低碳化、数字化和全球能源系统的未来

两股强大的势力正在以空前的速度渗透着全球能源体系：一是为应对气候变化的低碳化或去碳化；二是以智慧能源、能源互联网为标志的数字化、信息化与智能化。在这两大势力的冲击下，全球能源系统将如何演变？哪些技术将被淘汰而又有哪些将会脱颖而出？

挪威-德国船级社（DNVGL）是全球最大的第三方检测与认证公司，在100多个国家运营并在能源领域拥有大量业务。该公司每隔5年出版一份《技术展望》报告，对主要领域的技术创新与驱动力作出前瞻性判断。新的《2025技术展望》于2016年4月5日在上海发布，涵盖能源领域的各个产业。

2016年4月6日，北京国际能源专家俱乐部特邀挪威-德国船级社（DNVGL）首席执行官RemiEriksen先生，以《低碳化、数字化和全球能源系统的未来》为主题发表演讲，就全球能源系统的发展趋势发表看法。中石化集团原董事长、北京国际能源专家俱乐部名誉理事会副主席傅成玉先生，中国战略与创新协会副会长吴建民大使，国家电网公司总工程师张启平先生以及来自国内外各大机构的40余位专家与会。会后，俱乐部在江山控股集团四合院举办春季工作晚会，国内外能源相关领域100余人出席了晚会。

Eriksen先生的主要观点总结如下：

1.数字化和低碳化是今后能源系统变革最大的驱动力。在数字化驱动下，全球工业文明正在进入一个新的复兴时期。这一工业复兴中，构成“信息-物理”系统的大多数技术并不是新的，而是将不同领域如物理、生物、数字领域的各种先进技术进行新的组合。这些组合，加上创新成果快速采用，形成了第四次工业革命的基石。数字化使得能源系统具备新的灵活度和应变能力。配合可再生能源、储能和能效技术的成本下降，它将对电力和能源行业带来巨大的改变：电力系统从集中式向分布式转变；建筑物从仅耗能向既耗能又产能转变；能源企业从供应资源向提供服务转变。

2.未来电网系统是典型的“信息-物理”综合体。未来几年，电网将会部署大量的传感器，采集实时数据，提升控制水平，通过及时反馈，帮助运营商做出决策、学习并适应可再生能源的波动性特点。使电网成为真正具备自我配置、自我调节、自我优化、自我修复新能力的信息物理能量系统。物理实体被数字系统控制也将带来新的挑战，比如必须对电网安全和可靠性进行验证，以及需要在系统环境下设计、测试和验证能源网络管理的建模技术。Eriksen先生表示，为了容纳日益增加的可再生能源的份额，电力需要更长距离进行传输，高压直流电是成本最低的一种解决方案。在未来十年中，新的换流技术和防护系统的发展将推动高压直流输电在陆上和海上的应用。但是现有网络向超级电网进行转型还需要数十年的时间。在此之前，交流和高压直流相结合的混合电网可能会发展的比较快。向混合电网进行转型的趋势已经在欧洲、美国、印度和中国显现。混合电网提升了操作的复杂程度。高压直流的电网需要更快速的直流熔断器，DNVGL已经在与33个合作伙伴进行相关的技术开发。

3.数字化技术将帮助建筑物从能源消费者转变为智能“产消者”。一方面，数字化工具将通过数据采集和分析提高建筑物的能效。另一方面，未来建筑不仅能借助分布式能源、太阳能和储能技术做到能源自给自足，而且可以将剩余的能源向其他住宅、商业和工业设施输送，从一个单纯的消费者变成既消费又生产的“产消者”。建筑物成为重要能源生产商的趋势在很多发达国家已经出现，新的住宅建筑标准也正在修订。借助能够灵活利用能源的的辅助措施，如蓄能电池、热泵、空调、电动汽车等，则能够进一步优化能源利用。智能电表将可以量化这种灵活性并使之具有商业价值。建筑物供电将具备更多的灵活性，并有巨大潜力成为有价值的电力系统资产。人们或许认为，随着太阳能和储能技术的发展，越来越多的建筑物会脱离电网。然而，Eriksen先生认为今后的发展方向正好相反——建筑物将成为电力系统管理的重要资产，提供灵活性而使电力系统保持稳定。

