能源互联网有望化解能源危机
责任编辑:zoko    浏览:644次    时间: 2014-05-08 09:25:19      

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摘要:能源是人类文明进步的先决条件,它的开发利用是衡量一个社会形态、一个时代、一个国家经济发展科技水平和民族振兴的重要标志。人类文明的每次重大变革都伴随着能源的改进与更替,同时能源的开发利用又极大的推进了人类文明的发展。与人类使用能源的悠久历史相比,能源..

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能源是人类文明进步的先决条件,它的开发利用是衡量一个社会形态、一个时代、一个国家经济发展科技水平和民族振兴的重要标志。人类文明的每次重大变革都伴随着能源的改进与更替,同时能源的开发利用又极大的推进了人类文明的发展。与人类使用能源的悠久历史相比,能源安全问题出现较晚,直到一战、二战时,其重要性才得到各国的普遍认可。随着能源安全问题的涌现,人类对其认知也处于不断变化中,从最初仅仅确保战时能源供应的传统安全范畴逐渐扩展到非传统安全领域,成为两者紧密的交织。从世界范围看,日益紧张的能源供需形势、持续高涨的能源价格、动荡不安的政治形势,以及能源使用对生态环境的破坏,使能源危机成为全世界最为关注的问题。 能源危机是由于一定时期内能源供应缺乏而严重影响人类社会正常生产和生活的现象,其主要诱因是能源的品种结构、使用成本、环境影响、资源控制、利用技术与效率以及供应的可持续性。

  实际上,能源危机早已存在,18世纪初就曾发生过一次席卷英国的“柴薪危机”,它是由于人口的增加,使森林滥遭砍伐的结果,这次危机导致当时靠木炭炼铁的英国钢铁工业几乎濒临破产的境地,但长期以来并未引起人们的注意。直到20世纪70年代发生的两次“石油危机”,使依靠石油进口的国家的经济上受到很大冲击,能源供需的矛盾尖锐地暴露出来,才成为举世瞩目的重大问题。由于当时能源危机突出表现在石油方面,所以在相当一段时间内石油危机就成了能源危机的代名词。目前,能源危机虽仍主要表现在石油方面,但其涵盖的范围更广泛,包括天然气、电力等。从范围和地域分布来看,能源危机可以分为全球性危机和区域性危机。区域性能源危机主要是指在地区或国别范围内发生的较大规模的能源短缺或中断,如2003年夏在美国和加拿大发生的大面积停电事件等。全球性能源危机主要指涉及世界大多数国家并造成严重经济和政治后果的能源短缺或中断。国际社会较为一致的看法是,截止目前世界范围内只发生过两次全球性能源危机,即20世纪70年代初的第一次石油危机和20世纪70年代末至80年代初的第二次石油危机。其中第一次石油危机是人类史上至今规模最大、影响最深的能源危机。

  据美国石油协会(American Petroleum Institute,API)估计,地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶,可供人类开采时间不超过95年。在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。按照现在的对于能源需求的增长速度,在2250到2500年之间,煤炭资源也将消耗殆尽,全球化石矿物燃料资源供应将枯竭。而我们对于诸如核能、太阳能、风能、生物质能等新能源的开发规模依然较小,不足以支持日益增长的能源需求,届时人类将会陷入能源危机。能源危机最严重的后果,莫过于工业大幅度萎缩,或甚至因为争夺剩余的石油资源而引发战争。爱因斯坦也曾说:“我不知道第三次世界大战会用什么样的武器,但我知道,第四次世界大战,人们用的武器将是石块和木棍。”没人愿意诅咒世界,想象最坏的情况,并非是悲观主义。尽管关于世界面临能源危机的报道曾经一度铺天盖地,颇让人有些喘不过气来的感觉。但是,我们也要清醒地认识到,能源危机并不是人们想象中的灾难大片。

