为什么我们需要数字化能源?

全球能源问题:

全球变暖的问题变得越来越严重。在节能减排、缓解气候变化带来的不可逆转灾害等方面，国际社会达成了许多共识。在IPCC的报告中，气候变化的可见影响，包括广泛的负面影响，以及对自然和人类的相关损失和损害。与此同时，在2021年底举行的COP26峰会上，各国也强调了推动可再生能源、绿色交通和建筑建设的紧迫性，以减少气候变化对数百万人造成的损害。

随着科学技术的发展和互联网的普及，数字化转型和数字革命已经成为问题。政府、企业，甚至人民都需要共同面对。如何在解决环境问题的同时，利用技术赋予可持续发展权力，创造有影响力的商业模式。因此，将气候行动与数字工具相结合可能是一种有效的解决方案。如果行业能够适当地引入数字技术，不仅可以帮助企业实现净零战略，还可以有效地减少运营中的碳排放。而供应链最高可达20%，还可在大型绿色电力和可再生能源基础设施项目中发挥作用。降低成本，提高效率的效果。

为什么要将能源数字化?

随着全球可再生能源装机容量的不断增加，太阳能和风能市场也显著增长。由于可再生能源发电的不稳定性，可以通过储能设备实现稳定的供电，为家庭、工业、电动汽车延伸储能商机。

从供应角度看，全球主要市场对可再生能源的需求正在增加。同时，各种制约因素，如风能、太阳能的不稳定性、电池储能的迭代升级、废弃太阳能电池板的处理等。各机构不断开发解决方案。

从需求角度看，人类日常生活涵盖了衣食住行、休闲娱乐等方方面面，依赖能源驱动的经济活动。随着政策规范和可持续发展意识的提高，企业和公众正面临着能源模式的转变。增加可再生能源的使用。

互联网技术和数字技术也在改变着全球能源体系。数字化促进了新一代区域微电网和分散式能源系统架构的优势。技术可以用于管理不同地区的能源，打破传统电力供需之间相对不灵活的鸿沟。如果适当引入云和人工智能技术，可以进一步将电力和计算能力结合起来，协调可再生能源与传统电网的结合。实现更好的调度，促进能源转型。如计算太阳能供电的峰值，在此期间推高工作负荷等技术。从长远来看，它可以帮助国家和企业走向净零碳排放的发展道路。从根本上说，能源与网络技术的结合是一种新的商业模式，打破了过去的单向传输模式，将分散的点对点连接起来。即能源生产、输电、配电、储存、消费，与能源相关的金融市场深度融合的新体系。

在前期，优先增加可再生能源的使用，通过太阳能、水电等能源的协调供应，与消费者端互动，因为规模小，数据导向，精准，让公众的需求更广泛地参与到能源的使用中来。从经济学的角度来看，它是寻求各方之间的帕累托效率，即一种资源配置的理想状态，这种状态在任何一方受到损害时都不会改善其他人的状况，并促进整个能源系统的质量更高，更高效、更公平、更可持续、更安全的运行和使用。

能源数字化能做什么?

