我国智慧能源的机遇与挑战

2017-06-12 11:06 来源: FT中文网
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  2008年,IBM首次提出“智慧地球”的概念,智慧城市建设应运而生,并在近年来的全球城市建设中掀起了一股新浪潮。智慧城市建设的核心是智慧能源,但智慧能源又不局限于智慧城市。随着中国关于推进“互联网+”智慧能源发展指导意见的出台,智慧能源逐渐由概念探索步入实质建设阶段。那么该如何正确理解智慧能源?中国在这场能源革命中将面临何种机遇与挑战?

  智慧能源的本质是信息替代能源

  “以更少投入获得更多产出”是经济学中的一个常见命题,同样也适用于能源产业。推动能源转型的核心动力是人类对能源投入产出效率永不止息的追求,这种潜意识的成本收益分析从深层支配了人类对能源的理性选择。回顾人类历史上前两次能源转型,分别以煤炭取代薪柴、以石油取代煤炭,主要体现在主导能源的形态转变上,而正在发生的第三次能源转型将构建一个多元化的能源图景,将推动整个能源系统的全面升级,除了继续在能源品种上遵循“去碳化”的规律之外,能源体系的组织形式也将生成为更开放的生态系统。

  在互联网高速发达的今天,信息将为能源的生产、运输、存储、消费提供更高效的沟通和反馈机制,信息技术的深度介入将改变以往能源利用单纯追求规模扩大的定势,而是更多地将人的智慧融入其中,通过提高非物质性的信息输入,降低能源和资源消耗,使人类由被动使用能源变为主动改造能源,进而极大提高能源使用效率,获得更高的能源回报。从某种意义上说,人类智慧本身就是一种“能源”,充分吸收和利用它,正是未来能源的“智慧”特征之所在。

  杰里米·里夫金在《第三次工业革命》中曾提到,历史上的工业革命均是通信技术与能源技术的结合。智慧能源被冠以“互联网+”的修饰,也充分说明人们对能源系统和信息系统深度融合的期望。作为全新的能源形式,智慧能源代表了一种高效、安全、低碳、经济、共享、可持续的现代化能源体系,在这个体系中,能源流将如信息流一样多元、双向、顺畅、自由配置,由信息配置能源,能源提升价值,将会改变甚至颠覆人类的现有生活方式。

  智慧能源具有智能化、清洁化和去中心化三个主要特点。智能化体现在能源管理系统平台的应用上,借助互联网及能源大数据分析,使人类对能源的利用更加便捷高效,更加人性化;清洁化一方面体现在能源结构的清洁化程度提高,加大清洁能源的入网比例,另一方面,智慧能源将引领节能减排和提升能效的新风向,实现低碳化管理的实时监控与可视化管理;去中心化,体现在通过能源的互联互通推动能源在不同区域的优化配置,减少远距离集中式供应,增加近距离小范围的能源自我消纳。

  智慧能源的四个误区

  误区一:智慧能源就是智能电网的延伸。

  电力系统网络分布广泛、传输高效快速、可接入性强,将成为智慧能源布局的核心纽带,但智慧能源并非很多人狭义理解的“特高压电网+清洁能源”的网络升级版。实际上,智慧能源更应该是骨干电网与分布式能源的结合,微电网的建设显得更为重要。

  回顾历史,人类对能源的最初利用就是分布式的自给自足。电及电站出现后,传统的集中式供能系统得以发展,能源通过集中大规模生产和长距离输送,大范围地输送给不同区域的用户。随着城市规模的扩大,电网技术逐渐由高压、超高压发展到现在的特高压,能源长距离输送带来的大量损耗、大设备维护成本日益增高、峰谷能差造成设备利用率偏低、能源供给单一化造成安全依赖等矛盾逐渐显现。

  未来,智慧能源将逐步调和这种矛盾,呈现集中式和分布式协同发展的局面。分布式能源强调围绕消费者进行能源布局,突出对能源的就地收集、存储和使用。它将通过微电网进行管理,再由骨干电网联通起来,最大限度地实现能源与信息的流动与共享。微电网将作为智慧能源的最小能源载体,大幅分解骨干电网承载的压力。也可以说,智慧能源将由智能电网横向外延的平面模式,演变为家庭、社区、城市、区域不同层次电网组成的立体模式。

