在信息文明階段柄倒,不論是生產(chǎn)還是消費(fèi)的組織形式雷客,都具有明顯的去中心化、扁平化、定制化的特點(diǎn)狡煎。分布式能源系統(tǒng)既可與這一新的經(jīng)濟(jì)社會(huì)組織形式相適應(yīng),又可作為集中能源系統(tǒng)的補(bǔ)充。
能源的發(fā)展經(jīng)歷了從薪柴為代表的分散能源消費(fèi)(可以認(rèn)為是原始的分布式能源系統(tǒng))到以電力系統(tǒng)為代表的集中式能源系統(tǒng)禽笑。隨著技術(shù)進(jìn)步,現(xiàn)代分布式能源系統(tǒng)又迎來了新的發(fā)展階段蛤奥。集中式能源系統(tǒng)圍繞化石能源大規(guī)模開發(fā)利用而形成佳镜,在推動(dòng)人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中,發(fā)揮了巨大的作用凡桥。但是蟀伸,隨著資源環(huán)境約束和氣候變化的挑戰(zhàn)不斷加強(qiáng),其負(fù)外部性也逐漸凸顯缅刽。分布式能源系統(tǒng)具有近用戶啊掏、高能效等特點(diǎn),可以助推現(xiàn)代綜合能源系統(tǒng)的?轉(zhuǎn)型衰猛。
這一能源轉(zhuǎn)型迟蜜,既是隨著能源技術(shù)的發(fā)展,比如漩叶,天然氣分布式冷熱電聯(lián)供苹衰、分布式光伏、分散式風(fēng)電狞朦、分布式儲(chǔ)能棘爱、需求側(cè)響應(yīng)、分布式可再生能源供熱等技術(shù)發(fā)展澎矗,帶來的能源系統(tǒng)從分布到集中再到分布的螺旋式上升柜棠。同時(shí),也是人類社會(huì)從農(nóng)業(yè)文明進(jìn)入工業(yè)文明标晤,而后進(jìn)入信息文明歇决,能源系統(tǒng)服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)的內(nèi)生需求。
隨著人類進(jìn)入信息文明階段蕴轩,不論是生產(chǎn)還是消費(fèi)的組織形式芹蟹,都具有明顯的去中心化、扁平化搁突、定制化的特點(diǎn)绍绽。為適應(yīng)大工業(yè)時(shí)代而產(chǎn)生的集中式能源系統(tǒng)難以完全適應(yīng)這一要求。分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展经磅,既可以與這一新的經(jīng)濟(jì)社會(huì)組織形式相適應(yīng)泌绣,又可以作為集中能源系統(tǒng)的有益補(bǔ)充。
分布式能源具備的互聯(lián)網(wǎng)特征
分布式能源具有多源、多點(diǎn)及與需求側(cè)密切互動(dòng)的特點(diǎn)阿迈,是一個(gè)開放式的能源系統(tǒng)元媚。與傳統(tǒng)發(fā)輸配售及源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集中電力系統(tǒng)相比,各種不同節(jié)點(diǎn)的主次地位將不再是截然不同苗沧,能源生產(chǎn)者和消費(fèi)者的定位也不再是涇渭分明刊棕,可以說分布式能源具有互聯(lián)網(wǎng)的某些典型基本特征,為將來構(gòu)建具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)特征的分布式能源商業(yè)模式待逞,提供了無限的想象空間鞠绰。
1)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Peer to peer):分布式能源多源、多點(diǎn)的特點(diǎn)具有和信息互聯(lián)網(wǎng)類似的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)飒焦。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間蜈膨,形成了信息流與能源流的雙向流動(dòng)與交換需求,進(jìn)而產(chǎn)生了雙向資金流的交換需求牺荠,從而具備了互聯(lián)網(wǎng)中去中心化交互的基本需求强剥。
2)產(chǎn)消者(Prosumer):分布式能源系統(tǒng)的建設(shè),相對(duì)于集中式系統(tǒng)例杰,投入少拟晋、建設(shè)周期短。而且侥丝,從一般的家庭級(jí)蛇狐、到單體建筑級(jí)、社區(qū)級(jí)贬打、工業(yè)園區(qū)級(jí)腿宛,系統(tǒng)的規(guī)模根據(jù)需要可大可小。與集中式能源向比,分布式能源形成了相對(duì)開放的能源系統(tǒng)。同時(shí)净宵,這些系統(tǒng)的擁有者,既是能源的生產(chǎn)者棒旗、供應(yīng)者,也是能源的消費(fèi)者。能源生產(chǎn)者和消費(fèi)者的界限逐漸淡化,呈現(xiàn)出人人都是能源生產(chǎn)者您旁,人人都是能源消費(fèi)者的局面。產(chǎn)消者的出現(xiàn)轴捎,改變了傳統(tǒng)能源的消費(fèi)模式和消費(fèi)理念鹤盒,實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)中“開放對(duì)等”的基本特性。
