全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建,將極大提高能源利用率來滿足我們急劇增長的能源需求。這一切,將是未來城市可持續(xù)發(fā)展的不二法門。
2015年9月26日,習(xí)近平主席在聯(lián)合國總部發(fā)表題為《謀共同永續(xù)發(fā)展 做合作共贏伙伴》的重要講話,首次明確提出中國倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。未來幾十年是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵期。
智慧城市是物質(zhì)生活不斷提升的要求與需求,也是能源資源優(yōu)化配置的參與體,更是城市解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題的重要途徑。城市的智慧化意味著,未來能源的應(yīng)用與使用不再是純粹的供給關(guān)系,更是一種需求關(guān)系。
那么,全球能源互聯(lián)網(wǎng)對智慧城市究竟意味著什么?二者之間存在什么樣的必然聯(lián)系?
有鑒于此,本刊在浙江省衢州市舉辦了"第26次《能源評論》學(xué)術(shù)沙龍暨'能源互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)智慧城市'圓桌論壇",邀請國家發(fā)改委、科技部可再生能源與新能源國際科技合作辦公室副主任趙剛,國家工信部賽迪研究院副院長劉文強(qiáng),中國汽車工程學(xué)會電動(dòng)汽車分會主任、清華大學(xué)汽車研究所所長陳全世,國家發(fā)改委城市和小城鎮(zhèn)改革發(fā)展中心交通研究院院長張國華,國務(wù)院發(fā)展研究中心信息中心處長李廣乾,中國社會科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展研究中心研究員莊貴陽,中央財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)改革與發(fā)展研究中心高級研究員闕詩豐等專家一同尋找到構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)與發(fā)展智慧城市之間的契合點(diǎn),探索出一條智能、清潔、綠色的低碳城鎮(zhèn)化之路。
什么是全球能源互聯(lián)網(wǎng)
簡單來說,全球能源互聯(lián)網(wǎng)就是全球+能源+互聯(lián)網(wǎng),全球講的是世界范圍的區(qū)域空間;能源講的是基本生活要素;互聯(lián)網(wǎng)講的是新型的交換方式。這樣一來,全球能源互聯(lián)網(wǎng)字面的意思就是新建一個(gè)無國界范圍的、由最基本能源要素構(gòu)成的、并借助新型方式的配制交換網(wǎng)絡(luò)。從電力角度認(rèn)識和分析,全球能源互聯(lián)網(wǎng)還可以理解為由三大網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的整體,即特高壓電網(wǎng)+泛在智能電網(wǎng)+清潔能源。也就是說,它是以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建的能源、市場、信息和服務(wù)高度融合的新型能源體系架構(gòu)。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的配置交換特性和多要素的能源體系架構(gòu)決定了其具有平等、互動(dòng)、開放、共享四大特征。
平等,就是人人都能享受清潔能源和全球信息。實(shí)際上世界爭端大量來源于資源的不平衡引發(fā)的攫取和掠奪。全球能源互聯(lián)網(wǎng)的形成,將突破原有對于資源和時(shí)空的約束,大大緩解人們的能源需求,讓人人享有信息得到可能。同時(shí),還使得能源供需雙方有了平等發(fā)展的機(jī)會,改變了能源單向傳輸模式。眾所周知,電力對消費(fèi)者是單向關(guān)系,你提供電力我消費(fèi)電力,未來伴隨全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,它們之間是互相作用的。未來的電力消費(fèi)者,可能既是電力行業(yè)的需求方也是供給方。隨著雙方的交互性增強(qiáng),平等關(guān)系也由此確定。
