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互聯之城——全球能源互聯網對世界意味著什么

2016-01-20 14:35:03 《能源評論》雜志   作者: 本刊編輯部  

全球能源互聯網的構建,將極大提高能源利用率來滿足我們急劇增長的能源需求。這一切,將是未來城市可持續發展的不二法門。

2015年9月26日,習近平主席在聯合國總部發表題為《謀共同永續發展 做合作共贏伙伴》的重要講話,首次明確提出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。未來幾十年是構建全球能源互聯網的關鍵期。

智慧城市是物質生活不斷提升的要求與需求,也是能源資源優化配置的參與體,更是城市解決環境與經濟發展問題的重要途徑。城市的智慧化意味著,未來能源的應用與使用不再是純粹的供給關系,更是一種需求關系。

那么,全球能源互聯網對智慧城市究竟意味著什么?二者之間存在什么樣的必然聯系?

有鑒于此,本刊在浙江省衢州市舉辦了"第26次《能源評論》學術沙龍暨'能源互聯網驅動智慧城市'圓桌論壇",邀請國家發改委、科技部可再生能源與新能源國際科技合作辦公室副主任趙剛,國家工信部賽迪研究院副院長劉文強,中國汽車工程學會電動汽車分會主任、清華大學汽車研究所所長陳全世,國家發改委城市和小城鎮改革發展中心交通研究院院長張國華,國務院發展研究中心信息中心處長李廣乾,中國社會科學院可持續發展研究中心研究員莊貴陽,中央財經大學經濟改革與發展研究中心高級研究員闕詩豐等專家一同尋找到構建全球能源互聯網與發展智慧城市之間的契合點,探索出一條智能、清潔、綠色的低碳城鎮化之路。

什么是全球能源互聯網

簡單來說,全球能源互聯網就是全球+能源+互聯網,全球講的是世界范圍的區域空間;能源講的是基本生活要素;互聯網講的是新型的交換方式。這樣一來,全球能源互聯網字面的意思就是新建一個無國界范圍的、由最基本能源要素構成的、并借助新型方式的配制交換網絡。從電力角度認識和分析,全球能源互聯網還可以理解為由三大網絡構成的整體,即特高壓電網+泛在智能電網+清潔能源。也就是說,它是以互聯網理念構建的能源、市場、信息和服務高度融合的新型能源體系架構。

全球能源互聯網的配置交換特性和多要素的能源體系架構決定了其具有平等、互動、開放、共享四大特征。

平等,就是人人都能享受清潔能源和全球信息。實際上世界爭端大量來源于資源的不平衡引發的攫取和掠奪。全球能源互聯網的形成,將突破原有對于資源和時空的約束,大大緩解人們的能源需求,讓人人享有信息得到可能。同時,還使得能源供需雙方有了平等發展的機會,改變了能源單向傳輸模式。眾所周知,電力對消費者是單向關系,你提供電力我消費電力,未來伴隨全球能源互聯網的發展,它們之間是互相作用的。未來的電力消費者,可能既是電力行業的需求方也是供給方。隨著雙方的交互性增強,平等關系也由此確定。

交互,就是能源和信息網絡。通過它來連接傳感器和無線網絡單元,使城市能源具備智能化需求。實際上,電力行業很早就開始探索利用電力網絡進行信息數據的傳導。電線作為導線不僅能傳輸電能,也能傳輸數據。未來完全有可能基于現在的電力網絡環境構建一個新型的信息網絡,當然也可以是電力網絡和現有信息網絡進行疊加,構建一座信息傳遞、網絡溝通的未來之城。

開放,就是多點接入、多形態融合和多方參與。原來我們有發電廠、電力公司、消費者、企業,未來這種對象身份明確、簡單參與的形態將會被變得復雜而豐富,從生產到消費的門檻也會被逐步的弱化甚至消失。舉個例子說,隨著電力體制改革,也許在不遠的將來,每個用戶對電的也將出現新的需求,既有追求價格的,也有要求質量的,還有強調來源的,這些都會體現出開放的特點來。

共享,就是全球能源互聯網成果的普惠過程。這種成果的共享范圍不僅僅是原來我們理解的某個企業或某個政府部門能夠享受到的好處,未來所有參與到全球能源互聯網建設的個人、單位、政府、社會都會享受其成果。舉個例子,現在家里沒有鋪設太陽能面板,你只能作為電能消費者,鋪設之后你就可能既是能源的消費者,也是能源的生產者,你在能源環節中的角色就發生了變化。夸張一點說,將家庭定義成一個微型電廠也未嘗不可。

什么是智慧城市

城市是我們能源消費的主體,我國能源消費的70%集中于城市,綠色能源的廣泛發展,將有力驅動城市建設,最終實現城市用能方式與發展方式的共同轉變。由此可見,當今城市發展,必須要與綠色能源相結合,這樣才能稱之為智慧城市。智慧城市能夠利用信息化的技術充分感知城市各種活動的需求,并作出智能的響應,包括零碳能源的開發、配置和消納,是一座綠色的、可持續發展的城市。從特性分析來看,智慧城市應當具有網絡化、智能化、服務化和協同化四個典型特征。