4.微网将在未来电力系统中将发挥更重要的作用。微电网的“微”不在于规模大小，而在于其特殊的功能。微网能够带来非常好的灵活性，既可配合电网运行也可独立运行，因此它可以针对硬件和软件发生的电网故障提供灵活保障。微网可以更好地消纳可再生能源，避免大规模输配电的耗损，也给分布式能源带来了更多的机遇，如小型燃气轮机、太阳能、风能、储能等技术。目前微网处于起步阶段，在欧洲与美国的发展趋势令人振奋，将在未来的电力配送上扮演战略性角色。微网有多种形式，一些被集成到当地电网，服务于相对独立的社区如大学和企业园区，而有些则“脱离电网”单独运行，为单个楼宇提供服务。

5.储能技术发展将创造新的解决方案。未来电池的能量密度会比当前水平数量级的增加，成本会大幅度下降。新的储能技术将会带来新的解决方案和系统选择。与此同时，储能要在公用系统中发挥重要作用需要有新的规范和规则。储电技术根据放电时间和功率输出的不同能够满足不同需求，包括削峰填谷，满足可再生发电的后备电量供给，调节电压等，应根据需要设计不同的系统优化方案。

6.需求侧响应将成为必要的能源服务手段。Eriksen先生强调，2025年，需求侧响应将是向能源“产消者”所提供的不可缺少的能源服务，并且它也将向零售商和新能源汇集商提供一种实现差异化服务的新工具。通过直接控制用户需求或实行分时电价，并向对此作出响应的客户予以奖励，需求侧响应将促进发电、输电和配电的模式发生变化，使电力系统更加灵活，为灵活整合太阳能和风能提供了更加可行的方法。

与会专家围绕Eriksen先生的发言展开了热烈讨论，主要观点总结如下。

1.Eriksen先生所介绍的能源系统低碳化、数字化过程与中国的判断一致。气候变化、环境保护和技术进步是全球能源发展的三大推动力，中国也正在促进能源系统的低碳与数字化，并且支持微电网的发展。

2.中国国情决定多种电力技术都应得到发展，主要表现在中国的可再生能源富集区与需求中心不匹配，大量开发可再生能源不能仅仅在当地消纳，要通过技术手段运到需求中心。另外，支持大的工业仅靠微电网也无法带动。在中国，微电网和大型发电基地加长距离传输要共同发展。

3.能源互联网需要多能互补，也不局限于电力互联。能源互联网实际上是能源系统的互联互通，不仅在电力系统，还涉及天然气系统、煤炭系统、交通系统等。同时，中国能源互联网建设的方向是实现多能互补的泛能网，“源网荷储”各个环节要协调发展。对集中开发、远距离输送来说特高压很有必要，但分布式就地开发就地消纳也很重要。中国需求侧响应的潜力非常大，充分发挥需求侧响应可以降低对储能的需求，需要重视这方面的工作。

4.各种能源技术需要在竞争中进行筛选。中国目前有多种储能技术和输电技术，在交通领域电动汽车和甲醇汽车也在竞争。这些技术需要在市场环境中进行竞争和筛选。

5.必须要改变传统的大工业思维方式。大工业时代已经过去了，当前急需解决的是大工业时代带来的产能大规模过剩。互联网+不仅是能源领域，工业、服务、医疗、教育等领域都在推动。数字化的目的是使得已经形成的工业基础设施变得更加高效、灵活、低碳，并且能吸纳更多的间隙性可再生能源。

6.能效在能源转型中的作用至关重要，潜力巨大。例如中石化的能效倍增计划曾计划十年时间能效提高100%，结果一年半时间就提高了20%。能源系统的数字化也是提升能效的重要手段。