林语堂的《一张字条的写法》讲了这样一个故事:一个文人的纱窗破了,想要搞点油灰来补纱窗,为此要写一张字条给木匠,但无论是用清朝时期的文言文,还是用新文化所提倡的白话,他写出来的字条怎么都没法让可怜的劳动人民看懂。最后他只好找了一个本地老乡,让他用方言土语去口头传话,才好不容易把这个纱窗给补好了。故事的最后,文人气得把自己的笔扔了出去,说我们这些文人真是可悲,话都说不明白,一点用处也没有。
虽然“能源互联网”的定义从整体上难以描述,但这并不妨碍人们把它拆解开来,理清它是由哪些单个的概念叠加而成的。就好像你没法给水、油、和酒精的混合物下一个准确的定义,但你至少可以把这三种物质分别介绍给读者一样。具体来看,目前人们所看到的“能源互联网”一词,起码包含了下面四种事物:
一,由自备电厂/分布式电源、微电网、储能设施组成的区域能源供应系统。
二,跨国电网。
三,由计算机技术快速发展所产生的“物联网化的能源行业”。
四,能源电子商务,包括商品交易平台和融资平台。
一、区域能源供应:新奇的能源技术词汇
1、“能源互联网”≈区域能源供应,是西方左翼传统能源观念的新瓶旧酒。
【注1】互联网在传输数据时,经常是好几条线路一起传输,这样的话,即便其中一条出现故障断开了链接,系统也可以迅速转换到其他备用的线路,使得传输工作继续下去。
2012年,美国财经作家杰里米里夫金出版《第三次工业革命》,大致内容如下:“由于碳减排压力,世界能源结构从化石能源向可再生能源的转型不可避免,而可再生能源只有用分散的方式,才能高效地收集,因此,未来的能源行业除了能源结构外,规模也将会向着分散化的方向发展。”鉴于这种分布式的电源只能解决中小范围内的电力供给(如楼栋、社区、街道),无法像大电网一样覆盖整个城市,因此将它称为“区域能源供应”实际上更便于理解。总体看来,里夫金的观点和《经济学人》2004年的观念近乎不谋而合。原因在于:这实际上其实是西方左翼人士共同的传统能源观,因此其给出的解决方案也大同小异。
总体来看,这种“能源互联网”概念的特点是:描述者着重展望能源技术的进步,常会使用一些新奇的能源技术词汇,比如分布式电源、新材料、储能设施、微电网、新能源汽车、充电桩等。
2、电力改革和天然气改革为“区域能源供应”提供了发展的契机。
严格来说,“区域能源供应”的理念并不算新颖,它的基本原理和目前不少中国工厂建设自备电厂原理相似:由于电价较高,所以企业干脆就自己建电厂,来使用自己发的便宜电。如果自家的电厂因为某些原因不能发电的话(比如存的煤炭不够),再切换到公共电网。出于环保原因,目前中国对自备煤电和小水电审核严格,只对分布式的气电、风电和光伏持鼓励态度。因此如果要新建分布式电源,上述三种能源是比较现实的选择。由于风电和太阳能的发电波动性甚强,故常需配备储能系统。但鉴于目前气电、风电、光伏的发电成本相对较高,因此由其所组成的供能系统经济性难以与技术高度成熟的煤电水电相比,这使得用户在投资了前期设备之后,有时获取到的能源还不如从供电公司买电来得合算。比如一些用户光安装光伏板和储能电池时就花了上万块钱,结果每度电平均算下来比电网便宜了不到1分,得不偿失,这说明用分布式能源自发自供的经济优势有时并不是很大。
二、跨国电网:一带一路互联互通的组成部分
1、“全球能源互联网”≈跨国电网,是电网企业“发明概念”的产物。
“区域能源供应”概念的流行,不可避免地在两方面引起了电网企业方面的注意。
另一方面,过去几年间,作为中国电力行业的新兴专业术语,“特高压输电”由于安全性存疑,外加有加强垄断倾向,数次遭到一些退休官员及商业媒体的文诛笔伐,虽然电网方面通过传媒渠道多有辩解,却始终无法完全消除质疑。但若能借“一带一路”计划下中国对宏大工程的偏好趋势,将特高压一词从小众的电力术语提高到“国家战略”层次,便可获得大众的信任与高层的保障,从而无需再顾虑舆论责难。
在上述两个原因驱动下,2014年前后,国家电网后发制人,亦释放出“全球能源互联网”的概念,其基本原理如下:通过在世界各国建设特高压,将全球各地的水能、风能、太阳能充分利用起来,以解决目前的碳减排/大气污染压力。为便于宣传,电网方面随后出版了名为《全球能源互联网》的书籍(见下图),对个中细节做了一定阐述。从《全球能源互联网》英文版名称来看,其译作“Energyinterconnection”,在英文中有“跨国能源网”的双关含义(直译为“相互联络的能源”),与“能源互联网”的“Energyinternet”有所不同,因此称之为“跨国能源网”实际上更容易所理解。
