當能源被賦予智慧……

——論智慧能源在“智慧星球”戰(zhàn)略中的位置

    編者按：互聯(lián)網(wǎng)正讓這個世界變得越來越小，“世界是平的”。不論是經(jīng)濟、社會還是技術層面，這個全球整合的世界已經(jīng)發(fā)生了重大變化。當前的金融海嘯、全球氣候變化、能源危機以及安全問題，也迫使我們審視過去。眾所周知，過去的100年中，石油已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的能源動力。然而，隨著石油資源的日趨枯竭，人類的生產(chǎn)和生活方式將受到巨大的影響。人類現(xiàn)在正站在一個面向未來全新發(fā)展的門檻上。智慧能源，作為“智慧星球”戰(zhàn)略中的一個重要組成部分，或許將可以引導人類找到解決危機的辦法。目前，以互聯(lián)網(wǎng)平臺作為基礎結構的世界也正在向“智慧”的方向發(fā)展，可感應可度量的信息源無處不在，整個世界正變得更有“智慧”。我們確信，智慧能源，將徹底改變?nèi)祟惡褪澜绲拿�運。
 
    18世紀中葉以來，世界已進行了三次工業(yè)革命。進入21世紀，以應對能源危機和全球氣候變化為契機，人類可能迎來第四次工業(yè)革命——綠色工業(yè)革命。綠色工業(yè)革命的到來，意味著傳統(tǒng)的西方工業(yè)化道路將被修正，人類的價值觀將重新回歸中國古老的“天人合一”理念，世界經(jīng)濟體系將重新走上生態(tài)經(jīng)濟之路，人類的文明形態(tài)將演化為生態(tài)文明。智慧能源，作為“智慧星球”戰(zhàn)略中的一個重要概念，將徹底改變?nèi)祟惡褪澜绲拿�運。

    奧巴馬新能源政策

    奧巴馬提出的美國新能源政策引發(fā)了市場對節(jié)能環(huán)保新能源的高度關注。誠如1993年克林頓提出的“信息高速公路”計劃徹底改變了此后15年世界發(fā)展的面貌一樣，奧巴馬在2008年所提出的美國新能源政策或許將成為下一個影響我們此后15年世界發(fā)展的最重要政策之一。正如美國前副總統(tǒng)阿爾•戈爾所說，“就像互聯(lián)網(wǎng)的推出引發(fā)了強大的信息經(jīng)濟問世一樣，電力網(wǎng)絡或智能電網(wǎng)的開發(fā)將促使動態(tài)、全新、可再生能源經(jīng)濟的誕生。

    奧巴馬新能源政策主要包括以下幾個方面：一是未來10年投資1500億美元開發(fā)清潔能源；二是開啟“總量控制和碳排放交易”計劃，每年制定溫室氣體排放目標，在2020年前將溫室氣體排放降至1990年的水平，到2050年再減少80%；三是建立“全國低碳燃料標準”，開發(fā)和使用“清潔碳技術”，到2012年，確保10%的電力來自可再生資源，到2025年該比例達到25%；四是為購買清潔能源汽車者提供7000美元的減稅，到2015年，使100萬輛美國產(chǎn)混合燃料車上路。

    互聯(lián)網(wǎng)＋物聯(lián)網(wǎng)＝智慧星球

    2009年，IBM在全球范圍內(nèi)正式推出其全新戰(zhàn)略理念——“智慧星球”。

    在“智慧星球”戰(zhàn)略架構中，IBM立足于構建一個智慧的綜合的地球信息系統(tǒng)，推出各種“智慧”解決方案，包括智慧能源系統(tǒng)、智慧金融和保險系統(tǒng)、智慧交通系統(tǒng)、智慧零售系統(tǒng)、智慧食品系統(tǒng)、智慧貨運系統(tǒng)、智慧醫(yī)療保健系統(tǒng)、智慧氣候系統(tǒng)、智慧石油和天然氣領域、智慧水系統(tǒng)……等等，從而有效解決全球一體化背后的高昂“成本”。

    “智慧星球”戰(zhàn)略的主要內(nèi)容是把新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，即把感應器嵌入和裝備到全球每個角落的電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路等各種物體中，并且被普遍連接，形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”，而后通過超級計算機和“云計算”將“物聯(lián)網(wǎng)”整合起來，人類能以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，從而達到全球“智慧”狀態(tài)，最終形成“互聯(lián)網(wǎng)＋物聯(lián)網(wǎng)＝智慧星球”。

