兩大技術(shù)革命正在引領(lǐng)著21世紀(jì)：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(huì)在德國(guó)南部小鎮(zhèn)埃爾毛舉行之后，全世界就開始聚焦一個(gè)共同的目標(biāo)：減少使用化石能源，將電力作為通用能源，到2100年實(shí)現(xiàn)零碳排放。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，這兩大技術(shù)革命迅速會(huì)師。最終，我們將迎來能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(shì)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(gè)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(jì)的小型分布式發(fā)電機(jī)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(fèi)者，在售賣電力的同時(shí)也在購(gòu)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(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)，電網(wǎng)將不僅僅承擔(dān)輸配電的功能。

誘因：對(duì)清潔能源的持續(xù)需求導(dǎo)致解決方案變得復(fù)雜

根據(jù)聯(lián)合國(guó)“人人享有可持續(xù)能源”倡議的報(bào)告，全球有超過10億人口仍未用上電。例如，在人口增長(zhǎng)迅猛的撒哈拉以南的非洲國(guó)家就深受缺電困擾。據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，到2040年全球人口數(shù)量將增加近20億，且以發(fā)展中國(guó)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(rèn)為，讓所有人都能用上電，無論從道德層面還是經(jīng)濟(jì)層面都是非常必要的。

但并非所有人都意識(shí)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(huì)面臨怎樣的問題？如果發(fā)達(dá)國(guó)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(huì)發(fā)生怎樣的變化？

可以確定的是，國(guó)際社會(huì)雄心勃勃的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)會(huì)因此面臨挑戰(zhàn)。更為嚴(yán)重的是，將全球升溫幅度控制在2度之內(nèi)的目標(biāo)也會(huì)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(rèn)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(qiáng)度無關(guān)，那他們不過是在逃避現(xiàn)實(shí)罷了。

如果所有人都效仿工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，交通業(yè)就是一個(gè)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(guó)家和新興國(guó)家汽車數(shù)量的急劇增長(zhǎng)。僅僅在中國(guó)，過去10年汽車數(shù)量就翻了兩番，達(dá)到了2億輛。

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

這些發(fā)展趨勢(shì)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(jìn)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(fēng)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(jì)問題，這種根本性變革還會(huì)給我們帶來巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

管理日益增加的復(fù)雜性

無論從時(shí)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(dú)立，這顯然會(huì)使能源系統(tǒng)更加復(fù)雜。而隨著其集成的配電單元不斷增加，系統(tǒng)則會(huì)變得越來越復(fù)雜。

可用性接近100%的德國(guó)電網(wǎng)被視為是工業(yè)化國(guó)家的典范，但能源類型的轉(zhuǎn)換卻給德國(guó)電網(wǎng)造成了負(fù)擔(dān)。近年來，為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定，需要電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行干預(yù)的次數(shù)越來越多。

去年的一項(xiàng)初步調(diào)查顯示，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商TenneT為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定，在緊急干預(yù)方面投入的成本就達(dá)到了10億歐元。而這些成本以電網(wǎng)管理費(fèi)的形式被分?jǐn)傔M(jìn)電費(fèi)，最終由消費(fèi)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(duì)能源系統(tǒng)的復(fù)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(gè)能源生產(chǎn)者都是這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的一員，他們將電力接入電網(wǎng)時(shí)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(fèi)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(chǎng)主體和服務(wù)供應(yīng)商，他們將構(gòu)建出全新的售電和購(gòu)電模式。這些變化將使人們對(duì)于產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、價(jià)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(jìng)爭(zhēng)性的杠桿。以我們最近簽訂的德國(guó)首家大型海上風(fēng)電場(chǎng)合同為例，這座風(fēng)電場(chǎng)無需公共資金投入，而是通過市場(chǎng)電價(jià)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(dòng)效率提升，效率驅(qū)動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)力提升，可再生能源的競(jìng)爭(zhēng)力又幫忙人類應(yīng)對(duì)氣候變化。

有效利用海量數(shù)據(jù)

應(yīng)對(duì)能源系統(tǒng)產(chǎn)生的日益增長(zhǎng)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(fù)雜的能源系統(tǒng)是引發(fā)數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)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(tái)。據(jù)美國(guó)思科公司的預(yù)測(cè)，這一數(shù)字在2020年有望增至500億。整體的數(shù)據(jù)量則會(huì)呈同比率增長(zhǎng)。市場(chǎng)研究公司IDC最新發(fā)布的報(bào)告顯示，到2025年，全球數(shù)據(jù)量預(yù)計(jì)將從當(dāng)前的16澤字節(jié)增至163澤字節(jié)——達(dá)到10倍增幅。

人工智能和量子計(jì)算變不可能為可能

我們必須意識(shí)到，僅憑借當(dāng)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(huì)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(xiàng)目和產(chǎn)品開發(fā)中。

西門子的燃?xì)廨啓C(jī)可以很好地詮釋人工智能的工作方式。人工智能通過機(jī)器算法來幫助延長(zhǎng)燃?xì)廨啓C(jī)的檢修周期。與人類專家相比，這種算法可以更好地自動(dòng)分析運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、環(huán)境條件和元件性能。

量子計(jì)算是另一個(gè)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)直接采用亞原子粒子，通過控制量子屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)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(shí)，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(duì)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(huì)給這個(gè)大家庭帶來更多的可能性和機(jī)會(huì)。當(dāng)簡(jiǎn)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(huì)通過耦合區(qū)域?yàn)槠渌问降哪茉刺峁┗A(chǔ)，能源系統(tǒng)的價(jià)值也會(huì)相應(yīng)得到提升。當(dāng)電力轉(zhuǎn)化為熱能或用于提取熱能，當(dāng)電力成為能源流動(dòng)的基礎(chǔ)，或者當(dāng)它被用于生產(chǎn)氫或甲烷時(shí)，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(jìn)一步拓展，并隨著新成員的加入實(shí)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)。