資源短缺日益嚴(yán)重,，日本遭遇核災(zāi)難,，全球開始變暖，這些都告訴人們一個事實(shí)：全球的能源體系不具備可持續(xù)性,。為了改變這一現(xiàn)狀,，各種目標(biāo)遠(yuǎn)大的計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生,。比如,，德國就在考慮實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展能源供應(yīng),，這種轉(zhuǎn)變注定要面對種種挑戰(zhàn)，但是同時也將為人類,、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)帶來諸多機(jī)遇,。

章明 1 3 2 1 7 4 3 0 0 1 3

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聽起來像是科幻小說里的情節(jié)。驅(qū)使小行星進(jìn)入環(huán)繞月球的軌道,，然后讓機(jī)器和設(shè)備降落在這些小行星上,，開采鐵、鉑和稀土元素等原料,。2012年4月,，當(dāng)一家名不見經(jīng)傳的公司首度展示這個商業(yè)模式時,，著實(shí)讓全世界大吃一驚。這個乍聽起來猶如癡人說夢的設(shè)想,，實(shí)際上是一個嚴(yán)密的計(jì)劃。宣布這一目標(biāo)的公司名為“Planetary Resources”,。據(jù)多家機(jī)構(gòu)的可行性研究報告,，此類項(xiàng)目*早2025年就有望進(jìn)入實(shí)施階段。

該設(shè)想背后的目的不無道理,。據(jù)智庫機(jī)構(gòu)“全球生態(tài)足跡網(wǎng)絡(luò)”（Global Footprint Network）計(jì)算,，如果我們不設(shè)法節(jié)制目前的資源消耗速度，那么到2050年,，我們將需要兩到三個地球滿足人類的資源需求,。與此同時，卻有巨大的金屬和礦石礦藏與地球擦肩而過,，它們就是不計(jì)其數(shù)的小行星,。那么開采小行星上的礦藏是否就可以解決我們的資源短缺問題？或許可以,，但是這種方式可能會過于昂貴,、過于復(fù)雜。更為現(xiàn)實(shí)可行的出路是更經(jīng)濟(jì)有效地利用現(xiàn)有資源,。

然而對于很多國家而言,，這卻絕非易事。之所以說它是個巨大挑戰(zhàn),，皆因我們*終要同時克服當(dāng)今面臨的兩大難題：氣候變化和資源短缺,。要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，就必須本著更好地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展這一目標(biāo),，對我們的經(jīng)濟(jì)和能源體系進(jìn)行重大改革,。經(jīng)濟(jì)改革要求加強(qiáng)原材料的再利用、循環(huán)利用和閉環(huán)廢物管理,。能源體系改革要求大幅提高可再生能源的占比,，在可能的情況下，還要大規(guī)模采用零碳能源,。此外,，還必須顯著提高發(fā)電和用電的效率。上述所有措施不是以2025年為期,，而是必須盡快落實(shí),。

柏林勃蘭登堡門門前的一條標(biāo)語寫道“能源轉(zhuǎn)型，刻不容緩,！”,。這條標(biāo)語折射出德國對于向可再生能源,、節(jié)能增效和新型交通解決方案轉(zhuǎn)型的高度熱情。

在德國,，這種可持續(xù)發(fā)展的能源體系的未來面貌已依稀可見,。日本2011年發(fā)生核災(zāi)難之后，德國率*制定了一個宏遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展能源供應(yīng)目標(biāo),。德國不僅計(jì)劃在2022年之前完全摒棄核能,，還要求大力發(fā)展風(fēng)能和太陽能等可再生能源（到2050年占發(fā)電總量的80%），減少溫室氣體排放（2050年之前在1990年的基礎(chǔ)上減少80%）,?！皩?shí)現(xiàn)可持續(xù)能源供應(yīng)對于德國人民而言是一個世紀(jì)項(xiàng)目。這個目標(biāo)是正確的,，它的意義重大,。”西門子能源業(yè)務(wù)領(lǐng)域首席執(zhí)行官M(fèi)ichael Sü?表示,，“其他國家都在密切關(guān)注德國如何開拓這條道路,。”