这种“能源互联网”概念的特点是它主要是从国际的,全球的视角描述问题,因此其中常常会涉及到“大洲、大洋、北极赤道、一带一路、大电网、大型电站”等比较宏大的词汇。由于长距离输电的成本相对更高,因此这一概念着重突出“消纳绿色能源”的重要性,以弥补其在经济性上的短板。
2、协调成本高,收益不确定,“跨国电网”可行性不强。
三、物联网能源:计算机技术发展的产物
1、“物联网能源”≈远程监测+自动操作+数据分析系统
在这样的思路下,很快市场上出现了对“能源互联网”一词的第三种解释,这种解释起源于德国的“工业4.0”概念和美国通用公司的“工业互联网”概念,是近几年来计算机技术进步的产物。与前面提到的两个“能源互联网”的概念相比,第三种“能源互联网”的概念的特点是:描述者在解释这一概念时,话语里通常会充斥着大量的IT术语,如“云、网络通信协议、IaaS、PaaS、SaaS”等,往往令能源从业者摸不到头脑,最后只能搁置对这一概念原理的追究,将其作为一个技术黑箱来看待。
简单地说,第三种“能源互联网”,它的优势主要体现在以“大数据+物联网+云平台”为核心的计算机技术上,也就是:通过传感器先收集企业运行过程中的大量数据,通过有线或无线网络传回数据中心,数据中心根据传回来的数据,可以在当时做出相应的应对措施,也可以在事后对这些大量的数据进行分析(见下表)。这种以物联网为主的IT技术与能源的融合,实际上称之为“物联网能源”,比“能源互联网”更容易让人理解。
目前来看,物联网的存在,对企业的经营起到了两个作用:在沟通方面,它加强了生产一线与指挥中心的即时沟通效率,在有些时候,它可以代替人做出一些比较简单的决策(比如在工厂断电时自动切换到备用电源)。在管理方面,它积累了海量的,数以TB(1TB=1024GB)计的企业运营数据,在用“云计算”技术对其进行得当的梳理与分析后,企业可以对过去的工作进行更到位的总结,并对未来做出更精确的预测,从而提升今后的企业运营效率。
也就是说,“物联网+大数据+云计算”实际上是一套“远程监控+自动操作+数据分析”的系统。
2、远程监控+自动操作系统的主要作用是为能源企业降低管理成本,对可再生能源来说,还有提高收入的作用。
在事后的数据分析方面,由于目前的计算机“云计算”技术所限,目前业内对企业的数据分析深度得还不够。例如,有调查显示,在一座装有3万个传感器的油井设备上,目前只有1%的数据被使用,而且这1%的数据仅被用于发现和控制异常状况。而其余的大量的数据尚未被挖掘出来,以用于优化和预测。
需要特别说明的是,由于目前中国对可再生能源实行“优先上网、尽可能多消纳”的行政干涉政策,因此,对水电、风电、光伏等清洁能源电站的经营者来说,它们可以通过物联网收集大数据,再通过云平台对大数据进行分析,从而对来水、来风、来光情况进行预测,以便提前通知电网公司准备消纳,最终最大程度地提高电站的利用小时数,减少弃水、弃风、弃光情况的发生。但这主要是由于政府目前对可再生能源有照顾性的保障收购政策,因此其依靠“物联网能源”来提高收入的经验并不适用于其他能源领域。
四、线上交易与融资
1、能源线上交易发展的主要动力是减少流通环节,降低物流成本。
严格来讲,大宗商品电商在中国并非新生事物。包括矿石在内的物资线上交易若干年前就已开始。能源行业的电子商务之所以在近年来兴起,本质上和“远程监控+自动操作系统”类似,都是被下游需求低迷倒逼出来的一种减少运营成本的行为。其具体原理是:通过互联网平台渠道多的优势,直接联系到下游客户,从而减少交易环节,提高产品价格竞争力。
2、能源线上融资发展的主要动力是与认可能源行业的金融机构对接,降低融资成本。
能源线上融资的原理和电子商务类似,都是提供了一个可供展示的交易平台,只不过能源电商台面上的商品是能源物资,起到的是降低贸易成本的作用,而能源融资平台台面上的东西则是资金,起到的是降低融资成本的作用。这一业务主要是面向一些被业内认为有潜在需求,但回报率晦暗不明的行业,其中包括新能源以及“区域能源供应”中的其他前沿能源技术。由于部分行业主要参与者为私营企业,外加这些行业近年来负面消息缠身(如新能源补贴不到位、弃风弃光等),这使得包括银行在内的金融机构对其风险评级较高,从而抬高了其融资成本。因此需要互联网平台来对接一些其他的金融机构,从而在经济下行,收入放缓时期降低融资成本。