智能能源网学说的十大变革应用
武建东在国际上创造性系统性提出了智能能源网的战略要害及其应用,如下为指出的十个方面
之一:智能电力和智能油气网是中国发展智能能源网的共同引擎
现在对中国推进智能能源网建设有三条主要路径,一是直接推进智能能源网的八个组成部分的建设,二是推动以电力为主的智能能源网建设,三是推动以电力和燃气为主的智能网络建设。
从能源架构来说,至少要做到将智能电力和燃气网络作为突破口。这主要因为电力、燃气是能源网络之中两个巨系体量的高压、中压、低压兼具的网络。如果单独推进智能电力系统,将使转型成本加大。因此我认为,智能电力和智能油气网是中国发展智能能源网的共同引擎。
以燃气网作为突破口有几大优势:燃气网络资产一般由地方掌握,可以形成以城镇为中心的改革格局;燃气网具备与其他网络之间互动的基础;最新技术已经使得燃气网也可以作为终端能源主要供应者,即用燃气发电直接解决终端用电问题;中国煤炭具备大量汽化的条件;燃气可以作为新能源机动车的理想动力支撑。
之二:发展先进的储能系统建设是中国能效水平的命脉
从中国能量的生产和消费结构分析,未来5年,网络化储能设施可以将中国能源消费的10%直接存储,中国能源的20%可纳入缓冲存储;未来10年,网络化储能设施可以将中国能源消费的10%通过大容量储备直接存储,中国能源的30%可纳入缓冲存储。
如果将分散式和孤岛型的中国储能实例联结成网络并实现优化,中国能效至少能够提高8%,如果推向更高级的储能网络运转形式,中国能效可提高10%,相当于2011年可节省3亿吨标准煤。如果由此推动构建全球储能系统网络,相当于激发一次能源局部产业革命,造就一个创新的新能源产业。
中国建立储能产业的要素包括:直接储能:缓冲系统储能;实现不同能量的智能配置储能;建立公共的虚拟储能网架;推进以城市为主的储能系统建设;推进以市场化为主的储能交易市场建设。
注重缓冲存储是构建中国最具潜力的储能产业的关键,注重芯片、网络与储能设施的产业结合是储能设施效益最大化的必然途径。
之三:中国淡水、特别是工业用水的三分之一可以来自海咸水淡化
2009年中国全年总用水量5933亿立方米,其中大部分来自于地下水和江河水,伴随着工业化和城镇化,中国用水规模太大而水资源在减少,但是中国又是一个有大洋大海的国家,如果通过多联产的形式,通过海水淡化的方式可以重构中国的水利来源。
中国未来5年争取建立日处理量3000万吨的海水量化处理体系,未来10年建立日处理量可达到6000万吨。中国有丰富的海咸水资源,它的处理成本比较低,三四元钱左右,这对国内未来资源需求价格来说还是可以接受的。
因此可以大胆设计,未来中国1/3的淡水、尤其是工业用水应该来自于海咸水淡化。基于此,我们应该及时依据新能源发展,调整南水北调以及其他跨江、跨河调水的计划,使国内水资源和其他资源形成优化配置,推进构建中国的智能水务系统。
之四:智能建筑是建设智能终端网络的核心
目前大陆地区建筑物的用电量占全国用电总量的70%以上,建筑能耗占国内整体能耗的40%,加上间接损耗大约接近50%,温室气体排放占国内温室气体排放总量的40%,通过改造国内传统建筑可以大幅减少终端能源的浪费和污染,可以实现能源节约的规模效应,实现这个转变的最理想途径就是通过发展智能能源网,将中国的城镇建筑改造为智能建筑,并以这个终端体系为基础,重组中国的能源消费方式。
根据统计,中国城镇房屋面积大约为580亿平方米,每年使用的能源总量超过15亿吨标准煤,如果国内一半以上的建筑实现节能20%~40%,相当于减少3亿~6亿吨标准煤的消耗,由此发展绿色建筑反而可以推动中国增长能力。
如果强制性地将国内每年新建的10亿~15亿平方米的房屋转建为绿色建筑,又相当于中国每年可以减少3亿吨以上的煤炭开采;如改建房屋大规模地使用绿色建材和智能设施,意味着中国在未来10年应有100亿以上平方米房屋的绿色建材需求,而这个全球最大的市场将直接拉动新兴的中国绿色产业。如成功推动绿色建筑的转型,每年对GDP的贡献大约可达到1%~3%之间,一二十年内,中国经济有望保持8%左右的发展水平。
之五:城市是智能能源网建设的突破口
智能能源网行业的突破口可以电力、燃气为主突破口,但是,有条件的地区可以实现智能能源网的整体改革;条件不够理想的地区可以因地制宜、因时制宜分业改革。但是,行业改革不可能解决中国能源现代化的主要问题。
智能能源网整体或试点改革,则应该确定以推动600多个市级单元为主导的集成化改革,它应该是智能中国、价值中国、效率中国建设的重要体制突破口,这个突破的实质是重新划分从中央到地方的改革利益。应该据此减权让利,推进电力的输配分离,在有条件的地区,应该制定地方法律,推进电热气水等公用企业的虚拟网架间的整合,以实现能源智能化。
与此同时,新能源的接入、调峰利益的分配、用户的再分配、碳减排的收益、有线电视、宽带等数据网服务、通讯网租赁等利益的整合将解决中国智能能源网多元投资的动力,有效地平衡改革的成本问题。
之六:高精度能源组件和专业网络的整合,催生全球信息网络的跨越式代际更新
目前互联网使用的IPv4协议地址长度为32位,理论上网址资源可容纳43亿个主机,这个网址资源在2010年到2012年左右行将用尽。但是,数以百亿计的能源组件高精度的互联需要更多的网址资源。
IPv6将现有IP地址长度扩大到4倍即128位,这样IPv6地址总数大约有3.4×1038,平均到地球表面来说,每平方米将获得6.5×1023个地址,这将使地球上每一粒沙子都将拥有一个网址。
全球下一代大约需要更新10亿台以上的路由器,更换价值千亿美元以上的互联网软、硬件设施。全球信息产业再一次带来更换版图的机会,而这个机会应该属于优先推动智能能源网变革的国家,智能表计系统将营造中国互联网升级的巨大需求,中国应该成为领先升级IPv6并获得知识产权创造的国家。
之七:能源的智能化将推动全球人、机、网的运行和服务组构发生革命性变迁
发展智能能源网将推动中国100亿个以上的能源设施组件从专业系统和行业网络之中整合为一个网络化能源生态集群,这个集群运营的主体超过5亿人口;这个新型的能源生态群运营的网络在IP地址的长度将为128,世界上人、机、网的组构将发生革命性变迁。