交互,就是能源和信息網(wǎng)絡(luò)。通過它來連接傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)單元,使城市能源具備智能化需求。實(shí)際上,電力行業(yè)很早就開始探索利用電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)。電線作為導(dǎo)線不僅能傳輸電能,也能傳輸數(shù)據(jù)。未來完全有可能基于現(xiàn)在的電力網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建一個(gè)新型的信息網(wǎng)絡(luò),當(dāng)然也可以是電力網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行疊加,構(gòu)建一座信息傳遞、網(wǎng)絡(luò)溝通的未來之城。
開放,就是多點(diǎn)接入、多形態(tài)融合和多方參與。原來我們有發(fā)電廠、電力公司、消費(fèi)者、企業(yè),未來這種對象身份明確、簡單參與的形態(tài)將會被變得復(fù)雜而豐富,從生產(chǎn)到消費(fèi)的門檻也會被逐步的弱化甚至消失。舉個(gè)例子說,隨著電力體制改革,也許在不遠(yuǎn)的將來,每個(gè)用戶對電的也將出現(xiàn)新的需求,既有追求價(jià)格的,也有要求質(zhì)量的,還有強(qiáng)調(diào)來源的,這些都會體現(xiàn)出開放的特點(diǎn)來。
共享,就是全球能源互聯(lián)網(wǎng)成果的普惠過程。這種成果的共享范圍不僅僅是原來我們理解的某個(gè)企業(yè)或某個(gè)政府部門能夠享受到的好處,未來所有參與到全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的個(gè)人、單位、政府、社會都會享受其成果。舉個(gè)例子,現(xiàn)在家里沒有鋪設(shè)太陽能面板,你只能作為電能消費(fèi)者,鋪設(shè)之后你就可能既是能源的消費(fèi)者,也是能源的生產(chǎn)者,你在能源環(huán)節(jié)中的角色就發(fā)生了變化??鋸堃稽c(diǎn)說,將家庭定義成一個(gè)微型電廠也未嘗不可。
什么是智慧城市
城市是我們能源消費(fèi)的主體,我國能源消費(fèi)的70%集中于城市,綠色能源的廣泛發(fā)展,將有力驅(qū)動(dòng)城市建設(shè),最終實(shí)現(xiàn)城市用能方式與發(fā)展方式的共同轉(zhuǎn)變。由此可見,當(dāng)今城市發(fā)展,必須要與綠色能源相結(jié)合,這樣才能稱之為智慧城市。智慧城市能夠利用信息化的技術(shù)充分感知城市各種活動(dòng)的需求,并作出智能的響應(yīng),包括零碳能源的開發(fā)、配置和消納,是一座綠色的、可持續(xù)發(fā)展的城市。從特性分析來看,智慧城市應(yīng)當(dāng)具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化、服務(wù)化和協(xié)同化四個(gè)典型特征。
網(wǎng)絡(luò)化,就是信息和資源傳遞的網(wǎng)狀交互。之前,我們的能源、信息傳遞都是單向渠道,而智慧城市要求這種傳遞是雙向的甚至多向的。一方面,能源、信息的儲備將智能化地服務(wù)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的需求方;另一方面,通過信息網(wǎng)絡(luò)將能源的消耗水平轉(zhuǎn)化為城市的健康指標(biāo)和生命體征。舉個(gè)例子,原先,我們講電能相對于化石能源,最大的麻煩在于電能發(fā)出來,可以有波峰波谷,但是不能停。而未來,一旦把儲能概念引入,那么電能將具有儲存性質(zhì),它在整個(gè)能源結(jié)構(gòu)中的位置會發(fā)生巨大變化。這改變了電的即發(fā)即用屬性,可以把時(shí)空點(diǎn)交錯(cuò)開,能源使用就更加高效,成本也會得到大幅降低。
智能化,就是家庭作為城市最小單元,智能水平逐步提高。我們過去把智能化理解成高大上的東西,并不是針對個(gè)人,但未來都將滲透到千家萬戶。未來,每家每戶都既是城市的電力需求者,也是城市的電力供給者。舉個(gè)例子,今后大家早上開車去上班,那么所有傳感器就會在城市市政的監(jiān)控系統(tǒng)體現(xiàn)出來,我們能看到有多少輛純電動(dòng)汽車,有多少輛汽油車在跑?現(xiàn)在的PM2.5指數(shù)是多少?每天的變化趨勢如何,它跟城市的人口、資源分布流動(dòng)之間呈現(xiàn)什么關(guān)系?這些數(shù)據(jù)一旦拿出來做對比分析,對每個(gè)行業(yè)都具有非常大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