網絡化,就是信息和資源傳遞的網狀交互。之前,我們的能源、信息傳遞都是單向渠道,而智慧城市要求這種傳遞是雙向的甚至多向的。一方面,能源、信息的儲備將智能化地服務于整個網絡的需求方;另一方面,通過信息網絡將能源的消耗水平轉化為城市的健康指標和生命體征。舉個例子,原先,我們講電能相對于化石能源,最大的麻煩在于電能發出來,可以有波峰波谷,但是不能停。而未來,一旦把儲能概念引入,那么電能將具有儲存性質,它在整個能源結構中的位置會發生巨大變化。這改變了電的即發即用屬性,可以把時空點交錯開,能源使用就更加高效,成本也會得到大幅降低。

智能化,就是家庭作為城市最小單元,智能水平逐步提高。我們過去把智能化理解成高大上的東西,并不是針對個人,但未來都將滲透到千家萬戶。未來,每家每戶都既是城市的電力需求者,也是城市的電力供給者。舉個例子,今后大家早上開車去上班,那么所有傳感器就會在城市市政的監控系統體現出來,我們能看到有多少輛純電動汽車,有多少輛汽油車在跑?現在的PM2.5指數是多少?每天的變化趨勢如何,它跟城市的人口、資源分布流動之間呈現什么關系?這些數據一旦拿出來做對比分析,對每個行業都具有非常大的經濟價值。

服務化,就是從基于生產的服務轉變為基于需求的服務。這其中包含,基于城市、產業效能提升的增值服務;基于產品、能源交易便捷的增值服務;基于信息、產業、資源整合的增值服務。

協同化,主要包含四個層面:首先,智慧城市和能源互聯網協同發展。智慧城市成為能源互聯網的重要驅動力,能源互聯網成為智慧城市的重要組成部分并連接著各個智慧城市。其次,各個智慧城市之間的協同發展。城市成為地球村的一個成員,分工和特色更加清晰,優勢更加互補,信息更加共享。再次,眾籌模式。城市建設的每一個環節,可以通過網絡實現群體創造力量的匯集,包括能源的開發、配置和存儲。最后,產業鏈上下游協同。智慧城市內的科研、生產、流通、消費鏈條協同循環,消費的過程支撐科研、生產、流通。

兩者的關系

通過對全球能源互聯網和智慧城市概念的解析,我們能夠看到,兩者同時具有互聯網屬性,以及對能源需求的高效清潔利用屬性。兩者的發展應是相輔相成,相互促進的關系。全球能源互聯網是智慧城市發展的重要機遇和有力支撐,智慧城市又是全球能源互聯網的重要支點和節點。

從能源角度分析,全球能源互聯網是在全球范圍內對清潔能源的開發和利用。而綠色、清潔能源正是智慧城市發展的基礎,也是智慧城市的主要特征。全球能源互聯網強調"兩個替代",一個是清潔替代,一個是電能替代。清潔替代是在能源開發上以清潔能源替代化石能源,走低碳綠色發展道路,實現化石能源為主、清潔能源為輔向清潔能源為主、化石能源為輔轉變。電能替代是在能源消費上實施以電代煤、以電代油,推廣應用電鍋爐、電采暖和電動交通等,提高電能在終端能源消費的比重,減少化石能源消耗和環境污染。這兩個替代正與智慧城市發展的綠色環保、智能生態相呼應。由此可見,全球能源互聯網和智慧城市之間是促進和協調的發展關系。

首先,全球能源互聯網能夠解決智慧城市的能源問題。智慧城市,能源是基石,智能電網對預防大規模停電,提高電網故障自愈能力,提高能源安全將起到有力的支撐;大家也許會問,未來的智慧城市,每個家庭都可能是電力的提供者,那還需要大電網嗎?這需要解釋兩個問題。第一,未來智慧城市,以清潔能源為發展方向,這種微網建設不可能一步到位,其整體建設必須得到大電網有力支撐才能完成。第二,一旦智慧城市的微電網建成以后,現有的大電網就變成一個資源交換平臺。這樣一來,通過微電網產生電能可以通過大平臺進行交換,未來的電網,將不再是所謂的電能提供者,而是一個電能平臺的提供商,為大家提供電能交換與信息交流的提供服務。

其次,全球能源互聯網推動智慧城市生產模式轉型。未來,在全球能源互聯網的建設過程中,生產模式將發生一系列變化。在能源生產方面,將打破資源生產和消費壁壘,形成集中式和分布式相結合的生產模式。此外,能源的均衡使城市發展自身特色產業,使能源消耗為主的規模效益轉變為定制生產、服務化生產成為可能。同時,這些生產環節將得到無限細分,使得人人參與,城城參與,從而帶動關聯產業發展。

