你認為「未來的能源」會是什麼樣子？

01-03

蒸汽機的出現帶來了工業革命，電氣化的普及帶來了信息革命，可以說人類歷史上每一次科技的重大發展，幾乎都與能源有關。而現在，能源的生產和使用方式也正發生著許多變化。比如：
能源系統正從集中式逐步向分散式轉變；
可再生能源在能源系統中的比例越來越大；
與此同時，我們將繼續依賴化石能源，但將以更加高效和清潔的方式去使用；
我們的輸電網路面臨更大的挑戰，但它也將變得更加智能和堅固；

所以請大家和我們一起暢想（開腦洞）：「未來的能源」會是什麼樣的？「未來的能源」又會對我們的生活產生什麼樣的影響？

謝邀 @西門子中國

昨天剛把自己博士論文交了....今天就來答這題啦~。

先根據自己現在對能源系統的理解，來談談題干中提到的幾個觀點。

能源系統正從集中式逐步向分散式轉變；

確實，分散式光伏的推廣使得以社區或是單一房屋為單位的「小角色」也能參與到能源系統來。但是光伏發電只是分散式家族的冰山一角。我們在寫論文時會引用一個定義叫做Distributed Energy Resources (DERs)，說的就是分散式能源的總稱，這一概念包括發電類資產（光伏，微型熱電聯產單元，小型發電機），儲能和需求側設備（電熱泵等）。

發電和儲能單元都比較好理解，但是為什麼需求側也算呢？因為從某種意義上來說，（同時）多發一度電和少用一度電對於系統平衡來說是一樣的效果。而考慮到未來的電力系統里需要接入越來越多的可再生能源發電設備，而可再生能源（風電，光伏）的一大特點（也可以說是缺點）就是被動式發電，所以傳統的「發電匹配用電」的運行思維需要慢慢轉變成「用電跟著發電狀態來調整」。

當然， @謝熊貓君的回答中所談到的區塊鏈應用技術，現在已經在西方國家開展各類應用了，現階段還是以光伏發電在社區內交易為主，但是下一步就是將其他家用設備引入，實現與電網運行狀態一體化的協調控制。

總結一句：推進分散式並不是指分散式發電佔主導，而應該是分散式的各類資源會更多的參與到能源系統的運行中來。

2. 可再生能源在能源系統中的比例越來越大；

確實，可再生能源比重會越來越大，但是出於系統安全的考慮，這一比例是有上限的。比如在愛爾蘭這一高風電比例的國家，其系統調度EIRGRID將可再生能源實時接入比例的上限設置在了50%[1]。有人會說，都是發電，為什麼要設置上限？從安全運行角度來看，有以下兩個主要原因：

因為風電和光伏是通過電力電子設備接入系統的，所以無法貢獻系統慣性。那麼在失去機組是系統頻率崩的會非常快。
電力系統是依靠常規機組提供頻率反饋的（frequency response），也就是用來在發生事故之後把系統頻率帶回到正常值的輔助服務。但是當前的風電和光伏技術還無法提供頻率響應。（註：有相關研究，但還沒到大規模商用階段，因為暫時還不太需要）

把我在知乎的第一個回答裡面的圖再在這裡貼一下，幫助大家理解這一概念。Kevin Zhang：風電、光伏等新能源可以直接併入電網么？有哪些技術問題需要解決？

那麼這一問題有什麼解決方法么？當前來看最常見的方法有兩種：

使用電網中的其他組件來提供頻率響應，最典型的就是家用電池。之前跟國內遠景能源的總監聊過，他們收購的德國儲能企業Sonnen就是利用家用電池為電網提供頻率響應，然後從電網獲得利潤（這不是廣告貼，實話實說而已）。還有英國國網最近新加入的加深型頻率響應服務（Enhanced frequency response），也是通過儲能技術在一秒鐘內提供輸出，相比於常規機組6-10秒的反應速度有了極大的提升。
虛擬同步電機（synchronous compensator），就是不發電但能提供系統慣性，這樣一來就不會擠占可再生能源的發電空間。這一技術已經在世界各地開始進入應用階段，比如蘇格蘭電網就使用了這一技術來彌補高風電低慣性的問題，詳情參見[2]。另外我導師帶著我在最近一次給澳洲政府的電力市場安全報告中也評估了一項虛擬同步電機在系統運行上的幫助,參見[3]。

一句話總結：可再生能源的接入比例在未來幾十年會遇到天花板，而想要打破這一天花板，就很有可能需要技術層面的努力和額外的運營開銷啦。

另外我挺看好海上風電業務的，最近看了不少海上風電的新聞，貌似成本下降迅速。歐盟有目標在2030年讓歐盟區用電量的4%由海上風電場提供。是的，你們西家在海上風電領域大有可為，快在歐洲跟維斯塔斯拼刺刀吧哈哈哈哈 @西門子中國

3. 與此同時，我們將繼續依賴化石能源，但將以更加高效和清潔的方式去使用；

毫無疑問化石能源發電是很難被替代的，原因如下：

風電和光伏無法主動發電
核電不適合調峰（不是不行，只是不經濟，當然像法國這種核電大國沒辦法，會用核電來調調峰）
水電確實可以向化石能源機組一樣運行，但是它的季節性特徵還有地理資源分布限制了它的廣泛應用。

當然各國也在開始對化石能源發電進行改造。英國打算2025年退役所有煤電機組，歐盟打算2030年退役所有煤電機組（但是波蘭和希臘貌似不同意，要搞事情）。美國？額....這個奇葩的國家我們就不討論了....未來的化石能源發電應該是被燃氣機組統治的。是的，我知道你們家燃氣發電機組的技術非常厲害，就在這裡替你們打廣告了哈哈哈 @西門子中國

當然還有一種更加清潔的化石燃料發電的利用方法，就是碳捕集（CCS）技術。但是貌似這技術成本非常之高，不少本來打算上的項目都下馬了。感覺沒有什麼重大成本下降的話，這一技術沒有太好的前景。

