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兩(liang)大(da)技術革命(ming)正在引領(ling)著21世紀：互(hu)聯網的發展和致力(li)于減少碳(tan)(tan)排(pai)放的全(quan)球能源(yuan)系統(tong)轉型。2015年，G7峰會(hui)在德國南部小鎮(zhen)埃爾毛(mao)舉(ju)行之后，全(quan)世界就開(kai)始聚焦一(yi)個共同的目標(biao)：減少使用化石能源(yuan)，將電(dian)力(li)作為通用能源(yuan)，到(dao)2100年實現零(ling)碳(tan)(tan)排(pai)放。隨(sui)著物聯網時代(dai)的到(dao)來，這兩(liang)大(da)技術革命(ming)迅速(su)會(hui)師。最終，我們將迎(ying)來能源(yuan)互(hu)聯網時代(dai)。

減少碳排放(fang)、分布式和(he)數(shu)字化技術正(zheng)在(zai)改(gai)變能(neng)源領域。這三大全球性趨(qu)勢造成(cheng)的聯合(he)性影響，我們(men)將其(qi)稱之為“3D能(neng)源模(mo)型(xing)”，正(zheng)在(zai)改(gai)變著(zhu)我們(men)的發電(dian)(dian)、輸電(dian)(dian)和(he)用電(dian)(dian)方式。由(you)此產生的結果是，由(you)大型(xing)發電(dian)(dian)站及集中式輸配電(dian)(dian)系統構成(cheng)的傳(chuan)統能(neng)源模(mo)式正(zheng)在(zai)改(gai)變。

我(wo)(wo)們需(xu)要(yao)一個(ge)全新的(de)方式(shi)來加速可再生能(neng)源(yuan)轉型。現(xian)在(zai)，數以百萬(wan)計的(de)小型分布式(shi)發電(dian)(dian)機組正(zheng)在(zai)被接入能(neng)源(yuan)系統，需(xu)要(yao)我(wo)(wo)們用新的(de)方式(shi)去(qu)組織(zhi)和管理。此外，“產(chan)銷者”開始脫穎(ying)而(er)出——他們既是生產(chan)者也(ye)是消(xiao)費者，在(zai)售賣(mai)電(dian)(dian)力的(de)同時也(ye)在(zai)購買電(dian)(dian)力。

在隨后的能源轉型過程中，網(wang)絡技(ji)術也將發生重要作用。未(wei)來，為了實現(xian)能源互聯(lian)網(wang)，電(dian)(dian)網(wang)將不僅(jin)僅(jin)承擔輸配電(dian)(dian)的功能。

誘因：對清潔能源的持續需求導致解決方案變得復雜

根據(ju)聯合國(guo)“人(ren)人(ren)享有(you)可持續能源”倡議的報告，全球(qiu)有(you)超(chao)過10億(yi)人(ren)口仍未用(yong)上電(dian)。例(li)如(ru)，在人(ren)口增長迅猛(meng)的撒哈拉以南的非洲國(guo)家(jia)就深受缺(que)電(dian)困擾。據(ju)聯合國(guo)預(yu)測，到2040年全球(qiu)人(ren)口數量將增加近20億(yi)，且以發展中國(guo)家(jia)為主。無論(lun)是(shi)政治(zhi)領袖、工業界還(huan)(huan)是(shi)援助(zhu)性(xing)組織都(dou)一致(zhi)認(ren)為，讓所有(you)人(ren)都(dou)能用(yong)上電(dian)，無論(lun)從道德(de)層(ceng)面還(huan)(huan)是(shi)經濟(ji)層(ceng)面都(dou)是(shi)非常必(bi)要(yao)的。

但并(bing)非所有(you)人(ren)都意識到的(de)這(zhe)樣(yang)的(de)困境：如(ru)(ru)果(guo)這(zhe)部分新增(zeng)的(de)人(ren)口還(huan)采(cai)用與我(wo)(wo)們一樣(yang)的(de)生活(huo)方式和(he)用電方式，我(wo)(wo)們會面臨怎樣(yang)的(de)問題？如(ru)(ru)果(guo)發(fa)達國家和(he)這(zhe)些地區的(de)電力有(you)一半(ban)來自于化(hua)石燃料，我(wo)(wo)們的(de)環境將(jiang)會發(fa)生怎樣(yang)的(de)變化(hua)？

可(ke)以(yi)確定的是(shi)，國際社(she)會雄心勃勃的環境保護(hu)目標會因(yin)此(ci)面臨挑戰(zhan)。更為嚴(yan)重的是(shi)，將全球升溫幅度(du)控制(zhi)在2度(du)之內的目標也會立(li)刻變得岌(ji)岌(ji)可(ke)危。

毫無疑問，使用化石能源與(yu)全球氣候變(bian)暖有(you)著直接的(de)聯系。如(ru)果有(you)人認為，溫度（尤(you)其是海(hai)洋溫度）的(de)上升和發生自然災(zai)害的(de)頻率(lv)及強度無關，那他們不過是在(zai)逃避(bi)現實(shi)罷了。

