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兩大技術(shù)革命正在引領(lǐng)著21世紀：互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和致力于減少碳排放的全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。2015年，G7峰會在德國南部小鎮(zhèn)埃爾毛舉行之后，全世界就開始聚焦一個共同的目標：減少使用化石能源，將電力作為通用能源，到2100年實現(xiàn)零碳排放。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，這兩大技術(shù)革命迅速會師。最終，我們將迎來能源互聯(lián)網(wǎng)時代。

減少碳排放、分布式和數(shù)字化技術(shù)正在改變能源領(lǐng)域。這三大全球性趨勢造成的聯(lián)合性影響，我們將其稱之為“3D能源模型”，正在改變著我們的發(fā)電、輸電和用電方式。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，由大型發(fā)電站及集中式輸配電系統(tǒng)構(gòu)成的傳統(tǒng)能源模式正在改變。

我們需要一個全新的方式來加速可再生能源轉(zhuǎn)型?，F(xiàn)在，數(shù)以百萬計的小型分布式發(fā)電機組正在被接入能源系統(tǒng)，需要我們用新的方式去組織和管理。此外，“產(chǎn)銷者”開始脫穎而出——他們既是生產(chǎn)者也是消費者，在售賣電力的同時也在購買電力。

在隨后的能源轉(zhuǎn)型過程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也將發(fā)生重要作用。未來，為了實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)將不僅僅承擔輸配電的功能。

誘因：對清潔能源的持續(xù)需求導致解決方案變得復雜

根據(jù)聯(lián)合國“人人享有可持續(xù)能源”倡議的報告，全球有超過10億人口仍未用上電。例如，在人口增長迅猛的撒哈拉以南的非洲國家就深受缺電困擾。據(jù)聯(lián)合國預測，到2040年全球人口數(shù)量將增加近20億，且以發(fā)展中國家為主。無論是政治領(lǐng)袖、工業(yè)界還是援助性組織都一致認為，讓所有人都能用上電，無論從道德層面還是經(jīng)濟層面都是非常必要的。

但并非所有人都意識到的這樣的困境：如果這部分新增的人口還采用與我們一樣的生活方式和用電方式，我們會面臨怎樣的問題？如果發(fā)達國家和這些地區(qū)的電力有一半來自于化石燃料，我們的環(huán)境將會發(fā)生怎樣的變化？

可以確定的是，國際社會雄心勃勃的環(huán)境保護目標會因此面臨挑戰(zhàn)。更為嚴重的是，將全球升溫幅度控制在2度之內(nèi)的目標也會立刻變得岌岌可危。

毫無疑問，使用化石能源與全球氣候變暖有著直接的聯(lián)系。如果有人認為，溫度（尤其是海洋溫度）的上升和發(fā)生自然災(zāi)害的頻率及強度無關(guān)，那他們不過是在逃避現(xiàn)實罷了。

如果所有人都效仿工業(yè)發(fā)達國家，交通業(yè)就是一個很好的全球性案例。如今，交通工具的尾氣排放量已經(jīng)比1990年高出了約60%，主要的原因就是發(fā)展中國家和新興國家汽車數(shù)量的急劇增長。僅僅在中國，過去10年汽車數(shù)量就翻了兩番，達到了2億輛。

全球電力需求也在不斷增長。專家預計，到2040年全球發(fā)電量將增加約80%。這不僅源于發(fā)展中國家和新興國家對電力供應(yīng)的潛在需求，還包括工業(yè)化國家由信息和通信技術(shù)的應(yīng)用帶來的用電需求增長。

這些發(fā)展趨勢帶來的影響顯而易見：人人都需要電力——最好利用可再生能源，并以環(huán)保的方式發(fā)電。從使用化石燃料和利用大型發(fā)電站進行集中供電，向利用數(shù)量更多且更分散的可再生能源（如風力、太陽能）發(fā)電轉(zhuǎn)型，不可能一蹴而就。除了政治和經(jīng)濟問題，這種根本性變革還會給我們帶來巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

管理日益增加的復雜性

無論從時間還是空間上來看，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)都正在變得越來越獨立，這顯然會使能源系統(tǒng)更加復雜。而隨著其集成的配電單元不斷增加，系統(tǒng)則會變得越來越復雜。

可用性接近100%的德國電網(wǎng)被視為是工業(yè)化國家的典范，但能源類型的轉(zhuǎn)換卻給德國電網(wǎng)造成了負擔。近年來，為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定，需要電網(wǎng)運營商進行干預的次數(shù)越來越多。

