德國能源產(chǎn)業(yè)：擁抱數(shù)字化

文 | 本刊記者 范珊珊

從長遠(yuǎn)來看，數(shù)字化對能源部門的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)模式的改變?nèi)匀皇俏粗摹?/p>

數(shù)字化的浪潮正在席卷全球，德國也不例外。從工業(yè)4.0的提出到能源轉(zhuǎn)型2.0進(jìn)一步實(shí)施，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為了德國能源轉(zhuǎn)型下一階段的焦點(diǎn)，公用事業(yè)部門稱之為“有史以來規(guī)模最大的國家IT項(xiàng)目”。太陽能和風(fēng)能發(fā)電設(shè)施將取代傳統(tǒng)發(fā)電廠成為電力系統(tǒng)的支柱，這需要更為靈活的供需匹配方式。如果德國要實(shí)現(xiàn)雄心勃勃的氣候目標(biāo)，就必須更有效地利用綠色電力。它還必須滲透到交通部門以取代汽油，并進(jìn)入供暖部門以取代石油和天然氣。

毫無疑問，數(shù)字技術(shù)使得德國上萬個(gè)小型能源系統(tǒng)之間的連接更加智能、高效。能源智庫Agora數(shù)字化專家斯蒂芬妮·羅佩努斯（Stephanie Ropenus）表示，“數(shù)字化現(xiàn)象是能源轉(zhuǎn)型的一次巨大飛躍?！?/p>

在德國，能源部門在采用數(shù)字技術(shù)方面已經(jīng)落后于其他行業(yè)。近幾年，能源行業(yè)慢慢地開始興起出現(xiàn)大數(shù)據(jù)、虛擬發(fā)電廠、智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、共享經(jīng)濟(jì)和區(qū)塊鏈技術(shù)等流行語。

IT和通信部門將不得不與能源部門融合。這不僅是工業(yè)的范式轉(zhuǎn)變，也是社會范式的轉(zhuǎn)變。具有全新商業(yè)模式的公司憑借數(shù)字技術(shù)能夠進(jìn)入能源市場，他們將普通電力消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏灰渍摺?/p>

盡管取得了進(jìn)展，但從長遠(yuǎn)來看，數(shù)字化對能源部門的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)模式的改變?nèi)匀皇俏粗摹?/p>

“沒有發(fā)電廠的發(fā)電商”

在過去，電力消費(fèi)是線性過程。消費(fèi)者打開電氣設(shè)備，就是在使用電力，關(guān)閉就是停止消費(fèi)。而智能電氣設(shè)備的應(yīng)用開始改變這一情景。這些智能設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接受和發(fā)送信息，諸如電力需求、用電情況、電力價(jià)格和環(huán)境變量等。基于這些信息，可以優(yōu)化電力消費(fèi)，以便更好地調(diào)節(jié)供需。

在德國，越來越多的家庭開始安裝智能家居系統(tǒng)。2015年安裝智能家居系統(tǒng)的家庭還不到100萬，預(yù)計(jì)到2020年將有550萬家庭安裝。智能照明系統(tǒng)目前最為普遍，諸如BSH、LG、GE等制造商都將自己的產(chǎn)品接入到互聯(lián)網(wǎng)平臺上，比如Amazon Alexa，Google Home，IFTTT，Conrad Connect和nest.15等。

而工業(yè)用戶也在利用創(chuàng)新的方式購買更為廉價(jià)的電力。德國一家鋁廠對自己的電爐進(jìn)行了升級改造，創(chuàng)建虛擬儲存設(shè)施，容量為1.1GWh，這使得輸出可以上下調(diào)整25%。

由于更多分散的電源和私人發(fā)電商的加入，數(shù)字平臺系統(tǒng)將面臨更多的復(fù)雜性，與此同時(shí)他們會建立新的合作形式和貿(mào)易關(guān)系。

很長一短時(shí)間內(nèi)，德國公共事業(yè)公司一直和大工業(yè)用戶合作。靈活的電力供應(yīng)方案僅僅是提供給大客戶。由于數(shù)字技術(shù)出現(xiàn)和交易成本的降低，小型公司甚至是私人用戶都可以獲得交易的機(jī)會。

德國初創(chuàng)公司Next Kraftwerke稱自己是一家“沒有任何發(fā)電廠的發(fā)電廠運(yùn)營商”，它建立一個(gè)擁有4000多個(gè)可再生能源發(fā)電裝置的網(wǎng)絡(luò)平臺，其總?cè)萘肯喈?dāng)于幾個(gè)核電站，用于電力交易以平衡供需。

