能源互聯(lián)網(wǎng)元年
有人把2014年當(dāng)作能源互聯(lián)網(wǎng)的元年,其概念著實(shí)讓大家如墜霧里。追溯其源頭,李克強(qiáng)總理曾*閱讀的《第三次工業(yè)革命》*提出能源互聯(lián)網(wǎng)這一概念。作者杰里米?里夫金認(rèn)為:“第三次工業(yè)革命的支柱包括以下五項(xiàng):(1)轉(zhuǎn)為使用再生能源;(2)將各大洲的建筑物轉(zhuǎn)化為微型發(fā)電廠,以便就地收集再生能源;(3)在每一棟建筑物以及整體基礎(chǔ)設(shè)施中,使用氫和其他的儲存技術(shù),以儲存間歇式的再生能源;(4)利用網(wǎng)際網(wǎng)路技術(shù),將各大洲的電力網(wǎng)轉(zhuǎn)化為能源共用網(wǎng)路,這種共用網(wǎng)路的運(yùn)作原理就如同網(wǎng)際網(wǎng)路(幾百萬棟建筑物可以就地產(chǎn)生出少量的能源,這些能源多余的部分可以賣回給電網(wǎng),或是供鄰近國家使用);(5)將運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)型為插電式以及燃料電池動力車,其所需要的電可以透過各大洲共用的智慧電網(wǎng)平臺進(jìn)行買賣。”廣義上來講,能源互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建的新型信息能源融合“廣域網(wǎng)”,它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”,以微網(wǎng)為“局域網(wǎng)”,實(shí)現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用,因此可以zui大限度地適應(yīng)新能源的接入。能源互聯(lián)網(wǎng)把一個集中式的、單向的電網(wǎng),轉(zhuǎn)變成和更多的消費(fèi)者互動的電網(wǎng)?;ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給能源產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展契機(jī),這種機(jī)會將更多地提供給太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等新能源。新能源如果與新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,就可以改變目前的能源格局,從而誕生一個全新的能源供應(yīng)體系。2008年美國就在北卡州立大學(xué)建立了研究中心,希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng),在未來配電網(wǎng)層面實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)理念。效仿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心路由器,他們提出了能源路由器的概念,并且進(jìn)行了原型實(shí)現(xiàn),利用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對變壓器的控制,路由器之間利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對等交互。德國在2008年也提出了E-Energy理念和能源互聯(lián)網(wǎng)計劃。但是從技術(shù)層面來講,能源路由器作為實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù),比互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸要復(fù)雜得多,主要體現(xiàn)在存儲和控制的難度上。儲能相當(dāng)于能源互聯(lián)網(wǎng)中的緩存,經(jīng)濟(jì)可行的大規(guī)模儲能仍然是技術(shù)難點(diǎn),效率、充放電次數(shù)、成本和容量等問題還有待解決。中國未來如何發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)?杰里米?里夫金提出:“接下來10年可以部署一個新的基礎(chǔ)設(shè)施,必須改變電網(wǎng),開發(fā)熱電等數(shù)字化電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施,包括運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)等后勤網(wǎng)?!?/p>
智能電網(wǎng)