如(ru)果所有人都效仿工業(ye)發達(da)國(guo)家，交(jiao)(jiao)通業(ye)就是(shi)一個很好(hao)的全(quan)球性案例。如(ru)今(jin)，交(jiao)(jiao)通工具的尾氣排放量已經比1990年高(gao)出了(le)(le)(le)約60%，主要的原因就是(shi)發展(zhan)中國(guo)家和新(xin)興國(guo)家汽車(che)數量的急劇增(zeng)長。僅僅在(zai)中國(guo)，過(guo)去10年汽車(che)數量就翻(fan)了(le)(le)(le)兩番，達(da)到了(le)(le)(le)2億輛(liang)。

全球電(dian)(dian)力(li)(li)需求(qiu)也(ye)在(zai)不斷增(zeng)長。專家預計，到2040年全球發電(dian)(dian)量將增(zeng)加約80%。這不僅源于發展(zhan)中國(guo)家和新興國(guo)家對電(dian)(dian)力(li)(li)供應的潛在(zai)需求(qiu)，還(huan)包括工業(ye)化(hua)國(guo)家由(you)信息(xi)和通(tong)信技術的應用帶來的用電(dian)(dian)需求(qiu)增(zeng)長。

這(zhe)些發展趨勢帶來(lai)的(de)影(ying)響顯(xian)而(er)易見(jian)：人人都需要電(dian)力——最好利用可再生(sheng)能(neng)源，并以環保的(de)方式發電(dian)。從(cong)使用化石(shi)燃料和利用大(da)型發電(dian)站進(jin)行集中供電(dian)，向利用數量更多且(qie)更分散的(de)可再生(sheng)能(neng)源（如(ru)風力、太(tai)陽能(neng)）發電(dian)轉型，不可能(neng)一蹴而(er)就。除了政(zheng)治和經(jing)濟問題，這(zhe)種(zhong)根本性(xing)變革還會給我們帶來(lai)巨大(da)的(de)技術挑戰。

管理日益增加的復雜性

無論從時間(jian)還(huan)是(shi)空間(jian)上來看，發電側(ce)和(he)用(yong)電側(ce)都(dou)正在(zai)變得越來越獨立，這顯然會使能源系統(tong)更加復雜(za)。而隨著其集(ji)成的(de)配電單元不(bu)斷增加，系統(tong)則會變得越來越復雜(za)。

可用性接近(jin)(jin)100%的(de)(de)德國(guo)電網被視(shi)為是工業化(hua)國(guo)家的(de)(de)典范，但(dan)能源類型的(de)(de)轉換卻(que)給德國(guo)電網造成(cheng)了負(fu)擔。近(jin)(jin)年來，為了保證電網穩定，需要(yao)電網運營商進行干(gan)預的(de)(de)次數越來越多。

去年的(de)一項(xiang)初(chu)步調查顯示，電(dian)網(wang)運營商TenneT為了保(bao)證電(dian)網(wang)穩定(ding)，在(zai)緊(jin)急干(gan)預方面投入(ru)的(de)成(cheng)(cheng)本就達到(dao)了10億歐元。而這些(xie)成(cheng)(cheng)本以電(dian)網(wang)管(guan)理費的(de)形式被分攤進電(dian)費，最(zui)終由(you)消費者買單。

如何聰明地解決難題：利用數字化技術

為了應對能(neng)源系統的復雜性，我們需(xu)要(yao)挖掘數字化能(neng)力，讓電(dian)(dian)網(wang)(wang)變得更(geng)智能(neng)。每(mei)個(ge)能(neng)源生(sheng)產者都是這個(ge)復雜系統的一員，他們將電(dian)(dian)力接入電(dian)(dian)網(wang)(wang)時必(bi)須確保(bao)電(dian)(dian)網(wang)(wang)穩定(ding)和供電(dian)(dian)可靠。

分布式(shi)供電(dian)指的(de)(de)(de)是(shi)，打破(po)原有固(gu)定的(de)(de)(de)系統架構和(he)過(guo)(guo)程邊界(jie)（如公共設施與消費(fei)者之間的(de)(de)(de)邊界(jie)）。全新的(de)(de)(de)產銷網絡逐(zhu)步發展為新型的(de)(de)(de)市場主體和(he)服務供應(ying)商，他們將(jiang)構建(jian)出全新的(de)(de)(de)售電(dian)和(he)購電(dian)模(mo)式(shi)。這些變化(hua)將(jiang)使人們對于產業、技術、價值鏈和(he)商業過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)想法(fa)趨于一致。

此外，數字(zi)化(hua)還是提高可再生(sheng)能源競爭性(xing)的(de)杠桿(gan)。以我們(men)最(zui)近簽訂的(de)德國首家(jia)大型海(hai)上(shang)風電場(chang)(chang)合同為例，這(zhe)座風電場(chang)(chang)無需公共資金(jin)投入，而(er)(er)是通過市場(chang)(chang)電價獲(huo)得(de)資金(jin)。而(er)(er)這(zhe)離不開(kai)數字(zi)化(hua)帶來(lai)的(de)效益(yi)收益(yi)。