4. 我們的輸電網路面臨更大的挑戰，但它也將變得更加智能和堅固；

英文裡面有一個片語，我們寫論文經常用到，就是「bigger and stronger」。傳統電力體統的擴張規則就是「做大做強」，因為這有助於提升系統整體的穩定性，以及實現發電資源共享，最小化發電側的投資。所以當特斯拉的Elon Musk提出：「低壓網路運營商將被大量淘汰，居民側只需要光伏配電池就能自給自足了。」我對這一觀點是嗤之以鼻的，當然他自己後來也改口了。微電網最近確實很火，但是無論從經濟效益還是系統穩定性上來說，建設超級電網都是絕大多數場景下更佳的選擇。當然電網智能化是並不可少的，對任何故障快速反應並自動隔離故障區域，將經濟損失降到最低。

說了這麼多最後我來總結下自己腦子裡未來能源吧：

實事求是的說，可再生能源的比例會逐漸增高，核電基核位置不可動搖。火電則主要用來調峰。更重要的是分散式能源會更多的參與到電網運行中來，居民也可以為電網運行貢獻自己的一份力量，並從中得利。大家家中可能會裝一個中控（原型參考谷歌的nest）,可以根據居民自己設定的負荷調整程度，參考系統實時電價來調整用電。
腦洞大開的說，可控核聚變如果能低成本的用來發電，請參考下圖：

......

.......

為什麼這麼說?畢竟系統慣性有了，能源也清潔了，發電成本低，還能隨便調峰....

.....下一個五十年見（瑟瑟發抖

[1] EIRGRID and SONI, 「Annual Renewable Energy Constraint and Curtailment Report 2015,」 Dublin, Ireland, 2016.

[2] Electricity NIC year four screening submission for Phoenix – System Security and Synchronous Compensators (Scottish Power Transmission)

[3] http://www.environment.gov.au/system/files/resources/1d6b0464-6162-4223-ac08-3395a6b1c7fa/files/power-system-security-assessment.pdf

歡迎關注:

專欄：關於電改你應該知道什麼

Live：我在英國做博士「學霸」（這名字是知乎官方給的...23333）

電子書：為什麼電氣工程有前途：曼大博士告訴你

沒錯，我真的是個會自己出錢買十三五計劃白皮書來讀的人。

不說科幻的，說點不就未來就能看到的「未來能源」——被寫進了十三五白皮書的分散式能源是我們在不久未來將會在生活中使用的一種能源形態。看到其它幾個回答也有提到，所以用個通俗的角度講一下吧。

傳統電網就是百貨公司，分散式能源就是淘寶。

雖然我大學學的電氣電子，但是如果真的講發電機、升壓/降壓變壓器、電網調度、輸/配電的話，估計願意讀下去的人就不多了，所以我就用不是很嚴謹，但是大家都能理解的百貨公司v.淘寶的比喻來說一下吧。

很多80、90後應該還是知道自己城市的所謂第一百貨公司、第二百貨公司之類的，甚至父母那一輩人結婚時候的很多東西，都是從這些百貨公司買的，那個年代，能買各種產品的渠道非常有限，基本就是百貨公司獨買獨賣。我們現在最常用的居民用電基本就是這樣，各個電廠發電後，由電網公司把這些電獨家輸送到我們家裡，然後你一按開關，燈就亮了。

大概是這樣，特點是貨物單向流動的。

傳統發電廠，不管是採用煤炭、水利、核能或天然氣發電，電力來源都是集中發電再傳輸並配送的。但是在分散式能源下，電能可能是來自你家樓頂上那幾塊太陽能板，這樣產生電能，分散而且電量並不大。同樣的你使用的電，可能來自隔壁小區某戶人家的太陽能板發的電。這就和在淘寶C2C買東西一樣，同一樣東西你能從很多商戶買，而電網可能仍然會賣電給你（天貓超市），也可能只是作為一個銷售平台。

當然不止於此，任何一個網店買家，本身都可以同時兼備賣家的身份，而利用了分散式能源的智能電網使用者，本身也可以是電力的產生者。電力變成了可以雙向流動的東西。

但其實分散式能源也不是什麼新鮮事了，大家想必都聽說過現在市面上有很多公司，能夠上門給你安裝太陽能板，並且把產生的電力接入電網。這樣太陽能板產生的電力可以抵消家庭用電的費用，如果發電多用電少，甚至還有的賺。

當然，其實分散式電源絕不僅僅是限於家庭安裝使用，商業建築、工業園區、大學園區、市政公用集中供電/供暖，都屬於分散式能源大有潛力的垂直市場。可以利用的也不僅僅是太陽能一種方案，風力、天然氣等本身在自然分布上就有分散性質的能量來源也都是現有的分散式能源系統中常用的能源，配合電池儲能，用途很有彈性。比較大規模的使用例子，比如紐約布朗克斯的Co-Op

City合作住宅項目，大約有1.6萬戶住宅，六萬多人（co-op city），是美國最大的合作社性質居住項目，在二十一世紀初進行了整個社區的基建翻新，07年的電力翻新中就使用了西門子的分散式能源系統，用40兆瓦的發電量支撐全社區的低碳供電、供暖、供冷。

分散式能源這個事情很節能減排，聽起來也很美好，以至於十三五白皮書裡面直接非常明確的把智能電網和分散式能源給寫進去了：

但是分散式能源的重點，絕不只是節能減排這麼簡單。就好像你看看現在阿里巴巴集團基於淘寶做出來的一整套生態，再想想，如果阿里巴巴就是運營個淘寶，你是不是覺得弱爆了？

分散式能源+智能電網，也是一樣的道理，技術挑戰是有的，涉及到電網的升級，以及與傳統電網的互動等等。同時潛力也是很大的，是值得我們好好關注的。

我來開開腦洞，看看除了正常的生產消費電力外，還能有什麼應用吧。

除了前面提到的太陽能板，被大家最熟悉的可能就是特斯拉的家用電池牆

相當於一個給全家儲存盒供應電力的充電寶。更多關於特斯拉電池牆的，可以看: https://www.zhihu.com/question/30054312/answer/114872051

