在信息文明階段，不論是生產(chǎn)還是消費的組織形式，都具有明顯的去中心化、扁平化、定制化的特點(diǎn)。分布式能源系統既可與這一新的經(jīng)濟社會(huì )組織形式相適應，又可作為集中能源系統的補充。
能源的發(fā)展經(jīng)歷了從薪柴為代表的分散能源消費(可以認為是原始的分布式能源系統)到以電力系統為代表的集中式能源系統。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，現代分布式能源系統又迎來(lái)了新的發(fā)展階段。集中式能源系統圍繞化石能源大規模開(kāi)發(fā)利用而形成，在推動(dòng)人類(lèi)社會(huì )與經(jīng)濟的發(fā)展中，發(fā)揮了巨大的作用。但是，隨著(zhù)資源環(huán)境約束和氣候變化的挑戰不斷加強，其負外部性也逐漸凸顯。分布式能源系統具有近用戶(hù)、高能效等特點(diǎn)，可以助推現代綜合能源系統的?轉型。
這一能源轉型，既是隨著(zhù)能源技術(shù)的發(fā)展，比如，天然氣分布式冷熱電聯(lián)供、分布式光伏、分散式風(fēng)電、分布式儲能、需求側響應、分布式可再生能源供熱等技術(shù)發(fā)展，帶來(lái)的能源系統從分布到集中再到分布的螺旋式上升。同時(shí)，也是人類(lèi)社會(huì )從農業(yè)文明進(jìn)入工業(yè)文明，而后進(jìn)入信息文明，能源系統服務(wù)于經(jīng)濟社會(huì )系統的內生需求。
隨著(zhù)人類(lèi)進(jìn)入信息文明階段，不論是生產(chǎn)還是消費的組織形式，都具有明顯的去中心化、扁平化、定制化的特點(diǎn)。為適應大工業(yè)時(shí)代而產(chǎn)生的集中式能源系統難以完全適應這一要求。分布式能源系統的發(fā)展，既可以與這一新的經(jīng)濟社會(huì )組織形式相適應，又可以作為集中能源系統的有益補充。
分布式能源具備的互聯(lián)網(wǎng)特征
分布式能源具有多源、多點(diǎn)及與需求側密切互動(dòng)的特點(diǎn)，是一個(gè)開(kāi)放式的能源系統。與傳統發(fā)輸配售及源網(wǎng)荷儲的集中電力系統相比，各種不同節點(diǎn)的主次地位將不再是截然不同，能源生產(chǎn)者和消費者的定位也不再是涇渭分明，可以說(shuō)分布式能源具有互聯(lián)網(wǎng)的某些典型基本特征，為將來(lái)構建具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟特征的分布式能源商業(yè)模式，提供了無(wú)限的想象空間。
1)點(diǎn)對點(diǎn)(Peer to peer)：分布式能源多源、多點(diǎn)的特點(diǎn)具有和信息互聯(lián)網(wǎng)類(lèi)似的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。點(diǎn)對點(diǎn)之間，形成了信息流與能源流的雙向流動(dòng)與交換需求，進(jìn)而產(chǎn)生了雙向資金流的交換需求，從而具備了互聯(lián)網(wǎng)中去中心化交互的基本需求。
2)產(chǎn)消者(Prosumer)：分布式能源系統的建設，相對于集中式系統，投入少、建設周期短。而且，從一般的家庭級、到單體建筑級、社區級、工業(yè)園區級，系統的規模根據需要可大可小。與集中式能源向比，分布式能源形成了相對開(kāi)放的能源系統。同時(shí)，這些系統的擁有者，既是能源的生產(chǎn)者、供應者，也是能源的消費者。能源生產(chǎn)者和消費者的界限逐漸淡化，呈現出人人都是能源生產(chǎn)者，人人都是能源消費者的局面。產(chǎn)消者的出現，改變了傳統能源的消費模式和消費理念，實(shí)現了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟中“開(kāi)放對等”的基本特性。
