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个人发电厂的崛起
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乍看上去，科罗拉多州的中心城区福特柯林斯像一个不合时宜的建筑群落，但其实是一个保存完好、郁郁葱葱且吸引人的19世纪建筑群落。一条恢复通车的有轨电车叮叮当当地穿过山间小路，安全而又洁净，动感又不匆忙。然而，针对这片古朴的小区，美国的任何一家雄心勃勃的能源公司都不曾设想把她纳入规划开发的议事日程。这座拥有15万人口的小镇正试图进行一项同等规模小镇从未尝试过的宏伟蓝图——零能源区域（net-zero-energy）。这意味着该镇意图在给定的时间实现不再消耗能源这一目标。该镇计划，总体上到2030年将碳排放量减少至80%；同时，到本世纪中将成为碳平衡区。为此，工程师们正雄心勃勃地展开一系列的部署，充分利用高科技能源（包括用燃气轮机代替老旧的燃煤电厂，及置于屋顶的光伏电池板代替集中式太阳能、风能发电站）以实现这一计划。
这是个大胆创新的计划。但对福特柯林斯的电网来说，当地的电力公司不愿大胆尝试的态度是不可取的。正如世界上许多经济实体一样，传统的规模化垄断经营模式正在分崩离析，随着而来的将是单一的分布式生产方式。在许多国家，太阳能和风力发电的成本已经到了不一定要依赖政策补贴的程度。
那么问题来了，我们究竟还能走多远？在未来的十几年内，技术会让我们从根本上剥离对电网的依赖（decentralize the grid），使企业、工厂、校园和家庭在一年的大多数时间里自行发电。太阳能、燃料电池和风能的价格将比目前都要便宜，能源需求也在减少，供热、制冷、家用及照明都会更加高效。随着蓄电池和其它储能系统的发展，太阳能、风能功率的不确定性将不会再造成困扰。智能电网、微型电网等技术使更多小型电机在电网中紧密、灵活地连接。人们从主电网获取必要能源的同时，还可以出售超额的发电量。
如果把这些因素整合在一起，这些进步会使未来能源利用的可持续发展拥有更加巩固的基础。对核能和石化能源的利用将逐渐减少，由此将会减少污染源，温室气体排放量及核废料的产生。这种大规模能源系统的变迁将在十几年内付诸实践；所以，现在是我们对这一愿景做展望的时候了。
如果我们不能攻克面对的这一系列挑战，那么在福特柯林斯或世界上其它任何地方，这一愿景就不会真正实现。这一系列的变革不仅要在技术层面上也要在政策和法规层面上进行。今天，每当一个在屋顶安装了光伏电池板的家庭开始反转家用电表，每当一个新的风力发电机开始运转，每当一个即插式混合电动车主决定给汽车电池充电的同时，电网的负担都会增加几分。尽管这些个人的用电量理论上都很小，而当他们的数量达到成千上万时，他们对电网的设计容量极具潜在的危险和灾难性后果。
位于加利福尼亚州帕洛阿尔托电力研究中心（EPRI）的一位叫克拉克.盖林斯的工程师认为，电力工业正经历着已在远程通讯和计算机领域上实现的类似基础性变革。试想一下曾经辉煌一时的电话，当时一个垄断企业只需要提供可靠的服务，根本就不需考虑电话铃声的多寡。
而今，大批电信企业都可以提供名目繁多的有线和无线通讯服务。与之类似，过去的电脑是通过远程终端接入到巨大的中央处理器上进行运算。而当CPU和存储设备变得非常廉价且功能强大，人们都可以拥有一台自己的电脑，接入英特网并交换信息；云计算分散并快速地实现了过去只有中央处理才能做到的程序运行。
为描述新生代电力系统，盖林斯提出一个名词——ElectriNet（电力网），一个高度互联又相互协作的电力网络系统。该系统同时把远程通讯、英特网和电子商务连接在一起。在用户筹划他们各自用电量的同时，盖林斯首次用“需求侧负荷管理（demand-side-load management）”表述这个在当时有点异类的理论。该系统使得传统电网智能化地连接到个人家用、服务供应商及可预见的电力用户，促进发电者和用电户间每月十几亿电量的交易。家庭中的智能化应用系统也能对电价的高低做出回应。例如，随着电价的高低关闭或打开电源。ElectriNet同时还能满足家庭安全、数据集成、通讯服务等系统的要求。
另外，盖林斯称，发达的传感器分布在网络各处，网络运行商会实时生成思维图像，及时检测错误、各项物理损坏情况及网络攻击情况，同时避免或减少停电现象。盖林斯注意到，尽管分布式发电在许多地方占主导，“我们必须向真正的整体电力系统方向发展。那是最充分利用分布式发电和中心资源的一个完整的体系，而中心电厂不可能消失，虽然可能在形式上有所改变。”
高度智能化的网络可以灵敏处理成千上万甚至几百万个人能源的生产者和消费者间的交易。