    假如地球有了智慧，人類將會怎樣？

    經(jīng)過若干年的努力，人類已通過光纖、衛(wèi)星等在地球上建立了一個可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的“數(shù)字神經(jīng)”系統(tǒng)——“數(shù)字地球”。 然而，按照“智慧星球”所提出的要求，我們現(xiàn)在還需要構建一個“數(shù)字大腦”。

    從本質上看，“智慧星球”就是解放生產(chǎn)力，解決資源短缺、效率低下的終極目標。目前，人類距離這個目標已經(jīng)不遠，而且具備了快速通向這一目標的物質基礎。人類歷史上第一次出現(xiàn)了幾乎任何東西都可以實現(xiàn)數(shù)字量化和互聯(lián)的現(xiàn)實，并且在此基礎上我們能夠做出更加智慧的判斷和處理。

    “智慧星球”將由智能化的各個行業(yè)、各個社會層面、各個組織機構甚至個人組成。基于飛速發(fā)展的信息、網(wǎng)絡和計算技術，世界的基礎結構正在向“智慧”方向發(fā)展�！爸腔坌乔颉敝饕�包括三個基本要素：更透徹的感應和度量、更全面的互聯(lián)互通、更深入的智能洞察。

    首先，各種創(chuàng)新的感應科技開始被嵌入各種物體和設施中，從而令物質世界被極大程度的數(shù)據(jù)化。到2010年，全球生產(chǎn)的射頻標識 (RFID) 數(shù)量可望達到300億個，產(chǎn)品、護照、建筑物甚至動物身上都將帶有射頻標識。屆時全球每人將平均占有10億個晶體管，每個成本約耗資十萬分之一美分，而各種各樣的感應科技也開始被嵌入在像汽車、家電等設備，以及公路、水利電力等設施當中。這些晶體管和感應器幫助我們更好地了解世界的運轉，讓我們能真切地看到究竟發(fā)生了什么，并能夠準確量化所產(chǎn)生的變化。

    第二，隨著網(wǎng)絡的高度發(fā)達，人、數(shù)據(jù)和各種事物都將以不同方式聯(lián)入網(wǎng)絡。到2011年互聯(lián)網(wǎng)用戶將達到20億人，并且以史無前例的方式與各種設備物件鏈結起來。

    第三，先進的技術和超級計算機則可以對海量數(shù)據(jù)進行整理、加工和分析，將生硬的數(shù)據(jù)轉化成實實在在的洞察，并幫助人們做出正確的行動決策。2009年，IBM的走鵑超級計算機（Road runner）突破了每秒一千萬億次的運算速度屏障。

    以上這些技術和應用可以運用在很多的產(chǎn)品領域。而通過這些應用，將讓人們變得更了解市場、更有洞察力、更有智慧。

    過去10多年來，互聯(lián)網(wǎng)、寬帶使得這個世界緊密相連，模擬技術向數(shù)字技術的轉型業(yè)已完成，世界的數(shù)字基礎架構和物理基礎設施開始相互融合。于是，“智慧星球”的模型已經(jīng)清楚地呈現(xiàn)在我們的面前：一方面是機場、公路、建筑物、發(fā)電廠、油井；另一方面是數(shù)據(jù)中心、個人電腦、移動電話、路由器、寬帶等，這些實體基礎設施和信息基礎設施正在整合為一個統(tǒng)一的智慧全球基礎設施——包含60億人、成千上萬個應用、1萬億個設備及其之間每天的100萬億次交互。

    “智慧星球”戰(zhàn)略將對人類行為產(chǎn)生深遠的影響。

    未來社會，智慧的力量將無處不在：互聯(lián)網(wǎng)絡讓你能夠管理在空間和時間上相隔很遠的人際關系；汽車會向你展示如何實現(xiàn)加速度，也有相應的行為會告訴你如何縮短“汽油里程”；醫(yī)療數(shù)據(jù)開始向患者提供實際信息、關聯(lián)營養(yǎng)、鍛煉和習慣（如吸煙和飲酒）建議，以控制特定健康問題；在金融服務方面，個人正在獲得更多的洞察力，以了解其行為和外部事件如何影響其凈資產(chǎn)；你將會了解到擺在餐桌上的食物來自哪塊土地、運輸過程中經(jīng)過了哪些環(huán)節(jié)；廚房里的自來水也可以放心飲用，因為你知道水的整個輸送過程都在被嚴密監(jiān)測著……

    智慧能源

    智慧能源作為一個概念，只是IBM在2008年底提出的建設“智慧星球”戰(zhàn)略中的一個重要組成部分。

    目前，人類面臨的最大挑戰(zhàn)是能源資源的日益短缺，而能源資源短缺的直接原因除了過渡消費，便是巨大的浪費。以美國為例。比如，在洛杉磯市一個小商業(yè)區(qū)內(nèi)，一年中轎車尋找停車位的車程加起來，相當于38次環(huán)球旅行的路程，同時消耗47,000加侖汽油，排放730噸二氧化碳；美國電網(wǎng)效率低下所造成的電能損失高達總電能的67%……。