分布式能源中轮蜕,由于風(fēng)能昨悼、太陽能等能源間歇性及波動(dòng)性的特點(diǎn),決定了能源供給在時(shí)間軸上的變動(dòng)跃洛,而用戶需求波峰率触、波谷的存在,也決定了能源需求在時(shí)間軸上的變化汇竭。雖然分布式能源具有天然近需求側(cè)(用戶)的特點(diǎn)葱蝗,但是,由于能源供給與需求在時(shí)間軸上的不一致细燎,形成了不同區(qū)域能源供給與需求的不平衡两曼。如何實(shí)現(xiàn)這一時(shí)間與空間軸的匹配,發(fā)揮其耦合效應(yīng)玻驻,正是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)要解決的核心問題瞳胸。
綜上,分布式能源系統(tǒng)冷吏,既具備了互聯(lián)網(wǎng)的基本特征节拷,又具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)要解決的核心問題,通過借鑒互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)多源些惑、對(duì)等啦掸、共享、定制化鲸锻、注重用戶體驗(yàn)匀象、強(qiáng)調(diào)構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)等經(jīng)營(yíng)理念和經(jīng)營(yíng)模式,由集中式能源系統(tǒng)與分布式能源系統(tǒng)耦合鸡捉,將能源的生產(chǎn)乏茶、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)化甚岩,實(shí)現(xiàn)能源和信息雙向流動(dòng)的交換與共享衡喧,滿足用戶多樣化的能源需求。通過從縱向和橫向兩個(gè)方向開放合作玫氢,深化整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同帚屉,實(shí)現(xiàn)資源共享、信息共享漾峡、利益共享攻旦、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān),逐步構(gòu)建分布式能源的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生逸。
能源業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化面臨的挑戰(zhàn)
分布式能源系統(tǒng)雖然具備了與信息互聯(lián)網(wǎng)類似的業(yè)態(tài)基礎(chǔ)牢屋,但是,由于能源與信息的區(qū)別槽袄,仍然面臨著不少挑戰(zhàn)烙无。
1)交互機(jī)理不同。在日常的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生活中截酷,人與人之間涮拗、機(jī)器與機(jī)器之間、人與機(jī)器之間迂苛、各種不同類型的系統(tǒng)之間三热,每天都產(chǎn)生著大量的雙向信息交互需求。信息既是交互的起點(diǎn)甘虑、也是交互的結(jié)果澈嘱,具有強(qiáng)大的互聯(lián)互通的需求》吮浚互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的旺盛生命力也正是來源于此收黔。而能源的交互,植根于時(shí)空軸上能源生產(chǎn)與消費(fèi)相匹配產(chǎn)生的需求匙桦。這種交互栅刚,與信息交互相比,規(guī)模和數(shù)量等相對(duì)有限嘉栽。
2)邊際成本不同慈哗。信息一旦生成,可以無限復(fù)制损螃,共享的邊際成本可以認(rèn)為是零筋悴,而收益則是由其自身的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、信息價(jià)值等決定筹聂,理論上可以通過共享實(shí)現(xiàn)1+1+……等于無窮的效果暖悦。信息互聯(lián)網(wǎng)天然具有共享經(jīng)濟(jì)的基因,這也是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的強(qiáng)大內(nèi)生動(dòng)力节芥。而能源的基本屬性是守恒性在刺,可以轉(zhuǎn)化,但不能復(fù)制头镊。能源的邊際成本顯然是遠(yuǎn)大于零的蚣驼,這就為能源的共享提出了挑戰(zhàn)。
3)存儲(chǔ)成本不同相艇。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步颖杏,信息的存儲(chǔ)成本大幅降低,其邊際成本逐漸趨于零坛芽,從而推動(dòng)了大數(shù)據(jù)與云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展留储。基于此咙轩,可以根據(jù)海量數(shù)據(jù)的分析获讳,不斷了解客戶需求阴颖、提高客戶體驗(yàn),進(jìn)行定制化的生產(chǎn)和服務(wù)等丐膝。在分布式能源系統(tǒng)中孽衩,電池是目前的主要能源儲(chǔ)存形式,高成本仍是其大規(guī)模發(fā)展的主要制約因素珠技,尚未達(dá)到突破的臨界點(diǎn)。
