我們目前可以說正是面臨著一個新的科技革命的前夜。今年政府工作報告里,李克強總理用了很多“互聯網+”,最近也比較熱。可以看到這也是經過前面30年左右時間的互聯網、移動手機跟智能手機長時間的基礎設施的積累,到了目前第二階段,由于互聯網正在對各行各業產生革命性的顛覆性的變化,所以互聯網是一個重要的推進劑,正在產生很多化學變化。
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其中包括互聯網跟商業結合,就產生了電子商務。包括淘寶、京東、一號店,完全顛覆了我們傳統商業。另外,就是金融跟互聯網結合,產生互聯網金融,包括支付寶、余額寶等等。同時,有些人可能不一定很熟悉的,就是互聯網+教育,目前我們叫慕課,被認為是正引發一場學習的革命和教育的革命,正在改變幾千年來的教育模式,被認為是印刷數發明以來教育領域最大的革新。這一塊國內的學校包括國外目前都在推進。
互聯網+新能源,到底會產生什么變化?這里有兩本書,一個是前幾年的《第三次工業革命》,一個是去年剛出的《零邊際成本社會》,里面最主要的一個觀點認為,第三次工業革命的五大支柱,包括綠色能源,能源是從高碳向可再生能源轉型,另外一個,就是通過互聯網,還有就是微型發電廠,將來每個建筑、每個小區、廠房、商店,都不光是一個使用、消耗能源的單位,同時是產生能源的單位,每個建筑都是一個微型發電站。我認為這是一個非常重要的觀點。另外,就是存儲間歇式能源,在每一棟建筑物中使用氫儲電設施和其他技術,以存儲間歇式能源。同時構建一個能源互聯網,互聯網和信息技術將一個微型電廠轉化成能源的共享網絡,還有就是整合運輸系統,包括未來插電式的燃料電池汽車等等。
能源互聯網這個概念,現在還太小。所以我后面都稱作互聯網能源,可能更確切。我認為更重要的概念,就是未來是通過移動互聯網、物聯網、大數據、云技術,將人跟人、人跟能源裝備、能源裝備跟能源裝備、能源裝備跟服務、服務跟服務,完全互聯互通起來。最后使每個單元賦予智能,智能用電、智能儲能、能源管理、服務完全智能化。這是未來會產生革命性的一個實質性內容。其中將各種設備實現端對端的連接,比如分布式能源、樓宇管理系統、電動汽車、智能家居等。同時互聯網能源會接入巨量設備并產生天量數據,通過大數據進行管理,使它實現智能化,使儲能設備、發電設備、企業和家庭內每臺用能設備和電動汽車都可以智能化。把家家戶戶的用電習慣分析出來,有些家庭可能洗衣機是周末用,家里有老人可能每天都會用,每個家庭用電習慣不一樣,這樣就可以進行預測,進行電量需求的精準分析。同時,互聯網能將消費和生產之間,消費者跟消費者之間、生產者跟生產者之間信息共享,包括進行及時的合作、費用實時的跨區分攤以及動態的電價、即時服務。還有可以通過大數據把間歇式能源,比如光伏進行區域間電網調度,進行進一步的優化。我認為這是互聯網能源最重要的一個內容。
互聯網能源這個概念,實際有些成型了。從大勢來看,這是BP(英國石油公司)的一個2035年能源展望,認為到2035年,電力可達到能源比重的47%,可再生能源技術是低碳全球能源供應的重要支柱。到2040年,可再生能源發電量將占全球新增發電量的近一半。我國在基本情景下預計2030年風電裝機4億千瓦、太陽能發電裝機4億千瓦,在積極情景下預計風電12億千瓦、太陽能8億千瓦。2050年我國非化石能源裝機量將達到62%,發電量到50%,風電、太陽能發電有望主宰電力系統。
另外一個例子,上海交大建的“正能量”建筑。我們一般把建筑稱作零能耗建筑,但是這個我們稱為“正能量”。這個正能量含義很明確,現在有13千瓦的一個光伏系統在樓上,光熱6平方米,這里面就是按照每個月所發出的電量,已經遠遠超過所消耗的電量。這個樓就是一個微型發電站,首先是自己用,所謂正能量,就是不斷發出的電是大于消耗的電量。其中用的是光伏一體化建筑系統,包括全回收新風,也包括太陽能熱水、空調、冷凝水回收,包括整個墻體的隔熱,包括自然照明+智能照明+日光照明,還有智能家居控制系統,雨水收集和生態循環等等。我想這也可以看做是未來建筑的一個樣板。
再看上海市政府力推的上海崇明高比例可再生能源利用的區域性示范項目。有一個概念就是多能互補、分層接入、就地消納。真正進一步提高可再生能源在崇明示范區的整個比例,這里面包括輸電層面,一個是大規模的風電接入,比如崇明周邊海上風電接入,以及風電跟燃氣發電的協調示范。第二就是配網層面:計及分布式發電及多微網的靈活配電網示范及風電場儲能接入示范。第三用戶層面:開展鈉硫儲能(工業微網)、社區微網、建筑光伏、電動車充換電站、用戶互動示范。我認為這是未來城市用能的一個非常好的示范。
