丹麥小島向世界展示了能源發(fā)展的未來。

圣誕夜，丹麥博恩霍爾姆島上，瑪雅?本特森（Maja Bendtsen）和丈夫在舒適的房子里蜷縮在沙發(fā)上看電視。突然停電了。本特森回憶說：“燈閃了幾下，然后都黑了?！?/p>

他們看了看窗外，發(fā)現(xiàn)整個社區(qū)都籠罩在黑暗中?？焖俅蛄藥讉€電話后，她確認(rèn)整個博恩霍爾姆都停電了。本特森是島上?stkraft電力公司的工程師，她經(jīng)過考慮，排除了幾個經(jīng)常造成停電的罪魁禍?zhǔn)祝何顼埡笫フQ節(jié)的慶祝活動就結(jié)束了，所以當(dāng)晚并不是用電高峰期，天氣不是特別冷，也沒有暴風(fēng)雪。

她想到一件事，心也隨之沉了一下。她給?stkraft控制室打電話，總工程師證實了她的懷疑：有一艘船將錨拖進(jìn)博恩霍爾姆與瑞典之間狹窄的波羅的海海峽，切斷了6萬伏、70兆瓦的海底電纜，這是島上唯一的外部電力來源。維修人員需要六個多星期才能確定損壞位置并將電纜拉出水面修好。

不可思議的是，這已經(jīng)是十幾年內(nèi)發(fā)生的第4起類似的災(zāi)難事件了。本特森說：“我們也差不多習(xí)慣了?！钡?xí)慣并不代表“聽天由命”。在過去的十多年中，?stkraft建設(shè)了大量可再生能源電站，例如風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)，目前可滿足島上四分之三的電力需求。在這個過程中，博恩霍爾姆已成功轉(zhuǎn)換為一個活生生的可以測試新能源理念的實驗室。

博恩霍爾姆采取了最重要的一步，部署歐盟環(huán)保電網(wǎng)（EcoGrid EU），這是世界上最先進(jìn)的智能電網(wǎng)之一。這是一項需時4年、耗資2100萬歐元（2700萬美元）的項目，其中部分資金由歐盟提供，目標(biāo)是展示未來是如何發(fā)電、配電和用電的。雖然目前的智能電網(wǎng)都能密切跟蹤供電、電力需求等信息，但博恩霍爾姆卻是首先實現(xiàn)個人家庭用電按電力市場實時價格變動進(jìn)行調(diào)節(jié)的地區(qū)之一。這樣，電網(wǎng)用戶就可以幫助緩和供電方面不可避免的突然的大波動，這些波動是由于使用風(fēng)能和太陽能引起的。

繼博恩霍爾姆之后，丹麥和歐洲其他地區(qū)也采取了類似的措施。比如，歐洲委員會20/20/20計劃提出，到2020年溫室氣體排放將減少20%，可再生能源比重和能源效率均將提高20%。丹麥議會曾批準(zhǔn)了一個更加宏偉的目標(biāo)：到2020年可再生資源滿足全國能源總需求的35%，其中不僅包括電，還包括供暖和交通，2050年這一比例達(dá)到100%。這些目標(biāo)真的可以實現(xiàn)嗎？

這也是EcoGrid項目的意義所在。選擇博恩霍爾姆島及其4.1萬常住人口來實施這一項目并非偶然。雖然島上風(fēng)景宜人，每年都會吸引成千上萬的游客，但它并不只是一個度假勝地。商業(yè)捕魚、乳牛養(yǎng)殖業(yè)、工藝品業(yè)都是其主要經(jīng)濟(jì)支柱，所以?stkraft就像很多學(xué)校、醫(yī)院、機(jī)場和國際海港一樣，有一個具有代表意義的客戶群體：既有商業(yè)、工業(yè)客戶，也有居民用戶。

本特森說：“我們就是丹麥社會的一個縮影，在很大程度上我們是丹麥未來電力系統(tǒng)的愿景?！蓖ㄟ^研究高技術(shù)電網(wǎng)如何幫助這個小島應(yīng)對可再生能源挑戰(zhàn)，EcoGrid的組織者希望為世界其他地區(qū)積累更多的經(jīng)驗教訓(xùn)。