在德国，可再生能源上网电价补贴政策导致在短短几年之内对太阳能和风能的用量增加了300亿瓦特。在阳光明媚、微风轻佛的正午，这些可再生能源的用量占了德国总用电量的一半以上。
科罗拉多州高登市国家可再生资源利用实验室的主任本杰明.克罗波斯基说：“这听起来是好事，但对公用电网而言，它是一个巨大的负担。”当大量的可再生资源被利用时，传统的中心电厂就会相对减少产能以保持全系统平衡。但假设当地电力断供，出现电压脉冲或其他类型的电力供应中断，保护性电路就会迅速关闭光伏板的逆变器，导致级联系统的不稳定性。因此，德国人得在智能逆变器及通讯连接上花费数万亿美元，以使光伏阵列避免自身扰流，而不是仅仅停止运行。
用户会为升级付出沉重的代价。德国的电费自2002年始已成倍增长至40美分每千瓦时，是伊利诺斯州电价的4倍多。许多国家从这些经验中吸取了教训。“确保太阳能和风力发电并网的稳定就是帮助整个系统稳定。”克洛斯基进一步强调。
成规模的日本实验性系统正在出台。
在距离东京30分钟火车车程附近有个地方，一家房产开发商正打算把一个高尔夫球场变成规划中的智能城——Kashiwanoha。该项目将使2.6万人在能源、供水和其他公用服务项目方面实现最大范围的智能化。不管是从个人家用还是商业，是工厂还是城市网络都将最大化实现智能化。 智能化城市的概念一直处于人们漫不经心的谈论中，直到2011年3月日本福岛大灾难发生。日立公司智能城项目部经理Akihito说，该项目部是为Kashiwanoha能源运营系统装备服务的。地震改变了一切。许多城镇遭受了巨大的破坏，电力和供水中断，由于电梯不能运转，老人被困高层建筑中。
因此，Kashiwanoha的电力系统被设计为在紧急情况下保证关键区域（如电梯、水泵及医院）的不间断运行。要做到这一切，我们就必须依赖几间电池储备所和小电网，这样会协助电力的分配并能在与主电网断开后，仍能独立运行。该设备放置于宾馆的二楼及一家公寓房间内，监控并精确地追踪小电网的用电量和发电量。正常情况下，用户也同样可以通过触屏监视器，在家里或办公室做到这一点。
Tobe解释说，更多类似于窗帘打开后，传感器就会自动关灯之类的家庭自动化都会完善到系统中，同时也会提供医疗监控，随时追踪你每天的运动量、摄入多少卡路里的食物等。住进Kashiwanoha的人们知道迁入新城就是与过去的生活方式告别。“人们的思维模式是这样设定的，进入新城就在创立一种新的文明，就在激发自身创立新文明，就在参与使生活更加美好的方式中。”
假如像福特柯林斯和Kashiwanoha一样的前瞻性城市达到各自的能源利用目标，那么，这种成功能被复制吗？
“电网的未来依赖每一项新技术，”柯林斯认为，“能量储存、设备效率、更有效的煤炭开采及天然气萃取方式、电网的传感器和思想更进步的新一代人。盖林斯认为，如果专家承诺的任何一项新技术不能进步，那么它将适得其反。监管者和政策制定者们同样需要信心来进行对一项对智能化整体电网所需的巨大投资。即使上述所有的变化都顺利实现，2064年的电网在关键的细节上仍看上去像今天的某种电网一样，例如大型煤炭企业仍将是能源结构的主力军。根据美国能源情报所“2013年国际能源展望”所述，美国，澳大利亚和许多其他国家将淘汰老旧的煤矿，而其他一些国家还在继续扩建新的煤矿。报告称，中国虽已是世界上最大的煤炭用户，但到2040年仍将增加5万3千亿瓦容量的火电厂。报告还称，到2040年，全球电量的煤炭配比只比2010年低几个百分点。
一旦那些新电厂并网发电，将很难推动这项改革。“这是一个非常惯性的领域。”研究电力业慢速发展多年的沃克拉夫斯密尔说。“一座电厂的建造要花近十亿美元。而一旦你确定下来，没人愿意拆掉再重新开始。创新只会在利润上无足轻重的边缘产业上出现。”
利润/边缘产业的革新仍会诱发未来电网领域的巨变。福特柯林斯电网光能部经理Steve Catanach 认为，如果柯林斯和Kashiwanoha这两个地方的实验走上正确的道路，那么从现在起到未来的50年内，城市80%的电从两座燃煤电厂获取的可能将不复存在，取而代之的将会是新型、联合燃气轮机，以及一个更加广泛的分布式发电系统。
这些日子以来，电网大力提倡以固定价格收购风能和太阳能发电，这样就使用户们能以承诺的比率将剩余的电量返销给电网。这种供求机制的最大用途是使用户在峰值期削减用电量。当电力储备能负担得起时，我们就会利用该储备以平衡再生能源的功率波动。
尽管一些企业专家对当今的电网焦头烂额又一筹莫展，Catanach仍乐观地给出了即将到来变革的阐述：“福特柯林斯是生活的好地方，那里前景一片光明，没有黑暗！”他很肯定地说，“50年后，我们还会这么说。”
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