上述這些區(qū)別软雹,既是能源業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化中面臨的挑戰(zhàn)嘲本,同時(shí)也蘊(yùn)含著無窮的機(jī)遇。比如丙煞,隨著光伏產(chǎn)品灌饵、風(fēng)機(jī)等成本的逐步下降、規(guī)模的不斷上升钢陨,風(fēng)電粹龄、光電的邊際成本不斷降低,尤其是棄風(fēng)棄光部分的成本材圈,從某種程度上插驾,可以認(rèn)為接近于零,將成為能源共享的一個(gè)主要突破口三稿。德國(guó)電制氣示范項(xiàng)目篇裁,正是這一業(yè)態(tài)的萌芽形態(tài)。電制氣項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要有三個(gè)方面赡若。第一达布,實(shí)現(xiàn)了低成本清潔能源的存儲(chǔ)。將邊際成本很低的富余風(fēng)電及太陽能等清潔能源逾冬,通過氫氣或者天然氣的形式存儲(chǔ)起來黍聂,提高了清潔能源的利用效率。第二身腻,提高了能源的可及性产还。與電力輸配相比,天然氣運(yùn)輸更為靈活多樣嘀趟,既可以通過管道運(yùn)輸雕沉,也可以通過LNG運(yùn)輸。從而去件,可以將能源送達(dá)電力輸配網(wǎng)暫時(shí)無法連接的偏遠(yuǎn)地區(qū)坡椒,提高了能源的可及性。第三尤溜,為化工行業(yè)提供清潔原料倔叼,減少了碳排放聘银。通過電制氫,可以將可再生能源的間歇性與化工行業(yè)的碳減排需求相結(jié)合胖移,達(dá)到了整個(gè)系統(tǒng)的零碳排放替独,實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同行業(yè)的耦合雙贏。從目前來看鞠撑,電制氣項(xiàng)目還是以服務(wù)大型風(fēng)機(jī)等集中式系統(tǒng)為主衬蚤。但是,隨著制氫技術(shù)的不斷升級(jí)还幅、成本的逐漸下降砌纸,將電制氫與氫燃料電池汽車、住宅式的氫燃料電池系統(tǒng)挠氛、以及工業(yè)園區(qū)工業(yè)用氫相結(jié)合民议,將形成家庭式及工業(yè)園區(qū)式風(fēng)能、太陽能與氫能耦合的新型分布式能源系統(tǒng)淡榕,拓展出新的商業(yè)模式創(chuàng)新迂腔。
另如,從信息互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)開始允悦,支付就是分散式交易面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)膝擂。隨著分布式光伏、小型風(fēng)機(jī)等分布式能源的裝機(jī)容量不斷增加隙弛,出現(xiàn)了越來越多的能源產(chǎn)消者猿挚,當(dāng)生產(chǎn)的能源超過產(chǎn)消者自身需求時(shí),在本地化能源用戶之間進(jìn)行能源交易的必要性不斷增加驶鹉。而且绩蜻,這些交易具有額度小、頻次高室埋、參與者分散等特點(diǎn)办绝。如何構(gòu)建與分布式能源交易這些特點(diǎn)相適應(yīng)的平臺(tái),允許以較低的交易成本姚淆、較高的安全性進(jìn)行大批量小規(guī)模的交易孕蝉,可以有效提高分布式清潔能源的利用效率,更好地實(shí)現(xiàn)區(qū)域的能源平衡腌逢。
基于區(qū)塊鏈的創(chuàng)新項(xiàng)目受追捧
服務(wù)于這一目的降淮,基于區(qū)塊鏈的平臺(tái)越來越受到關(guān)注。區(qū)塊鏈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與分布式能源系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)吻合缓冷,同時(shí)其去中心铝三、信息高度透明、難以篡改的特點(diǎn)即倦,又能滿足分布式能源實(shí)時(shí)羹浪、動(dòng)態(tài)暑礼、分散交易的要求,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化雀司、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易硅拆,無需依賴電力公司等第三方中介結(jié)構(gòu)》钅睿基于區(qū)塊鏈的創(chuàng)新項(xiàng)目在過去幾年迅速增長(zhǎng)栗衍,其中,包括美國(guó)Lo3 Energy的布魯克林微電網(wǎng)項(xiàng)目鹿竭、德國(guó)創(chuàng)業(yè)公司StromDao的自適應(yīng)虛擬電廠項(xiàng)目丽阎、德國(guó)電力集團(tuán)RWE子公司innogy SE的電動(dòng)汽車充電管理系統(tǒng)等。這些項(xiàng)目也受到了傳統(tǒng)電力公司越來越多的重視窿猿,比如創(chuàng)業(yè)公司Conjoule GmbH在A輪融資中冀泻,得到了日本東京電力公司和Innogy SE 450萬歐元的聯(lián)合投資常侣,用于開發(fā)基于區(qū)塊鏈的能源交易平臺(tái)蜡饵。
