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洞悉未來能源網路發展三大趨勢

曾幾何時,宇宙電影中各種科幻場景讓我們不禁慨嘆,人類的腦洞竟然可以開闊到如此地步。現如今,隨著人類文明的不斷進步,一些當年看似無法實現的事情似乎也成為了歷史曾經埋下的彩蛋,在各項技術快速發展的今日一一展開。從人類文明伊始通過鑽木取火遠離蒙昧,到信息技術快速刷新並衝擊著傳統能源的應用與發展,互聯網的不斷進步和全球能源體系向著無碳化的全面轉變,已然形成了21世紀的技術革新應用的新曙光。

2015年起,七國集團就開始紛紛承諾到2100年,要逐步淘汰化石燃料在各自國家的使用情況。隨著物聯網的到來,互聯網與全球無碳化革新正在發生著迅速融合,並且終將在整合後形成一種全新的「能源網路」。

整體觀之,能源領域呈現出了三大變化:脫碳化、分散化和數字化。這三種全球趨勢正在改變人類對能源的生產、分配和消費方式,由此,傳統意義上的能源加工廠,譬如說一些大型火力發電廠開始消失。當然,可持續概念的提出,以及加速向可再生能源形式的轉變,並不能盲目為之,還需要全新的系統方法。隨著風力渦輪機和太陽能光伏發電組件等組成的數以百萬計的小型發電機組不斷加入能源系統,如何將它們進行有序組織,從而提高效率,也為我們提出了新的挑戰與要求。

隨著分散式能源的不斷普及,創新的網路技術或將變得愈發重要。由此可以想見,撇開別的領域不談,電力作為經濟發展和能源應用的重頭戲,將舊有電網升級轉換成新的能源網路,定會是未來能源發展的必由趨勢。由此可見,未來能源網路發展或將出現如下三大趨勢:

1.全球對清潔能源的需求不斷飆升

一方面,發達國家消耗能源的速度是驚人的,另一方面,世界上還有很多人正過著與電隔絕的生活。根據聯合國提出的《人人享有可持續能源倡議》(Sustainable Energy for All),當前全球仍有超過100億人口沒用上電,這一情況在人口迅速增長的撒哈拉以南國家尤甚。據聯合國估計,全球人口預計於2040年將達到20億。這也意味著將有更多能源需要消耗,假設只有其中一半的能源消耗來自石化燃料,其結果對環境產生的影響都將不容小覷,屆時,《巴黎協定》中提出的將全球升溫範圍限制在2攝氏度以內的目標或將更難企及。

當前,全球對電力的需求正在不斷增長。有專家預計,到2040年,全球發電量將增長80%。當然,這不僅僅是發展中國家被壓抑的需求屆時得到釋放,工業化國家其他先進用電設備的普及也將推動電力需求的不斷攀升。

顯然,解決這一困境的辦法之一便是從可再生能源中求解,儘可能做到發電時帶來氣候零負荷。

2.集中式電網供電開始捉襟見肘

隨著我們的能源系統變得越來越複雜,舊有的集中式電網正面臨著亟待增容的困境。一旦越來越多的分散式發電機組(比如太陽能電池板或者風力渦輪機)被集成到系統中,這個問題將會變得更加嚴重。

舉個例子,德國的工匠精神一直為世人稱道,該國的電網也被認為是工業化國家的典範,應用調配效率幾乎可以達到100%。然而,隨著能源結構的不斷調整,可再生能源的接入已經對其產生了相當大的影響。近年來,電網運營商們也只能開始採取干預措施,才能維持電網的穩定運行。由於大量可再生能源接入引起了電網波動,據不完全統計,2017年光是為了採取急救措施穩定電網運行就花費了近10億歐元。

為了管理更加複雜的能源系統,使電網變得更智能化似乎成了不爭的事實。通過應用數字技術,未來的智能電網或將可以連接單個發電端和用電側,形成集成性的能源網路,從而確保可靠、穩定的電力供應。

3.形成人人都能享有的能源網路

正如網際網路的歷史發展軌跡表現出的那樣,網路中的每一個新參與者都會增加整個系統的可能性和機會,能源網路也不例外。同理,當一個簡單的傳統電網發展成為綜合性能源網路時,它的價值就會增長。

未來,在這樣一種網路中,供給側的剩餘電能或將為其他領域產生其他形式的能源提供基礎。當電能被轉換成熱能或用於提取熱量時,或是用來製造氫氣或甲烷時,它便可以變成一種全新的、靈活的能源。

屆時,網路技術將在這一變革過程中獲得新的意義。電網不僅僅是簡單的輸電和配電,還將發展成為一個新的、世界性的能源網路。

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