長期以來，博恩霍爾姆在丹麥人的心目中一直占據(jù)著特殊的地位。根據(jù)當(dāng)?shù)貍髡f，上帝造物后還剩下一些樂土，于是扔到波羅的海，創(chuàng)造了博恩霍爾姆。中世紀(jì)另一個故事說，丹麥國王把他們的情人藏在島上最大的森林里?，F(xiàn)在，歐洲人在夏天都涌向這個小島，享受美麗的沙灘、明媚的陽光（對丹麥而言），還有森林。

但對雅各布?奧斯特嘉德（Jacob ?stergaard）來說，博恩霍爾姆最有吸引力的不是沙灘或陽光，而是海底的那條有些麻煩的電纜。換句話來說，更重要的是這條電纜能夠讓身為電力工程師的他做些什么。奧斯特嘉德是丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）的電氣工程教授，參與了博恩霍爾姆若干電力項目，包括EcoGrid。他解釋說，這些電纜可隨意關(guān)閉，使博恩霍爾姆電網(wǎng)進(jìn)入電力行業(yè)所謂的“孤島”狀態(tài)。他說，這很有意思，因為豐富的風(fēng)能使博恩霍爾姆電網(wǎng)運營具有挑戰(zhàn)性，也更有研究價值。他和同事們甚至在DTU校園復(fù)制了?stkraft控制室，以實時監(jiān)控博恩霍爾姆電網(wǎng)。

在有風(fēng)的日子，博恩霍爾姆的渦輪機(jī)可以提供30兆瓦的電力，超過島上最大負(fù)載55兆瓦的一半。但問題是風(fēng)不受控制，這種可變性和不可預(yù)測性會嚴(yán)重破壞電網(wǎng)的穩(wěn)定性。例如，風(fēng)突然停了，電力供應(yīng)就會急劇下降，無法滿足需求，造成電網(wǎng)50赫茲的標(biāo)稱頻率同樣驟跌。奧斯特嘉德說，超過十分之一赫茲的浮動就會發(fā)出警報，如果浮動繼續(xù)加大，超過正常狀態(tài)，比如47赫茲，就可能導(dǎo)致停電。

幾年前一次關(guān)閉海纜進(jìn)行維修時，類似的情況發(fā)生了。為了保持電網(wǎng)平衡，最初還關(guān)閉了風(fēng)力渦輪機(jī)。那天上午11時25分，一切都很平靜，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定地徘徊在50赫茲以上。隨后，上午11時26分打開6個渦輪機(jī)，在接下來的幾分鐘，它們在島上電力供應(yīng)的份額上升到15%。

但隨著風(fēng)能輸出變得不穩(wěn)定，電網(wǎng)頻率也變得不穩(wěn)定，數(shù)次飆升超過0.1赫茲，中午之前又急降到49.8赫茲。?stkraft的工程師們和DTU的研究人員密切監(jiān)控有關(guān)情況，并迅速介入，提升島上傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的輸出量，將風(fēng)能比例降到10%，才得以恢復(fù)了標(biāo)稱頻率。

很多經(jīng)驗證實，博恩霍爾姆電網(wǎng)在孤島模式可以吸收的風(fēng)力發(fā)電量有一個15%左右的上限。風(fēng)能和太陽能占相當(dāng)比例的電網(wǎng)或多或少地會采取同樣的做法，轉(zhuǎn)而依靠傳統(tǒng)的“峰值”發(fā)電機(jī)，以彌補(bǔ)可再生能源輸出電量的差距。一些電力公司也在采用抽水蓄能，壓縮空氣裝置蓄能，或者工業(yè)級電池儲電，但后者還不夠經(jīng)濟(jì)，前者只可在某些地方使用。

但假設(shè)需求增長時不是提高產(chǎn)出，而是削減需求會怎樣？要回答這一基本問題，關(guān)鍵在于EcoGrid。

井然有序的?stkraft總部坐落在島上主要城鎮(zhèn)若納的郊外。在一間陽光充足的辦公室里，本特森解釋說智能電網(wǎng)的目標(biāo)不是證明博恩霍爾姆可以實現(xiàn)能源獨立。島上已經(jīng)實現(xiàn)了能源獨立：目前它的本地產(chǎn)能約為50兆瓦，有傳統(tǒng)的煤炭和柴油發(fā)電機(jī)組，田野上三十多個風(fēng)力渦輪機(jī)星羅棋布，像巨型風(fēng)車，屋頂有太陽能發(fā)電裝置，沼氣廠，還有幾家木屑秸稈發(fā)電廠。圣誕夜停電只持續(xù)了幾個小時，這段時間是用來啟動島上的電廠。

