世界需要改變能源系統以確保可持續增長。圖片來源：Construction Photography

2.5億人仍在使用薪柴、木炭做飯取暖;6500萬人無電可用……近日，東北亞和東南亞兩份“能源互聯網規劃研究報告”發布，一組數據觸目驚心。

雖然當下能源技術不斷發展，各國對清潔發展和電網互聯也越加重視，但面臨能源供給形勢嚴峻、化石能源比重過高和跨國輸電能力不足等問題的國家和地區仍不在少數。

此外，“就能源使用而言，我們現在浪費了大約一半的一次能源”，美國國家可再生能源實驗室的Benjamin Kroposki在日前舉行的第二屆能源互聯網與能源系統集成國際會議(IEEE EI2)上說，“在未來，我們應尋求改變，提高能源使用和生產的靈活性、安全性，并致力于最大限度地利用現有能源基礎設施”。

不少專家認為，能源轉型和互聯互通，是解決能源問題的“良藥”。

一直以來，德國致力于進行能源轉型，向有利于分散能源和可再生能源的方向轉變，贏得了廣泛的贊譽和利益。

近日，東芬蘭大學環境政策學家Tuula Teravainen在《自然—能源》上撰文表示，能源轉型代表了一種更廣泛的國際趨勢，即向新的能源政策和規劃方式前進，德國的經驗對其他國家可能也有啟示。

聚焦能源轉型

德國提出了目前極具挑戰性的能源轉型目標：到2025年，可再生能源發電占總發電比例提至40%到45%，到2050年達到80%。無疑，能源轉型在德國已獲得從上到下的廣泛支持。

為了實現能源轉型目標，德國聯邦政府在2016年修訂并通過了《可再生能源法案》《能源轉型數字化法案》和《電力市場法案》3部能源法案。

德國復興信貸銀行對4000個家庭所做的調查顯示，德國民眾對能源轉型熱情高漲。超過90%的受訪家庭贊成能源轉型，23%的家庭已在積極使用能源轉型新技術，其中8%的家庭利用太陽能發電。

但其他國家對德國能源轉型的態度和視角各不相同。

匈牙利羅蘭大學的Miklós Antal和芬蘭赫爾辛基大學的Kamilla Karhunmaa分析了芬蘭、英國和匈牙利3個具有不同能源政策路徑的歐洲國家對德國能源轉型的相關報道。

Antal和Karhunmaa收集了這3個國家2011年至2015年間的日報新聞源，比較分析了它們對德國能源轉型的看法。結果發現，對能源轉型的陳述，因國家政策的優先次序而異，因此呈現出不同畫面。10月22日，相關論文刊登于《自然—能源》。

此外，這些報道主要通過技術經濟視角，并強調供應方面的措施和能源技術，如核能、太陽能和風能。相比之下，其他可再生能源，如生物質能，以及更廣泛的環境和氣候問題，往往沒有得到多少關注。

Antal表示，在這3個國家不同的解讀中，國家能源政策話語的歷史文化嵌入清晰可見。盡管歐盟在指導其成員國的氣候和能源政策方面發揮了重要作用，但各國在政治結構、文化、環境價值、經濟形勢和能源生產方面的差異仍然很大，這些差異同樣影響了該國對能源轉型的認識。

各方協調

Teravainen指出，圍繞能源轉型的各國意見分歧，也凸顯了更廣泛的問題：在社會技術轉型過程中，理想的能源未來，以及可能相互沖突的政策、經濟目標如何協調。

例如，在德國的能源轉型中，盡管可再生能源份額在這10年中大幅增加，但二氧化碳減排未能取得多大進展。因此，到2020年，該國溫室氣體年排放量在1990年的基礎上減少40%的目標可能仍然遙不可及。

“一個重要因素是德國繼續依賴化石燃料，尤其是煤炭，后者在德國的能源結構中仍發揮著重要作用，這就產生了在國家能源政策辯論中的政治緊張關系。”Teravainen說。

除了造成政治緊張，能源轉型的經濟影響也十分深遠。新舊能源產業、能源交易模式等都需要經歷變革。

其中，能源區塊鏈正顛覆著全球能源領域。IEEE電力與能源協會主席Saifur Rahman在IEEE EI2上提到，利用區塊鏈和物聯網能構建更廣泛、多樣的能源交易平臺。

Rahman向《中國科學報》記者描述了這樣一個應用場景：許多家庭使用太陽能發電，而借助區塊鏈交易平臺，家庭能源生產者可以把多余的能源賣給鄰居，從而減少能源浪費，提高利用率。

無論如何，在此前舉行的二十國集團能源部長會議上，各方均一致認為能源對未來發展至關重要，應對氣候變化、確保能源安全的目標不可動搖，而能源系統轉型可以有不同途徑，轉型過程應可持續、靈活并兼顧能源安全。

另一方面，除了能源轉型，通過構建全球能源互聯網，實現用清潔能源替代化石能源，也有助于解決能源緊缺、緩解氣候變化等問題。

“特大”“特小”推動能源互聯

2015年，中國國家主席習近平在出席聯合國發展峰會時表示，中國倡議探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。

全球能源互聯網是清潔主導、電為中心、互聯互通、共建共享的現代能源體系，其實質就是“智能電網+特高壓電網+清潔能源”。

而對于全球能源互聯網的構筑，全球能源互聯網發展合作組織主席劉振亞曾表示，特高壓電網是關鍵。

“特高壓電網能夠實現數千公里、千萬千瓦級電力輸送和跨國跨洲電網互聯，并且具有容量大、效率高、損耗低、占地省、安全性好等顯著優勢，全球各大清潔能源基地和用電地區都能置于特高壓電網覆蓋范圍內。”劉振亞說，因此起關鍵作用。

除了“特大”，“特小”也不應忽視。

“微電網能實現分布式電源的靈活、高效應用，能推動傳統電網向智能電網過渡。” 美國工程院院士、IEEE會員Mohammad Shahidehpour告訴《中國科學報》記者，“智能微電網是能自我控制的獨立系統，既可以與外部電網運行，也可以孤立運行，能提高供電的可靠性，而且有助于更好地管理電網。”

例如，在歐洲，微電網已成為未來電網的重要組成，借此為分布式電源與可再生能源的大規模接入作準備。

“但一直以來，人們并未給予這些微小電網足夠的重視，這意味著要利用它們更好地管理電網系統，就需要尋找新的保護系統、操作方式和傳感器等。”Shahidehpour說。

總之，正如Kroposki所言，智能發電是隨著需求而來的，通過發展能源系統集成，從一體化的角度看待能源的使用和生產，充分實現各類能源的互聯、開放、共享和協同，才能形成最美的能源未來。

相關論文信息：

DOI:10.1038/s41560-018-0279-9

DOI:10.1038/s41560-018-0248-3