服務(wù)化,就是從基于生產(chǎn)的服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛枨蟮姆?wù)。這其中包含,基于城市、產(chǎn)業(yè)效能提升的增值服務(wù);基于產(chǎn)品、能源交易便捷的增值服務(wù);基于信息、產(chǎn)業(yè)、資源整合的增值服務(wù)。
協(xié)同化,主要包含四個(gè)層面:首先,智慧城市和能源互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展。智慧城市成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力,能源互聯(lián)網(wǎng)成為智慧城市的重要組成部分并連接著各個(gè)智慧城市。其次,各個(gè)智慧城市之間的協(xié)同發(fā)展。城市成為地球村的一個(gè)成員,分工和特色更加清晰,優(yōu)勢更加互補(bǔ),信息更加共享。再次,眾籌模式。城市建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié),可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)群體創(chuàng)造力量的匯集,包括能源的開發(fā)、配置和存儲。最后,產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同。智慧城市內(nèi)的科研、生產(chǎn)、流通、消費(fèi)鏈條協(xié)同循環(huán),消費(fèi)的過程支撐科研、生產(chǎn)、流通。
兩者的關(guān)系
通過對全球能源互聯(lián)網(wǎng)和智慧城市概念的解析,我們能夠看到,兩者同時(shí)具有互聯(lián)網(wǎng)屬性,以及對能源需求的高效清潔利用屬性。兩者的發(fā)展應(yīng)是相輔相成,相互促進(jìn)的關(guān)系。全球能源互聯(lián)網(wǎng)是智慧城市發(fā)展的重要機(jī)遇和有力支撐,智慧城市又是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要支點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)。
從能源角度分析,全球能源互聯(lián)網(wǎng)是在全球范圍內(nèi)對清潔能源的開發(fā)和利用。而綠色、清潔能源正是智慧城市發(fā)展的基礎(chǔ),也是智慧城市的主要特征。全球能源互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)"兩個(gè)替代",一個(gè)是清潔替代,一個(gè)是電能替代。清潔替代是在能源開發(fā)上以清潔能源替代化石能源,走低碳綠色發(fā)展道路,實(shí)現(xiàn)化石能源為主、清潔能源為輔向清潔能源為主、化石能源為輔轉(zhuǎn)變。電能替代是在能源消費(fèi)上實(shí)施以電代煤、以電代油,推廣應(yīng)用電鍋爐、電采暖和電動(dòng)交通等,提高電能在終端能源消費(fèi)的比重,減少化石能源消耗和環(huán)境污染。這兩個(gè)替代正與智慧城市發(fā)展的綠色環(huán)保、智能生態(tài)相呼應(yīng)。由此可見,全球能源互聯(lián)網(wǎng)和智慧城市之間是促進(jìn)和協(xié)調(diào)的發(fā)展關(guān)系。
首先,全球能源互聯(lián)網(wǎng)能夠解決智慧城市的能源問題。智慧城市,能源是基石,智能電網(wǎng)對預(yù)防大規(guī)模停電,提高電網(wǎng)故障自愈能力,提高能源安全將起到有力的支撐;大家也許會問,未來的智慧城市,每個(gè)家庭都可能是電力的提供者,那還需要大電網(wǎng)嗎?這需要解釋兩個(gè)問題。第一,未來智慧城市,以清潔能源為發(fā)展方向,這種微網(wǎng)建設(shè)不可能一步到位,其整體建設(shè)必須得到大電網(wǎng)有力支撐才能完成。第二,一旦智慧城市的微電網(wǎng)建成以后,現(xiàn)有的大電網(wǎng)就變成一個(gè)資源交換平臺。這樣一來,通過微電網(wǎng)產(chǎn)生電能可以通過大平臺進(jìn)行交換,未來的電網(wǎng),將不再是所謂的電能提供者,而是一個(gè)電能平臺的提供商,為大家提供電能交換與信息交流的提供服務(wù)。
