增长速度，或许将再度**过**经济的平均增速。”

美国在**ICT市场占有的份额较大，为27.1%。欧盟的份额为21.3%。ICT市场增速较快的金砖国家紧随其后（占有18.7%的份额）。但*预计，短短几年内，诸如中国和印度等新兴市场国家所产生的数据量将跃居世界**。据IDC称，到2020年，这些市场产生的数据量，将占**数据总量的62%。

2012年，IBM商业价值研究院和牛津大学赛德商学院联合开展了一项**调查，调查结果证实了数字化转型对商业的重要性。调查涵盖了来自各行各业的上千位*。近三分之二的被调查者认为，数据和分析过程的应用，为他们的企业带来了竞争优势。2010年，相应的数字仅为37%。

然而，问题不仅仅在于管理海量数据，还涉及控制数据的速度和变化。这是一个艰巨的挑战，因为据市场调查和顾问公司――国际数据公司（IDC）开展的调查，预计到2020年，数字世界将包含40泽字节（泽字节是在单位后面跟21个零）数据。

这样的增长意味着，在今后10年内，数据量将增加50倍。IDC还在研究报告中估计，迄今为止，**只有3%的数据加了标签，能够利用适当的主题词，在网络上查找到。真正得到了分析的数据量甚至更低。IDC称这种情形为巨大的数据缺口。

正如国际战略顾问公司――博斯管理咨询公司，在世界经济论坛发布的《2013年**信息技术报告》中所表明的那样，数字化也对经济和社会产生了巨大冲击。这份研究报告指出，一个国家的数字化率提高10%，将使其人均国内生产总值增加0.75%，失业率降低1.02%。

正因如此，博斯管理咨询公司得出结论，认为相比于先前的宽带接入浪潮，消费者、企业和**对数字服务的使用效率提高了三倍以上。一个国家的数字化率，主要取决于信息通信技术的广泛应用和适当的政策扶持。

对于发达国家，加强利用数字技术，主要有益于经济增长，而在新兴国家，数字技术则主要用于创造新的就业机会。2011年，归功于数字技术的应用，北美和西欧新增就业岗位近40万，而在亚太经济区，数字技术的应用更是创造了接近350万份的工作机会。博斯管理咨询公司表示，关于这些新增就业主要分布于哪些经济部门，尚无充分数据。然而，美国和墨西哥的情况表明，受较低工资水平吸引，许多美国企业都倾向于将其业务运营转移到墨西哥。转移的主要经营活动包括，金融服务以及生产和贸易业务。

对于许多数字化服务而言，一个重要的前提条件是，存在一个动态的云计算基础设施。IDC预计，到2020年，所有数据中，将有几乎40%的数据在其创建与使用之间的某个环节，涉及云计算技术。因此，**云计算服务器的数量将增长10倍。然而，美国软件公司――Symantec公司2013年开展的一项调查发现，**3000多家受访企业中，只有17%的企业使用了云计算存储系统。

在使用率上，大型企业（26%）与中小企业（7%）差距显着。Symantec公司指出，企业之所以决定不使用云计算系统的主要原因，是出于对隐含成本的担忧。对于欧洲企业而言，当前较要紧的任务，是投资于增强IT安全。三分之二以上的受访者表示，对他们而言，这项任务非常或者较其重要。只有2%的受访者回复称，当前对他们而言，投资于IT安全并不重要。借由欧洲信息技术观察组织（EITO）不久前所开展的研究，BITKOM得出了这些结论。

博斯管理咨询公司开展的另一项研究——“畅行于数字未来（Navigating the Digital Future）”——表明，在**范围内，平均而言，数字工具投资占企业研发预算的8.1%，而在软件/互联网、航空**/*和医疗等行业，比例较高。较重要的10大技术趋势，包括了基础设施的现代化改造，和诸如智能电话和平板电脑等移动终端的使用。

55%的企业认为，将移动解决方案融合到工作流程中，是重要或非常重要的**考虑事项。相应地，面向智能电话和平板电脑的移动应用程序得到了普遍使用；正因如此，目前苹果公司和谷歌公司提供了**过70万款应用程序。据Appnation Research透露，2013年，应用程序创造了大约720亿美元的商业价值，到2017年，这个数字有望增加一倍多，达到1510亿美元。不过，这些数字包含了通过应用程序出售产品的所有收入。当前，仅应用程序本身，就创造了约250亿美元的销售收入。尽管当今大多数应用程序是用在娱乐行业和较终消费商业领域，但它们也将越来越多地被应用到制造行业。

随着信息通信技术的进步，为了打开提高生产效率的新局面，工厂正日益加强与互联网的连接。术语“工业4.0”系指，继机械化、工业化和自动化之后的*四次工业革命。然而，正如德国的例子所表明的那样，这场新工业革命的到来依然有待时日。

弗劳恩霍夫协会工业工程研究所对德国制造企业开展的一项调查表明，只有不到四分之一的受访企业实现了高度自动化或全面自动化。受访者认为，打造智能工厂的主要障碍，在于：迟迟未能得到解决的IT安全问题；缺乏标准；需要高素质的人才；信息通信基础设施的性能还不够好；以及高昂的投资成本。

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