由于越來越多的家庭安裝光伏板和儲能設(shè)備，在極端情況下，他們甚至可以脫離電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能源自給自足狀態(tài)。

歐洲管理與技術(shù)學(xué)院（ESMT）高級講師克里斯托·弗漢堡（Christoph Burger）表示，能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)走到了分水嶺，可再生能源的份額達(dá)到足夠高的水平，靈活的供需將帶來一個(gè)蓬勃發(fā)展的市場?！霸诖蠹s十年前，像Tennet這樣的大型電網(wǎng)運(yùn)營商每年只需要幾次干預(yù)電網(wǎng)，在2015年，Tennet實(shí)施了大約1400個(gè)網(wǎng)絡(luò)干預(yù)措施。”

公共事業(yè)的挑戰(zhàn)

更加分散且靈活的電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，對擁有大型傳統(tǒng)發(fā)電廠的公用事業(yè)公司的商業(yè)模式構(gòu)成了巨大威脅。

市場領(lǐng)導(dǎo)者意昂集團(tuán)E.ON和萊茵集團(tuán)RWE為了應(yīng)對挑戰(zhàn)進(jìn)行了拆分。就像他們的傳統(tǒng)競爭對手EnBW和Vattenfall一樣，希望開拓出新的商業(yè)模式，變身與IT巨頭合作的新玩家。

當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)協(xié)會（VKU）擔(dān)心其成員處于劣勢，因?yàn)橹悄茈姳頂?shù)據(jù)首先被轉(zhuǎn)移到輸電網(wǎng)運(yùn)營商。許多新能源商業(yè)模式依賴于智能電表大量數(shù)據(jù)集的自動分析，這意味著數(shù)據(jù)所有權(quán)是一個(gè)備受爭議的問題。

在德國，公用事業(yè)的未來自2016年以來一直受到特別關(guān)注。公用事業(yè)必須改變其業(yè)務(wù)戰(zhàn)略以在未來的分布式能源中生存。然而，更突出的是，可再生能源的份額越來越大?，F(xiàn)在，數(shù)字化提供了許多小公司超越公用事業(yè)的傳統(tǒng)發(fā)電，銷售和運(yùn)輸業(yè)務(wù)以外的潛力。

意昂希望將智能家居做成一門大生意。它和美國巨頭微軟合作，為家庭中的所有電子設(shè)備生產(chǎn)數(shù)字儀表板，甚至包括從加熱系統(tǒng)到太陽能電池板、電池存儲系統(tǒng)再到電動汽車等產(chǎn)品。這個(gè)家庭能源管理系統(tǒng)將于明年推向市場，到時(shí)會成為大型德國公用事業(yè)公司提供一系列產(chǎn)品中的亮點(diǎn)。

數(shù)字風(fēng)險(xiǎn)

“我們面臨著巨大的變化。這就是為什么這么多具有完全不同背景的公司對能源行業(yè)有著敏銳的洞察力。有些公司認(rèn)為他們在互聯(lián)網(wǎng)平臺上的經(jīng)驗(yàn)可能會讓他們比現(xiàn)有的電力公司更有優(yōu)勢?！绷_佩努斯說：“我們首先考慮的應(yīng)該是誰將獲得接收數(shù)據(jù)的授權(quán)？誰可以關(guān)閉，何時(shí)關(guān)閉？誰被允許做出哪些決定？這個(gè)過程是由市場還是電網(wǎng)安全推動的？”

此外，匯總和匿名的個(gè)人能源使用數(shù)據(jù)可以提高對能源系統(tǒng)的了解，例如負(fù)載配置文件，有助于降低消費(fèi)者的能源成本。

數(shù)字技術(shù)在能源領(lǐng)域的快速發(fā)展引發(fā)了對數(shù)據(jù)隱私、網(wǎng)絡(luò)攻擊和停電風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂。明斯特大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)證明，智能電表提供的功耗詳細(xì)數(shù)據(jù)可以羅列用戶家庭所看的電視節(jié)目。

隱私和數(shù)據(jù)所有權(quán)也是消費(fèi)者的主要關(guān)注點(diǎn)，尤其是隨著越來越多的連接設(shè)備收集更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。例如，智能電表收集的家庭能源使用數(shù)據(jù)可用于判斷某人何時(shí)在家，使用淋浴或泡茶。