再往遠想一點，可能還有商業建築和住宅建築能耗的全面電化，這一部分針對北方城市的供暖來說可能是個好消息。現在大家都知道一到冬天開始供暖，北方的霾就讓人受不了，不但讓所有人的健康都受到威脅，對於城市經濟的發展也不是什麼好事。

分散式能源下，更多低碳方式產生的電力，不管是來自建築本身的分散式能源，還是臨近城市地區的支援供電，都能一定程度少減少傳統供暖產生的污染和排放。

這個想法比較遠，也有技術挑戰，但是不是那麼的不靠譜。

問題說要開腦洞，上面談這些基本不算腦洞。

所以最後開一個最大的腦洞。前段時間金融監管嚴打ICO，而在那之前各路牛鬼蛇神都帶著自己用區塊鏈技術搞出來的去中央虛擬數字貨幣來騙錢。為什麼說騙錢，歸根結底是兩個大的問題，一是絕大部分虛擬數字貨幣本身沒有價值，二是其所配合的ICO背後的項目是垃圾（有些甚至連項目白皮書沒有，對於被這種騙了的韭菜我只能說智商稅收的好）。

然後仔細想一下，有些數字貨幣本身沒有價值，有些，比如比特幣確實有價值的，本身可以輕易流通套現。而通常，我們認為美元等法定貨幣也有價值，因為很多國家可以用。再往上說，我們認為黃金是有價值的硬通貨，在幾乎任何地方都可以換錢。這背後，其實都是有一些東西在背書，或者是演算法和匿名性帶來的價值，或者是發行貨幣的政府的信譽擔保，或者是黃金這個元素的稀有性和穩定性。

但是想一下，是否有一個東西，我們對其的需求是普世的，並且對其價值的認同也是普世的？我覺得能源就是這樣一個東西。畢竟，有什麼比能源更加普世呢？

但是能源它和美元、黃金的區別在於，帶著不是那麼方便，使用起來也不是那麼方便，交易起來也不方便。但是能源的交易本身並不是天方夜譚，各個電廠和電網公司之間的電力貿易基本上是維護我們現代生活的基礎，而一塊錢租用充電寶這個現在爛大街的東西，本身不也是在賣電給你嗎？

那麼在一個分散式能源很普遍的未來，每個人既是電力的消費者，又是電力的生產者，是不是可以玩出更多的花樣來呢？

比如電力貿易成為一個更開放的，可以由普通人適量參於的類似股市的二級市場；或者拋開傳統電網的電力貿易不談，直接形成一個分散式能源的分散式交易網路，那麼現在的太陽能板發電是沖減家庭電費，以後也許可以直接作為一種代幣來使用。比如我家的太陽能板產生的電力沖減完家庭用電費用後每個月還剩200度，這200度被轉化成20個能源代幣記錄在系統里。

接著我去巴黎旅遊的時候，湊巧商店不接受支付寶，於是我就掏出手機打開微電支付，支付了1個能源代幣給商家——通過區塊鏈或者類似技術，在本質上形成了一個能源作為硬通貨的分散式交易網路。

隨便寫點關於智能電網的東西，順便開了個腦洞，就說這麼多吧。

人類文明的發展歷史，其實就是一部能源利用的發展史，能源改變了人類文明的進程，人類文明也在不斷探索新的能源。所以暢想未來的能源的確有難度，我們無法知道下一次能源革命會如何發生。但是我們不妨退一步來看，也就是在當前技術不發生重大變革的情況下，能源的未來是怎麼樣的，畢竟技術的重大變革不是一朝一夕的事情。

現在的能源利用方式以電能為核心，在當前的技術體系下，電能必然是能源的核心和方向。現在的發電模式是發電廠集中發電，然後通過電網輸送到用戶家中。傳統的燃煤發電廠大概如下圖所示。多扯一句，那兩個粗大的建築並不是煙囪，而是散熱用的，功能類似汽車的水箱，排出的是水汽，又細又高的才是煙囪。

然而就傳統發電方式來說，雖然可以通過廢氣脫硫、脫硝等方式減少環境污染，但是仍然還是會有碳排放產生。另外，電網傳輸電能必然會產生一定的傳輸損耗，距離越長，損耗越大，這一點是大家都知道的。

就當前技術而言，發電技術多種多樣，除了傳統的煤電之外，太陽能發電（PV）、風能發電、潮汐發電、生物能發電等等都是比較成熟的技術了。那如果綜合利用多種發電方式，把發電設置在用戶端，不需要電網傳輸，豈不是就解決了電網損耗的問題呢？同時，這些新能源發電方式，普遍對環境比較友好，都是低碳環保的，在一定程度上也可以解決碳排放量的問題。從這個角度講，我認為未來的方向很可能是以可再生能源為核心的分散式能源。

分散式能源大家可能也早有耳聞，這是一種建立在用戶端的能源供應方式，說得簡單點就是用戶自己發電自己用，用不了的電能就併網賣掉，不夠用的靠電網補充。除了以上說的那些優點以外，由於工業和居民用電的分布時間差別比較大，工業主要是白天或者全天候，而居民社區用電則主要在夜晚，這就可以起到削峰填谷的作用。用戶多發出來的電可以直接併網賣掉，甚至可以配合儲能設備，在用電峰值的時候賣出，既平衡了電網，還可以為家庭或社區帶來收益。分散式能源的一些發電方式還有一些特別的優勢，比如安裝了光伏板的屋頂具有更好的隔熱保溫和降溫功能，生物能發電則可利用垃圾中的有機廢棄物，不僅充分利用了垃圾，還減少了環境污染。