區(qū)塊鏈和可編程的智能合約實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、可信任胳施、大批量溯祸、小規(guī)模、分散化舞肆、低成本焦辅、安全的自動(dòng)化實(shí)時(shí)交易。隨著技術(shù)的不斷成熟椿胯、覆蓋范圍的逐步擴(kuò)大筷登、相關(guān)監(jiān)管和交易政策的不斷完善,可以促成更廣泛的能源產(chǎn)品和服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)哩盲,對(duì)推動(dòng)能源市場(chǎng)和碳市場(chǎng)的發(fā)展前方,具有積極意義。未來廉油,可以將其推廣到充電樁共享與分時(shí)租賃惠险、電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)平衡存放電管理、綠色電力證書交易紧寺、碳排放權(quán)證交易等方面燎拟。從而,為不同類型能源產(chǎn)品和服務(wù)提供商之間的競(jìng)爭(zhēng)提供一個(gè)新的平臺(tái)虾脆,實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的生產(chǎn)享秒、配送和交易的數(shù)字化精準(zhǔn)管理,充分體現(xiàn)不同類型能源在不同時(shí)空范圍內(nèi)的真實(shí)價(jià)值压伸。
再如远驹,氫燃料電池具有零排放梧部、無污染、高效率的特點(diǎn)安坏。但是泊嗤,由于氫氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)鏈還處于前期發(fā)展階段颈冶,大面積推廣氫燃料電池系統(tǒng)的各種終端應(yīng)用仍面臨著不少挑戰(zhàn)垮袭。日本的住宅燃料電池系統(tǒng)ENEFARM基于現(xiàn)有的城市燃?xì)庀到y(tǒng),不用再增加新的儲(chǔ)氫和輸氫設(shè)施的投入摆抑,將城市燃?xì)庵卣茪湓O(shè)備與燃料電池相結(jié)合转砖,在住宅等消費(fèi)終端完成氫氣的轉(zhuǎn)化和利用,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義鲸伴。而且府蔗,其推廣過程中,既有政府補(bǔ)貼的市場(chǎng)培育汞窗、又有城市燃?xì)夤九c設(shè)備制造商的緊密合作姓赤,實(shí)現(xiàn)了ENEFARM產(chǎn)品的導(dǎo)入、培育和成長(zhǎng)仲吏。從而不铆,城市燃?xì)夤緩膯我坏囊淮文茉垂?yīng)商,轉(zhuǎn)型成為綜合能源產(chǎn)品和服務(wù)的提供商裹唆,形成了與電力公司在電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局誓斥,有利于提高能源效率、降低能源使用成本许帐、增強(qiáng)了能源供應(yīng)保障劳坑、減少污染物和碳排放,具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)雙重效益成畦。未來距芬,隨著氫燃料電池技術(shù)的不斷成熟和成本逐步下降,其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步加強(qiáng)骚钮。
還有秘鳞,儲(chǔ)能的成本高是行業(yè)的共同挑戰(zhàn)。反過來设鼎,如何降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本叔人、提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率、做好儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成優(yōu)化阿席,將是分布式能源提供商的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在伍奏。在這一領(lǐng)域率先取得突破的生產(chǎn)者,將占領(lǐng)這一行業(yè)制高點(diǎn)。
更為重要的是肿蚂,信息互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在取得的種種技術(shù)和商業(yè)成就啊衣,比如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)措找、各類商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)模式糖追,正好為能源業(yè)態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)化提供了強(qiáng)有力的支撐。如何更好地實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)蝗羊、能源網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的三網(wǎng)深度融合與集成藏澳,也將是商業(yè)創(chuàng)新的主要領(lǐng)域。這里耀找,不再一一列舉翔悠。相信在未來的商業(yè)實(shí)踐中,將會(huì)通過應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)野芒,形成各種不同類型的突破點(diǎn)和商業(yè)創(chuàng)新蓄愁。