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能源互联网:能源如何像信息一样自由

行业上下游中国仪表网2015年08月22日 09:59人气:21467

  【中国仪表网 行业上下游】“互联网 ”的兴起意味着能源互联网时代即将席卷而来。然而,能源互联网的定义究竟是什么?是不是能源的互联就是能源互联网?或者是能源与互联网结合?还是仅仅是所谓的智能电网2.0?这些都说出了能源互联网的部分特征,但是,并不是能源互联网的全部。

  
 
  笔者认为,能源互联网是借鉴互联网的理念与思维,通过多种能源传输媒介,构成多类型能源对等接入的高复杂度网络,深度融合信息与能源,实现网络内信息与能源开放共享、多类型能源高效环保利用的新型能源生产、消费网络。
  
  既然互联网与能源互联网之间有着千丝万缕的联系,那么能源互联网是否完全继承了互联网的全部特征?将能源互联网与互联网等价,或者说进行类比,那么至少要解决如下三个问题:1,互联网中任何一点信息都可以被全网获得,能源互联网可以么?2,互联网中信息可以被无限复制与存储,能源互联网可以么?3,互联网中任何一个用户都可能是信息的发布者与接受者,能源互联网可以么?
  
  为更好地回答上述三个问题,我们首先要引出“自能源”的概念。
  
  什么是“自能源”?
  
  在未来的能源互联网时代,“传统的主流能源提供商”的影响力逐渐变弱,网络内将出现各种不同的来自四面八方的能源生产者。各类用户不再被动的接受一个“统一的能源供应商”的能源,而是根据不同的用能需求选择适合的能源供应商。这种用能方式的变革,必将催生更多新的供能主体和供能模式。能源互联网的高度开放性、共享性、对等接入性和即插即用性,将极大的释放终端用户作为能源提供主体的积极性和主动性。一如互联网催生了众多的个人信息提供者一样,能源互联网的发展也必将产生众多的集能源生产与能源消费于一身的能源主体,我们将这样的主体称为“自能源”。
  
  所谓“自能源”(WeEnergy),是指具有互补性、开放性、区域化的能源生产和传输者,在能源互联网中以先进的信息通讯技术、电力变换技术、自动控制技术为手段,将个体生产的能源向能源互联网内特定的大多数或者单个用户传输的规范性或非规范性能源的新型能源生产、存储和消费者的总称。(见图)“自能源”主体可以是拥有分布式发电、储能、冷热电联产等能源生产或者存储设备的个人、企业或者是一个社区等。
  
  有了自能源的基础概念,我们就可以尝试着来回答上面提出的三个问题。
  
  能源如何互联并全网共享?
  
  互联网为信息提供了一个能使其随时随地被接入及获取的开放式平台,因此信息在全网内可以任意流动,即在规则允许的范围内,网络内任意一点都可以获取另外一点的信息。然而,能源互联网并不具备这个特点,至少在直接意义上并不具备这一特点。
  
  互联网中信息能够实现被网络内任意一点获取的一个原因是信息在传输过程中是无衰减的,然而能源的传输过程中是存在能量损耗,且不可忽略的,因此能源在能源互联网中从一点任意流向另一点是不切实际的;互联网中信息需要实现被网络内任意一点获取的另一个原因是互联网用户对信息需求类型的无限性及独特性,即每个用户需求的信息都是独特的;然而能源互联网用户对能源的需求类型是有限的,且可以被替代的,例如,大多数用户对于电能的需求都是50Hz的交流电。因此,能源就近传输与使用即可充分、高效、经济地满足能源用户的需求。并且,由于能源互联网中“自能源”的出现,传统的高度垄断的能源生产传输行业壁垒被打破,“传统的主流能源提供商”的能源生产权利被让渡给传统的能源消费阶层。同时,能源就地生产、就地消费使传统的能源长距离传输功能被极大弱化。对于普通能源消费群体,对比于传统化石能源的专业性和大规模性,新能源的生产和获得更加具备便利性和小规模性。并且,能源互联网中新能源的普泛化使来自于能源消费终端的“草根能源用户”能够更加容易地通过局部互助来实现能源的部分自给自足。由于能源在传输过程中存在能量损耗的现象并且能源需求类型的有限性及可替代性,能源不可以也不需要具备能够被网络内任何一个用户获取的特点。
  
  然而,这种限制并不意味着能源不能在全网内被任意交易。比如,西安的电能用户指定要购买三峡电站发出的电能,电力公司完全可以与用户签订电能交易合同,然而在供应电能时,并不需要真的从三峡电站进行电能调度,由于电能的可替代性,可以就近选择电能供应商进行供电,满足用户用电需求,实现能源的高效、优化、经济、环保利用。本质上,这是网络内能源的二次分配过程。从这个角度看,能源可以通过全网内的能源优化与二次分配,在间接意义上虚拟地实现能源在全网内可达。
  
  能源复制与储能如何实现?
  