    而在中國，這種浪費更為驚人。我國每千瓦時平均供電煤耗比發(fā)達國家約高出50克標準煤，火電廠耗水率每千瓦時比國際先進水平高出40%多，主要電力企業(yè)的勞動生產(chǎn)率不到世界先進水平的1/3；中國每年因電能利用效率低下共造成電力浪費約兩千億千瓦時，一年因電能利用效率低下造成的浪費相當于2.3個三峽電站的發(fā)電量。中國水資源浪費已經(jīng)超過美國，工業(yè)萬元產(chǎn)值的平均耗水量為225立方米，是發(fā)達國家的5到10倍。

    據(jù)世界一家權威能源機構的統(tǒng)計數(shù)字顯示，每萬美元GDP消耗能源噸油當量，美國為2.33，德國為1.46，日本為1.31，中國則高達7.24。

    毫無疑問，能源的短缺和無節(jié)制浪費已經(jīng)迫使人類不得不面對殘酷的現(xiàn)實：在屈指可數(shù)的日子里，我們的后代將因為地球資源的日益匱乏而陷入生存與發(fā)展的窘境。而“智慧能源”理念或許可以幫助人類找到一條可持續(xù)發(fā)展的路子。

    所謂“智慧能源”就是要建立一個信息化的新型能源系統(tǒng)，將能源資源的生產(chǎn)、儲存、運輸、轉換（發(fā)電）、輸電、配電、供電、用電，以及各種用電、用能設備信息化、聯(lián)網(wǎng)化和智能化整合，解決各種能源資源之間的優(yōu)化平衡、各種電源轉換之間的優(yōu)化平衡、各種能源需求之間的優(yōu)化平衡，從而提高能源資源的利用效率、能源設備的使用效能、能源投資的經(jīng)濟效益，以及節(jié)能減排的實際效果，從而提高能源系統(tǒng)對社會經(jīng)濟發(fā)展的總體效益。

    從另一個角度來說，“智慧能源”并非單指一種技術，而是一種新能源的理念，一種能提升我們能源智慧水平、牽引經(jīng)濟發(fā)展龍頭，增加就業(yè)，創(chuàng)造幸福生活的新能源模式。智慧能源還有可能合并傳統(tǒng)能源和新能源——風能、插電式混合動力車、太陽能等——以提供對一個社區(qū)、一個國家乃至全世界的涉及所有能源形式的端到端洞察力。

    智能電網(wǎng)戰(zhàn)略

    智能電網(wǎng)(smart grid)是“智慧能源”家園中一個重要組成部分。對于智能電網(wǎng)的特性，埃森哲公司定義的關鍵詞是清潔、堅強、自愈、優(yōu)化、交互和經(jīng)濟。智能電網(wǎng)最具革命性的理念是將互聯(lián)網(wǎng)的精神貫徹到了電力行業(yè)，用技術的智能化實現(xiàn)電力行業(yè)的市場化，從而極大的緩解電力緊張和電力中斷問題。

    智能電網(wǎng)的本質就是能源替代和兼容利用，它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上，整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)的運行和管理。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡互動，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時（real-time）、高速（high-speed）、雙向（two-way）的效果，整體性地提高電網(wǎng)的綜合效率。

    智能電網(wǎng)包括了輸配電網(wǎng)絡、先進電子電表、各式儲能設施、信息分析管控軟件及電路安全保護機制等。

    智能電網(wǎng)的主要功效包括：1）智能電網(wǎng)能夠實現(xiàn)雙向互動的智能傳輸數(shù)據(jù)，實行動態(tài)的浮動電價制度。2）它可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，能夠在不同區(qū)域間進行及時調(diào)度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。3）智能電網(wǎng)能夠將新型可替代能源接入電網(wǎng)，比如太陽能、風能、地熱能等，實現(xiàn)分布式能源管理。4）智能電表也可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業(yè)務或傳播電視信號。
　
    智能電網(wǎng)技術革新打開了電信、電網(wǎng)、電視網(wǎng)等整合的通道，為全球電力、電信產(chǎn)業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)、電視媒體等改革提供了獨特機遇。從個人的角度來看，智能電網(wǎng)是一個重要的新發(fā)展，這是由于對許多住戶和商業(yè)機構來說，用電費用在數(shù)量上僅次于住房低押金或租金。另外，智能電網(wǎng)也將使能源供應商受益，它將改善客戶服務和價格水平，以及改善他們所提供的產(chǎn)品的質量和可靠性。從更為廣泛的意義上來講，這種網(wǎng)絡也可以在許多地區(qū)減少對增建發(fā)電廠的需求。