  误区二:智慧能源一定是可再生能源。

  人类长期不合理的能源生产和利用方式,造就了现今日益严重的环境问题,也使人们对现有能源体系诟病颇多。智慧能源强调清洁化,以太阳能、风能、地热能和海洋能等为代表的可再生能源在在其中发挥重要作用,但这并不等于说清洁能源是智能能源的唯一主角。未来的能源结构将是更加多元化的,将改变过去单一能源占据绝对主导的局面,清洁化的化石能源和清洁能源将会是智慧能源不可或缺的组成部分。特别是在中国,资源禀赋和终端用能结构决定了化石能源短时间内很难被无情抛弃,而应该更加务实地将其纳入智慧能源的考虑和布局当中。

  卢安武在《重塑能源》中曾描绘美国2050年将完全使用可再生能源,由国家发改委能源研究所牵头完成的中国版《重塑能源》也指出,可再生能源在2035年将为中国提供68%的发电量。理想虽然美好,但现实依然骨感。可再生能源推广之路似乎并不平坦。2016年,全国“弃水、弃风、弃光”电量共计近1100亿千瓦时,超过当年三峡电站发电量约170亿千瓦时,这无疑给可再生能源产业发展蒙上了阴影。究其原因主要包括:能源布局不均衡,当地消纳能力不足,这种能源结构性矛盾在“三北”地区尤为突出;可再生能源成本高企,政府补贴到位困难,价格出现倒挂现象;行业垄断等原因造成技术和行政壁垒,可再生能源入网门槛过高;传统能源产能过剩,也间接给可再生能源发展带来不小的冲击。

  中国能源发展的方向是化石能源清洁化与清洁能源规模化并重,相对于基数小的可再生能源而言,化石能源仍将在未来占据重要地位,特别是天然气作为清洁的化石能源,是现有能源体系向未来低碳甚至无碳能源体系过渡的最佳桥梁,因此将是发展智慧能源所不可忽视的。最新发布的中国能源发展“十三五”规划中指出,2030年天然气有望成为世界经合组织(OECD)第一大能源品种,中国也将在“十三五”期间将天然气比重提高到10%。天然气的主要成分是甲烷,燃烧产生二氧化碳和水,碳排放远小于其它化石燃料,且与可再生能源相比应用灵活、供能稳定、不受储能设施限制,具有更为现实的可操作意义。实现天然气和可再生能源协同发展,才是智慧能源的最终归宿。

  误区三:智慧能源是个纯技术问题。

  当前,直流电网、储能、安全通信等关键技术成为制约智慧能源发展的瓶颈,智慧能源的发展离不开能源技术的改革创新。然而智慧能源的发展并不能只依赖技术的单兵突进,比技术更重要的是智慧能源管理体系的建立和商业模式的创新。

  智慧能源的发展离不开良好的制度设计和管理体系作为保障。从某种程度上说,智慧能源的发展是“三分技术,七分政策”,这包括高屋建瓴的顶层设计、广泛适用的标准规范和与之匹配的监管体系,基础设施建设的统筹部署,智慧能源管理系统的建立和完善,还要通过政策对公众理念和投资进行引导,对重点产业和技术进行扶持,从而为智慧能源产业发展创造良好的土壤。

  智慧能源的发展更离不开创新的商业模式作为支撑。有人将智慧能源称为“能源淘宝”,一语点破未来能源交易个性化、多样化和平等自由的新特点。2015年3月,国务院发布关于进一步深化电力体制改革的若干意见,提出要放开管制、打破垄断、实现发电侧和售电侧的主体多元化,实际上就是希望以商业模式创新来激活能源产业的快速发展。未来,消费者将充分拥有能源使用的决定权,将有更多的零售商、小型用户和代理商参与多方交易,真正实现能源的个性化定制和按需择优选择。