但以這種方式發(fā)電成本很高，所以通過連接到瑞典的電纜，博恩霍爾姆可在電價便宜時從北歐電網(wǎng)購入，電價高時賣出。電力市場的交易通常在公用事業(yè)公司等層面進(jìn)行。EcoGrid使個體家庭和小企業(yè)也成為市場參與者。

本特森解釋說，就是將用電量轉(zhuǎn)移到電力需求和價格低的時段。只要在電價變化時向人們發(fā)送一條短信息即可。但很快也開始令人厭倦。

奧斯特嘉德說：“如果人們可直接與市場互動，那么他們的行為當(dāng)然就會發(fā)生改變。例如，電價低時，人人都想給電動車充電。如果大家都這樣做，電網(wǎng)中最薄弱的部分就發(fā)生擁塞。”

而EcoGrid已在約1200個家庭和近百家企業(yè)安裝了智能電網(wǎng)控制器，控制器曾不斷收到北歐電力市場（其中涵蓋了丹麥、芬蘭、挪威和瑞典）5分鐘電價的連續(xù)數(shù)據(jù)流?？刂破髋c特定家用電器實現(xiàn)無線通信，根據(jù)一天中的時間、天氣、以及當(dāng)前、過去和未來的市場價格等因素，用算法來決定電器開關(guān)。

起初，項目組織者設(shè)想控制一整套的家用電器：洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱、電視、照明。事實證明，雖然這些智能家電已上市多年，但還沒有標(biāo)準(zhǔn)的自動化協(xié)議。所以，洗碗機(jī)可能用ZigBee，而冰箱用的是KNX，無法輕易地協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

本特森說，標(biāo)準(zhǔn)顯然有幫助。她說：“假設(shè)去家電商店買一臺新的洗碗機(jī)，你不僅要考慮尺寸、顏色，用電量、用水量，還要考慮它使用的制式。如果你是一個工程師可能無所謂了，但我們還是需要某種形式的標(biāo)準(zhǔn)，這樣公眾就不用去操心這些事了。”

同時，EcoGrid一直盡量使問題簡單化，其主要客戶是有電暖系統(tǒng)和熱泵的家庭。在其中的700戶家庭，供暖系統(tǒng)由蘇黎世IBM研究實驗室研究的算法直接控制。蘇黎世IBM研究所智能電網(wǎng)項目負(fù)責(zé)人迪特爾?加藤貝因（Dieter Gantenbein）解釋說，已根據(jù)用電模式以及窗和墻的尺寸為每家都建立了一個熱模型。

他說：“如果為了方便貓進(jìn)出而常常開窗，那么這些用戶與窗戶始終關(guān)著的用戶相比，參數(shù)會有所不同?！彼a(bǔ)充說，從熱模型分析，“就可以確定這所房子的電靈活性，我們制定了如何調(diào)節(jié)熱泵的戰(zhàn)略。戰(zhàn)略目標(biāo)就是不降低生活質(zhì)量?！辈┒骰魻柲芳s100家企業(yè)正在配備同樣的設(shè)備。

另有約500個家庭被視為一個個單一的用電單位，西門子丹麥子公司負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)的這一部分。參加這個項目的1900個家庭（大概是島上家庭的十分之一）中剩下的那些，正在安裝智能電表，這種智能電表可為其提供詳細(xì)的用電和市場價格信息，但無法控制用電量。

有趣的是，EcoGrid并不意味著電費會下降。這在一定程度上也是一種管理預(yù)期的方法，但也非?，F(xiàn)實：丹麥和其他國家的大量研究表明，通過節(jié)能而累計節(jié)省的金錢通常無法改變?nèi)藗兊男袨?。加藤貝因指出，這就是說博恩霍爾姆一直不缺乏志愿者。

他說：“丹麥人非常注重環(huán)保，這就像一項運動。他們用暖氣更加節(jié)省，記住需要關(guān)門，使用不同的技術(shù)，非常熱情地參與到這樣一個雄心勃勃的項目中來。”

馬丁?庫克-漢森（Martin Kok-Hansen）就是這樣的狂熱者。他和家人住在若納北部邊緣的單層磚房里，他是博恩霍爾姆首批簽署智能電網(wǎng)的住戶之一。庫克-漢森是一名房產(chǎn)經(jīng)紀(jì)人，他說決定參與智能電網(wǎng)項目與他幾年前將大切諾基吉普換成大眾高爾夫的原因相同。他說：“在未來，我們不會有那么多能源。我兒子可能也會有孩子。他們要去哪里弄電呢？”