其次,全球能源互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)智慧城市生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型。未來,在全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中,生產(chǎn)模式將發(fā)生一系列變化。在能源生產(chǎn)方面,將打破資源生產(chǎn)和消費(fèi)壁壘,形成集中式和分布式相結(jié)合的生產(chǎn)模式。此外,能源的均衡使城市發(fā)展自身特色產(chǎn)業(yè),使能源消耗為主的規(guī)模效益轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ粕a(chǎn)、服務(wù)化生產(chǎn)成為可能。同時(shí),這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)將得到無限細(xì)分,使得人人參與,城城參與,從而帶動(dòng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
最后,智慧城市助力全球能源互聯(lián)網(wǎng)。這里面包含三個(gè)概念:支點(diǎn)(節(jié)點(diǎn))、驅(qū)動(dòng)力和微循環(huán)。眾所周知,所有網(wǎng)的形成就是兩個(gè)基本要素,一個(gè)是線一個(gè)是點(diǎn)。那么線已經(jīng)有了,就是我們的電網(wǎng)。但不可能只有線,因?yàn)樗罱K必須落地,落地就是點(diǎn)??牲c(diǎn)該放在哪里?就應(yīng)該放在智慧城市里,把智慧城市作為今后全球能源互聯(lián)電網(wǎng)的一個(gè)支點(diǎn)和節(jié)點(diǎn),只有這樣才能把智慧城市有效的連接起來。
智慧城市建設(shè)是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力。我們的城鎮(zhèn)化進(jìn)程速度相當(dāng)快,電能需求也非常旺盛,這是發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)最基本的動(dòng)能。此外,從技術(shù)方向考慮,智慧城市的發(fā)展,本身對于技術(shù)創(chuàng)新就有很高的要求,而技術(shù)創(chuàng)新又能對全球能源互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展提供源源不絕的科技驅(qū)動(dòng)力。
智慧城市實(shí)現(xiàn)了全球能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的微循環(huán)。什么是微循環(huán)?打個(gè)比方,我們可以把全球能源互聯(lián)網(wǎng)理解成身上的大血管、主動(dòng)脈,可以把智慧城市建設(shè)的微電網(wǎng)、分布式能源理解成毛細(xì)血管。一個(gè)人不可能只有主干血管沒有毛細(xì)血管,否則這個(gè)人是生存不下去的。反之亦然,沒有毛系血管也不行,所以,全球能源互聯(lián)網(wǎng)要由主電網(wǎng)、支電網(wǎng)結(jié)合、微網(wǎng)共同配合才能促進(jìn)整個(gè)城市的健康發(fā)展。
未來的暢想
說到這里,人們不禁要問,全球能源互聯(lián)網(wǎng)和智慧城市未來會發(fā)展成什么樣?下面,我將對這一藍(lán)圖做一個(gè)暢想。
人人享有可持續(xù)能源。依托全球能源互聯(lián)網(wǎng),能夠開發(fā)利用分布廣、潛力大的清潔能源,保障城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展所需能源長期穩(wěn)定供應(yīng),真正實(shí)現(xiàn)人人享有綠色能源。同時(shí),國際能源爭端和沖突不復(fù)存在,城市不用再擔(dān)心用電高峰、用能高峰,大停電事故不會重演,能源供給不再有盲區(qū)。取之不盡的清潔能源,充足的電能,充分滿足人類生產(chǎn)生活的物質(zhì)需求,用能、用電成本大幅降低。
能源有序合理分配。清潔能源得到充分開發(fā),通過互聯(lián)互通的全球大電網(wǎng)平衡不同地區(qū)能源供給,實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置。未來城市甚至是整個(gè)地球?qū)⒊蔀橐粋€(gè)"能源村",能源配置更加便捷,更加高效,更加智能,用戶用電更加有序,對智慧城市的建設(shè)和推動(dòng)具有巨大的作用。