*公司董事長劉振亞曾指出,智能電網(wǎng)將承載和推動第三次工業(yè)革命。智能電網(wǎng)作為新型能源流的物理載體,對風(fēng)電、太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電等間歇式不穩(wěn)定電源以及其他分布式電源有著較強(qiáng)的適應(yīng)性,能夠保障各類能源的友好接入和各種用能設(shè)備的即插即用。同時,它還能夠與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端等相互融合,滿足用戶多樣化的需求。正如杰里米?里夫金為未來能源暢想的那樣,讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產(chǎn)綠色可再生能源。然后,可以將這些能源儲存,并用綠色電力為自己的樓房、機(jī)器和汽車供電。多余的電力則可以與他人分享,就像現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)上分享信息一樣。而且出于美觀考慮,很多小型的太陽能發(fā)電板直接安裝在琉璃瓦、建筑物遮篷、墻體、玻璃、百葉窗甚至窗簾上,用各種方式加以隱藏。這一特點(diǎn)將顛覆現(xiàn)有的能源資源配置格局,打破地域邊界,實(shí)現(xiàn)不同能源的集中、高效、清潔開發(fā),并使資源配置成為可能。隨著新一輪能源變革的到來,新能源技術(shù)、智能技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷突破,與智能電網(wǎng)全面融合,正在承載并推動第三次工業(yè)革命。智能電網(wǎng)是一個技術(shù)密集型的龐大系統(tǒng),對新能源、新材料、智能裝備、電動汽車、新一代信息產(chǎn)業(yè),具有很強(qiáng)的帶動作用。同時,智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等深度融合后,將構(gòu)成價值無法估量的社會公共平臺,可以支撐智能家庭、智能樓宇、智能小區(qū)、智慧城市建設(shè),推動生產(chǎn)生活智慧化。發(fā)展智能電網(wǎng)早已納入國家戰(zhàn)略,歐盟將發(fā)展智能電網(wǎng)作為新興經(jīng)濟(jì)的重要支柱,估算未來20年的建設(shè)投資規(guī)模將達(dá)到5000億歐元;美國將智能電網(wǎng)作為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施,估算未來20年的建設(shè)投資規(guī)模達(dá)到1.5萬億美元。我國規(guī)劃確定的20項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大工程,絕大多數(shù)與智能電網(wǎng)密切相關(guān)。
我國能源發(fā)展現(xiàn)狀
從2012年的環(huán)境調(diào)查報告數(shù)據(jù)得知,我國使用了世界12%~15%的GDP儲蓄,但是卻消耗了21%的能源,排放了占*排放量31%的二氧化硫、24%的二氧化碳以及15%的碳氧化物。換句話說,我國目前仍是以一種低質(zhì)、粗放、消耗性的方式來促使GDP的增長,用能源消耗和污染大量排放來促進(jìn)財富的創(chuàng)造。污染問題已然成為一個社會結(jié)構(gòu)性問題。我國能源發(fā)展面臨四大問題:一是總量供應(yīng)問題。2013年我國能源消費(fèi)總量達(dá)到37.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中煤炭35億噸(相當(dāng)于25億噸標(biāo)準(zhǔn)煤),石油、天然氣對外依存度分別超過60%、30%。要滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求,今后較長時期能源供應(yīng)都面臨較大壓力。二是資源配置問題。我國能源資源與生產(chǎn)力分布不均衡,全國70%以上的煤炭、水電、風(fēng)能、太陽能資源都集中在西部、北部地區(qū),距離東中部負(fù)荷中心,一般都在800到4000公里,依靠傳統(tǒng)電網(wǎng),難以大規(guī)模開發(fā)。三是能源效率問題。我國能源在開發(fā)環(huán)節(jié),集約化程度偏低;在傳輸環(huán)節(jié),過度依賴輸煤,消耗高品質(zhì)能源來輸送低品質(zhì)能源;在使用環(huán)節(jié),大量煤炭仍然直接燃燒,整體能效偏低能源開發(fā)利用全過程效率都需要提高。四是生態(tài)環(huán)境問題。我國能源結(jié)構(gòu)以煤為主,能源發(fā)展*追求就地平衡,帶來土壤、水質(zhì)、大氣污染等突出問題。大規(guī)模開發(fā)利用化石能源帶來的能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)凸顯,建立在化石能源基礎(chǔ)上的工業(yè)文明逐步陷入困境,新一輪能源變革正在世界范圍內(nèi)蓬勃興起。這一輪能源變革,是以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為特征的能源變革。