  由于能源危机的乌云多次在世界的上空弥漫,人类至今惊魂未定。人们对能源危机的关注实际上主要出于担心能源危机所带来的经济和社会后果。多年来人们习惯性地认为,能源价格大幅度上升会使经济陷入更高的通货膨胀,失业率大幅上升,从而导致经济增长减速甚至经济危机,在公众的记忆中,过去的经济衰退似乎都是能源危机引起的。实际上,虽然高能源价格将不可避免地对经济增长产生一定的负面影响,却难以得出高能源价格和能源危机必然导致经济衰退和经济危机的结论。其实,在现代化进程中,经济是一个快变量,能源资源是一个慢变量,二者的不同步。能源危机并不是工业革命和经济增长的必然产物,这些因素只是加剧了能源危机产生的速度,并不是问题的根源。真正的能源危机应该包括两个部分:一是能源的短缺无法满足可持续发展的需要;二是能源的过度消费导致能量的泛滥和生态环境的破坏,使得人类的经济发展模式不可持续;如果未来不进行能源政策的调整,最终能源危机的爆发将会导致人类的毁灭和地球的毁灭。而能源危机的根源就在于以化石能源为主的全球经济生产和消费模式不可持续,以及化石能源的碳排放带来的生态环境的恶化。

  从实践看,两次石油危机之后,西方国家通过推动提效节能和加强需求管理降低了对石油的依存度,经济得以健康持续增长。日本曾经以两次石油危机为契机,从规避、分散、抵御、弱化、稀释和舒缓等不同政策取向角度进行了行政政策安排,从长期性、全民性、战略性和权威性的角度,进行了法律政策安排,行政政策安排和法律政策安排共同构成了日本能源危机管理的政策体系。该体系为调整危机状态下的国家权力、公民权利以及国家权力与公民权利之间的各种能源经济关系,充分发挥行政、法律对社会无序状态、紧急状态的防范和矫正功能起到了关键性的作用。该体系的最大特点是日本巧妙地通过机制设计渐次形成了能源危机管理的社会共建模式。另外,该体系的构建过程也是日本将能源“危机”转向经济发展“契机”、“危机管理”转向“常态管理”的过程。

  能源危机是21 世纪人类面临的最大难题。需求的快速增长和资源的有限性使得人们对发生枯竭性资源危机的担忧与日俱增,不仅关于“石油峰值”的争论十分激烈,而且有关全球能源争夺乃至战争的提法也相当流行。不可否认,人类需求的无限性和能源资源的有限性之间存在着极大的矛盾,但随着全球化 的深入和国际能源市场的日益完善,爆发全球性能源危机的可能性总体在减小。尽管如此,但我们依然不能掉以轻心,要警钟猛敲。因为,强化能源危机意识是动员各行业和国民关注能源问题、有效使用与节约能源的思想基础。

  如果我们从危机的词义来理解,我们会发现,只要我们想办法化解危险,机遇就会同时降临。危机,是有危险又有机会的时刻,是给测试决策和问题解决能力的一刻。危机说来就来,悲观的论调,把它看作是世界末日,而乐观的态度,则把它当作是危险中的机会。危机之机其实也是机遇之机!危机,总是伴随着普遍而强烈的恐惧心理,因此危机之下往往是人人自“危”,只有极个别眼光独到、天赋异秉的人才会从中看到“机”。美国经济学家杰里米·里夫金(Jeremy Rifkin)就是这样的人。杰里米·里夫金提出将分布式可再生能源和互联网技术相结合的“能源互联网”概念,认为只有能源互联网能拯救世界。

  经过了两次工业革命和两次世界大战,交通技术的发展,交通工具和高速路网、海运河运网、航空网的建设,为人和物的流动带来了极大的便利,这就发展成了今天的贸易网。信息技术的发展,带来的变化更为深刻,发展到今天就是互联网。不同的是,贸易网传递的是商品,互联网传递的是信息,共同的特点是,用不同的载体击穿了现有社会的结构,提高了传输效率,降低了商品和信息获取的成本,人类社会在相互取长补短中,彼此都获得了巨大的利益。在人类社会大发展的进程中,能源的地位举足轻重。在能源独立与能源开放之间,我们应作出合理的选择,能源互联网便是趋势,它只是把交换的“介质”从信息和商品变成了能源。“能源互联网”使用可再生能源,采用分布式能源采集系统,充分采集散落在地球各个角落的微小可再生能源,通过氢或其他存储技术存储间歇式能源,聚少成多,利用互联网和智能终端技术构建智能能源共享网络。能源互联网把集中式、单向、生产者控制的能源系统,转变成大量分布式辅助、较少集中式以及更多消费者互动的能源网络。杰里米·里夫金在其《第三次工业革命》一书中指出,在即将到来的时代,我们将需要创建一个“能源互联网”,让亿万人能够在自己的家里、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。然后,他们可以将这些能源转化为氢气储存,并用绿色电力为自己的楼房、机器和汽车供电。多余的电力则可以与他人分享,就像我们现在在网络上分享信息一样。《世界是平的》作者托马斯·弗里德曼(Thomas Loren Friedman)在其新作《炎热、平坦、拥挤的地球》》(Hot, Flat, and Crowded)中同样为我们展示了能源互联网的奇妙:“能源互联网中所有的装置—无论是开关、空调,还是地下室的锅炉、汽车电池,抑或是输电线路和输电站,都被植入了微型芯片,并直接或者通过家庭智能黑盒与电力公司联系。它们会告知电力公司,它们何时开始运转,消耗了多少电,同时也告诉电力公司想在什么时候购买或售出电能。这样,家庭和电力公司就实现了双向交流。”能源互联网一旦实现,人类将获得充足的能源供应,信息技术、智能控制技术、能源收集技术、储能技术、动力技术等相关技术也将飞速发展,新能源、动力设备、智能产品、生产设备、新材料等领域将不断取得新进展。

