下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
能源行业的发展趋势正在转向新兴经济体。在新兴经济体中，越来越多的电力设备正在进行装机。到2040年，东南亚国家联盟地区的人口规模将达到6亿，整个区域的发展会非常快，预计安装的电力容量将会超过目前的安装量，其中的97%将会用在非经合组织国家。
对于可再生能源，到2040年，60%的电厂将会是新能源电厂，而且超过50%的全新发电机组将使用可再生能源，这将影响GDP的增长速度、能源的效率和质量，以及能源多元化。全球经济预计将增长150%，但是能源需求仅增加33%。
另外，未来能源将以城市为中心增长，全球能源的三分之二将消耗在城市里，因此，这将是实现智能化的巨大机遇（Newborough et al.，1999）。
在传统电力部门结构中，从能源、发电、交通、建筑到整个工业生产过程，整个结构是一个封闭的回路（图1.9）。数字化的应用可以使这个过程中的各个环节联系得更加紧密，使经济发展中的各个领域——交通、商业、民用、工业等方面都产生变革。
图1.9 传统电力部门结构
在这个数字化的变革过程中，电力系统的变革也是非常重要的。数据与分析可以提高性能并节约成本，但如果没有互联数据，是无法从根本上改变电力部门的运作方式的。在电力生产方面，从过去的没有互联、中心化的生产到现在电力及其支撑的交通和电力系统高度互联，其实也是一个去中心化的过程（图1.10）。
图1.10 数字化重塑传统电力部门结构
在这里，数字化的转变和变革体现在供给侧上有更加灵活的需求，以及系统内的信息交流。数字化技术的部署正在构建一个更加互联、更快响应的电力系统，有助于提高系统的灵活性、效率和可靠度，也就是从能源孤岛到数字化互联系统（图1.11）。
图1.11 电力系统数字化转型的步骤
降低技术成本是提高整个电力部门互联性的主要驱动因素（World Economic Forum，2017a，2017b）。从2008年到2016年，整个趋势是不断降低的，这实际上也在数字化转型过程中起到了非常重要的作用（图1.12）。
图1.12 主要新型电力技术的单位成本
数字化将极大强化数字化互联电力系统的四个重要元素（图1.13）：需求的灵活性、各类可再生能源、电动汽车的智能充电，以及分布式发电的集成应用。这使数字化智能系统可以更好地获得信息，更好地做出决策，这样才能够让电力生产可持续，使新能源的发展更上一个规模，从而发现哪些领域需要更多的投资，可以更好地抓住发展潜力。
图1.13 数字互联电力系统的四大关键要素
比如按照目前每天不同时段的电力消费水平和风能发电产能，会造成风能发电产能过剩，大量的电能被浪费掉，而通过智能需求响应，在数字技术的推动下，可以将消费转移到电力过剩的时间段（图1.14）。
图1.14 智能需求响应转移消费
智能需求响应在系统级上的收益是巨大的，但对个人财务收益影响较小，通常难以说服大部分的消费者来参与需求响应项目。解决这个问题需要技术也需要策略，最大化发展潜力并克服各种困难，为普通消费者带来更多好处（图1.15）。因此，也需要激励制度和政策框架在系统运营商和消费者之间充分分配成本和收益，使消费者更热衷于推动这项技术的应用，从而促进整个产业的发展。
图1.15 需求响应全球潜力及影响
区块链或分布式记账技术，是一种分散的数据结构，收集事件的数字记录（例如交易或太阳能发电单元的生成）并通过密码学将其链接到带时间戳的“块”中，然后将该“块”统一存储为分布式计算机上的“链”。区块链的任何参与者都可以阅读或添加新数据。
到2040年，智能充电基础设施的使用可以使电动汽车充电的峰值需求减少至少65GW，系统性节省1 000亿美元（图1.16）。
图1.16 电动汽车智能充电的影响
美国和德国已经有使用区块链技术进行能源交互的项目，比如美国纽约的LO3能源公司（LO3 Energy Inc.）项目，通过在布鲁克林社区使用区块链技术和微电网交易本社区内生产的可再生电力。德国的StromDAO项目，使用区块链创建“虚拟发电厂”，用户可以对可再生电力进行场外投资并在现货市场中销售实现回报。另外一个Innogy项目则是使用区块链电子钱包来管理电动汽车的充电计费，车主可以使用智能合约来支付电费、停车费和高速公路使用费用，同时也可以通过共享汽车来获取收益。