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要建成能源互聯(lián)網(wǎng)我們還差不止五個半諾獎

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-11-12  來源:財新網(wǎng) 無所不能  瀏覽次數(shù):409
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       ②“支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入”

       依靠PC、智能移動設備的等個人接入者,在信息互聯(lián)網(wǎng)接入者的數(shù)量上占絕大多數(shù);而且由于UGC(用戶生成內容)等模式的普及,他們在信息(數(shù)據(jù))生產(chǎn)量上的份額優(yōu)勢也越來越大。

       這種小散用戶的高參與水平,是建立在一個成熟的信息調度、整合、存儲系統(tǒng)上的。信息互聯(lián)網(wǎng)本質上是一個錯綜復雜,同時規(guī)模巨大的信息吞吐平臺。IT業(yè)者用了幾十年時間構建了一套由通訊協(xié)議、路由器、交換機、數(shù)據(jù)庫、服務器等等一系列軟硬件設施組成的龐大系統(tǒng)。以遍布全球的13個根服務器為支柱的高速信息網(wǎng)絡,是人類文明迄今為止最偉大的成就之一。

       如果能源互聯(lián)網(wǎng)想要達到這樣的運籌水平和運轉效率,需要的技術準備只多不少:首先需要一個極強的信息流處理能力,用來預測和監(jiān)視消費者的需求變化、極端不穩(wěn)定的能量生產(chǎn)供應變化(因為接入了大量風能、太陽能等“不靠譜”的清潔能源)。在供應側,這個網(wǎng)絡有大量分布式能源的接入,它們小、散且波動很大;另一方面,能源互聯(lián)網(wǎng)消費者的數(shù)量也有著天文級的規(guī)模,他們彼此之間的消費特征同樣千差萬別。同時它還要指揮相應的能量調配部門完成上載與下載能源的分流與整合。僅實時掌握供應功率和需求功率的動態(tài),加上短期預測,工作量就不會亞于重建一張信息互聯(lián)網(wǎng)。

       然后,還需要一個極強的能量流處理能力。以目前被置于能源互聯(lián)網(wǎng)基礎地位的智能電網(wǎng)為例,在設想中,它需要7*24小時完成功率以億千瓦計的電流變、輸、配調節(jié)(如果我們想要一張國際能源互聯(lián)網(wǎng),則需要以十億千瓦計),而且還必須滿足實時的供需平衡(由電能特性決定)。還要再引入分布式清潔能源和市場競爭兩個超復雜的變量……

       智能電網(wǎng)目前已經(jīng)有了不少成功的案例,學界和產(chǎn)業(yè)界也積累了很多技術和經(jīng)驗。但如果將其應用規(guī)模和功率再擴大成百上千倍,估計又要遇到數(shù)不盡的麻煩。就算技術上的問題都解決了,能否以可接受的價格在世界范圍內普及,又是一個問題。
在某些設想中,如果未來社會的電氣化程度不如預期,則需要再加上一個包括了油氣管道、煤炭運輸線路在內的億噸級物質流。

       ③“基于互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)廣域能源共享”

       信息互聯(lián)網(wǎng)的一大魅力就在于它能夠打破地域的限制,真正的實現(xiàn)“天涯若比鄰”。這是因為信息傳輸?shù)拈T檻和成本都相對比較低。當我們以電磁場傳遞信息時,無論傳遞過程中發(fā)生了怎樣的衰變,只要接受方還能分辨出“1”或“0”的二元狀態(tài)就沒有問題;當我們以光信號(光纖)傳遞信息時抗衰變的能力就更強了。

       但當我們開始依靠現(xiàn)有的技術輸送能量的時候,損耗問題就相當嚴重了。于是人們在運輸能量時,不得不十分原始的搬運化石燃料;或者采用特高壓等技術手段來降低損耗。這些方法要么單位成本極高(如直接運輸,這個過程本身就要消耗大量的燃料),要么建設成本和科研成本極高(如特高壓輸電技術)。

       我們目前可能覺得這筆“損耗稅”尚在可承受范圍內。但能源互聯(lián)網(wǎng)的應用,會使得對于長途能量調劑的需求成幾何式增長,到時這個窟窿就會大的嚇人了。

       相對于信息的傳播,能量成本還是高了太多。在互聯(lián)網(wǎng)領域,除了視頻網(wǎng)站等少數(shù)企業(yè),現(xiàn)在已經(jīng)很少有人為帶寬不足或網(wǎng)絡擁堵頭疼。畢竟鋪一條跨越太平洋的海底光纜,也不過幾億美元就可以搞定。但在能源領域內,油氣管道、運煤交通線、特高壓輸電等話題永遠不會離開話題榜的前幾名。這樣的設施建設往往伴隨著龐大的資金規(guī)模,數(shù)年的建設周期,艱難的科研攻關。
總之,現(xiàn)在的能源互聯(lián)網(wǎng)基本還停留在延遲極高、資費嚇人的跨洋長途時代,離Skype或QQ視頻的境界還差的遠。

       ④“支持交通系統(tǒng)的電氣化,即由燃油汽車向電動汽車轉變”

       移動互聯(lián)是目前互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的一個重要趨勢。移動互聯(lián)這個新興領域的蓬勃發(fā)展基于三項技術的突破:1.智能芯片小型化技術的普及。2.固態(tài)存儲設備小型化技術的普及。3.無線通訊技術的普及。

       但是類比到能量上,就完全是另一回事了。

       1.可以便攜的能量轉換裝置,要么效率太低(如內燃機),要么太貴且用起來麻煩(如燃氣機),要么就是我們“喂不飽”(如電機);2.儲能問題是老生常談的老大難;3.無線充電技術雖然在已經(jīng)能夠給很多小的智能設備充電了,但是大規(guī)模應用上仍然問題多多,最簡單的一問:那么多電磁能量散播到空間里,輻射誰受得了?

       話再說回電動車:我們給與特斯拉再多的期許與鼓勵,它的航程、可靠性等等,真能和同價位傳統(tǒng)的汽油車一比了么?

       小結一下:能源互聯(lián)網(wǎng)在技術儲備上還差五個半諾貝爾獎級成果

       (1)能源的光纖:大容量、低成本的能量輸送通道

       華裔科學家高錕以及美國科學家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯,因在有關光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面(即光纖技術)取得了突破性成就,榮獲2009年諾貝爾獎。光纖的偉大之處就在于它讓信息的遠距離高效傳播成為可能。因為光信號在光纖中損耗低,衰變小,很適合遠距離傳播信息。而且其本身成本并不高。2014年8月,谷歌與中國移動等其他5家公司投資的一個跨太平洋光纜工程,投資不過三億美元,兩年即可完工。

 

 
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