面向未来30年的上海:互联网+新能源是大趋势

标签:能源新能源上海互联网+

访客:25315  发表于:2015-06-04 09:53:32

新能源发展的推进剂到底是什么?

我们目前可以说正是面临着一个新的科技革命的前夜。今年政府工作报告里,李克强总理用了很多“互联网+”,最近也比较热。可以看到这也是经过前面30年左右时间的互联网、移动手机跟智能手机长时间的基础设施的积累,到了目前第二阶段,由于互联网正在对各行各业产生革命性的颠覆性的变化,所以互联网是一个重要的推进剂,正在产生很多化学变化。

其中包括互联网跟商业结合,就产生了电子商务。包括淘宝、京东、一号店,完全颠覆了我们传统商业。另外,就是金融跟互联网结合,产生互联网金融,包括支付宝、余额宝等等。同时,有些人可能不一定很熟悉的,就是互联网+教育,目前我们叫慕课,被认为是正引发一场学习的革命和教育的革命,正在改变几千年来的教育模式,被认为是印刷数发明以来教育领域最大的革新。这一块国内的学校包括国外目前都在推进。

互联网+新能源,到底会产生什么变化?这里有两本书,一个是前几年的《第三次工业革命》,一个是去年刚出的《零边际成本社会》,里面最主要的一个观点认为,第三次工业革命的五大支柱,包括绿色能源,能源是从高碳向可再生能源转型,另外一个,就是通过互联网,还有就是微型发电厂,将来每个建筑、每个小区、厂房、商店,都不光是一个使用、消耗能源的单位,同时是产生能源的单位,每个建筑都是一个微型发电站。我认为这是一个非常重要的观点。另外,就是存储间歇式能源,在每一栋建筑物中使用氢储电设施和其他技术,以存储间歇式能源。同时构建一个能源互联网,互联网和信息技术将一个微型电厂转化成能源的共享网络,还有就是整合运输系统,包括未来插电式的燃料电池汽车等等。

能源互联网这个概念,现在还太小。所以我后面都称作互联网能源,可能更确切。我认为更重要的概念,就是未来是通过移动互联网、物联网、大数据、云技术,将人跟人、人跟能源装备、能源装备跟能源装备、能源装备跟服务、服务跟服务,完全互联互通起来。最后使每个单元赋予智能,智能用电、智能储能、能源管理、服务完全智能化。这是未来会产生革命性的一个实质性内容。其中将各种设备实现端对端的连接,比如分布式能源、楼宇管理系统、电动汽车、智能家居等。同时互联网能源会接入巨量设备并产生天量数据,通过大数据进行管理,使它实现智能化,使储能设备、发电设备、企业和家庭内每台用能设备和电动汽车都可以智能化。把家家户户的用电习惯分析出来,有些家庭可能洗衣机是周末用,家里有老人可能每天都会用,每个家庭用电习惯不一样,这样就可以进行预测,进行电量需求的精准分析。同时,互联网能将消费和生产之间,消费者跟消费者之间、生产者跟生产者之间信息共享,包括进行及时的合作、费用实时的跨区分摊以及动态的电价、即时服务。还有可以通过大数据把间歇式能源,比如光伏进行区域间电网调度,进行进一步的优化。我认为这是互联网能源最重要的一个内容。

互联网能源这个概念,实际有些成型了。从大势来看,这是BP(英国石油公司)的一个2035年能源展望,认为到2035年,电力可达到能源比重的47%,可再生能源技术是低碳全球能源供应的重要支柱。到2040年,可再生能源发电量将占全球新增发电量的近一半。我国在基本情景下预计2030年风电装机4亿千瓦、太阳能发电装机4亿千瓦,在积极情景下预计风电12亿千瓦、太阳能8亿千瓦。2050年我国非化石能源装机量将达到62%,发电量到50%,风电、太阳能发电有望主宰电力系统。

另外一个例子,上海交大建的“正能量”建筑。我们一般把建筑称作零能耗建筑,但是这个我们称为“正能量”。这个正能量含义很明确,现在有13千瓦的一个光伏系统在楼上,光热6平方米,这里面就是按照每个月所发出的电量,已经远远超过所消耗的电量。这个楼就是一个微型发电站,首先是自己用,所谓正能量,就是不断发出的电是大于消耗的电量。其中用的是光伏一体化建筑系统,包括全回收新风,也包括太阳能热水、空调、冷凝水回收,包括整个墙体的隔热,包括自然照明+智能照明+日光照明,还有智能家居控制系统,雨水收集和生态循环等等。我想这也可以看做是未来建筑的一个样板。

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区域性示范项目。有一个概念就是多能互补、分层接入、就地消纳。真正进一步提高可再生能源在崇明示范区的整个比例,这里面包括输电层面,一个是大规模的风电接入,比如崇明周边海上风电接入,以及风电跟燃气发电的协调示范。第二就是配网层面:计及分布式发电及多微网的灵活配电网示范及风电场储能接入示范。第三用户层面:开展钠硫储能(工业微网)、社区微网、建筑光伏、电动车充换电站、用户互动示范。我认为这是未来城市用能的一个非常好的示范。