明白了這些，我們就可以來暢想一下應用了分散式能源的未來生活了。

分散式能源管理系統可以實現整個家庭和社區的能量全智能管理，根據氣象條件、人類活動規律、電力負荷等多種因素來控制和優化設備運行。如果配合未來的智能家居，整個系統與智能家庭一起根據主人習慣調節室內溫濕度、光照環境、自動通風等環境變數。那時候，你根本不需要再關心空調的設置，整個家庭甚至社區的空調系統會根據人員的位置和流動自動調節房間的溫度，長時間無人的房間自動進入節能模式。燈光系統也會按照你的習慣由系統自動管理，人走到哪裡，燈光就跟到哪裡。甚至家中的冷熱源可統一管理，太陽能和地源熱泵互相配合供暖，如果備用的燃氣輪機運行，其廢熱也可以用來供暖。

那時候，電動汽車肯定是家家戶戶都不可或缺的，這套系統當然也會自動管理你的電動汽車，讓電動汽車根據你的生活習慣和當地氣象條件自動確定充電時機，配合太陽能發電，在陽光好的情況下盡量多的為電動汽車儲備電能，而當夜晚或者電網系統異常斷電時，電動汽車則可以作為備用電源為全家提供電能。所有這些功能全部由具備人工智慧的管理系統自動完成，也就是這一系列的過程都不需要你關心。如果你有什麼要求，那不過就是「一句話的事」，因為你可以直接向系統下達語音指令，系統則會自動學習你的生活習慣，從而更加貼心的關心你。當然，在你沒有指令的情況下，人工智慧會自動管理家中甚至社區的全部能量流動和各種設備運行，以最少的能量實現最大的效用，總之一句話：既讓你爽還讓你省錢。

看上去是不是有點科幻的意思？其實從技術的角度講，現有的技術是完全可以實現的。我們沿著這個思路大概來思考一下系統的結構吧。

這套系統肯定要包含電源，也就是前面講的光伏、風力、生物能等發電的部分。另外因為光伏、風電等發電方式不具備連續性，所以要有儲能的部分用來存儲能量，比如電池組、飛輪等具備儲能功能的設備。就家庭而言，電動汽車本身完全可以看成是一個電池組，以目前的特斯拉Model S為例，它的動力電池組已經達到了85kWh的容量，足夠一個家庭幾天的用電量，所以電動汽車是個理想的儲能電池組。當然，未來還可能會採用燃料電池等更高性能的電池。還有，配合一台以天然氣為燃料的小型燃氣輪機（GT）作為備用也是個不錯的辦法。為了方便和電網連接，還需要併網的部分。併網設備實現將電能變換成和電網同等規格的電能（同電壓、同頻率、同相位），然後併網，同時還要有防孤島運行等保護功能，目前併網的設備已經非常成熟且價格低廉。對於整套分散式能源系統來說，控制系統用來控制系統能量的流動，系統要根據不同的情況自動選擇合適的能量來源和比例，最大化地發揮分散式能源優勢。

對於多個家庭組成的社區，或者小規模的分散式發電系統，就可以組成了一個微電網（Micro grid）。微電網指的是由分散式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置彙集而成的小型發配電系統。微電網中的電源、儲能和用電設備容量一般比較小，電壓比較低，且微電網位於用戶側，成本低、污染小，更為靈活。通過微電網控制器可以實現對整個電網的集中控制，讓微電網成為一個可以自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網共同運行，也可以脫離外部電網獨立運行。微電網的一系列特性都使它比傳統電網更「聰明伶俐」，是管理分散式能源、實現智能電網的最有前途的方案。

其實，現在已經有一些分散式能源和微電網的例子了。比如德國的家庭分散式光伏發電已經推廣，家家都是發電站。早在2014年，德國的太陽能發電量就達到了349億千瓦時。預計到2050年，全德國80%的能源需求來自可再生能源，溫室氣體減少80%—95%。

我國煙台的長島是一個海島縣，包含32座孤立的島嶼，受地理因素影響，長島與電網的連接只能靠海底電纜，但是海底電纜非常脆弱，出現故障後檢修非常麻煩，所以2015年長島建立了我國北方第一個微電網，它的總體結構和上面講的結構就非常類似：能量來源是風力發電和備用的柴油發電機，具有專門的儲能設備，雖然目前也與電網通過海底電纜連接，但是當電網出現問題，這套系統完全可以切換到孤島運行狀態，保證長島的電力供應。

其實在這方面，題主西門子也做過很多項目，我曾經了解過西門子在美國藍湖部落的一個光伏分散式微網管理系統。這套系統的發電方式以光伏為主，既可以併網運行，也可以擺脫電網獨立運行，系統會根據氣象條件、用電負荷等因素自動選擇最清潔、最高效的發電模式。通過這種模式，在為居民保證可靠供電的基礎上，每年可以減少大量的二氧化碳排放，還可以節省巨額的能源消費。

作為一名能源專業，從事核電運行的能源從業者，我來談談對未來能源的想法。

當前，我國發電產業包括水電、火電、核電、風電等，主要由華能、大唐、中電投、中核、中廣核等幾家公司所控制。他們在全國各地建立了大量的水電站、風電基地、火電站、核電站等，來保障全國的電力供應。電站在一次能源豐富的地區發電，再使用電網公司建設的遍布全國的骨幹電網和支線電網，來傳輸電力到用電量巨大的城市群，以此來保證城市工業生產和居民生活的電力正常使用。

以此來看，我國的能源體系目前主要還是集中發電，遠距離傳輸，分散使用的集中式能源方式。比如三峽大壩的水電，湖北用不完，就遠距離傳輸給上海等用電高負荷的華東地區使用。甘肅河西走廊的風電，就遠距離傳輸給京津冀地區使用。各城市郊區的燃煤火力發電，傳輸到城市使用等。這種集中式能源方式在很大程度上確保了我們國家的電力體系安全，以及各地區的電力調度平衡，但同時也帶來了一些不可避免的能源損耗、浪費和污染。