去年的一項初步調(diào)查顯示，電網(wǎng)運營商TenneT為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定，在緊急干預方面投入的成本就達到了10億歐元。而這些成本以電網(wǎng)管理費的形式被分攤進電費，最終由消費者買單。

如何聰明地解決難題：利用數(shù)字化技術(shù)

為了應(yīng)對能源系統(tǒng)的復雜性，我們需要挖掘數(shù)字化能力，讓電網(wǎng)變得更智能。每個能源生產(chǎn)者都是這個復雜系統(tǒng)的一員，他們將電力接入電網(wǎng)時必須確保電網(wǎng)穩(wěn)定和供電可靠。

分布式供電指的是，打破原有固定的系統(tǒng)架構(gòu)和過程邊界（如公共設(shè)施與消費者之間的邊界）。全新的產(chǎn)銷網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展為新型的市場主體和服務(wù)供應(yīng)商，他們將構(gòu)建出全新的售電和購電模式。這些變化將使人們對于產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、價值鏈和商業(yè)過程的想法趨于一致。

此外，數(shù)字化還是提高可再生能源競爭性的杠桿。以我們最近簽訂的德國首家大型海上風電場合同為例，這座風電場無需公共資金投入，而是通過市場電價獲得資金。而這離不開數(shù)字化帶來的效益收益。

數(shù)字化驅(qū)動效率提升，效率驅(qū)動競爭力提升，可再生能源的競爭力又幫忙人類應(yīng)對氣候變化。

有效利用海量數(shù)據(jù)

應(yīng)對能源系統(tǒng)產(chǎn)生的日益增長的海量數(shù)據(jù)，是工業(yè)領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。日益復雜的能源系統(tǒng)是引發(fā)數(shù)據(jù)量增長的主要原因。

我們可以參考已聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量。2003年，全球有63億人，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備5億臺。據(jù)美國思科公司的預測，這一數(shù)字在2020年有望增至500億。整體的數(shù)據(jù)量則會呈同比率增長。市場研究公司IDC最新發(fā)布的報告顯示，到2025年，全球數(shù)據(jù)量預計將從當前的16澤字節(jié)增至163澤字節(jié)——達到10倍增幅。

人工智能和量子計算變不可能為可能

我們必須意識到，僅憑借當前的技術(shù)，我們是無法有效利用這些海量數(shù)據(jù)的。必須打破陳規(guī)，去探索此前僅在科幻小說中才會出現(xiàn)的那些技術(shù)。人工智能就是其中之一，而現(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于項目和產(chǎn)品開發(fā)中。

西門子的燃氣輪機可以很好地詮釋人工智能的工作方式。人工智能通過機器算法來幫助延長燃氣輪機的檢修周期。與人類專家相比，這種算法可以更好地自動分析運營數(shù)據(jù)、環(huán)境條件和元件性能。

量子計算是另一個開創(chuàng)性的技術(shù)，在業(yè)內(nèi)已經(jīng)得到了全面應(yīng)用。量子計算機采用的是完全不同于傳統(tǒng)的架構(gòu)：它以量子理論為工作原理。量子計算機直接采用亞原子粒子，通過控制量子屬性進行數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理。因此，一分一毫都很重要。

組成世界的小粒子，幫助我們解決這個世界上的大問題。我們利用它們?yōu)榈厍虬l(fā)電，提高可再生能源的利用率，在全球人口不斷增多的同時，讓電力惠及越來越多的人。

結(jié)論：新技術(shù)能幫助我們應(yīng)對能源挑戰(zhàn)

與通信和互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域一樣，能源系統(tǒng)中每位新成員的加入都會給這個大家庭帶來更多的可能性和機會。當簡單的電網(wǎng)發(fā)展為綜合性的能源網(wǎng)絡(luò)，富余的電力就會通過耦合區(qū)域為其他形式的能源提供基礎(chǔ)，能源系統(tǒng)的價值也會相應(yīng)得到提升。當電力轉(zhuǎn)化為熱能或用于提取熱能，當電力成為能源流動的基礎(chǔ)，或者當它被用于生產(chǎn)氫或甲烷時，能源系統(tǒng)就可以獲得全新且靈活的能源。

在能源轉(zhuǎn)型的過程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將被賦予新的意義。未來，能源網(wǎng)絡(luò)將不僅僅是輸電和配電，它的角色、能力和功能都將得到進一步拓展，并隨著新成員的加入實現(xiàn)增值。最終，電網(wǎng)將演變?yōu)槟茉淳W(wǎng)絡(luò)，即能源互聯(lián)網(wǎng)。