可以說這個概念就是把太陽能跟建筑一體化,包括建筑的分布式風電、冷熱電聯供、智能微網,里面主要是通過電、冷、熱的區域的調節、互補,實質就是希望通過多元的智能協調,最終達到可再生能源優勢互補跟分層消納,最終達到用戶側能量自平衡,盡可能多地自消納。這個自消納,我們一般來說太陽能、風能由于是階梯式能源,只能作為一個補充能源。而且我們在電網里比例往往是10%都不到。但是如果我們進一步提高到20%、30%、40%、50%、60%,那就是一個很大的變化了,而且我們看到了這樣的曙光。
再看歐洲-德國的案例。歐盟2008年提出實現20/20/20目標(二氧化碳排放降低20%,能源利用效率提高20%,20%的電力消耗來自可再生能源),從目前的發展來看,這一目標會超額完成。很多國家已經遠遠超過20%了。德國先后宣布棄核和棄煤,構建全部采用可再生能源的用能體系,主要依賴陸上和海上風電及遍布全國的分布式光伏發電。去年德國的一個休息日,德國的可再生能源發電量已經超過了全國的用電量。這對德國來說也是一個大事情。2013年丹麥、德國、西班牙等發達國家的非化石能源消費已大于30%。
德國也做了很多示范,德國有六大能源互聯網示范基地,包括水力發電、調動消費者成為消費者、發電者,在做各種不同的可再生能源的示范。因此從德國的能源轉型,可以給我們互聯網能源一個很好的啟示:
第一,德國能源互聯網項目的特點:分布式可再生能源、基于互聯網的交易和服務平臺。
第二,風能、太陽能是未來潛力最大的、最經濟的技術。現在風能已經比較經濟了,太陽能總的來說現在已經比較接近于目前的電量。
第三,為實現高比例的可再生能源,常規電力將現有的“基荷電力”轉變為“調節電力”,這是顛覆性的變化。
第四,需求側管理是關鍵,調節具有巨大潛力。
第五,分布式儲能和微電網可以有效提高電網供需平衡。特別是現在上海,白天跟晚上峰谷差非常厲害,完全可以通過可再生能源來調節。
第六,建立新的市場機制,保證能源轉型。
最后有幾個結論。
互聯網技術與可再生能源結合起來,為未來的能源生產、消費,帶來革命性的變化。19世紀,第一次工業革命造就了密集的城市核心區、拔地而起的工廠;20世紀,第二次工業革命催生了城郊大片房地產業以及工業區的繁榮;21世紀,第三次工業革命將會把每一棟樓房轉變成住房和微型發電廠。
終極暢想。人們在手機上輕輕一劃,就可以把屋頂多余的光伏通過APP軟件賣給附近準備給電動車充電的陌生人;每戶的家用電器可以根據能耗曲線設置最佳的開關時間,并且遠程遙控,這個現在就能做到,建筑物能耗可以隨時根據實時電價動態調整;沙漠和大海里安裝各種新能源發電設備,可以通過APP由國民競拍投資自由交易;城市整體能源消耗和二氧化碳排放隨時根據天氣和時間變化,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;零邊際成本的社會將改變傳統自上而下的垂直式社會體,將創造更協同分享、扁平化、分散化的社會網絡。這可能對于未來是最大的變化。
因此,有這么幾點結論:一個,互聯網能源將對能源發展產生難以估量的影響。從能源利用來說,從高碳到低碳;可再生能源從補充能源到主流能源。能源生產形式來說,是從集中到分散,分散跟集中相結合。比如更多的分布式的可再生能源的發電,每棟樓都是一個微型發電站。還有從生產、消費來說,目前從能源來說,生產就是生產,就是大的發電站,消費就是家家戶戶、工廠都是屬于消費者,而未來非常重要的是產銷者的概念,既是生產者,又是消費者,就像我們目前的3D打印一樣,我喜歡一個杯子,就設計一個,打印出來,發現造型不錯,還可以放到網上賣,變成自己的品牌賣這個杯子,所以既是生產者、使用者,又是消費者。對電力來說也是一樣,說到底是一個生產單位,又是消費單位,是一個產銷者的概念。互聯網能源可以使可再生能源分層接入與消納得以實現,大幅度提高可再生能源發電在電網的比例。這個比例不是10%,可能是成倍的上升。這樣的話,我們大量的火力發電就可以不用甚至可以下降,這樣我們PM2.5問題就可以迎刃而解。這種變化完全是革命性的、顛覆性的變化。
事實表明,當今社會科技進步對社會經濟發展的推動,往往超出我們的想象。10年前很難想象互聯網能發生到今天這個程度,對各行各業顛覆性的變化。不能簡單地用現有的技術線性外推30年以后的中國和上海發展。要高度重視互聯網能源給我國能源生產、消費和生態環境帶來的影響和可能的顛覆性、革命性變化。
責任編輯: 李穎