完成這個項(xiàng)目不僅要求營造適當(dāng)?shù)恼苇h(huán)境,，而且*重要的,，還要有合適的技術(shù)解決方案?！斑@意味著方方面面的創(chuàng)新：能源效率,、電力傳輸、電力生產(chǎn)和存儲,?！钡聡?lián)邦電力、天然氣,、電信,、郵政和鐵路網(wǎng)絡(luò)管理局主席Jochen Homann接受《未來之窗》采訪時表示?！暗聡I(yè)是成功實(shí)現(xiàn)向可持續(xù)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型的一大*保*,。”此外,，一旦德國的能源體系改革取得成功,，那么德國所采用的解決方案可以輸出到全球各地。

慶幸的是,，實(shí)現(xiàn)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展能源體系這一個宏大的目標(biāo),，并不意味著要推翻現(xiàn)有的技術(shù)從頭再來。所需的很多技術(shù)和解決方案已接近成型,，目前正在開發(fā)之中,。要使能源體系具有可持續(xù)性,，必須從九個不同的領(lǐng)域入手，這些領(lǐng)域相輔相成,，如同拼圖游戲中的各個圖塊,。

可再生能源就是一個例子?！皶r至今日,，可再生能源已不再是一種小眾技術(shù)；它們已成為電力市場上的一支生力軍,。所以在中短期內(nèi)，它們必須更多地參與市場公平競爭,?！盚omann稱，要讓可再生能源成為電力行業(yè)的中流砥柱,，更需要讓它們參與市場競爭,。尤其是在風(fēng)電領(lǐng)域，這種經(jīng)濟(jì)可行性可以在相對較短的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn),。得益于西門子風(fēng)電實(shí)驗(yàn)室目前正在開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù),，用不了多久，風(fēng)力發(fā)電即便沒有政府補(bǔ)貼,，其上網(wǎng)價格也有望與燃煤發(fā)電一樣便宜,。

電力高速公路。然而由于可再生能源大多來自資源豐富的地方——比如在陽光充沛地區(qū)收集太陽能,，在廣闊的海洋上捕獲風(fēng)能,，因此就需要將輸電網(wǎng)擴(kuò)建成電力高速公路，不僅國內(nèi)要暢通,，還要通向國外,。高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的理想解決方案。在遠(yuǎn)距離輸電中,，HVDC的效率超過了傳統(tǒng)的三相高壓輸電線路,。

2012年5月底，德國政府和德國各大電力公司聯(lián)合發(fā)布了一份《電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》,，明確了遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)改造的基礎(chǔ)指標(biāo),，提出了新建3,800公里線路的計(jì)劃?！拔覀兊目稍偕茉丛谂畈l(fā)展,。要將風(fēng)電輸送到市場，我們亟需貫通南北的電力高速公路,?！盡ichael Sü?指出,。

向可持續(xù)發(fā)展能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型要求采取相輔相成的配套措施。德國聯(lián)邦環(huán)境部部長Peter Altmaier手里拿的便是這樣一幅“能源拼圖”

然而,，在這一發(fā)展過程中有一點(diǎn)仍然非常重要,，那就是不能讓市民感覺向可持續(xù)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型的決策絲毫未考慮他們的利益或觀點(diǎn)?！敖ㄔO(shè)可持續(xù)發(fā)展的能源體系,，還需要人們轉(zhuǎn)變觀念?！盨ü?一語中的,，“如果說連安裝一根電線桿都需要去爭取市民的同意，那種情形肯定行不通,。人們確實(shí)愿意增加可再生能源的使用量,，但如果不增建基礎(chǔ)設(shè)施，就不可能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),?！?