  在互联网中,信息可以被无限复制与存储,其边际成本为零,那么能源互联网呢?
  
  在当前的能源互联网中,不是所有能源都能够被无限复制与存储,因为在能源复制与存储过程中存在大量能量损耗,会间接产生能源资源的浪费与经济损失。如传统化石能源一定不能被无限复制与存储,因为在化石能源复制与存储过程中产生的能量损耗会产生相当大的边际成本,且对环境增加负担。然而,对于风能、太阳能等可再生能源而言,尽管其供能设备及储能设备的固定建设成本不菲,但除此之外产生的每单位能量的成本较低,其边际成本几乎为零。因此,实际上风能、太阳能等可再生能源是可以被无限复制与存储的。
  
  随着能源互联网的发展,可再生能源接入的渗透率将大幅度提升;随着能源互联网的不断完善,网内“自能源”的数量将会不断增加。不同于传统化石能源供应商,“自能源”主体以利用可再生能源为主,所以未来能源消费用户对于传统能源网络和化石能源生产商的依赖必将极大降低,以可再生能源代替化石能源的能源消费结构变革必将实现。因此,在未来能源互联网时代,当网络内可再生能源的数量远大于传统化石能源时,无限复制与存储能源的边际成本将锐减,甚至减小到几乎为零。那时,与互联网中信息能够被无限复制与存储相同,能源互联网中亦能实现能源的无限复制与存储。
  
  在未来的某个阶段,鉴于风能、太阳能等可再生能源发电、复制与存储的边际成本几乎为零这一特质,在能源互联网中,利用风能、太阳能等可再生能源供能的用户,是否可以在用能高峰时段,利用自己的可再生能源一定程度上实现自给自足,并将多余的能源与其他用户共享;在低谷时段,将多余电能储存以备用。更进一步地,当可再生能源占比越来越大的情况下,未来是否能在用能低谷等特定时段实现能源价格下调或者免费,如互联网中的信息一样,用户能够享用到免费的能源。
  
  能源用户和能源生产者之间真的能够做到平等、面对面么?
 
 
  在互联网中,基于用户广泛对等参与的原则,任何一个用户都可以发布信息,也可以接收信息。对于能源互联网而言,“自能源”使每一个用户构成一个小小的能源自给自足的生态环境。此时,用户不再仅仅是一个能源的被动使用者,同时,也可能是一个潜在的能源提供者,至少,是一个具有交互能力的能源活动参与者。显而易见,“自能源”的出现使能源互联网内每一个用户都可以成为能源“生产者”与“消费者”。
  
  “自能源”将由传统能源供应商主导的能源供应模式变革为由普通能源用户自下而上主导的能源交互活动,将网络中传统的“点到面”的能源传输方式转化为“点到点”的一种对等的能源传输理念。正如电商通过互联网将产品的生产厂家与消费者直面一样,通过能源互联网中的“自能源”主体,也可以使得能源生产者与能源消费者面对面,省却了中间的多重能源传输环节,降低了能源的传输成本。并且,“自能源”的能源产生主体来自传统的能源底层,这些非主流的能源生产和传输者相对于传统能源巨头来说更为开放,具体体现为更强烈的非垄断性、对等性、弱功利性和非化石能源趋优性。他们的参与带有更少的竞争性和排他性,这将极大的促进多种能源的综合最优利用和非化石能源的加速发展。除此之外,“自能源”的生产、传输、存储、消费来自于不同的用户群体,他们对于能源的产生、消费模式和需求各不相同,这种在一定区域内的能源差异性和互补性将有助于实现能源互联网中不同“自能源”的能源平衡,降低能源传输成本,提高可再生能源的利用效率。而区域内“自能源”的社会熟悉程度将极大提高能源使用黏性,并提高“自能源”的相互信任程度。
  
  笔者认为,当能源互联网中的“自能源”主体逐渐增多以后,必将出现一个区域内的综合“自能源”运营平台,承担起能源的转换、最优分配;保障能源系统的安全运行和用户获得的能源品质;进行能源信息的预测、监控、传输;实现能源生产、消费及其相关服务费用的竞价、结算;并让“自能源”参与者加入分享与互动等一系列功能。
  
  也许,未来的某一天,我们真的可以用上免费的能源。
(本文来源:能源杂志 转载请注明出处
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