• 微型网格减少磨损;
  当可再生能源所占比例越来越大时，基于社区或小规模领域的分布式电站和微电网的建立，不仅在效率和稳定性上优于传统电网，而且改善了供需匹配。它可以突出分布式架构的优势，也有机会提高生产力和绿色电力的可用性。
  如果能源像互联网平台一样，在非高峰时段要妥善管理和储存能源。在用电高峰时，集中调度只需调度变化的部分。通过需求方的即时反馈和源网的协调，可以在过程中使用。中国可以尽可能多地使用新能源和可再生能源，以避免输电过程中的许多损失。
• 算法预测天气和电力供应:
  通过结合多数据库的计算能力进行预测，可以缓解由于天气不稳定导致可再生能源波动带来的不稳定发电的不便。在理想状态下，如果多个微电网/电站串联起来，消费者甚至可以根据自己的生活习惯在任何地方购买太阳能和风能。通过分布式技术，可以实现点对点的供需匹配，灵活定制定价。
  为了实现低碳生活和净零目标，能源是重中之重。如果说能源是推动经济活动的必要燃料，那么数字化的本质就是寻找一种新的商业模式进行转型。并配合能源产业的升级，在争取这一商机的同时考虑到环境可持续性的尝试。
• 去中心化应用程序提高弹性:
  由于地域性和自然条件之间的关系不同，每个地方都会有不同的能源需求，这就需要定制解决方案。因此，发展分布式电站、社区微电网等小规模、低成本、以需求为导向的能源基础设施是发展重点。特别是在发展中地区，小到一个社区或整个工业园区，大到一个城市、一个省或全国，都可以利用上述技术应用，实现集中式和分布式协同运行，稳定负荷，减轻电网调控压力。
• 降低成本，带来碳红利:
  除了生产能力之外，用户还可以在使用阶段从数字化中受益。根据施耐德电气提供的数据，通过其智能配电解决方案和数字化，不同行业的客户可以实现高达85%的节能效益，节省30%以上的运营成本，并提高生产力。
  此外，数字化可以帮助生产设备，提高高达50%的运营效率，降低25%的风险，这可以有效地减少碳足迹，帮助制造业满足日益严格的esg相关规范。此外，在减少碳排放的同时，还可能产生碳信用红利。由于节能或使用绿色能源而取得的减排业绩，在适当的条件下，可以通过符合要求的第三方认证，在国际碳交易市场上市，并进一步转化为收入，使环境可持续性与企业盈利能力之间形成合理的联系。

能源与环境微观趋势:

• 绿色氢替代化石燃料，欧美日韩全面发展;
  从工业到交通和供暖的电力都需要氢。然而，目前主流的制氢方法是使用甲烷和石油等化石燃料，这将产生大量的碳排放。从中得到的氢也被称为灰氢。为此，欧美、日本、韩国等国家已经开始研究如何用可再生能源替代化石燃料，电解水制氢，将灰色氢转化为绿色氢。
• 浮动式海上风机，下一阶段风电推广的重点:
  1991年丹麦建成世界上第一个海上风电场后，欧洲制造商在建设风电场方面积累了丰富的技术和经验。然而，在过去的30年里，近海风电场(离岸20公里以内)的开发已经越来越饱和。因此，开发离岸20 ~ 30公里、水深50米以上的浮式海上风力发电机组(FOWT)技术成为人们关注的焦点，并被各国列入发展目标。
• 核聚变发电大踏步前进:
  与传统核能发电相比，核聚变发电放射性污染少，无碳排放。但是，为了实现核聚变发电，反应堆的核心温度必须超过1亿摄氏度，这是太阳核心温度的6倍。
• 地热发电的发展潜力:
  与风能和太阳能依靠天气变化发电相比，存在间歇性发电的问题。地热能储存在地下，可以24小时发电，而且在发电过程中不会排放碳，因此具有很大的发展潜力。
• 钙钛矿太阳能电池，比硅电池更节能;
  台湾土地面积小，屋顶很少，可以安装的太阳能电池板数量有限。此外，目前主流的太阳能电池板材料为硅，能量转换效率极限为20%，这进一步限制了太阳能发电的前景。钙钛矿技术具有工艺温度低、材料轻薄等优点。最重要的是能量转换效率超过25%，这有望加速PSC(钙钛矿太阳能电池)的商业化。
• 空中取水技术有望缓解缺水危机:
  台湾工业技术研究院研发的等温高效水气分离技术，是世界上第一个通过空气产生洁净水的技术。这项技术使用一种特殊的氧化石墨烯薄膜从空气中提取水分，未来可以引入水源不足的地区。当这种技术安装在家庭的屋顶上时，只要空气扫过膜，就能产生干净的水，有效缓解用水状况。
• 回收废物再创造价值:
  国际品牌在循环经济中增加了对原材料的需求。在未来，你穿的休闲服和运动鞋可能是由碳废气和海洋废塑料制成的。聚酯纤维已被开发用于回收工业废气。
• 将二氧化碳埋在地下的直接空气捕获技术:
  如果你想减少碳排放，直接从空气中吸收碳可能是最有力的手段。直接空气捕获(DAC)技术使用风扇提取空气，并使用液体溶剂或固体吸附剂过滤器收集二氧化碳，二氧化碳可以储存在地下或转化为制造塑料的原料。虽然DAC只是一个暂时的解决方案，但它仍然是各国走向净零排放的重要支持措施。
• AI模型打开用户连接，消除重新开发的功耗:
  技术正在迅速发展，但从加密货币挖掘到人工智能模型训练，一切都需要消耗大量电力。非营利人工智能研究机构Open AI的语言模型GPT-2的碳排放量为280万吨，相当于5辆汽车的终身排放量。为了技术的发展和减少碳排放，Open AI直接使用训练好的AI模型，并开放api供用户连接到应用程序，而无需从头开始训练AI模型。谷歌正在利用人工智能进行节能减排，例如通过人工智能优化交通灯，减少交通拥堵，以及利用人工智能管理机器以提高数据中心的能源效率。
• 储能砖，可充电10000次;
  用于建造房屋的砖块将来也会储存电力。利用砖的多孔性，可以储存电荷的导电塑料纳米纤维被填充到孔隙中，可以充电1万次。未来，当太阳能电池板安装在建筑物中时，产生的电能可以储存在储能砖中，但能量密度还有待突破。
• 省电卖掉，就可以成为虚拟发电厂:
  随着太阳能板等能源储存装置的普及，整合电力资源的虚拟发电厂(VPP)将成为新的商业模式。聚合器可以整合多个用户的用电量行为，与电力公司协商电价方案，并反馈给下面的用户，从而降低用电量。用户组代表控制用电用户设备的需求，帮助电力公司克服用电高峰。同时避免调控结束后，大量用户同时开启空调，造成又一波用电高峰，造成报复性的用电效果。未来，通过引入人工智能算法，还将进行用电量调度。
• 储能、电动汽车动力，加入自由交易市场;
  台湾政府开放了绿色电力的免费销售，并建立了许多私营可再生能源销售企业。过去，泰电对用电量有最终决定权，但通过区块链点对点技术，用电结算可以更透明、更清晰，解决信息不对称的问题。未来的电力交易将不仅包括来自可再生能源的电力，还包括来自储能设备和电动汽车的电力。随着电动汽车销量的增长，政府打算制定电动汽车专用电价，并对电动汽车的充电行为进行管理，这将带来新的商业模式。
• 建筑材料可以自行修复裂缝:
  建筑行业一直是碳排放的主要贡献者。大多数水泥制造商都引入了碳捕集、利用和封存(CCUS)技术来改善生产过程中的碳排放。科学家开发出一种新型的活建筑材料，将凝胶和活细菌通过沙子结合在一起，开发出一种比水泥更环保的自愈建筑材料。虽然强度比不上传统水泥，但当墙体受损时，活菌也会受损。自己修补裂缝。

展望能源数字化的未来:

随着可再生能源发电成本逐年下降，国际能源署预测，到2024年，可再生能源将超过煤炭，成为全球最大的发电来源，提供全球三分之一的电力。企业和个人可以更容易地参与使用可再生能源。

在可预见的未来，不仅是能源行业，所有使用能源的行业都将进行数字化改革。能源从生产者转变为生产者和销售者，能源生产方式也从过去的单向流动生产(发电-配电-输电-电力)发生了变化。未来双向、多源、实时交互、需求导向、去中心化、协同化的能源互联网生态。即电力+算力的充分融合，并逐年提高整个行业在绿色能源、可再生能源、数字技术的使用比例，是实现净零可持续性。