截止2013年底,*公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)水電裝機(jī)近1.9億千瓦、風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)超過7000萬千瓦,均位居世界*;光伏發(fā)電裝機(jī)超過1500萬千瓦。目前,我們在新能源接入檢測、運(yùn)行調(diào)度等方面的技術(shù)都處于*水平。在張北建成風(fēng)光儲輸工程,這是世界上*個集風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體,綜合開發(fā)利用新能源的創(chuàng)新工程。發(fā)展以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),能夠有效解決我國能源發(fā)展面臨的四大問題,實(shí)現(xiàn)能源安全發(fā)展、清潔發(fā)展、環(huán)保發(fā)展、友好發(fā)展。
新能源碎片化革命之分布式光伏
隨著傳統(tǒng)化石能源的日益減少和人類可持續(xù)生存與發(fā)展的需要,太陽能、風(fēng)能等替代能源因具有無污染、可持續(xù)、總量大、分布廣、應(yīng)用形式多樣等優(yōu)點(diǎn),在未來三四十年的時間將逐步從補(bǔ)充性能源向替代能源和能源主要構(gòu)成部分轉(zhuǎn)變。目前,德國80%的電力都來自于可再生能源。美國、日本等世界發(fā)達(dá)國家亦加強(qiáng)對可再生能源的開發(fā)與利用。2011年日本大地震引發(fā)的核電危機(jī),刺激光伏大規(guī)模發(fā)展,2013年日本新增6.9GW裝機(jī)容量,*二。而我國可再生能源儲量僅次于美國,位于*二位。風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等技術(shù)得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。我國提出到2050年,規(guī)劃的可再生能源占一次能源比重將達(dá)到50%左右。2014年是分布式光伏的元年,即使路途坎坷,分布式光伏發(fā)電正在迎來春天。分布式光伏發(fā)電的推廣應(yīng)用是本次能源革命中的重要環(huán)節(jié)。德國是*在分布式光伏產(chǎn)業(yè)推廣中顯得zui為“激進(jìn)”的國家。由于土地資源有限,德國的絕大部分光伏發(fā)電屬于屋頂光伏。與中國的分布式光伏發(fā)電政策相比,德國的政策對于中小項(xiàng)目的支持力度更大。分布式光伏將賦予未來更多可能。與過去的能源發(fā)展所不同的是,這一次,能源供應(yīng)不再僅僅只是某些專業(yè)部門或企業(yè)的事,每一個消費(fèi)個體都將成為能源系統(tǒng)的一部分:既消費(fèi),又產(chǎn)出。這真正改變了過去能源系統(tǒng)的供給關(guān)系。這一產(chǎn)物以碎片化的組織形式呈現(xiàn)在我們面前,是我們每一個人有史以來*可以共同參與到宏大的能源變革中去。這種以點(diǎn)至面的發(fā)展,如星火燎原、聚沙成塔,將分散發(fā)電聯(lián)結(jié)成電網(wǎng)的一部分,zui終點(diǎn)亮地球。而這是新能源產(chǎn)業(yè)碎片化革命正在興起的標(biāo)志。在美國,分布式占光伏累計總裝機(jī)容量超過83%,德國則超過85%,日本更高達(dá)90%以上。與大型電站相比,分布式光伏實(shí)現(xiàn)了每座建筑、每片適宜的土地都能分散生產(chǎn)、就地使用,尤其適合我國土地資源受限、電價相對較高、工業(yè)規(guī)模更大的中東部以及南部地區(qū),不僅能夠改善能源結(jié)構(gòu),也將成為我國光伏行業(yè)新的增長點(diǎn)。僅以屋頂發(fā)電為例,有數(shù)據(jù)顯示,目前中國可利用的屋頂面積達(dá)到約3.16億平方米,如果這些屋頂都能夠得到充分利用,意味著中國將建成3.16億平方米的電站。在這場可謂是“全民建電站”的運(yùn)動中,無論光伏組件、配電設(shè)備還是電站投資商、工程總承包商都將迎來巨大商機(jī)。目前中國的工業(yè)電費(fèi)要大大高于民用電費(fèi),這使得分布式光伏發(fā)電在工商業(yè)上的發(fā)展阻力較少。在大面積屋頂?shù)墓ど虡I(yè)領(lǐng)域,分布式光伏發(fā)電使業(yè)主可以實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用,再加上光伏發(fā)電的高峰也是用電的高峰期,使用效率大大提高。而長三角和珠三角地區(qū)不少企業(yè)原本就深受能源供應(yīng)之困,在分布式光伏電站大面積推廣的同時,必將推動中國工業(yè)的發(fā)展。除了在工商業(yè)領(lǐng)域可以預(yù)見的大規(guī)模推廣外,民用是分布式光伏發(fā)電的另一隱藏市場。