帶動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。全球能源互聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)能源的集中生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际缴a(chǎn),打破了能源生產(chǎn)與消費(fèi)的壁壘,能夠帶動(dòng)城市內(nèi)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。圍繞綠色能源、智能網(wǎng)絡(luò)、節(jié)能環(huán)保等應(yīng)用,能源、信息、材料、制造、生物、環(huán)境等領(lǐng)域?qū)⒌玫酱罅Πl(fā)展。同時(shí)產(chǎn)業(yè)邊界漸趨模糊,產(chǎn)業(yè)交互、行業(yè)融合、同一產(chǎn)業(yè)上下游融合成為趨勢,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將完成轉(zhuǎn)型、升級、再造。
帶動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng)新。全球能源互聯(lián)網(wǎng)不僅是電力、能源的載體,而且是信息、服務(wù)、科技創(chuàng)新和文明的載體,將催生出新的經(jīng)濟(jì)模式。在全球能源互聯(lián)網(wǎng)平臺上有數(shù)以千萬計(jì)的人及大量的可穿戴設(shè)備、移動(dòng)裝備、電動(dòng)汽車、家庭、工廠、建筑等在線。人們可以投資各種能源項(xiàng)目,以能源高效合理利用的新興業(yè)態(tài)將成為商業(yè)熱點(diǎn)。
形成高效社會形態(tài)。借助能源互聯(lián)網(wǎng)、信息互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等手段,城市管理可以實(shí)時(shí)分析決策,城市運(yùn)轉(zhuǎn)更高效。豐富、可靠的電力,保證了城市基礎(chǔ)設(shè)施、交通工具、生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),確保社會穩(wěn)定運(yùn)行。用于運(yùn)輸煤炭、石油的公路、鐵路、海運(yùn)等運(yùn)力充分釋放,交通運(yùn)輸更安全、更快捷。全社會資源共享、多行業(yè)協(xié)同服務(wù),拓展出廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
實(shí)現(xiàn)真正意義生活智能化。普通家庭通過全球能源互聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)能源管理、移動(dòng)終端購電、水電氣多表集抄、綜合信息服務(wù)、遠(yuǎn)程家電控制等。人人都可以生產(chǎn)能源、分享能源、控制能源,甚至定制能源。工作地點(diǎn)從工廠、辦公室轉(zhuǎn)移到家中。自動(dòng)化工廠、智能化生產(chǎn)線、無人駕駛等成為現(xiàn)實(shí)。人們從枯燥、重復(fù)的工作中解放出來,從事自己喜愛的創(chuàng)造性勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)人的全面、自由發(fā)展。
綜上所述,全球能源互聯(lián)網(wǎng)通過"兩個(gè)替代",大量節(jié)約化石能源,減少二氧化碳、二氧化硫的排放,城市環(huán)境將逐步實(shí)現(xiàn)綠色、清潔,"霧霾"將不復(fù)存在。全球能源互聯(lián)網(wǎng)深深融入社會每個(gè)角落,與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等相輔相成、相互促進(jìn),共同打造全面網(wǎng)絡(luò)化、高度智能化、服務(wù)多樣化、產(chǎn)業(yè)高端化的"智慧城市"。
(本文由中央財(cái)經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)改革與發(fā)展研究中心高級研究員闕詩豐執(zhí)筆,王瑛、于濤、張亞平對此文亦有貢獻(xiàn))
責(zé)任編輯: 江曉蓓