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要建成能源互联网我们还差不止五个半诺奖

发表于:2014-11-12 08:47:02     来源:财新网 无所不能

②“支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入”

依靠PC、智能移动设备的等个人接入者,在信息互联网接入者的数量上占绝大多数;而且由于UGC(用户生成内容)等模式的普及,他们在信息(数据)生产量上的份额优势也越来越大。

这种小散用户的高参与水平,是建立在一个成熟的信息调度、整合、存储系统上的。信息互联网本质上是一个错综复杂,同时规模巨大的信息吞吐平台。IT业者用了几十年时间构建了一套由通讯协议、路由器、交换机、数据库、服务器等等一系列软硬件设施组成的庞大系统。以遍布全球的13个根服务器为支柱的高速信息网络,是人类文明迄今为止最伟大的成就之一。

如果能源互联网想要达到这样的运筹水平和运转效率,需要的技术准备只多不少:首先需要一个极强的信息流处理能力,用来预测和监视消费者的需求变化、极端不稳定的能量生产供应变化(因为接入了大量风能、太阳能等“不靠谱”的清洁能源)。在供应侧,这个网络有大量分布式能源的接入,它们小、散且波动很大;另一方面,能源互联网消费者的数量也有着天文级的规模,他们彼此之间的消费特征同样千差万别。同时它还要指挥相应的能量调配部门完成上载与下载能源的分流与整合。仅实时掌握供应功率和需求功率的动态,加上短期预测,工作量就不会亚于重建一张信息互联网。

然后,还需要一个极强的能量流处理能力。以目前被置于能源互联网基础地位的智能电网为例,在设想中,它需要7*24小时完成功率以亿千瓦计的电流变、输、配调节(如果我们想要一张国际能源互联网,则需要以十亿千瓦计),而且还必须满足实时的供需平衡(由电能特性决定)。还要再引入分布式清洁能源和市场竞争两个超复杂的变量……

智能电网目前已经有了不少成功的案例,学界和产业界也积累了很多技术和经验。但如果将其应用规模和功率再扩大成百上千倍,估计又要遇到数不尽的麻烦。就算技术上的问题都解决了,能否以可接受的价格在世界范围内普及,又是一个问题。
在某些设想中,如果未来社会的电气化程度不如预期,则需要再加上一个包括了油气管道、煤炭运输线路在内的亿吨级物质流。

③“基于互联网技术实现广域能源共享”

信息互联网的一大魅力就在于它能够打破地域的限制,真正的实现“天涯若比邻”。这是因为信息传输的门槛和成本都相对比较低。当我们以电磁场传递信息时,无论传递过程中发生了怎样的衰变,只要接受方还能分辨出“1”或“0”的二元状态就没有问题;当我们以光信号(光纤)传递信息时抗衰变的能力就更强了。

但当我们开始依靠现有的技术输送能量的时候,损耗问题就相当严重了。于是人们在运输能量时,不得不十分原始的搬运化石燃料;或者采用特高压等技术手段来降低损耗。这些方法要么单位成本极高(如直接运输,这个过程本身就要消耗大量的燃料),要么建设成本和科研成本极高(如特高压输电技术)。

我们目前可能觉得这笔“损耗税”尚在可承受范围内。但能源互联网的应用,会使得对于长途能量调剂的需求成几何式增长,到时这个窟窿就会大的吓人了。

相对于信息的传播,能量成本还是高了太多。在互联网领域,除了视频网站等少数企业,现在已经很少有人为带宽不足或网络拥堵头疼。毕竟铺一条跨越太平洋的海底光缆,也不过几亿美元就可以搞定。但在能源领域内,油气管道、运煤交通线、特高压输电等话题永远不会离开话题榜的前几名。这样的设施建设往往伴随着庞大的资金规模,数年的建设周期,艰难的科研攻关。
总之,现在的能源互联网基本还停留在延迟极高、资费吓人的跨洋长途时代,离Skype或QQ视频的境界还差的远。

④“支持交通系统的电气化,即由燃油汽车向电动汽车转变”

移动互联是目前互联网产业的一个重要趋势。移动互联这个新兴领域的蓬勃发展基于三项技术的突破:1.智能芯片小型化技术的普及。2.固态存储设备小型化技术的普及。3.无线通讯技术的普及。

但是类比到能量上,就完全是另一回事了。

1.可以便携的能量转换装置,要么效率太低(如内燃机),要么太贵且用起来麻烦(如燃气机),要么就是我们“喂不饱”(如电机);2.储能问题是老生常谈的老大难;3.无线充电技术虽然在已经能够给很多小的智能设备充电了,但是大规模应用上仍然问题多多,最简单的一问:那么多电磁能量散播到空间里,辐射谁受得了?

话再说回电动车:我们给与特斯拉再多的期许与鼓励,它的航程、可靠性等等,真能和同价位传统的汽油车一比了么?

小结一下:能源互联网在技术储备上还差五个半诺贝尔奖级成果

(1)能源的光纤:大容量、低成本的能量输送通道

华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯,因在有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面(即光纤技术)取得了突破性成就,荣获2009年诺贝尔奖。光纤的伟大之处就在于它让信息的远距离高效传播成为可能。因为光信号在光纤中损耗低,衰变小,很适合远距离传播信息。而且其本身成本并不高。2014年8月,谷歌与中国移动等其他5家公司投资的一个跨太平洋光缆工程,投资不过三亿美元,两年即可完工。
责任编辑:carol
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