然而，可再生能源的大量使用不僅僅要求擴(kuò)建電網(wǎng),。這是因?yàn)轱L(fēng)能和太陽能的發(fā)電量會隨天氣的變化而變化,。因此，長期來看,，還需要能夠?qū)⑦^剩電能存儲幾小時,、幾天，甚至幾周的蓄能系統(tǒng),，必要時,，在風(fēng)力不足的日子里，這個系統(tǒng)再將電能饋回電網(wǎng),。目前已經(jīng)有一些類似的系統(tǒng)在開發(fā)之中,，包括水氫電解法和蓄電廠，以及西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域開發(fā)的Siestorage蓄電技術(shù),。Siestorage是一種基于鋰離子電池的模組系統(tǒng),，它能存儲500度電（按平均水平計(jì)算，相當(dāng)于50個家庭的日用電量）,，可以充當(dāng)緩沖裝置,，以應(yīng)對可再生能源的短暫浮動，比如幾秒或幾分鐘內(nèi)的浮動,。同時,，傳統(tǒng)電廠仍然必不可少，它們要提供一定的基載電能，同時充當(dāng)備用供電源,，當(dāng)電網(wǎng)中的電力不足時,，它們可以快速向電網(wǎng)送電。啟動快,、效率高的燃?xì)獍l(fā)電廠尤其適合這一用途,。

百*能源生產(chǎn)大軍。無論是太陽能,、風(fēng)能或生物質(zhì)發(fā)電廠,，還是小型熱電聯(lián)產(chǎn)廠，或是大型傳統(tǒng)電廠,，將來會有數(shù)百萬臺發(fā)電機(jī)源源不斷地向德國電網(wǎng)送電——而不是15年前的寥寥幾百臺,。用電者也將逐步成為發(fā)電者，或者說是“產(chǎn)消者”,。這種情況加之可再生能源發(fā)電量波動不定這一特性,，使得智能電網(wǎng)成為必不可少的設(shè)施，它可以*保*配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,，并實(shí)現(xiàn)智能化電力管理,。

從全局而言,，需求側(cè)也必須實(shí)現(xiàn)智能化管理,。鑒于前述原因，可再生能源要求人們明智地利用手中的能源,。降低能源需求的方法不拘一格,。其中的一個重要手段就是實(shí)時定價機(jī)制。如果價格隨著需求的增加而上漲,，那么用戶就會減少不必要的用電,。比如，冷藏倉庫,、空調(diào)系統(tǒng)或家用電器斷一會兒電并不會有多大影響,。

這告訴我們，*清潔的電能永遠(yuǎn)是未消耗的電能,。因此,，可持續(xù)能源體系這個拼圖中*重要的一塊是能源的高效利用。對于企業(yè)而言尤為如此,，企業(yè)可以通過提高能效,，降低能源成本，增強(qiáng)競爭力,。

交通系統(tǒng)和建筑物也必須具備更高的能效,。建筑物耗能占全球能耗的40%，若能實(shí)施簡單的節(jié)能措施，就可以使建筑物的能耗減少近四分之一,。西門子目前正在為很多國家的建筑物裝配節(jié)能設(shè)備,，從而打造出全世界屈指可數(shù)的可持續(xù)發(fā)展建筑物。

在對建筑物進(jìn)行現(xiàn)代化改造時,，西門子常常發(fā)現(xiàn)唯有采用明智的融資方案,，才能取得更好的節(jié)能增效結(jié)果。對于預(yù)算有限而仍希望設(shè)法降低能源需求的城市而言,，明智的融資方案尤其重要,。西門子采用的合同能源管理就是一種明智的融資方案。根據(jù)合同,，用戶不需要為現(xiàn)代化節(jié)能設(shè)施的初始安裝投入任何成本,。然后，他們只需要用節(jié)約的能源成本分期支付設(shè)施升級費(fèi)用,。

首要目標(biāo)：可靠的供應(yīng),。在為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展能源體系采取的一切行動中，有一個目標(biāo)始終占據(jù)著頭等重要的位置：能源供應(yīng)的安全性,。未來的能源供應(yīng)必須可靠,，其價格必須適度?！拔覀兛梢韵胂蟮玫诫娋W(wǎng)費(fèi)率將上漲,，那么電價也會隨之上漲?！?Jochen Homann表示,，“但是必須要盡量控制成本；配電網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)建必須以滿足安全供應(yīng)的需求為限,，不能過度,。此外，成本去向必須透明,，成本必須在消費(fèi)者群體中公平分?jǐn)?。?