那有沒有什麼方法能在一定程度上減少能源浪費呢？在了解了德國和美國的能源發展規劃後，題主所說的分散式能源或許是一種不錯的選擇。

不知道大家有沒有這樣的遭遇：夏天天氣十分炎熱的時候，停電了...這個時候沒有電不能開空調，熱的覺都睡不好了。那麼，白天那麼大的太陽，為什麼我們不能用太陽能發電，然後用儲能電池把電儲存下來，晚上再使用呢？這樣既不浪費，又清潔無污染，更可以節約電費啊。

是的，這就是分散式能源的一個小小應用。此外，分散式能源還可以應用在例如產業園區或者工廠等地方，通過使用微網系統，其電網可以獨立運行，也可以與公共電網共同運行，能夠有效管理能源需求，降低成本，減少損耗。在個人住宅或者居民社區中，則可以考慮使用儲能系統，利用光伏等技術發電並存儲起來，可以自己使用，甚至可以將多餘的電力賣回電網。儲能系統可以減少高峰期發電需求，轉移負載，也可以減少成本，增加電力供應的可靠性。除此之外，還有小規模發電，聯合循環熱電聯產等大規模發電等各種產品，適用於分散式能源的各種應用。

分散式能源系統在美國已經得到了一定程度的推廣。雖然前期的設備等成本可能會比較高，但是在某些場景，例如偏僻的工廠或農村，分散式能源會帶來很大的方便。而在德國，人們不僅可以選擇把電儲存下來之後使用，還可以把電賣給電網公司獲取收益，也可以在自己需要電的時候再從電網直接使用。這樣，人人都成為了能源的生產者。能源的產生不再是集中在某個地方，然後長距離運輸後使用。而是在能源使用的區域內產生能源，使用能源，自產自用，最大程度提高了能源的利用率，降低能源使用成本，減少能源的浪費，也減輕了水電、核電、火電的壓力，以及燃煤火電所帶來的污染。

這樣想來，分散式能源有很多的優點，但是分散式能源目前在國內還沒有得到大量的推廣和普及。一方面是能源行業長期壟斷，大工程和大項目集中式開發居多；另一方面，分散式能源是一個場景十分繁多、系統十分複雜的系統工程，在分散式能源方面的研究能力、設計能力、建造能力等都需要較高的要求和較多的經驗積累。而根據資料查詢和了解，目前在分散式能源方面有較多研究和積累的企業並不是很多，這也很大程度上限制了分散式能源的發展。分散式能源的實際應用需要各種相應的產品來支持，這也需要企業針對不同的應用來設計研究出不同的產品。據我了解，西門子的產品能夠支持分散式能源系統的大部分應用，並且有著許多應用案例。

從目前的能源形勢來看，集中式能源短期內仍然會佔據我國主要的市場份額，而分散式能源也會隨著技術成熟和普及逐漸發展起來。兩者會共同發展，互為補充，共同為未來的能源提供相應的支持。

想像一下，未來的某一天，手機收到了簡訊提醒：本月電費支出300.00元，電費收入400.00元，結餘100.00元。哇，交完電費還賺錢，好棒！

我相信那天會來的，你呢？

可控核聚變。

因為其它能源遲早都會變成「現在的能源」。

（flag）

第一次被藍V的機構號邀請，好激動，真的好激動。所以，必須要謝謝@西門子中國的邀請。

因為從事的工作和能源一直有著扯不清道不明的關係，所以對能源相關的東西多少有些了解。

我們常說的能源除了電之外，應該還要帶上水，煤、石油和天然氣等燃料。

如果我沒理解錯的話，題主所說的能源應該是指電。

我覺得，隨著儲能技術的不斷發展，在未來，光伏發電和風力發電所佔的比例應該會越來越大。相對於風力發電而言，光伏發電受地域的限制更小一些。

如果光伏和風力發電所佔比例最大的話，其次應該是核電。

然後應該是因地制宜的水電，限制發展的火電。

對於輸電而言，目前的電壓等級越做越高，使得電力的傳輸更加高效。

隨著光伏和風力發電的普及，隨著儲能技術的不斷發展，分散式能源可能會越來越多。

謝邀，未來最好加個時間範圍，要不然談到太陽熄火的時候也太遠了點。。。

在可見的未來，一次能源，比如煤，石油，天然氣，核裂變還會存在，枯竭一說百年之內都是炒作，但是大中小型設備情況不完全一樣：

大型的設備會向著提高熱效率的方向發展，比如上海外高橋3廠已經到50%的熱效率了，貌似西門子網站上還用作樣板工程。加上餘熱鍋爐發電或者供熱會更高，記憶中塔里木油田的熱電廠是不裝餘熱鍋爐1方氣3度電，裝了是接近4度電。

中型分散式燃氣發電熱電冷三聯產的熱效率也很高，調峰快但是成本不低，北京南四環華電工程的大樓下面就有兩分散式發電，這個東西感覺在大城市真沒必要，在新的工業區不想修電塔的還可以，但是燃氣發電現在還不經濟。

更小功率的汽車受制於體積和工況，熱效率就比較差了，改電車是趨勢但基礎科學沒突破之前都是浮雲。

二次能源的電力則是向使用的便捷性和安全性方向發展，比如現在充電耗時太長，跟加油完全米有可比性。電池安全性也差，時不時來個三星note7，以及平衡車自燃。國內廠家為了續航能力，BYD把2.5噸的電動計程車裡面裝了2噸（太原計程車司機的原話，查了下600kg）的電池，導致車身大部分是塑料件，這安全性讓駕駛人擔憂啊。而即使是氫燃料電池，要達到充電快的效果也不現實：基建投入太大了。

至於水力發電，地熱，潮汐，風電，太陽能，生物柴油這些屬於靠山吃山的。水力和風電資源的分布距離用戶都太遠了，華電的海上風電機維修一次成本上千萬，地熱能量密度太小，供熱還行，發電就馬馬虎虎了，潮汐太陽能這些經濟性很差，也就是在沒有網電的地方應急而已，像特斯拉屋頂，谷歌總部那些太陽能項目還是概念產品，距離對能源結構產生影響還遙不可及。