最后,智慧城市助力全球能源互聯網。這里面包含三個概念:支點(節點)、驅動力和微循環。眾所周知,所有網的形成就是兩個基本要素,一個是線一個是點。那么線已經有了,就是我們的電網。但不可能只有線,因為它最終必須落地,落地就是點。可點該放在哪里?就應該放在智慧城市里,把智慧城市作為今后全球能源互聯電網的一個支點和節點,只有這樣才能把智慧城市有效的連接起來。

智慧城市建設是全球能源互聯網的重要驅動力。我們的城鎮化進程速度相當快,電能需求也非常旺盛,這是發展全球能源互聯網最基本的動能。此外,從技術方向考慮,智慧城市的發展,本身對于技術創新就有很高的要求,而技術創新又能對全球能源互聯網的持續發展提供源源不絕的科技驅動力。

智慧城市實現了全球能源互聯網生態的微循環。什么是微循環?打個比方,我們可以把全球能源互聯網理解成身上的大血管、主動脈,可以把智慧城市建設的微電網、分布式能源理解成毛細血管。一個人不可能只有主干血管沒有毛細血管,否則這個人是生存不下去的。反之亦然,沒有毛系血管也不行,所以,全球能源互聯網要由主電網、支電網結合、微網共同配合才能促進整個城市的健康發展。

未來的暢想

說到這里,人們不禁要問,全球能源互聯網和智慧城市未來會發展成什么樣?下面,我將對這一藍圖做一個暢想。

人人享有可持續能源。依托全球能源互聯網,能夠開發利用分布廣、潛力大的清潔能源,保障城市經濟社會發展所需能源長期穩定供應,真正實現人人享有綠色能源。同時,國際能源爭端和沖突不復存在,城市不用再擔心用電高峰、用能高峰,大停電事故不會重演,能源供給不再有盲區。取之不盡的清潔能源,充足的電能,充分滿足人類生產生活的物質需求,用能、用電成本大幅降低。

能源有序合理分配。清潔能源得到充分開發,通過互聯互通的全球大電網平衡不同地區能源供給,實現能源優化配置。未來城市甚至是整個地球將成為一個"能源村",能源配置更加便捷,更加高效,更加智能,用戶用電更加有序,對智慧城市的建設和推動具有巨大的作用。

帶動新興產業發展。全球能源互聯網將傳統能源的集中生產轉變為分布式生產,打破了能源生產與消費的壁壘,能夠帶動城市內新興產業的發展。圍繞綠色能源、智能網絡、節能環保等應用,能源、信息、材料、制造、生物、環境等領域將得到大力發展。同時產業邊界漸趨模糊,產業交互、行業融合、同一產業上下游融合成為趨勢,傳統產業將完成轉型、升級、再造。

帶動商業模式創新。全球能源互聯網不僅是電力、能源的載體,而且是信息、服務、科技創新和文明的載體,將催生出新的經濟模式。在全球能源互聯網平臺上有數以千萬計的人及大量的可穿戴設備、移動裝備、電動汽車、家庭、工廠、建筑等在線。人們可以投資各種能源項目,以能源高效合理利用的新興業態將成為商業熱點。

形成高效社會形態。借助能源互聯網、信息互聯網、物聯網等手段,城市管理可以實時分析決策,城市運轉更高效。豐富、可靠的電力,保證了城市基礎設施、交通工具、生產設備的正常運轉,確保社會穩定運行。用于運輸煤炭、石油的公路、鐵路、海運等運力充分釋放,交通運輸更安全、更快捷。全社會資源共享、多行業協同服務,拓展出廣闊的應用領域。

實現真正意義生活智能化。普通家庭通過全球能源互聯網平臺實現能源管理、移動終端購電、水電氣多表集抄、綜合信息服務、遠程家電控制等。人人都可以生產能源、分享能源、控制能源,甚至定制能源。工作地點從工廠、辦公室轉移到家中。自動化工廠、智能化生產線、無人駕駛等成為現實。人們從枯燥、重復的工作中解放出來,從事自己喜愛的創造性勞動,實現人的全面、自由發展。

綜上所述,全球能源互聯網通過"兩個替代",大量節約化石能源,減少二氧化碳、二氧化硫的排放,城市環境將逐步實現綠色、清潔,"霧霾"將不復存在。全球能源互聯網深深融入社會每個角落,與互聯網、物聯網等相輔相成、相互促進,共同打造全面網絡化、高度智能化、服務多樣化、產業高端化的"智慧城市"。

(本文由中央財經大學經濟改革與發展研究中心高級研究員闕詩豐執筆,王瑛、于濤、張亞平對此文亦有貢獻)




責任編輯: 江曉蓓

標簽:能源互聯網