如果德国想在2050年前实现将可再生能源发电比例提高至80%的目标，它就必须借助系统性的解决方案。一个以西门子为核心的研发网络正在开发的微电网或许可以提供一个可能性。如今，西门子从这个项目中汲取的经验将有望转化为经济效益。为此，公司还出资成立了egrid合资企业。

德国正全力推进向可再生能源经济的转型。目前，可再生能源占德国能源构成的比重已达25%左右。然而，如果德国想实现在2050年前将可再生能源发电比例提高至80%的能源转型目标，它将需要向电网输送更多利用可再生能源生产的电力。

时至，德国可再生能源发电设施的装机容量已接近当前电网所能承受的极限。基于此，政府需要建设智能电网，确保即使可再生能源的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力。与现有电网不同的是，智能电网能在配电的同时平衡发电与用电，且其调控范围还将直达终用电环节。

为保证这种方法的有效性，在2011年到2013年间，西门子领导的一个研究小组在德国南部Allgäu地区的Wildpoldsried，建造了一个智能电网并进行了测试。这一项目是德国IRENE（可再生能源与电动交通集成）计划的一部分。Michael Metzger博士是西门子在IRENE研究网络中的项目经理。他解释说，Wildpoldsried是这个计划的理想启动地点。他表示：“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了。换句话说，它已经展示了一些我们希望未来在整个德国能够看到的图景。”

Wildpoldsried的居民也是这个研究项目的受益者。2016年，他们自己的发电量已达到其自身用电量的五倍以上，大大过了高峰时段的需求量。

项目一个接着一个

IRENE项目已于2013年底圆满结束。事实证明，这个智能电网能够灵活地平衡社区内波动的电能供应和用电需求以维持电网稳定。要实现这一点，们借助了许多的技术和产品，这其中就有两个可控的配电变压器和一个蓄电池组装置。社区的智能电网还配备了复杂的测量系统、的通信基础设施以及分布式可再生能源发电系统（如光伏和沼气发电单元）。

在项目中，科研合作伙伴与Wildpoldsried的居民都是受益者。有了智能电网，如今，Wildpoldsried的发电量已达到其居民用电量的五倍以上，大大过了高峰时段的需求量。

这样一来，IRENE项目的合作伙伴便能创造出理想的技术条件以开展后续研究计划，并朝着实现德国2050年能源转型的目标逐步迈进。2014年7月，预计为期三年的IREN2计划正式启动。

德国亚琛工业大学的Torsten Sowa在谈到IREN2项目的背景时表示：“如果自2050年起，五分之四的电能将来自可再生能源而非常规电厂，那么就当前的技术水平而言，我们仍面临着一个重大挑战。因为当前使用的可再生能源的能源系统尚不能提供所谓的系统服务，例如提供无功功率以维持叠加电网的电压。换句话说，要想实现2050年的目标，我们需要解决方案。”

在Wildpoldsried，西门子安装了一台调压变压器以消除电压波动的影响。这种装置在高压电网中较为常见，但其在本地中压网络中的使用却是一个新尝试。

取代常规电厂

于是，IREN2计划应运而生。该计划由德国经济和能源部出资开展，为期三年，其目标是使用分布式发电系统和组件（如蓄电池设备、热电联产电厂、沼气发电单元和柴油发电机等）来改造Allgäu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。

从红色到绿色到蓝色：IREN2项目的研究人员将逐步在Wilpoldsried扩展其测试电网。

IREN2项目提供了科学研究以及实际测试独立网络和拓扑电厂的优化运行的机会。研究人员对网络结构及其管理进行研究，以期从技术和经济上找到优化包含分布式发电设施和附加组件的电力系统的方法。

将研究成果转化为经济效益

现在，西门子计划与Allgäuer Überlandwerk合作将研究成果转化为经济效益。为此，Allgäuer Überlandwerk成立了egrid公司。2017年5月，西门子获得了egrid公司49%的股份。

这家合资企业向配电网运营商提供关于智能电网如何在可再生能源占比很高的情况下进行扩展的相关建议。在谈到应避免不必要的电网扩展时，Metzger表示：“我们可以为项目加入更多‘智能’，而非仅仅增添砖瓦。”这一点的实现要归功于西门子从IRENE计划中归纳出来的优化配电网规划标准。

公用设施、市政府和工业企业是egrid公司的首批客户。西门子能源管理集团电力技术国际业务部负责人Michael 解释道：“我们面向分布式供电和储能的解决方案是源于实际的实用解决方案，这将让我们的客户受益匪浅。通过这种方式，我们正与Allgäuer Überlandwerk一起积极支持新的能源政策。”现在，egrid不仅是一家脱胎于研究项目的合资企业，它还带来了经济效益——egrid将助力新的能源政策的落实。

• 通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

• 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

• 可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
• 打印机
• 机器人控制
• 扫描器，条码阅读器，等

• 特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

  使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

  MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

• MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局数据：
  “全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
  例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。
• 内部通信总线(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
• 功能强大的通信技术：
  • 多达 32 个 MPI 节点。
  • 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
  • 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 灵活的组态选项：
  可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的化调整。例如，任意两个MPI节点之间多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。