這個問題我能回答~ 談到能耗，可能大家會最先想到鋼鐵、運輸等傳統產業。其實，互聯網企業同樣是耗能大戶，特別是對於大型的互聯網公司來說，更是如此。

大家看看下面這張圖。相信很多對互聯網比較熟悉的朋友對圖裡的東西應該都不陌生，這其實是一個大型的數據中心。

隨著IT技術的飛速發展和網路信息化時代的到來，尤其是雲計算技術引入，改變了傳統IT基礎設施的使用方式和軟體部署模式，電信企業和互聯網企業開始高起點大規模的建設大型雲計算數據中心。

大型數據中心提高了數據處理的容量規模，卻不得不面臨能源問題。國際大型數據中心園區佔地面積一般在4萬~10萬m2之間，建築面積一般在4萬~13萬m2之間，單位建築面積耗電量為0.4~5.4 k W之間，單機機架製冷量高達20~30 k W，預計至2020年，全球數據中心的碳排放將大於整個航空業的碳足跡。

在當前的信息化時代，數據中心運行的安全和可靠性非常重要，一旦出現故障，可能對於社會生活和經濟運轉帶來巨大損失。

無論是從成本，還是從安全性的角度，數據中心都需要一類綠色環保性價比較高的能源或者能源設施。有人考慮過風能，就在前幾個月，Facebook公布了其即將到來的德州數據中心的200兆瓦風力發電合同，亞馬遜表示，它已經在北卡羅來納州投資了一個類似容量的風力發電場，以解決其在弗吉尼亞州廣泛的數據中心集群的能源使用問題。

但是像風能、太陽能這樣的能源，使用起來有太多掣肘。一方面，位置、時間、運輸等因素必須考量，另一方面，有些企業也沒有能力另外投資一個風力發電廠單獨用作數據中心的能源提供。我覺得，像風能、太陽能這樣的能源在未來是不可能獨立解決數據中心的能耗問題，但是又不能完全捨棄他們，剛好，我最近看了一篇有關分散式能源的文章，它給數據中心的能耗問題解決提供了一個很好的思路。

如果數據中心想要採用分散式能源，那麼大概它可以利用的方式有兩個。一是可再生能源配合儲能、微網的解決方案。在有可再生能源的時候進行儲能，從而在需要時使用。像風能、太陽能這樣不穩定的能源，就可以利用分散式能源暫時儲存以備長期使用。

二是配合天然氣的這種小型聯合循環機組和可再生能源進行互補。利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯供等方式實現能源的梯級利用，其核心在於利用先進的燃氣輪機聯合循環機組燃燒清潔的天然氣發電，對做功後的餘熱進一步回收，用來製冷、供暖和製備生活熱水，從而實現對能源的階梯利用，提高能源的綜合利用效率並在用能負荷中心就近實現能源供應。

與集中供電相比，它的靈活性更強、系統的設置也可以根據用戶的需求進行規劃。

傳統意義上，數據中心幾乎都是依賴於國家電網或者南方電網。數據中心對於能源的需求主要是兩方面。一為電力，主要用於IT設備；二為製冷，主要用於IT設備的散熱。以往依賴於電網的架構，是通過電製冷，即利用高級能源轉化為低級能源的冷的模式。

數據中心冷、電需求較大，總負荷具有一定的峰谷差，適合採用分散式能源綜合供應系統進行冷、電聯合供應，既能達到節能減排的效果，又能減輕電網壓力。

分散式能源將可以被利用到數據中心中，解決一部分或者全部電網的容量瓶頸問題。舉例：某數據中心外市電的總容量是10MW，按照國標50174-2008中對於A類機房的定義，考慮到冗餘和可用性，通常情況下，只有5MW可以利用，如果再考慮最不利情況下的電製冷等因素，真正可用於IT設備供電的電力容量可能只有3-4MW。當分散式能源和集中式能源都作為數據中心能源的輸入源的時候，數據中心將有更多的能源輸入，換句話說，將能部署更多的IT設備，將能產生更多的生產力。

除此之外，分散式能源還有很多集中式能源無法比擬的優越性。

1、直接面向當地用戶的需求，布置在用戶附近，簡化能源的輸送環節，進而減少能量輸送成本，同時增加用戶能量供應的安全性。

2、系統受用戶需求的制約，相對於傳統的集中式供能系統而言均為中、小容量。

3、隨著經濟、不同能源技術的發展和成熟，可供選擇技術也日益增多。

4、通過選擇合適的技術，經過系統優化和整合，可以更好地同時滿足用戶多種要求（如：高效、可靠、經濟、環保、可持續性發展等），實現多個功能目標。

目前，隨著我國能源消費升級步伐加快，分散式能源也逐漸被大眾接受，這種模式在國內已經有很多示範性項目。廣州超級計算中心（簡稱「廣州超算」）作為世界上最頂級的超級計算機，就是採用分散式能源進行冷電聯供，等於為超算中心增加了一路獨立的專屬能源供應，解決了該中心因現有條件限制，超算中心未設置備用柴油機的缺憾。

可以說，談未來的能源，分散式能源系統是一個繞不開的話題。它甚至很可能改變我國的能源格局。而相對於其他的能源解決辦法來說，這種解決方案的可操作性更強，更符合當今企業的能源需求。

總之，分散式能源的未來，我是挺看好的。寫了好久，覺得有幫助歡迎點贊~

工作相關，試著回答一下。

整體趨勢，未來的能源網路將繼續並更集中的以電網為依託，以人工智慧優化控制手段，核電等新型能源逐漸興盛。這三個趨勢，也正好覆蓋了能源輸配的環節，即供能端、輸配端，和用能端。

