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能源互聯網:能源的黃金時代

2014-10-29 15:55:11 中國能源網   作者: 耿漢  

“昨天你對我愛理不理,今天我讓你高攀不起。”這句桀驁不馴的狂言近來在互聯網上一石激起千層浪,15年前一位滿懷雄心壯志的年輕人來到美國硅谷尋找投資機遇,然而面對200萬美金的請求三十家風投公司統統給予無情的回駁。今年中秋,這位已逾知天命之年的中年人再次來到美國,然而這一次他卻是擁有價值上千億美元上市公司的董事會主席。如今,他已無需躬身祈求投資機會,因為這次前來尋找投資機會的華爾街大佬們排隊拐了18個彎,連電梯都需等40分鐘。這不僅僅是馬云和阿里巴巴的逆襲,更是互聯網的一次扭轉乾坤。1999年,鮮有人了解互聯網,阿里巴巴還只是《一千零一夜》中的阿拉伯樵夫。同樣,在2014年,能源與互聯網在許多人看來依舊是不相干的兩個名詞,然而無論是從微電網的發展還是可再生能源的利用上,種種跡象均暗示著能源互聯網正悄然開啟二十一世紀能源的一個黃金時代。

何為能源互聯網

也許歷史有一天會把2014年當作能源互聯網的元年,但這個概念著實讓當下的很多從業者如墜霧里。不過也有不少具有先見之明之人先知先覺,比如前不久剛剛從微軟跳槽到百度的新任總裁張亞勤,他從前幾年大談云計算大數據的浮躁中走出,以實際行動宣告了互聯網世界的巨大轉型:“從1980年到2010年的三十年期間,世界是從物理的到虛擬世界的轉移,而從2010年到2020年以后,則是從虛擬到物理世界的逆向改變。”無論這句話聽上去有多么生澀難懂,都足以預示著未來十年有很多傳統產業將被顛覆、重塑,而人類生活、工作的方式也將隨之發生更大的變化。而“能源互聯網”,因為其對人類生活需求的影響息息相關和環保之風日盛,無疑是這里面最值得挖掘的金礦。

追溯其源頭,美國著名經濟學家杰里米•里夫金在他的著作《第三次工業革命》首次提出能源互聯網這一概念。杰里米•里夫金認為:“在即將到來的時代,我們將需要創建一個能源互聯網,讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享,就像我們現在在網絡上分享信息一樣。”廣義上來講,能源互聯網其實是以互聯網理念構建的新型信息能源融合“廣域網”,它以大電網為“主干網”,以微網為“局域網”,以開放對等的信息能源一體化架構,真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用,因此可以最大限度地適應新能源的接入。能源互聯網把一個集中式的、單向的電網,轉變成和更多的消費者互動的電網。在“2014新浪財經能源論壇”上,國家能源委專家咨詢委員會主任、原國家能源局局長張國寶表示,互聯網朝著消費型和生產型并重的方向轉變,互聯網B2B的模式也在向大宗能源項目擴張。他形象地將時下流行的電子商務與能源互聯網進行了比喻,他認為當下人們通過淘寶網購買小商品并通過快遞送貨上門,能源互聯網將使人們網購煤炭等大宗商品,通過鐵道運輸到購買者手中。

拋開這些生澀的概念,可以嘗試去設想能源互聯網在未來所能給我們生活帶來翻天覆地的變化:人們會在平板電腦上手指輕劃就能把自家屋頂多余的光伏發電通過微信賣給附近準備給電動汽車停車充電的陌生人;每一個家用電器會根據能耗曲線設置最佳的開關時間并隨時遠程遙控,建筑物的能耗控制隨時依據會議活動類型人數和實時電價進行動態調整;沙漠和大海里安裝的各種新能源發電設備可以通過程序由各國人民競拍投資自由交易;城市的整體能源消耗和二氧化碳排放隨時依據天氣和事件變化進行需求側編排以實現最優;每件商品、每個活動、每個人都會頭頂一個碳排放狀態條并可隨時與周圍進行交易。如果您認為這些都是天方夜譚,那么在幾年前討論“微信支付”,“余額寶理財”是否也是一紙空談?從儒勒.凡爾納的科幻小說如今照進現實,我們不難發現科技的發展有時會凌駕于理性的預測之上,而往往所謂的“幻想”最終卻會實現。

中國能源的“絲綢之路”

杰里米•里夫金在“未來能源之路——互聯與變革”能源論壇上表示,新興的互聯網技術與新能源產業的結合未來將給能源行業帶來顛覆性的變革,共享經濟有可能使能源的邊際成本降到零。他認為,目前已有的能源結構已經成熟,并且能源十分昂貴,傳統能源的利用技術也很難獲得更高的能源效率。以石油等化石能源為基礎的第二次工業革命貫穿了整個20世紀,目前已經達到頂峰。頁巖氣、致密氣、煤層氣等新的化石能源的挖掘,也并沒有給全球經濟帶來更多發展空間。而互聯網技術的發展給能源產業帶來了新的發展契機,這種機會將更多地提供給太陽能、風能、地熱能和生物質能等新能源。新能源如果與新的互聯網技術相結合,就可以改變目前的能源格局,并將能源的邊際成本降為零,從而誕生一個全新的能源供應體系。人們不需要支付成本就可能生產自己需要的能源。我們要做的就是把每個人多余的能源收集起來,建立起一個互聯網,將能源儲存起來。利用互聯網還可使這些能源在全球各大洲之間共享。”

