當能源被賦予智慧……

——論智慧能源在“智慧星球”戰略中的位置

    編者按：互聯網正讓這個世界變得越來越小，“世界是平的”。不論是經濟、社會還是技術層面，這個全球整合的世界已經發生了重大變化。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，石油已經成為經濟發展不可或缺的能源動力。然而，隨著石油資源的日趨枯竭，人類的生產和生活方式將受到巨大的影響。人類現在正站在一個面向未來全新發展的門檻上。智慧能源，作為“智慧星球”戰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，以互聯網平臺作為基礎結構的世界也正在向“智慧”的方向發展，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，將徹底改變人類和世界的命運。
 
    18世紀中葉以來，世界已進行了三次工業革命。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革命——綠色工業革命。綠色工業革命的到來，意味著傳統的西方工業化道路將被修正，人類的價值觀將重新回歸中國古老的“天人合一”理念，世界經濟體系將重新走上生態經濟之路，人類的文明形態將演化為生態文明。智慧能源，作為“智慧星球”戰略中的一個重要概念，將徹底改變人類和世界的命運。

    奧巴馬新能源政策

    奧巴馬提出的美國新能源政策引發了市場對節能環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年世界發展的最重要政策之一。正如美國前副總統阿爾•戈爾所說，“就像互聯網的推出引發了強大的信息經濟問世一樣，電力網絡或智能電網的開發將促使動態、全新、可再生能源經濟的誕生。

    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100萬輛美國產混合燃料車上路。

    互聯網＋物聯網＝智慧星球

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

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

    “智慧星球”戰略的主要內容是把新一代IT技術充分運用在各行各業之中，即把感應器嵌入和裝備到全球每個角落的電網、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“物聯網”，而后通過超級計算機和“云計算”將“物聯網”整合起來，人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活，從而達到全球“智慧”狀態，最終形成“互聯網＋物聯網＝智慧星球”。

    假如地球有了智慧，人類將會怎樣？

    經過若干年的努力，人類已通過光纖、衛星等在地球上建立了一個可以嵌入海量地理數據的、多分辨率的“數字神經”系統——“數字地球”。 然而，按照“智慧星球”所提出的要求，我們現在還需要構建一個“數字大腦”。

    從本質上看，“智慧星球”就是解放生產力，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了幾乎任何東西都可以實現數字量化和互聯的現實，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、各個社會層面、各個組織機構甚至個人組成�；�于飛速發展的信息、網絡和計算技術，世界的基礎結構正在向“智慧”方向發展�！爸腔坌乔颉敝饕�包括三個基本要素：更透徹的感應和度量、更全面的互聯互通、更深入的智能洞察。

    首先，各種創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據化。到2010年，全球生產的射頻標識 (RFID) 數量可望達到300億個，產品、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生了什么，并能夠準確量化所產生的變化。

    第二，隨著網絡的高度發達，人、數據和各種事物都將以不同方式聯入網絡。到2011年互聯網用戶將達到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據進行整理、加工和分析，將生硬的數據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，互聯網、寬帶使得這個世界緊密相連，模擬技術向數字技術的轉型業已完成，世界的數字基礎架構和物理基礎設施開始相互融合。于是，“智慧星球”的模型已經清楚地呈現在我們的面前：一方面是機場、公路、建筑物、發電廠、油井；另一方面是數據中心、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”戰略將對人類行為產生深遠的影響。

    未來社會，智慧的力量將無處不在：互聯網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加速度，也有相應的行為會告訴你如何縮短“汽油里程”；醫療數據開始向患者提供實際信息、關聯營養、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；你將會了解到擺在餐桌上的食物來自哪塊土地、運輸過程中經過了哪些環節；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”戰略中的一個重要組成部分。

    目前，人類面臨的最大挑戰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區內，一年中轎車尋找停車位的車程加起來，相當于38次環球旅行的路程，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，主要電力企業的勞動生產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個三峽電站的發電量。中國水資源浪費已經超過美國，工業萬元產值的平均耗水量為225立方米，是發達國家的5到10倍。

    據世界一家權威能源機構的統計數字顯示，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，能源的短缺和無節制浪費已經迫使人類不得不面對殘酷的現實：在屈指可數的日子里，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發展的路子。

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

    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、牽引經濟發展龍頭，增加就業，創造幸福生活的新能源模式。智慧能源還有可能合并傳統能源和新能源——風能、插電式混合動力車、太陽能等——以提供對一個社區、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。

    智能電網戰略

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

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

    智能電網包括了輸配電網絡、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。

    智能電網的主要功效包括：1）智能電網能夠實現雙向互動的智能傳輸數據，實行動態的浮動電價制度。2）它可以利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控和數據整合，能夠在不同區域間進行及時調度，平衡電力供應缺口，從而達到對整個電力系統運行的優化管理。3）智能電網能夠將新型可替代能源接入電網，比如太陽能、風能、地熱能等，實現分布式能源管理。4）智能電表也可以作為互聯網路由器，推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業務或傳播電視信號。
　
    智能電網技術革新打開了電信、電網、電視網等整合的通道，為全球電力、電信產業、通信產業、電視媒體等改革提供了獨特機遇。從個人的角度來看，智能電網是一個重要的新發展，這是由于對許多住戶和商業機構來說，用電費用在數量上僅次于住房低押金或租金。另外，智能電網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品的質量和可靠性。從更為廣泛的意義上來講，這種網絡也可以在許多地區減少對增建發電廠的需求。

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

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

    智能電網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�？梢灶A計的好處包括節省電費、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。據悉，“智能電網”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。

    智能電網系統更像一個因特網，而不再僅僅是傳統的電網。它可以鏈接到數千個發電廠 ——包括環保發電廠，例如風能或太陽能發電廠。通過發展以電網信息技術化為特征的智能電網，可以有效提高電力行業生產力，保障電力系統可靠性和供電質量，促進節能減排。同時，通過發展智能電網可以實現實時定價，提供多種供電方案和電價，更好地整合電力批發市場，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，智能電網技術應用主要是在用電和配電領域。在用電系統，由于這部分投資主要是以家庭安裝智能設備為主，數額不大，所以現在運用比較普遍。而配電系統智能化就是不用人工管理，完全交由智能控制系統負責，目前應用不多。

    智能電網的發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公司正在建設新型數字式電網，以便對能源系統進行實時監測。無可置疑的是，智能電網這項新技術，將給全球電力、電信產業，信息產業及所有相關產業帶來了巨大的商機。

    Boulder：理想照進現實

    美國科羅拉多州波爾得（Boulder）成為全美第一個智能電網城市。加州的一位議員也向州參議院提交了關于智能電網的立法案，并批準了因實施智能電網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全美第三大國內能源（制造）和輸送公司的宣布將聯合創建一個聯盟，對電力供應網絡進行數字化。在未來的幾個月中，他們將一起邀請美國、歐洲和亞太地區公用事業公司與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，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、發明創造能力的地球。那么，“智慧星球”戰略能否掀起如當年互聯網革命一樣的科技和經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）■