能源行业将迎来变革的3大趋势

The way we produce and consume energy will never be the same.
The way we produce and consume energy will never be the same.Image: Shutterstock/urbans
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  • 随着能源使用量下降,电气化和可再生能源将持续扩张。

  • 分布式能源网络将取代传统的公用事业商业模式。

  • 数字化转型对于这一新模式的成功至关重要。

能源转型已被讨论多年,但如今疫情为世界提供了一个机遇,只要我们做出正确的选择,就能比我们曾经想象的更快地实现转型。

能源需求下降了3.8%,原因是2020年第一季度交通运输、航空和整体经济活动大幅减少。排放量下降了5%。

风险在于,一旦新冠疫情得到控制,需求和排放量可能会简单地反弹至疫情前的水平。要防止这种情况发生并为未来确定方向,我们的机会窗口很小:国际能源署(IEA)表示,我们需要在2020年底前采取行动。

对于能源行业而言,我认为这意味着要加速一系列已经在进行中的趋势,即脱碳、去中心化和数字化。

钢铁行业是难以实现脱碳的行业之一。Image: Primetals Technologies,三菱重工集团旗下公司

1. 推动脱碳

当前企业中远程办公和运营的趋势很可能会持续增长,尤其是作为管理未来各类中断风险的一种方式。因此,在持续节能措施的支持下,预计能源消费将会下降。

与此同时,电气化和可再生能源将持续扩张。对化石燃料的投资已经在减少。这部分是应对气候变化的举措,但也是对越来越低的回报的反应,油价的持续下跌即为明证。

然而,从三菱重工(MHI)这样的工业企业的角度来看,我们已经明确了电气化面临的两项关键挑战。

第一项是可再生能源的间歇性。对此的一种方法是发展大规模储能,其中包括全球最大的项目之一,位于美国犹他州的先进清洁能源储存项目。该项目探索了针对多余可再生能源的不同类型储能方式,包括为电解制氢过程提供动力。

氢能也被广泛视为应对第二项挑战的解决方案:推动所谓难以减排行业的转型。这些行业难以实现运营电气化或减少二氧化碳排放,例如重型运输、航空、炼钢和水泥生产。

目前,各类政府政策计划正在推进,以支持这些行业转向氢能。例如,欧盟委员会(EC)刚刚宣布其氢能战略,旨在发展当前处于小众市场的氢能,使其规模化。但要实现规模化,就需要扩大需求,而目前电解(“绿色”)氢能无法满足这一需求,该技术仍处于起步阶段。

欧盟委员会承认,需要绕道通过“蓝色”氢能生产,即通过天然气制氢并利用碳捕集与封存(CCS)技术捕集二氧化碳排放。

从垄断走向民主的能源管理。Image: 三菱重工

2. 为了人民,由人民推动

加速能源转型的一个关键因素是去中心化。这意味着要摆脱传统的公用事业商业模式,在该模式中,垄断性电力公司将能源从大型发电厂输送给终端用户。

取而代之的是一种具有民主商业模式的分布式能源网络,能源消费者可以在其中管理自己的能源组合。这种架构可以包括可再生能源、住宅和工厂、电池以及燃料电池等,仅举几例。

在集中式模式下,需求高峰时会产生并输送更多电力。在去中心化系统中,则利用需求响应来管理配电和电网稳定性。需要协调的能源消费者、设备和需求模式数量极其庞大。

多个国家和能源公司一直在试验新的市场机制,以应对这些挑战,并以一种能够为用户提供激励的方式运作,例如康沃尔地方能源市场或Vermont Green。

3. 数字化推动能源转型

此类计划能否成功,关键在于数字化转型,而疫情之后,数字化转型又获得了进一步推动。

要管理由日益多样化的能源来源提供动力的系统,需要高度复杂的自动化和分析能力。

预测性人工智能、机器学习、物联网和区块链等支持性技术,对于分析需求并调整分布式电网中各处的取电量至关重要。

迄今为止,这类应用尚未在电力行业得到充分利用。要有效协调新电力生态系统的各个部分,数字化至关重要,必须从当前的“随意IT”阶段(许多企业仍主要处于试验阶段)过渡到“严肃IT”阶段,即数字技术变得成熟、完全集成并对业务至关重要。

例如,虚拟电厂、家庭能源管理(如Hive、Google Nest)、云计算解决方案(如我们的Energy Cloud),以及MHPS-Tomoni等数字孪生技术,它们可以创建发电厂或电网的虚拟复制品。

许多项目仍需扩大规模并进行更多标准化,新的分布式网络才能真正稳定下来。

Image: 三菱重工

做好正确的事

为避免出现“碳倒退”,随着我们走出新冠疫情导致的经济下行,能源企业、监管机构和政策制定者必须立即将加快推进这三大趋势作为首要任务。

要成功推进脱碳、去中心化和数字化,使社会在这些问题上齐心协力向前发展——无论我们是在“改造”旧基础设施,还是从零开始设计能源系统——都需要平衡环境、经济和社会优先事项。采用三菱重工的能源基础设施QoEn指数等计量经济学方法,可以帮助全球各城市实现这一微妙平衡。

通过这种方式,政府和城市规划者可以确保未来的能源基础设施“恰到好处”——既满足我们的经济需求,也兼顾环境保护。

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