同時,，能源供應(yīng)在任何情況下都應(yīng)具備穩(wěn)定性,，尤其是在像德國這樣的高度工業(yè)化國家。2012年7月印度發(fā)生了大規(guī)模停電事故,，致使近6億人口在長達(dá)兩天的時間里無電可用,。如果德國的電網(wǎng)也像這樣頻繁出現(xiàn)故障或供應(yīng)中斷，那么就會有損于全國工商業(yè)的競爭力,。

鑒于上述原因,，所有措施必須像拼圖的圖塊一樣整合起來。在適當(dāng)?shù)目蚣芟拢簿褪钦畬稍偕茉?、能源效率,、配電網(wǎng)擴(kuò)建、網(wǎng)費(fèi)和研發(fā)的適當(dāng)支持下,，各種措施的相輔相成將構(gòu)建出一副和諧的整體藍(lán)圖,。這是向可持續(xù)能源供應(yīng)轉(zhuǎn)型的必由之路；同時在轉(zhuǎn)型過程中研發(fā)出的產(chǎn)品還可以輸入國際市場,，成為重要的出口產(chǎn)品,，因?yàn)槠渌麌疫t早需要探尋自己的可持續(xù)能源供應(yīng)之路。

目前德國的哈爾茨山就在實(shí)施和測試一個可持續(xù)能源體系項(xiàng)目,。在該地區(qū),，可再生能源盛行，占當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的60%以上,。但問題是如何既*保*所有電網(wǎng)的穩(wěn)定性和配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可行性,、可靠性與安全性，又實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的電力傳輸,。

Harz.EE交通研究項(xiàng)目由德國多個部委扶持,，參與方包括西門子、移動通訊運(yùn)營商沃達(dá)豐,、公用事業(yè)公司E.ON和德國鐵路系統(tǒng),。各方正在研究將各地的可再生能源應(yīng)用于電動車輛，以及將這類能源并入智能電網(wǎng)的方法,。盡管存在地理限制,，該項(xiàng)目還是展現(xiàn)了交通如何被納入更廣泛的可持續(xù)發(fā)展能源體系,，而這不需要任何宇宙飛船或行星的幫助,。

作者：Sebastian Webel

電力矩陣

人類對能源的需求始終有增無減。電力能以一種經(jīng)濟(jì),、清潔,、可靠和高效利用資源的方式來克服人類面臨的能源挑戰(zhàn)。然而,，不同地區(qū)的能源需求有所不同,，各種各樣的電力利用形式也不相同。此外,，我們的能源體系將變得日益復(fù)雜,。以往的能源轉(zhuǎn)換鏈?zhǔn)且粭l垂直的線，從原材料到原材料加工,、由大型電廠生產(chǎn)可用能源,，再往下輸送給消費(fèi)者，一氣呵成，但現(xiàn)在它們不再局限于單一的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和這種能源轉(zhuǎn)換鏈,。如今的能源,、地區(qū)需求和市場環(huán)境千差萬別。因此,，西門子能源認(rèn)為當(dāng)今的能源體系可被視為一個無窮盡的矩陣,；在這個矩陣中，能源需求要求我們找到能夠優(yōu)化利用所有可用能源的解決方案,，這個解決方案要能超越具體能源形態(tài),、不同發(fā)電形式以及傳輸距離的差異，具有普適性,。公司的矩陣式能源概念中包含傳統(tǒng)的電廠以及利用光伏,、風(fēng)力、水力和生物質(zhì)進(jìn)行的分散式發(fā)電,。蓄能系統(tǒng)和電力傳輸同樣是這個電力矩陣的組成部分,。西門子能源的產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)都以該矩陣為藍(lán)圖,，因而有望幫助構(gòu)建一個具有前瞻性的能源體系,，在這個體系中，經(jīng)濟(jì),、高效,、可靠的可持續(xù)發(fā)展能源利用將成為現(xiàn)實(shí)。