除了核聚變和戴森球，未來能源還有什麼可以選？

不久前，我們在知乎上提出了西門子機構號的第一道問題：

你認為「未來的能源」會是什麼樣子？

知友們分享了各種奇思妙想，不少知友從專業的角度，多方面分析了當今的能源發展趨勢以及短期未來的發展方向，也有不少知友開了一下腦洞：從可控核聚變、能量塊，聊到戴森球。

這些可謂都是能源的「終極形態」。我們相信在遙遠的未來世界這些技術中有很多都是可以實現的。

但如果我們把「未來」的定義縮短一些，在稍微「近」一些的未來，能源會如何發展？

要說未來，不妨先簡單了解下我們目前的能源系統。其實從「電」被發明出的一百多年來，在全球的大部分地區，電力供應的基本模式都沒有什麼太大的改變：「大多數電力都是由遠離人口中心的大型發電廠生產，再通過高壓輸電線路輸送到城市等需求中心，並通過配電網路在城市中交付給千家萬戶。」

在這種被稱作「集中式」的發電模式中，我們可以看到電力的流動是單向的：即從發電廠到電網再到消費者。

但我們不得不思考一個現實：我們這顆星球上的人口越來越多，經濟不斷地增長；這就意味著將來我們的電力需求會越來越多，電網需要覆蓋的面積和規模也不斷擴大。這些變化將會對能源的供應成本和質量都產生巨大的影響。

還有不可忽視的一點是，我們的社會正變得越來越數字化，經濟發展更是離不開電力，「我們正處在一個比以前任何時候都更依賴電力的時代。」

能源的發展方向決定了人類的發展方向。回到正題，在未來幾十年里，我們的能源會變成什麼樣？

我們認為：

「儘管在全球範圍看來，化石燃料如煤炭，石油和天然氣等雖然還會佔有較大的比例，但可再生能源，如風電和太陽能所佔的比例將會越來越多；數字化技術讓我們的能源系統也更加智能；更為重要的一點是我們會看到越來越多的分散式能源系統。」

今天咱們重點聊聊分散式能源系統以及它將如何影響我們的能源未來？

分散式能源系統（Distributed Energy System, DES），簡單來理解就是「在哪裡用能，就在哪裡產能」。相比集中式能源系統，分散式能源系統在規模上小了許多，但它依然擁有許多相似的元素，包括各種發電（多為可再生和清潔能源）、儲能和能源監控解決方案。

分散式能源系統可以針對非常具體的要求進行定製，一般應用在工業園區、機場、酒店、大學校園和醫院等大型的機構。

為什麼採用分散式能源系統？

1. 分散式能源系統可以提高能源的效率，並節省能源成本。

我們可以看到隨著技術的不斷進步，太陽能和風能等可再生能源的成本不斷地下降。甚至有些地區由於天然特性和電網的可接入性，讓可再生能源的成本已經接近化石燃料。

而在一些特殊的應用場景下，如工業園區、酒店和醫院，對於熱蒸汽或供熱/製冷有特殊需求的機構，採用天然冷熱電三聯供的方式，階梯利用天然氣能源，可以極大的提高能源的使用效率。

採用冷熱電三聯供的機組效率可以達到80%以上，而傳統的燃煤電廠平均效率僅有35%左右。儘管天然氣的價格高昂，但是通過提高使用的效率，能源使用的成本並不高。

一座小型的天然氣熱電聯產電站

這裡舉個例子，愛喝酒的朋友可能知道William Grant & Sons，這家著名的威士忌酒廠位於蘇格蘭。原本酒廠釀造過程中需要的電力和熱蒸汽來自電網公司和大型的鍋爐，但當酒廠使用了西門子提供的天然氣分散式能源系統後，電力和熱蒸汽都來自安裝在酒廠附近的燃氣輪機聯合循環機組，生產出多餘的電力還可以賣給電網公司，這使得整個生產的成本都降低了。僅僅4年後，酒廠就已經收回了當初安裝整套系統的成本。

2．消費者的角色轉變

在集中式能源系統中的消費者，也就是在座的各位讀者們，往往只能進行一項操作——交電費。而現在，能源消費者已經開始逐漸地向能源產消者（生產和消費）進行轉變，普通的居民用戶賣電給電網公司的情景將越來越普遍。

在居民用電費用較高的地區，許多消費者希望對於自己的能源消耗獲得更多的細節和更高的透明度。而現在數據和通信技術的發展使得這一切成為可能，電網中的數據可以進行實時訪問。這不僅可以幫助電網運營商更好地控制電力系統高效的發電和進行需求側響應，還可以允許用戶通過在家庭中安裝如太陽能光伏板，儲能裝置等設備，將生產出來的多餘電力賣回電網，獲取收益。我們可以看到，電力的流動從單向變為雙向。

在美國紐約的布魯克林區，西門子和初創公司LO3能源公司為斜坡公園社區安裝了「基於區塊鏈技術」的微電網系統。一些用戶在自己住宅的房頂上安裝了太陽能光伏板，其產生的電力不僅可以為家庭供電，當電力剩餘時，還可將多餘的電力賣給自己的鄰居。

通過採用區塊鏈技術，所有的購買行為都是自動完成。社區居民們不僅享受了廉價的清潔能源，同時這個分散式能源系統還將在發生自然災害，如颶風時，保證社區的電力供應穩定。

3. 更加安全的電力供應

穩定的電力供應對於生活在城市的我們來說，總感覺是一件理所應當的事情。但我們並不能就此而掉以輕心，尤其是自然災害對於電力系統的破壞往往是嚴重又突然的。比如前幾年的超級颶風桑迪讓紐約變成一片黑暗，以及2008年，中國大雪災也造成了中部地區的電力供應中斷。有研究表明，由於電力供應被干擾導致美國企業的損失每年可達1190億美元。 「Electrical Power Research Institute, 「The Cost of Power Disturbances to Industrial and Digital Economy Companies」, June, 2013」

而解決這類問題，就採用了上面已經提到，但卻「古老的」模式——微電網技術。說它古老是因為電網誕生之初都是一個個獨立的微電網，隨後才發展出覆蓋整個國家甚至大陸的超級電網。但現在的微電網通過結合分散式發電，儲能設備和智能的能源管理系統，已經成為了一種全新的，數字化的能源解決方案。它不僅可以監測整個系統，進行預測分析，還可以根據消費者的具體需求來運行，可靠而靈活。

微電網的特性之一就是具有極高的安全性，因為它可以脫離主網，獨立運行。在遇到電網故障或嚴重自然災害等特殊情況時，配有儲能和分散式發電系統的微電網就可以自動脫離主電網轉換為孤島運行模式，維持自己區域內的供電穩定。這也是為什麼微電網在應對自然災害或電網故障時具有極強的恢復能力。在物理世界的另一面，只要採用合理的控制系統，微網也可以在賽博空間，有效應對網路攻擊的威脅。

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雖然在可預見的未來里，集中式的能源系統仍將是主要的電力來源，但分散式能源系統將會極快地增長。一方面由於不同企業或用戶的能源需求越來越個性化，另一方面，能源安全供應的問題將會上升到一個前所未有的地位。而相對於其他的能源解決辦法來說，分散式能源系統的可操作性更強，也更符合當今企業的能源需求。

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。發展未來能源，會改變我們現在的生活方式，甚至改變我們對於能源和這個世界的觀念。