1. 為什麼是電？

首先我們看看當前及可預測的未來，能源都被用在了什麼地方？有兩個很大的部門，將越來越多的採取電能作為能源形式。

第一個是區域供熱、暖通空調，也許很多人還不知道，為了實現北方的藍天白雲，北京、天津和一系列省份，都正在斥巨資將農村和郊區的家用、小型燃煤鍋爐，更換為空氣源熱泵（以電能驅動），五年後，華北地區將有200萬以上家庭，以及無數商業、公共建築採用這種取暖方式。南方的地暖、散熱片採暖，也剛開始從燃氣壁掛爐部分改為熱泵型水機。

其次是交通領域，這個不解釋，電氣化高鐵、電動汽車，都預示著燃油、燃氣等傳統能源形式被電能取代。

2.這個關人工智慧什麼事？

無論是在供能端的各種組合優化搭配，還是輸配端的電力交易、冷熱量計量和交易，亦或是用能端內部的能耗優化，人工智慧都大有應用空間。

舉例而言，對用戶來說，建築物內的機電設備如何運轉可以使得能耗運行最優？從哪裡買能源更加合適？自己是否需要光伏發電？是自己買制冷機組，還是從區域能源公司購買冷量？自己的電動汽車什麼時候、在哪兒充電最省錢？

對電網來說，如何削峰填谷？如何平抑風電？如何保證電能質量？何時抽水蓄能？未來是否有可能組建全球能源互聯網，把能源傳輸、交易和碳排放有機結合？

對發電廠來說，大型發電機的功耗能否優化？怎麼做故障診斷和設備健康管理？

3.核電、燃氣熱電廠比例仍會提高

造核電站就像坐飛機，安全性最高，但一旦出事就引起軒然大波。事實上，我一直認為，煤燒光了（不等燒光，空氣污染就受不了了），只要核電才能肩負重任。人類是很現實的，在實實在在的能源危機面前，沒人會理會環保主義者。當然，有些國家有別的招數，但在中國，核電也許是火電唯一的替代品。

天然氣這幾年很火，主要是解決了來源問題。同時，相對於火電，其污染較低，清潔高效，也可能是未來的一個主流能源。最近北方煤改電、煤改氣，也是順應了這個潮流。不確定性在於未來的溫室效應。也許再過五年，十年，我們才能知道全球是不是真的因為人類造成的溫室效應而加速變暖，從而引發滅頂危機了。

PS.歡迎能源、自控和暖通的同行交流

PPS.手機碼字真累……

謝邀。

能源的獲取形式一直是多種多樣的，但在所提供的總能量的比例上以化石能源為主，核能為輔，太陽能和風能比例很小；能源的使用形式也是多種多樣，但在所使用過的總能量比例上以電能為主，燃油內燃機為輔。所以在可預見的未來，我覺得在使用端依然會是電能為主導，因為在在線使用的場景下，電能使用系統建設了全世界最廣泛的基礎設施，擴充和改造都是相對技術成熟而容易進行的。燃油內燃機可能會消失或被燃氫內燃機取代。

綜上所述，覺得電能依然是最值得關注和研發的領域，在此基礎上可以對其進行一些展望。在線使用的部分，由於常溫下導體中電阻和電阻熱的存在，隨著使用要求的提高，使得導體體積不斷增大，輸電電壓不斷增高，帶來很難堪的局面，只要去世界各地的市區外走走就能感受到了，無數架空的高壓線路和鐵塔木杆，雜亂不堪也危險重重。所以整個世界都在呼喚超高溫（室溫）超導體的出現，如果它最終能夠以較經濟的形式出現，那將是電氣化的又一次革命，屆時導線將無所謂粗細，一根細線將可以傳輸接近無窮大的電流；電機的體積將可以做到無限小而功率卻接近無限大……

在電能的離線使用部分，電池可能依然是主要技術，其中化學電池沒有突破性進展，核電池危險性太大，燃料電池性能低下，超級電容的容量和電壓降都不理想，在用於交通工具的動力驅動上的時候，可能清潔度會遠高於燃油內燃機車，但是續航力、能量補充方便性方面會嚴重落後。我傾向於經過燃油內燃機車、電池電動車之後，會回歸到內燃機車，但是是燃氫內燃機車。

從我進矽谷直到離開，都能夠感受到矽谷的一些新能源企業在加速改變整個能源體系。我也算體驗過「未來能源」，簡單講一下我理解的未來能源吧。

加州天氣好，適合太陽能發展，這裡擁有全美最頂尖的新能源企業。在加州的路邊居民區，會發現加州居民的屋頂都安裝了太陽能，利用太陽能發電除了不產生污染，另一個好處是電費要比普通用電要便宜。因為陽光特別充足，很多時候利用光伏發電就足夠了，不需要購買普通用電。但是太陽能最大的缺點是不穩定，我認為太陽能應該只能算未來能源的其中一種形式。對於未來能源，還有很多的想像空間。

我認為未來能源應該是一類幾乎無污染，或者說污染極低的。能源消耗產生污染的問題一直都沒有得到解決。特別是美國，儘管大力推動新能源和提倡「未來能源」，但仍然是石油的消耗大國。

現在走在路上，特別是一二線城市，大量汽車尾氣造成空氣污染，讓人很不舒服。一旦未來能源取代了石油等能源，我們就不用再擔心空氣污染等問題。即使是比現在多一倍以上的汽車在路上行駛，都不會感受到劣質的空氣。

未來能源還應該是價格非常低廉的。雖然現在用電要比以前更加方便和便宜，但是電費還是不怎麼優惠，特別是夏天開空調，一看電費單簡直了。歸根到底還是目前的能源價格還是比較高。

現在提倡的太陽能、風能和其它一些可再生能源，都符合無污染的特點。儘管目前可再生能源設備和運營成本還是比較高，但隨著政策利好，越來越多的生產設備商進入新能源行業，在未來，可再生能源的價格會持續下降。但是這些可再生能源最大的問題是穩定性不夠好，靠天吃飯。但是人類的用電需求基本上是穩定的，每天做飯、照明和玩電腦都是固定的。這也是一個很大的問題。