分布式能源中，由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源間歇性及波動(dòng)性的特點(diǎn)，決定了能源供給在時(shí)間軸上的變動(dòng)，而用戶(hù)需求波峰、波谷的存在，也決定了能源需求在時(shí)間軸上的變化。雖然分布式能源具有天然近需求側(用戶(hù))的特點(diǎn)，但是，由于能源供給與需求在時(shí)間軸上的不一致，形成了不同區域能源供給與需求的不平衡。如何實(shí)現這一時(shí)間與空間軸的匹配，發(fā)揮其耦合效應，正是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟要解決的核心問(wèn)題。
綜上，分布式能源系統，既具備了互聯(lián)網(wǎng)的基本特征，又具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟要解決的核心問(wèn)題，通過(guò)借鑒互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟多源、對等、共享、定制化、注重用戶(hù)體驗、強調構建生態(tài)系統等經(jīng)營(yíng)理念和經(jīng)營(yíng)模式，由集中式能源系統與分布式能源系統耦合，將能源的生產(chǎn)、儲存、運輸和消費互聯(lián)網(wǎng)化，實(shí)現能源和信息雙向流動(dòng)的交換與共享，滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的能源需求。通過(guò)從縱向和橫向兩個(gè)方向開(kāi)放合作，深化整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，實(shí)現資源共享、信息共享、利益共享、風(fēng)險分擔，逐步構建分布式能源的商業(yè)生態(tài)系統。
能源業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化面臨的挑戰
分布式能源系統雖然具備了與信息互聯(lián)網(wǎng)類(lèi)似的業(yè)態(tài)基礎，但是，由于能源與信息的區別，仍然面臨著(zhù)不少挑戰。
1)交互機理不同。在日常的經(jīng)濟、社會(huì )和生活中，人與人之間、機器與機器之間、人與機器之間、各種不同類(lèi)型的系統之間，每天都產(chǎn)生著(zhù)大量的雙向信息交互需求。信息既是交互的起點(diǎn)、也是交互的結果，具有強大的互聯(lián)互通的需求?；ヂ?lián)網(wǎng)經(jīng)濟的旺盛生命力也正是來(lái)源于此。而能源的交互，植根于時(shí)空軸上能源生產(chǎn)與消費相匹配產(chǎn)生的需求。這種交互，與信息交互相比，規模和數量等相對有限。
2)邊際成本不同。信息一旦生成，可以無(wú)限復制，共享的邊際成本可以認為是零，而收益則是由其自身的知識產(chǎn)權、信息價(jià)值等決定，理論上可以通過(guò)共享實(shí)現1+1+……等于無(wú)窮的效果。信息互聯(lián)網(wǎng)天然具有共享經(jīng)濟的基因，這也是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的強大內生動(dòng)力。而能源的基本屬性是守恒性，可以轉化，但不能復制。能源的邊際成本顯然是遠大于零的，這就為能源的共享提出了挑戰。
3)存儲成本不同。隨著(zhù)計算機軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息的存儲成本大幅降低，其邊際成本逐漸趨于零，從而推動(dòng)了大數據與云計算等技術(shù)的發(fā)展?；诖?，可以根據海量數據的分析，不斷了解客戶(hù)需求、提高客戶(hù)體驗，進(jìn)行定制化的生產(chǎn)和服務(wù)等。在分布式能源系統中，電池是目前的主要能源儲存形式，高成本仍是其大規模發(fā)展的主要制約因素，尚未達到突破的臨界點(diǎn)。