  误区四:智慧能源只是能源从业者的事情。

  智慧能源倡导以互联网的思维来推动能源发展,代表了一种全员参与、互通共享的发展理念,将是能源供给、需求和信息的互联。与大工业条件下个人只是能源的被动参与者不同的是,在智慧能源体系当中,每个人都可以充分发挥主观能动性,自主选择能源、改造能源,积极创造新的能源形式,努力提高能源利用效率,当然,必要时也要付出经济上或者习惯上的某些代价。

  智慧能源的消费者同时也是能源的生产者。智慧能源将打破传统能源的单向辐射状供应模式,更注重能源的双向按需交流和动态平衡使用。智慧能源的生产端更为多元化、小型化,鼓励天然气、可再生能源等分布式能源纳入并网范围,人人都可以成为能源的供应者。通过降低市场准入门槛,也将极大鼓励能源领域的大众创业、万众创新。

  另外,智慧能源将真正实现“藏能于民”,有效保障国家能源系统安全。除了能源的生产和消费之外,储能领域将会被极大扩展,形成“供能、输能、储能、用能”四合一的立体系统。用户在用电低谷期,对储能设施充电,降低家庭用电成本,在用电高峰期使用储能设施供电,更好地起到削峰填谷的作用。

  智慧能源的机遇与挑战

  中国于2012年推出首批90个国家智慧城市试点,预计今年年内启动和在建的智慧城市将超过500个。与此同时,中国能源改革正逐步迈入“深水区”,推动能源生产和消费的“四个革命”势在必行。智慧能源可以有效缓解城市建设过程中的能源与环境矛盾,实现对传统能源行业的重新塑造和逆向整合,在中国将大有可为。

  任何新事物的发展,都有一个循序渐进的过程。中国要想踏上智慧能源的快车道,不得不面对现实的挑战。

  首先,社会对如何推进智慧能源建设尚未达成共识,不同行业基于不同的立场,意见存在分歧,进而使公众对此缺乏清晰的认知;其次,中国的能源管理系统相对闭塞,没有开放共享的氛围和基础,尤其是相关能源数据库难以开放,导致信息极不对称,难以支持能源数据的汇聚共享以及挖掘分析;第三,直流电网、储能、安全通信等关键技术还不成熟,间接造成智慧能源的用户体验较差,无人愿意为前期试验买单;另外,市场交易规则不成熟、商业模式单一落后,导致能源交易市场缺乏朝气。当然这些都是发展中的问题,只有正视并妥善解决这些问题,中国能源行业才能真正实现蜕变,也只有那时,智慧能源才能真正提速。

  中国智慧能源建设将分2016-2018年和2019-2025年两个阶段分步推进,“独立建设、连接成网”将是智慧能源建设的必由之路。就近中期而言,掌握智能电网、储能、天然气分布式利用等核心技术的创新型企业将会首先享受红利,而传统能源公司因其具有的基础优势,一旦插上互联网思维的翅膀,将会成为未来的智慧能源巨头,为终端用户提供“电、热、冷、气、水”一揽子服务,和能源生产、转换、运输、存储、消费一体化解决方案将成为这些企业的核心竞争力。同时,结合大数据分析,为用户提供能源健康诊断、风险管理和解决方案等增值服务的管理咨询公司也将占有一席之地。

  近年来颇为人关注的是,在低油价的冲击下,过去一向安枕无忧的壳牌、BP、雪佛龙等跨国石油巨头们,纷纷开始谋划和踏足新能源布局,似乎预示新一轮的能源转型正加速启程。智慧能源的发展,必然需要大企业的战略眼光、智慧思维和胸怀格局,“不谋全局者不足以谋一域,不谋万世者不足以谋一时”,未来的能源生产商将逐步向能源生产服务商转变,成为新生产生活方式的创造者、能源解决方案的提供者和商业模式的创新者。在中国这块孕育着无穷希望和机遇的土地上,将会涌现一批伟大的企业,在一个崭新的智慧能源时代,开启能源发展的新里程。

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