事實上,美國和歐洲早就有能源互聯網的研究計劃。2008年美國就在北卡州立大學建立了研究中心,希望將電力電子技術和信息技術引入電力系統,在未來配電網層面實現能源互聯網理念。效仿網絡技術的核心路由器,他們提出了能源路由器的概念,并且進行了原型實現,利用電力電子技術實現對變壓器的控制,路由器之間利用通信技術實現對等交互。德國在2008年也提出了E-Energy理念和能源互聯網計劃。然而在杰里米-里夫金看來,中國將在共享經濟中走的最快,因為“中國有文化的DNA,在現代的資本主義之前人們就是共享自己的經濟生活,他們在社區當中把資源共同匯集在一起,相互的幫助。”他認為中國有發展能源互聯網的機會,因為互聯網技術等基礎設施得到了根本改變。中國未來如何發展能源互聯網?他提出:“接下來10年可以部署一個新的基礎設施,必須改變電網,開發熱電等數字化電網的基礎設施,包括運輸網絡等后勤網。”“把1萬億投資放在新的基礎設施上,30年后中國就會像新飛機起飛一樣”,杰里米-里夫金認為關鍵在于把錢投在電網等的新基礎設施上。“建立起中國的絲綢之國,在跨越整個的亞洲,這是中國的夢”,他提出中國部署“新絲綢之路”的方法在于類似能源互聯網的物聯網在整個地區的部署,因為“這樣一個數字化的交通網絡,可以讓幾乎所有人都參與到經濟活動中,把市場降低到零邊際成本,共享經濟。”同時,他認為中國所有領域中,能源產業、電產業最能助中國走向“新絲綢之路”,因此他建議中國積極部署能源互聯網,進行能源應用的長期轉化,在燃油當中實現去炭化。石油和化工行業一方面是能源的生產者,另一方面又對能源消費高度依賴。互聯網技術帶來的能源生產和使用方式變革,可能徹底改變傳統石化行業生產模式。

瓶頸與發展

英國石油公司(BP)此前發布的《2035年全球能源前景》預測,在所有燃料消費中,增速最快的是可再生能源,將以年均6.4%的速度增長。到2035年,全球14%的電力產量將來自于可再生能源。據了解,可再生能源尤其是太陽能發展最大的制約是并網發電,如果有互聯網技術的協助,新能源將獲得飛速發展。我國化石能源生產比重已由1980年的96.2%下降到2013年的89.1%。化石能源有所下降,但仍在能源生產總量中占主導地位。優化能源結構,要把理想的能源構成優化模式和現實可行的優化方案結合起來,既要對未來能源構成的理想模式做好頂層設計,又要從現實可行的方案做起。國網能源研究院電網發展綜合研究所所長張義斌認為,能源互聯網是一個類似于阿里巴巴的基礎平臺,能源在這個平臺上自由買賣。但這需要有相應的政策配套體系和制度才能實現。

此外,能源互聯網對現有技術還有更高更多的要求。首先,能源互聯網系統體系架構和其中的信息能源融合機制還需要深入研究。能源路由器是能源互聯網實現的核心,但能源的路由比信息要復得多,主要體現在存儲和控制的難度上。儲能相當于能源互聯網中的緩存,經濟可行的大規模儲能仍然是技術難點,效率、充放電次數、成本、容量等問題還有待解決。電力電子技術是實現能源互聯網控制的主要手段,按照用戶的需要以指定電壓和頻率控制電力的傳輸仍然是技術難點,電力電子變壓器和傳統變壓器相比仍然有效率、容量和可靠性等方面的瓶頸問題。最后是分散協同式的能量管理,傳統的能量管理系統需要在能源互聯網的基礎上實現一個能源信息實時采集、處理、分析與決策的能量管理系統。總之,要徹底實現能源互聯網關鍵性技術的產業化的確還有很長的路要走。但從已掌握的技術看,從簡單到復雜,逐步集成創新來實現能源互聯網的原型系統和示范工程,還是具有一定的現實可行性的。

結語

隨著新一輪能源變革的到來,新能源技術、智能技術、信息技術、網絡技術不斷突破,能源互聯網正在承載并推動第三次工業革命。新一輪能源變革與新一輪工業革命再次相伴發生,這不是歷史的巧合,而是因為能源變革是工業革命和工業發展的根本動力,誰能牢牢把握能源變革這個根本,誰就能在第三次工業革命中搶占先機,在這個黃金時代真正找到財富。




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責任編輯: 中國能源網

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