數字化(hua)驅動效率(lv)提升(sheng)(sheng)，效率(lv)驅動競(jing)爭力提升(sheng)(sheng)，可再生能源的(de)競(jing)爭力又(you)幫(bang)忙人類應(ying)對氣(qi)候變化(hua)。

有效利用海量數據

應(ying)對(dui)能源(yuan)系統產(chan)生的(de)日(ri)益增長的(de)海(hai)量數據(ju)，是工(gong)業(ye)領域面(mian)臨的(de)一大挑戰。日(ri)益復(fu)雜(za)的(de)能源(yuan)系統是引發數據(ju)量增長的(de)主要原因。

我們可以參考(kao)已(yi)聯網設備的數(shu)量(liang)(liang)。2003年，全球(qiu)(qiu)有(you)63億(yi)(yi)(yi)人，聯網設備5億(yi)(yi)(yi)臺。據(ju)(ju)美國思科(ke)公(gong)司的預測，這(zhe)一(yi)數(shu)字在2020年有(you)望增(zeng)至500億(yi)(yi)(yi)。整體的數(shu)據(ju)(ju)量(liang)(liang)則會呈同比率增(zeng)長。市場(chang)研究公(gong)司IDC最(zui)新發布(bu)的報告顯(xian)示，到(dao)2025年，全球(qiu)(qiu)數(shu)據(ju)(ju)量(liang)(liang)預計將從當前的16澤字節(jie)增(zeng)至163澤字節(jie)——達到(dao)10倍(bei)增(zeng)幅(fu)。

人工智能和量子計算變不可能為可能

我們(men)必須意識(shi)到，僅憑(ping)借當(dang)前的技術，我們(men)是無法(fa)有效利用這些海量數據(ju)的。必須打(da)破陳規，去探索此前僅在(zai)科幻(huan)小說中(zhong)才會出現的那些技術。人(ren)工(gong)智能就(jiu)是其中(zhong)之(zhi)一，而現在(zai)它已經被廣(guang)泛應用于項(xiang)目和產品(pin)開發中(zhong)。

西門子的燃氣輪(lun)機可(ke)以很好地(di)詮釋人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)的工(gong)作方式。人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)通過(guo)機器算法(fa)來幫助延長燃氣輪(lun)機的檢修周(zhou)期。與人(ren)類專家(jia)相比，這種算法(fa)可(ke)以更好地(di)自動分析運營數據、環境條件(jian)和(he)元件(jian)性能(neng)。

量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算是另一(yi)(yi)個開(kai)創性(xing)的(de)技術，在業(ye)內已經得到了全面應用。量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算機采(cai)用的(de)是完全不同于傳統的(de)架構(gou)：它以量(liang)子(zi)(zi)(zi)理論為(wei)工作原理。量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算機直接采(cai)用亞原子(zi)(zi)(zi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)，通過控(kong)制量(liang)子(zi)(zi)(zi)屬性(xing)進(jin)行數(shu)據存儲和數(shu)據處理。因此，一(yi)(yi)分一(yi)(yi)毫都很重要。

組成世(shi)界的(de)(de)小粒子，幫助我們(men)解決(jue)這個(ge)世(shi)界上的(de)(de)大問(wen)題。我們(men)利(li)用它(ta)們(men)為地球發電(dian)，提高(gao)可再生能源的(de)(de)利(li)用率(lv)，在全球人(ren)口不斷增多的(de)(de)同時，讓電(dian)力惠及越(yue)來越(yue)多的(de)(de)人(ren)。

結論：新技術能幫助我們應對能源挑戰

與通信和(he)互聯網(wang)領域一樣，能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統中每位新成員的(de)加入(ru)都會(hui)(hui)(hui)給這個大家庭帶來更(geng)多的(de)可能(neng)性(xing)(xing)和(he)機會(hui)(hui)(hui)。當(dang)簡單的(de)電網(wang)發(fa)展為(wei)綜(zong)合(he)性(xing)(xing)的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)網(wang)絡，富余的(de)電力就會(hui)(hui)(hui)通過耦合(he)區域為(wei)其他(ta)形(xing)式的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)提(ti)供基礎，能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統的(de)價值(zhi)也會(hui)(hui)(hui)相應(ying)得(de)到提(ti)升。當(dang)電力轉化為(wei)熱能(neng)或用于提(ti)取熱能(neng)，當(dang)電力成為(wei)能(neng)源(yuan)(yuan)流動的(de)基礎，或者當(dang)它被(bei)用于生產氫或甲烷時，能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統就可以獲得(de)全新且靈活的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)。

在能(neng)源(yuan)轉型(xing)的過(guo)程中，網絡(luo)技術將(jiang)(jiang)被賦予新的意義(yi)。未來，能(neng)源(yuan)網絡(luo)將(jiang)(jiang)不(bu)僅(jin)僅(jin)是輸電(dian)和(he)配電(dian)，它的角色、能(neng)力和(he)功能(neng)都將(jiang)(jiang)得到進一步拓展(zhan)，并隨著新成員(yuan)的加入實現增值。最(zui)終，電(dian)網將(jiang)(jiang)演變為能(neng)源(yuan)網絡(luo)，即能(neng)源(yuan)互(hu)聯網。