可以说这个概念就是把太阳能跟建筑一体化,包括建筑的分布式风电、冷热电联供、智能微网,里面主要是通过电、冷、热的区域的调节、互补,实质就是希望通过多元的智能协调,最终达到可再生能源优势互补跟分层消纳,最终达到用户侧能量自平衡,尽可能多地自消纳。这个自消纳,我们一般来说太阳能、风能由于是阶梯式能源,只能作为一个补充能源。而且我们在电网里比例往往是10%都不到。但是如果我们进一步提高到20%、30%、40%、50%、60%,那就是一个很大的变化了,而且我们看到了这样的曙光。

再看欧洲-德国的案例。欧盟2008年提出实现20/20/20目标(二氧化碳排放降低20%,能源利用效率提高20%,20%的电力消耗来自可再生能源),从目前的发展来看,这一目标会超额完成。很多国家已经远远超过20%了。德国先后宣布弃核和弃煤,构建全部采用可再生能源的用能体系,主要依赖陆上和海上风电及遍布全国的分布式光伏发电。去年德国的一个休息日,德国的可再生能源发电量已经超过了全国的用电量。这对德国来说也是一个大事情。2013年丹麦、德国、西班牙等发达国家的非化石能源消费已大于30%。

德国也做了很多示范,德国有六大能源互联网示范基地,包括水力发电、调动消费者成为消费者、发电者,在做各种不同的可再生能源的示范。因此从德国的能源转型,可以给我们互联网能源一个很好的启示:

第一,德国能源互联网项目的特点:分布式可再生能源、基于互联网的交易和服务平台。

第二,风能、太阳能是未来潜力最大的、最经济的技术。现在风能已经比较经济了,太阳能总的来说现在已经比较接近于目前的电量。

第三,为实现高比例的可再生能源,常规电力将现有的“基荷电力”转变为“调节电力”,这是颠覆性的变化。

第四,需求侧管理是关键,调节具有巨大潜力。

第五,分布式储能和微电网可以有效提高电网供需平衡。特别是现在上海,白天跟晚上峰谷差非常厉害,完全可以通过可再生能源来调节。

第六,建立新的市场机制,保证能源转型。

最后有几个结论。

互联网技术与可再生能源结合起来,为未来的能源生产、消费,带来革命性的变化。19世纪,第一次工业革命造就了密集的城市核心区、拔地而起的工厂;20世纪,第二次工业革命催生了城郊大片房地产业以及工业区的繁荣;21世纪,第三次工业革命将会把每一栋楼房转变成住房和微型发电厂。

终极畅想。人们在手机上轻轻一划,就可以把屋顶多余的光伏通过APP软件卖给附近准备给电动车充电的陌生人;每户的家用电器可以根据能耗曲线设置最佳的开关时间,并且远程遥控,这个现在就能做到,建筑物能耗可以随时根据实时电价动态调整;沙漠和大海里安装各种新能源发电设备,可以通过APP由国民竞拍投资自由交易;城市整体能源消耗和二氧化碳排放随时根据天气和时间变化,进行需求侧编排,以实现最优;每件商品、每个活动,每个人都会头顶一个碳排放状态条,并可随时与周围进行交易;零边际成本的社会将改变传统自上而下的垂直式社会体,将创造更协同分享、扁平化、分散化的社会网络。这可能对于未来是最大的变化。

因此,有这么几点结论:一个,互联网能源将对能源发展产生难以估量的影响。从能源利用来说,从高碳到低碳;可再生能源从补充能源到主流能源。能源生产形式来说,是从集中到分散,分散跟集中相结合。比如更多的分布式的可再生能源的发电,每栋楼都是一个微型发电站。还有从生产、消费来说,目前从能源来说,生产就是生产,就是大的发电站,消费就是家家户户、工厂都是属于消费者,而未来非常重要的是产销者的概念,既是生产者,又是消费者,就像我们目前的3D打印一样,我喜欢一个杯子,就设计一个,打印出来,发现造型不错,还可以放到网上卖,变成自己的品牌卖这个杯子,所以既是生产者、使用者,又是消费者。对电力来说也是一样,说到底是一个生产单位,又是消费单位,是一个产销者的概念。互联网能源可以使可再生能源分层接入与消纳得以实现,大幅度提高可再生能源发电在电网的比例。这个比例不是10%,可能是成倍的上升。这样的话,我们大量的火力发电就可以不用甚至可以下降,这样我们PM2.5问题就可以迎刃而解。这种变化完全是革命性的、颠覆性的变化。

事实表明,当今社会科技进步对社会经济发展的推动,往往超出我们的想象。10年前很难想象互联网能发生到今天这个程度,对各行各业颠覆性的变化。不能简单地用现有的技术线性外推30年以后的中国和上海发展。要高度重视互联网能源给我国能源生产、消费和生态环境带来的影响和可能的颠覆性、革命性变化。

(澎湃研究所,本文来自“面向未来30年的上海”系列研讨会第九次讨论内容整理,未经作者审订)

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