特別是隨著中國城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)如火如荼地推進(jìn),民居的優(yōu)質(zhì)屋頂資源或能成為分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的一塊大蛋糕。民眾私有的民居建筑占據(jù)80%以上,分布式光伏發(fā)電將撬動更廣泛的民用光伏發(fā)電市場。如今,分布式光伏發(fā)電已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域獲得政府支持推廣,不少大型廠房都已經(jīng)變成了小型“電站”?;蛟S在不遠(yuǎn)的未來,它亦將在民用領(lǐng)域大放光彩。未來3~5年,分布式發(fā)電裝置將可能成為中國家庭的必需品。這代表著光伏產(chǎn)業(yè)的碎片化運(yùn)動正在興起。目前,我國對于分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼政策原則是自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。國家給予分布式補(bǔ)貼0.42元/千瓦時,余電上網(wǎng)電價等于補(bǔ)貼加上當(dāng)?shù)孛摿驒C(jī)組上網(wǎng)電價。在國家補(bǔ)貼的基礎(chǔ)上,已經(jīng)超過13個省市30個地方陸續(xù)出臺了針對分布式光伏的地方補(bǔ)貼政策和細(xì)則。分布式光伏發(fā)電還具備更廣泛的外延。凡是用電的設(shè)備,以后或許都可以考慮怎樣與太陽能“接軌”。未來,行駛在道路上的新能源汽車們或許不再需要充電樁等設(shè)備,安裝在車頂上的太陽能電池可以為汽車提供動力。驢友出行在外,不再需要攜帶煤油、儲電裝置等沉重物品,由新型材料制造的背包就可通過白天日照提供出行需要的電能。人類對太陽能的利用效率將提升到前人難以想象的地步。
能源互聯(lián)網(wǎng)的未來暢想和障礙
能源互聯(lián)網(wǎng)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(fā)電通過賣給附近準(zhǔn)備給電動汽車停車充電的陌生人;每一個家用電器會根據(jù)能耗曲線設(shè)置*的開關(guān)時間并隨時遠(yuǎn)程遙控,建筑物的能耗控制隨時依據(jù)會議活動類型人數(shù)和實(shí)時電價進(jìn)行動態(tài)調(diào)整;汽車共用(car-sharing)服務(wù)在各地風(fēng)起云涌。據(jù)估算,汽車共用網(wǎng)絡(luò)中每一輛汽車的使用可以減少20輛汽車的上路,他們駕駛汽車的里程數(shù)會降低40%以上。所減少的碳排放更為可觀;沙漠和大海里安裝的各種新能源發(fā)電設(shè)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(jù)天氣和事件變化進(jìn)行需求側(cè)編排以實(shí)現(xiàn)*;每件商品、每個活動、每個人都會頭頂一個碳排放狀態(tài)條并可隨時與周圍進(jìn)行交易。面對種種暢想,我們可以大快朵頤。但是現(xiàn)實(shí)情況是包括杰里米?里夫金提出的高瞻遠(yuǎn)矚的可行方向,包括信奉“第三次工業(yè)革命”的人們,似乎有點(diǎn)過于正面樂觀,因?yàn)槲覀兒雎粤丝赡苊媾R的重重障礙。本世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已經(jīng)且即將面臨更嚴(yán)峻的三個限制條件:可再生與*天然資源、能源、土地和環(huán)境品質(zhì)的限制條件;氣候正逐漸變遷與暖化;科學(xué)研究發(fā)展的邊際效益遞減而邊際成本遞增。再生能源也并非如杰里米?里夫金所言是成本低廉、免費(fèi)且用之不竭的,任何再生能源的生產(chǎn),如現(xiàn)有zui風(fēng)行的風(fēng)能與太陽能,雖然原料是用之不竭的風(fēng)力與太陽能,但是將之轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢岳玫碾娏Γ夹枰簧贆C(jī)器設(shè)備(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)或太陽能光電設(shè)備)以及各種投入,這些機(jī)器設(shè)備之生產(chǎn)也都需要很多自然資源、能源、人力、土地、資本之投入,很可能投入生產(chǎn)的能源大于這些機(jī)器設(shè)備一生可能生產(chǎn)的電力,這是風(fēng)力與太陽能等間歇性再生能源的主要缺點(diǎn)。因此,無法解決上述能源與環(huán)境的限制條件,無法解決迫在眉睫的技術(shù)瓶頸,將無法持續(xù)人類的生存與發(fā)展。如何解決這些問題,將是我們?nèi)祟惉F(xiàn)今zui重要的課題!
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