庫克-漢森車庫的墻上有一個Landis+Gyr智能電表，洗衣房有一個繼電讀數(shù)器，可以控制電熱器開關(guān)，在客廳有一個數(shù)字溫控器；所有這些電器以無線方式與“網(wǎng)關(guān)”控制器和路由器連接，控制器和路由器又通過互聯(lián)網(wǎng)與公用事業(yè)公司連接。網(wǎng)關(guān)和大多數(shù)其他硬件以及家庭通信和終端用戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)均由總部設(shè)在加利福尼亞州歐文市的GreenWave Reality公司設(shè)計。

像其他參與者一樣，庫克-漢森可以設(shè)置家庭溫度限值。他說：“如果溫度是21°C，需要用電時就可以關(guān)掉暖氣，讓溫度降到18°C”。這比正常情況低兩三度，但他認(rèn)為可以應(yīng)付?！耙苍S可以暫時穿件毛衣?！?/p>

他站在剛剛裝修的廚房里，筆記本電腦放在黑色花崗巖臺面上，登錄?stkraft網(wǎng)站的帳戶。他幾乎可以實時查看用電情況。至少可以這么說，這是具有啟示性的。

他指著屏幕上的圖表說：“現(xiàn)在我家的用電功率是1200瓦?！彼呦蛞粋€墻壁開關(guān)，打開頭頂上隱藏式的鹵素?zé)?，“但打開這個燈后，就會看到用電功率上升?！惫?，在幾秒鐘內(nèi)，圖表上的值幾乎翻倍。這是因為每個鹵素?zé)襞轂?0瓦，廚房里有16個。以目前的電費計算，1千瓦時約2丹麥克朗，或35美分。他算到，如果每天只開4小時，那么一年就是500美元。他打算盡快把這些燈換成節(jié)能燈泡或LED燈。

他說：“我一定會換掉這些燈泡，這是一種全新的生活方式。”

一個星期六的下午，若納主廣場旁邊的SuperBest超市熙熙攘攘。一名年輕男子走到冰箱前，拿出幾瓶啤酒放在購物車?yán)?。他并沒有去閱讀冰箱玻璃門上貼的說明，也沒看冷藏柜上鞋盒大小的設(shè)備。那么他可能并不知道這臺冰箱以及博恩霍爾姆約200個類似裝置的特別之處：像EcoGrid的熱泵一樣，冷藏柜有助于平衡電網(wǎng)。

奧斯特嘉德說，幾年前DTU的研究人員將每個冷藏柜都進(jìn)行了改裝，以便可以直接監(jiān)控電網(wǎng)頻率。在一系列的實驗中，他的研究小組展示可以為冷藏柜編程，頻率下降超過十分之一時，冷藏柜自動關(guān)閉，頻率穩(wěn)定后則自動重新開啟。他說“如果頻率變化很小，那么只有少量的冷藏柜有反應(yīng)，但如果變化較大，所有的冷藏柜都會作出反應(yīng)?！?/p>

奧斯特嘉德說，如此利用冷藏柜、泵和其他設(shè)備的概念已經(jīng)存在一段時間了，但僅在過去十幾年才成為一種經(jīng)濟(jì)可行的方式。他說：“現(xiàn)在每個冷藏柜都有一個恒溫器、微控制器和處理器，所以可以通過編程實現(xiàn)這個概念?！倍B接到EcoGrid的供暖系統(tǒng)根據(jù)市場價格作出反應(yīng)，這是對電力供需的一種間接測量方法，博恩霍爾姆的冷藏柜則是檢測電網(wǎng)本身的情況。

奧斯特嘉德說，這兩種方法非常有用：“從分秒到天和年，在所有時間尺度上平衡電網(wǎng)是非常重要的?！蓖ㄟ^使用信息技術(shù)戰(zhàn)略性地壓制需求，而不是加大供應(yīng)，智能電網(wǎng)可以創(chuàng)建更高效的網(wǎng)絡(luò)。他說：“改變比特和字節(jié)比改變安培便宜多了?！?/p>

對于丹麥和歐洲其他地區(qū)是否能滿足其崇高的能源目標(biāo)，奧斯特嘉德未發(fā)表意見。但他說：“有目標(biāo)很好，我不知道能否成功。但如果沒有這樣的項目，也就沒有任何成功的機(jī)會?！?/p>