    先進的智能電網(wǎng)將通過一個應用更廣的自動化系統(tǒng)提供更多技術服務，在操作、環(huán)保和財務等方面給消費者更多便利。

    借助智能電網(wǎng)，電力公司可輕松了解用戶用電情況，還能以遠程的方式監(jiān)視和控制各種智能設施。用戶也能了解電網(wǎng)供應，還可以通過智能電表得到節(jié)能建議，也不再擔心停電，因為智能電網(wǎng)有自動恢復的本事。

    智能電網(wǎng)技術還將能源使用的決定權交給消費者，由他們決定何時、何地以及如何使用。可以預計的好處包括節(jié)省電費、智能管理、更強的可靠性和使用效率、增加可再生能源的使用、支持混合動力車的接入，以及使家庭設備的智能化。智能電網(wǎng)使消費者也能參與對電力消耗的掌控，每個家庭將因此減少25%的電費。據(jù)悉，“智能電網(wǎng)”項目已幫助消費者將電費降低了 10%，將高峰需求量降低了 15%。研究人員稱，美國國家電網(wǎng)的使用效率每提高5%，就相當于減少5300萬輛汽車的燃料消耗和碳排放。從這個角度來說，“智慧能源”本身就是一種綠色能源。

    智能電網(wǎng)系統(tǒng)更像一個因特網(wǎng)，而不再僅僅是傳統(tǒng)的電網(wǎng)。它可以鏈接到數(shù)千個發(fā)電廠 ——包括環(huán)保發(fā)電廠，例如風能或太陽能發(fā)電廠。通過發(fā)展以電網(wǎng)信息技術化為特征的智能電網(wǎng)，可以有效提高電力行業(yè)生產(chǎn)力，保障電力系統(tǒng)可靠性和供電質量，促進節(jié)能減排。同時，通過發(fā)展智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)實時定價，提供多種供電方案和電價，更好地整合電力批發(fā)市場，為各國進一步深化電力市場化改革、推進電力市場建設提供有利的技術條件。

    目前，智能電網(wǎng)技術應用主要是在用電和配電領域。在用電系統(tǒng)，由于這部分投資主要是以家庭安裝智能設備為主，數(shù)額不大，所以現(xiàn)在運用比較普遍。而配電系統(tǒng)智能化就是不用人工管理，完全交由智能控制系統(tǒng)負責，目前應用不多。

    智能電網(wǎng)的發(fā)展目前已逐漸引起各國關注。目前，美國得克薩斯州、丹麥、澳大利亞和意大利的公共事業(yè)公司正在建設新型數(shù)字式電網(wǎng)，以便對能源系統(tǒng)進行實時監(jiān)測。無可置疑的是，智能電網(wǎng)這項新技術，將給全球電力、電信產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)及所有相關產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的商機。

    Boulder：理想照進現(xiàn)實

    美國科羅拉多州波爾得（Boulder）成為全美第一個智能電網(wǎng)城市。加州的一位議員也向州參議院提交了關于智能電網(wǎng)的立法案，并批準了因實施智能電網(wǎng)計劃而遭廢棄電力設備的補貼。此外，得克薩斯、佛羅里達、賓夕法尼亞和夏威夷等州也都對此項技術表示了關注。而在2008年4月，IBM和總部設在德克薩斯州休斯頓，電力廠商CenterPoint Energy全美第三大國內(nèi)能源（制造）和輸送公司的宣布將聯(lián)合創(chuàng)建一個聯(lián)盟，對電力供應網(wǎng)絡進行數(shù)字化。在未來的幾個月中，他們將一起邀請美國、歐洲和亞太地區(qū)公用事業(yè)公司與CenterPoint Energy共同開展一項旨在提供一個交流各種理念和最佳實踐的論壇活動。

    所有這些動向意味著，智能電網(wǎng)，這個幾年前還頗為遙遠的夢想，轉眼就讓技術拽著衣角，照進了普通生活的現(xiàn)實。

    “智慧星球”概念的提出，給全人類構想了一個全新的空間：讓社會更智慧地進步，讓人類更智慧地生存，讓地球更智慧地運轉。從字面看上，“智慧星球”指的是擁有辨析判斷、發(fā)明創(chuàng)造能力的地球。那么，“智慧星球”戰(zhàn)略能否掀起如當年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟浪潮來振興全球呢？讓我們拭目以待。我們同樣可以期盼，“智慧星球”能夠讓世界更加美好。（《電源世界》編輯：唐建新）■