羅佩努斯承認(rèn)私人家庭的最終數(shù)字化形式仍然不確定?！叭藗冊诤畏N程度上允許外部遠(yuǎn)程訪問他們的家?！?/p>

數(shù)字化的引入對供應(yīng)安全的影響尚不清楚。在德國，停電非常罕見。德國能源署（Dena）認(rèn)為，“數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施作為未來能源系統(tǒng)的核心要素發(fā)揮越來越重要的作用，數(shù)字整合可能會增加多米諾骨牌效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

但是，仍有很多專家堅(jiān)持認(rèn)為，數(shù)字能源轉(zhuǎn)型可以加強(qiáng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊和大規(guī)模停電的防御，因?yàn)橛锌赡茉跊]有外部傳輸網(wǎng)絡(luò)的幫助下，重新啟動分散的電源裝置。

交通與電力部門的整合也帶來了新的安全挑戰(zhàn)。即使電力公司設(shè)計(jì)出高度安全的配電網(wǎng)，充電站網(wǎng)絡(luò)也可能出現(xiàn)一個(gè)新的漏洞。同時(shí)關(guān)閉大量充電站可能會導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓。

羅佩努斯認(rèn)為，在電源安全方面，能源轉(zhuǎn)型的數(shù)字化是一個(gè)“游戲規(guī)則改變者”。但是，在網(wǎng)格運(yùn)營商的交換機(jī)房中，我們是否可以信任算法而不是真人，這仍然是專家和公眾的疑慮。

完善的監(jiān)管

Dena認(rèn)為，監(jiān)管框架是挖掘數(shù)字能源轉(zhuǎn)型創(chuàng)新潛力的關(guān)鍵?！氨O(jiān)管機(jī)構(gòu)必須建立一個(gè)可靠的框架，以便成熟的公司，初創(chuàng)企業(yè)等參與者能夠?qū)崿F(xiàn)這一潛力，并開發(fā)出新的解決方案?！?/p>

“數(shù)字化必須成為任何未來政策和監(jiān)管框架的重點(diǎn)”，E.ON的政治事務(wù)主管維拉·布倫澤爾（Vera Brenzel）在柏林的一次專家活動中說。“數(shù)據(jù)的自由流動也是跨國界，對于為客戶創(chuàng)造新服務(wù)并充分利用數(shù)字化潛力至關(guān)重要?！?/p>

Bitkom公司的一位專家還強(qiáng)調(diào)了監(jiān)管對于制定正確激勵措施的重要性?！叭绻贿M(jìn)行詳細(xì)的改革，重新定義無數(shù)的市場關(guān)系，無論是在互聯(lián)網(wǎng)還是電力市場，我們都不會取得太大進(jìn)展。例如，創(chuàng)建可交易產(chǎn)品，為成套供熱裝置或儲能裝置提供靈活性，或在鄰居之間實(shí)現(xiàn)電力交易。這需要對許多參數(shù)進(jìn)行調(diào)整?！?/p>

德國新出臺的《能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化法案》以智能電表的引入為中心，預(yù)示著德國推出智能電網(wǎng)，智能電表和智能家居。法律規(guī)定從大型電力消費(fèi)者和發(fā)電設(shè)施開始逐步推出智能電表。像普通家庭這樣的較小用戶將在稍后受到關(guān)注。

基于分散和小規(guī)模電力交換的新商業(yè)理念的絆腳石是高交易成本。許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“區(qū)塊鏈”技術(shù)可能是解決這一問題的革命性解決方案。區(qū)塊鏈也是在線貨幣比特幣背后的系統(tǒng)，允許消費(fèi)者之間的廉價(jià)和安全的交易處理，而不需要中央調(diào)解員。

新責(zé)任基金會（S t i f t u n g N e u e Verantwortung）一位專家則公開表示，《能源轉(zhuǎn)型數(shù)字化法案》在“生效之前就已過時(shí)”，并沒有考慮到區(qū)塊鏈技術(shù)等最新的發(fā)展?！拔覀円紤]如何加快這一過程，或者以對所有技術(shù)開放的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且避免通過實(shí)施過時(shí)或錯(cuò)誤的技術(shù)來創(chuàng)建路徑依賴?！?/p>

“但是，電力供應(yīng)太重要了，不能急于求成。我們正在對極為重要的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行創(chuàng)新，必須極其謹(jǐn)慎。德國堅(jiān)持非常嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，這可能需要更長的時(shí)間。”羅佩努斯強(qiáng)調(diào)。