  这听起来似乎无限美好,也许实现的那天,我们会惊讶地发现这是地球上生活方式的革命性改变。这听起来也很科幻,但是现实并不令人悲观。发达国家已经在这个领域先行一步。美国最早提出了能源互联网概念。2001年,美国提出名为“智能电网”的新电力能源供应系统概念,并于2003年正式展开研究。智能电网采用先进的材料技术、高温超导技术、储能技术、可再生能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等,构建一张全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网等多层次的电力网络,以实现、自动化、高效安全、稳定、可靠、灵活应变及品质有保障的电力供应。2008年,美国国家科学基金(NSF)在北卡州立大学建立了未来可再生电力能源传输与管理系统(The Future Renewable Electric Delivery and Management system, FREEDM),提出能源互联网概念,希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统,在未来配电网层面实现能源互联网理念。欧洲等国也在能源互联网领域积极探索。2011年,欧盟发布“能源基础设备”战略报告,提出将欧盟各个国家的电网、气网等能源网络连起来,建成跨欧洲的能源互联网战略构想。近两年英国政府大力支持智能电网的建设,积极对以能源互联网为核心的第三次工业革命,制定了详细的以实现可再生能源发电和强互动性智能配电为主要目的的智能电网建设计划,并制定出到2050年的智能电网线路图及实施方案。2011年8月,德国第六能源研究计划决定2011-2014年拨款34亿欧元,重点资助与能源互联网相关的关键技术,包括可再生能源、能源效率、能源储存系统、电网技术以及可再生能源在能源供应中的整合等。

  如果说前两次工业革命是人类的自发行为、是水到渠成,第三次工业革命则是人类为了在地球上生存,不得已而为之。能源互联网是第三次工业革命的重要支柱,是将先进的互联网技术应用到能源领域,从而实现能源分布式供应的一种有效模式。能源互联网的主要特征为可再生、分布式、联起来、开放性和融进去。当分布式能源网络建立之后,集中式能源的占比就会减少,网络化就逐渐取代了垄断化。能源互联网其实是以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网为“局域网”,以开放对等的信息能源一体化架构,真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用。能源技术本身所面临的瓶颈,需要新理念、新方法和新思路的指导,能源互联网不仅仅是电网的信息化和智能化,也是互联网理念引导下的能源基础设施变革,可以最终实现信息能源基础设施的一体化。所以,互联网的能源的出现对人类而言,是能源的一场革命。中国有一句古话,找到了路就不要怕路远。能源互联网必然和信息互联网、交通网一样,是未来社会的大趋势,谁来抢占这个制高点,谁就能主导未来。

  能源互联网是基于人类可持续发展的考量提出的伟大构想,但现实与构想之间要靠不断实践去连接。为了实现这个构想,人类还面临许多已知和尚未显现的困难和挑战,但我们坚信,能源互联网的构想一定能够实现。能源互联网是一个美丽的梦,也是一个可以实现的梦。届时,人们将不再因能源的日益匮乏而夙夜难寐,人类将重新看到洁净的天空,我们将实现梦幻般的生活。

  总之,我们只要运用可持续发展理论、循环经济理论、系统协调理论和超双元经济的互动协调理论,建立理性目标,系统拉动、整体协调和谐社会的经济增长模式,减少对煤炭、石油和天然气等化石能源的依赖,打造“能源互联网”用能新模式,走智力—物力经济双重优化的发展道路,就一定能真正解决能源危机。


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