所以未來能源穩定性要非常好，即便是惡劣條件下，也能夠實現穩定的供給。前陣子，美國發生颶風，很多地方出現斷水斷電，但一旦大規模使用未來能源，不會發生這種情況，遍布的未來能源能夠快速滿足災區的用電需求。

未來能源應該非常穩定，不會出現短缺問題，能夠實現持續穩定的供電，保證了企業和社區等等用電穩定性。現在的分散式能源解決方案也能初步實現穩定供給，例如，西門子目前已經能提供全球領先的分散式能源設備，並在紐約市的社區和羅斯維爾市的園區收到了不錯的反饋。

未來能源是「取之不盡，用之不竭」的，我們不需要擔心能源耗竭的問題，無論是工業還是生活都不需要為此困擾。依靠化石能源的行業成本結構將會大幅度改變，例如運輸業的成本將會大大降低。

未來能源是智能化的，會根據我們的實際使用情況進行電力需求預測，不存在浪費的問題。當我們外出度假，能源將會被自動儲蓄起來，甚至將多餘的銷售出去。當我們即將進入夏季和冬季，需要大量用電，智能化會自動預測我們的使用情況進行儲備，防止出現高峰斷電的情況。

如何清潔地利用化石能源，並不斷推進可再生能源的利用，如太陽能、風能、潮汐能、地熱能等等。當然，科技的發展從未停止，全世界的科學家仍然在尋找一種更理想的未來能源。我們離真正理想的未來能源可能還有距離，不過已經在探索的路上。未來能源的存在，會改變我們現在生活方式，甚至改變我們對於能源的觀念。

未來也許根本不需要什麼能源就像老農民以為皇帝用金鋤頭耕地一樣

愛能克服一切難題。

核聚變

像紅石一樣！(逃)

這是個很宏偉的題目。既然是開腦洞，非專業人士也來暢（胡）想（說）一下。未來的能源最終的使用形態主要還是應該還是以電力為主。電力優點太多，傳輸快，不佔體積，強弱可變等。改變的只是電力的生產（轉化）、傳輸、存儲、以及組織形式。生產上來說，傳說中的聚變電站遙遙無期，其他各種生物、化石能幾乎做到了轉化極致，而風、地熱、太陽光熱能（本身實際上也是電力，只不過能量密度太低）等受各種自然環境影響，人類在可預見的未來掌控能力不夠，當然傳說中的向地下插入幾十公里長度的傳熱導管導出地熱，離地上萬公里的超大型空間太陽能站也是一種說辭。傳輸方面一是常溫超導，而是定向高能無線傳輸（例如，高軌道空間太陽能站利用高頻電磁波，乃至激光向地面傳輸。非定向損失太大）。存儲方面，類似終結者液態機器人的，可分割，可組合，可改變幾何形態的電池，組織形式，就是類似上面說的分散式一樣。

未來能源或許會有暗物質和暗能量吧。

暗物質現在只知道它的存在，但是並不知道它是什麼，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上。

暗能量則可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。即使是核聚變也做不到，宇宙中的暗能量是已知物質能量的14倍以上。

等到核裂變技術成熟了，下一步科學家會把目光投向暗物質和暗能量吧

戴森球

汽車標準化動力模塊

1.可並聯:不同功率需求的模塊可並聯，小汽車一個，suv兩個，大卡車三個。

2.能源來源多樣:燃油電動可調整功率輸出比例。均為模塊化設計。

3.結構和介面標準化:主車廠主做汽車結構，所有汽車的動力總成全為標準化動力模塊。

電力行業從業者。

當前，能源行業（尤其是電力行業）所有突破性革命均依賴於兩項技術的革命性進步。一是輸電技術。二是儲電技術。

事實也證明，推進行業改革是非常艱難的，改革就是重新分配利益，是自古最難推進的事情。

而近些年來我們看到，科技（互聯網）在多個行業實現了悄無聲息而又徹頭徹尾地改革。如計程車行業。

能源行業目前有很多不合理的地方。如電網兩家分治，如化石能源仍佔據主導而清潔能源無市場空間，如審批制度缺陷導致電力過剩以及結構失調，等等。然而，推進改革十分艱難。電力行業有幾百萬從業人員，無數關聯企業，推進改革帶來的社會問題便不能忽視。

而科技可以解決這一切，正如滴滴實現了計程車行業改革一樣。

我們現在都在講分散式能源，這個概念是好的。然而實現商用，經濟上可行，與之配套的便是強大的輸電技術和輸電網路。你家自己搞了幾塊太陽能板，太陽好了自己用還倒送電網賺錢，太陽不好了用電網的電。這個概念聽起來十分好，然而全網每戶實現正向反向送電，同時實現全網電力電量平衡，合理調度，這是巨型工程。這裡面還不說每戶安裝太陽能板的成本問題。實現這個概念需要智能電網（或者是強大的全網調度能力），和強大的輸電網路。

另一方面，儲電技術（蓄電池技術）的發展對行業變革同樣作用巨大。電力最大的問題是無法有效儲存，所以出現了大量棄水、棄風，清潔能源白白浪費。如果蓄電池技術發展足夠成熟，發了電可以高效儲存，那麼風電大陽能等電網內的劣質電（穩定性極差）便可變為優質電，並可得到充分利用。這個有多少體量，看看全國有多少汽車便知道了。同時，剛才所說的分散式能源，如果蓄電池技術足夠發達，剛才所說的電網職能也可得到有效分擔。

基於基於以上分析，未來能源行業將發生以下變化：

1.化石能源將逐漸退出歷史舞台（當然說是逐漸，可以逐漸很久），清潔能源成為主導。

2.電網公司逐漸變成代替政府履行政府職能的機構，建電網、調度，而售電、配電將社會運營。

3.分散式能源大行其道，到那時售電公司才真正能夠大展身手。

4.石油天然氣將主要用來發電，不在用在汽車等低效率使用載體上。

5.核電是未來大型電力主要來源。