老旧的国内电网目前无法接入必要的可再生能源。
在向零碳社会转型的过程中，我们需要改变供电和管理电网的方式。
充分发挥分布式能源资源潜力的未来电网，有助于平抑需求曲线。
目前的国内电网在接入必要的可再生能源方面能力严重不足，受困于设备老化、技术陈旧，以及妨碍升级关键基础设施的监管结构。仅在美国，电网的运行效率就约为40%。
解决这一问题的答案在于采用一种新的电力发展思路，重点优化客户及其技术与电网的互动方式。气候变化造成的毁灭性影响要求我们采取下一步行动时，不再带来更多污染，也不再加剧对开采资源的不可持续需求。
随着社会发展零碳经济，电网将需要经历重大转型。可再生能源资产和储能不断增加，将改变高压输电系统的资源结构，但不会对客户造成太大影响。低压配电系统——也就是向家庭、企业和工厂输送电力的系统——将迅速演进，改变我们与电网互动的方式。让我们看看正在发生什么、这将如何影响我们，以及我们必须采取哪些行动，才能确保能源转型尽可能平稳、高效地推进。
提高资产利用率
电价主要受两项成本驱动：发电所需的燃料成本，以及资本密集型的发电、输电和配电基础设施成本，这些设施负责发电并将电力输送给客户。近期，这些成本有所上升，主要原因是我们的用电方式——即需求曲线——变得更加“尖峰化”。在相对较短的时间内，我们的用电量更大，这主要是由不断增长的空调需求推动的。
极端高温来袭时，高需求水平可能几年才出现一次，但我们通常不会通过“限电”或其他限制措施来控制用电。相反，我们会建设更多基础设施，而这些设施在一年其余时间的利用率都很低。事实上，满足最高1%的需求可能导致高达9%的基础设施总成本；而最高10%的需求约占总成本的25%。因此，如果我们能够通过降低峰值需求、在一年其他时段增加用电，或者更理想地两者兼顾来“平抑曲线”，就能在相同的固定成本下输送更多能源，提高容量利用率，并降低每千瓦时电力输送的基础设施成本。
分布式能源资源
我们可以借助一类新兴的、由客户侧部署的资产来平抑这条曲线，这类资产称为分布式能源资源（DER）。联邦能源监管委员会将DER描述为可能包括“电力储能、间歇性发电、分布式发电、需求响应、能效措施、热能储存，或电动汽车及其充电设备”的资产。DER是传统需求响应（DR）资源的继承者——这类现场设备会根据公用事业公司或电力市场运营商发出的信号改变行为。DR资源大幅削减了峰值需求，但也有局限：它们可以停止用电，却不能将客户侧的能源回送至电网。
世界经济论坛如何帮助领导者应对能源与材料体系转型
能源与材料中心汇聚领导者，共同理解重塑能源、材料和工业体系的复杂转型。该中心提供交流平台，探索能源安全、可负担性与可持续发展如何相互交织。
通过价值链和地区间的协作，该中心推动形成共同路径，帮助合作伙伴围绕切实可行的解决方案凝聚共识，助力实现安全、低碳且公平的转型。
近年来，情况发生了变化，如今屋顶太阳能装机数量已达数百万，遍布澳大利亚、加利福尼亚和德国。太阳能板是首批重要的DER，但只有阳光照射时才能供电，且输出无法调节。不过，现场电池的加入迅速改变了这一状况，能够按需吸收和释放电力。如今，在屋顶太阳能普及的地区，电池数量正迅速增长，它们储存数百万套屋顶太阳能阵列产生的盈余电力；数十万块电池已安装在德国和澳大利亚家庭中，美国加利福尼亚州和夏威夷等地也有大量电池。
下一种重要的DER将是电动汽车（EV），其配备的电池容量远大于家用储能系统。电动汽车销量迅速增长，2021年第四季度占全球乘用车销量的13%。如果在非高峰时段充电，就能提高电网整体利用率。此外，许多电动汽车很快将具备双向充放电能力，必要时可将电力回送至电网。然而，电动汽车也可能是一把双刃剑。如果在不合适的时段充电，可能加剧峰值需求，使电网承受更大压力并降低容量利用率。
电网可能陷入混乱的风险
我们的电网很快将接入多种DER技术，这些技术往往由称为“聚合商”的第三方公司签约管理，聚合商直接连接设备。在能源领域之外，我们熟悉DoorDash或Postmates等第三方聚合商，它们汇总餐厅订单以确保食品配送。在能源领域，这类聚合商可能发挥巨大作用，带来经济效率，也可能引发不稳定——尤其是在本地配电线路层面，那里可能有数千名电动汽车车主，电压和频率等关键指标会受到影响。
为了说明可能出现的混乱，我们假设电网市场运营商要求配电网提供100兆瓦的DER电力。如果系统尚未得到妥善设计和协调，配电运营商可能对此毫不知情，电网也可能在物理上无法输送所要求的容量。因此，在DER资源规模变得过大之前，就该制定基本规则，确保其安全、可靠地实施。
可能的前进路径
赋能软件和其他技术直到最近才出现，因此，要实现充分发挥DER潜力的未来电网，仍有许多工作要做。公用事业公司的规划能力、监管结构和商业模式都处于非常早期的阶段。一项关键要求是建立某种中央登记系统，按类型和重要特征对资产分类（例如资产是什么、位于何处、何时可用，以及可提供的容量和电量）。每份聚合商合同都应关联到特定资产，并将这种关系记录在登记系统中。以许可为基础、由适当电网架构支持的方式，可同时规范通信流和行为层级（例如，如果电池签约为电网提供支持，就必须保持可用，不能刚刚把电力卖给其他用途）。
我们与电网的关系，以及我们供电和管理电网的方式，都必须改变。过去，发电通常会对环境造成破坏，无论是开采并燃烧煤炭，还是利用核裂变发电并产生放射性废物。为未来供电也意味着开发可持续、无污染的能源，使其能够应对需求激增，并比太阳能和风能拥有更稳定的供应。TAE Technologies正在开发氢硼聚变能源，目标是在不燃烧煤炭、不产生核废料的情况下满足并超过当前需求，预计于2030年实现。该技术将实现零碳，并带来新的、巨大的能源供应。
谁应该承担责任？
互联网建立在普遍认可的一套基本原则之上，电网可能也需要类似的原则。要妥善推进这项工作，我们必须尽快确定由谁担任这一监管登记职能。这个角色可以由非政府组织或政府机构承担，其动机不受利润驱动，并能够征询多方意见，将其纳入决策过程。从今天的视角看，我们清楚地看到了明日电网更加清洁、灵活和高效的潜力。不过，在实现这一目标之前，还有许多工作要做。谁应该负责？