上述這些區別，既是能源業(yè)態(tài)互聯(lián)網(wǎng)化中面臨的挑戰，同時(shí)也蘊含著(zhù)無(wú)窮的機遇。比如，隨著(zhù)光伏產(chǎn)品、風(fēng)機等成本的逐步下降、規模的不斷上升，風(fēng)電、光電的邊際成本不斷降低，尤其是棄風(fēng)棄光部分的成本，從某種程度上，可以認為接近于零，將成為能源共享的一個(gè)主要突破口。德國電制氣示范項目，正是這一業(yè)態(tài)的萌芽形態(tài)。電制氣項目的競爭優(yōu)勢主要有三個(gè)方面。第一，實(shí)現了低成本清潔能源的存儲。將邊際成本很低的富余風(fēng)電及太陽(yáng)能等清潔能源，通過(guò)氫氣或者天然氣的形式存儲起來(lái)，提高了清潔能源的利用效率。第二，提高了能源的可及性。與電力輸配相比，天然氣運輸更為靈活多樣，既可以通過(guò)管道運輸，也可以通過(guò)LNG運輸。從而，可以將能源送達電力輸配網(wǎng)暫時(shí)無(wú)法連接的偏遠地區，提高了能源的可及性。第三，為化工行業(yè)提供清潔原料，減少了碳排放。通過(guò)電制氫，可以將可再生能源的間歇性與化工行業(yè)的碳減排需求相結合，達到了整個(gè)系統的零碳排放，實(shí)現了兩個(gè)不同行業(yè)的耦合雙贏(yíng)。從目前來(lái)看，電制氣項目還是以服務(wù)大型風(fēng)機等集中式系統為主。但是，隨著(zhù)制氫技術(shù)的不斷升級、成本的逐漸下降，將電制氫與氫燃料電池汽車(chē)、住宅式的氫燃料電池系統、以及工業(yè)園區工業(yè)用氫相結合，將形成家庭式及工業(yè)園區式風(fēng)能、太陽(yáng)能與氫能耦合的新型分布式能源系統，拓展出新的商業(yè)模式創(chuàng )新。
另如，從信息互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟開(kāi)始，支付就是分散式交易面臨的一個(gè)巨大挑戰。隨著(zhù)分布式光伏、小型風(fēng)機等分布式能源的裝機容量不斷增加，出現了越來(lái)越多的能源產(chǎn)消者，當生產(chǎn)的能源超過(guò)產(chǎn)消者自身需求時(shí)，在本地化能源用戶(hù)之間進(jìn)行能源交易的必要性不斷增加。而且，這些交易具有額度小、頻次高、參與者分散等特點(diǎn)。如何構建與分布式能源交易這些特點(diǎn)相適應的平臺，允許以較低的交易成本、較高的安全性進(jìn)行大批量小規模的交易，可以有效提高分布式清潔能源的利用效率，更好地實(shí)現區域的能源平衡。
基于區塊鏈的創(chuàng )新項目受追捧
服務(wù)于這一目的，基于區塊鏈的平臺越來(lái)越受到關(guān)注。區塊鏈的網(wǎng)狀結構與分布式能源系統的物理結構吻合，同時(shí)其去中心、信息高度透明、難以篡改的特點(diǎn)，又能滿(mǎn)足分布式能源實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、分散交易的要求，實(shí)現自動(dòng)化、點(diǎn)對點(diǎn)交易，無(wú)需依賴(lài)電力公司等第三方中介結構?；趨^塊鏈的創(chuàng )新項目在過(guò)去幾年迅速增長(cháng)，其中，包括美國Lo3 Energy的布魯克林微電網(wǎng)項目、德國創(chuàng )業(yè)公司StromDao的自適應虛擬電廠(chǎng)項目、德國電力集團RWE子公司innogy SE的電動(dòng)汽車(chē)充電管理系統等。這些項目也受到了傳統電力公司越來(lái)越多的重視，比如創(chuàng )業(yè)公司Conjoule GmbH在A(yíng)輪融資中，得到了日本東京電力公司和Innogy SE 450萬(wàn)歐元的聯(lián)合投資，用于開(kāi)發(fā)基于區塊鏈的能源交易平臺。
區塊鏈和可編程的智能合約實(shí)現了點(diǎn)對點(diǎn)、可信任、大批量、小規模、分散化、低成本、安全的自動(dòng)化實(shí)時(shí)交易。隨著(zhù)技術(shù)的不斷成熟、覆蓋范圍的逐步擴大、相關(guān)監管和交易政策的不斷完善，可以促成更廣泛的能源產(chǎn)品和服務(wù)競爭，對推動(dòng)能源市場(chǎng)和碳市場(chǎng)的發(fā)展，具有積極意義。未來(lái)，可以將其推廣到充電樁共享與分時(shí)租賃、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)態(tài)平衡存放電管理、綠色電力證書(shū)交易、碳排放權證交易等方面。從而，為不同類(lèi)型能源產(chǎn)品和服務(wù)提供商之間的競爭提供一個(gè)新的平臺，實(shí)現對能源的生產(chǎn)、配送和交易的數字化精準管理，充分體現不同類(lèi)型能源在不同時(shí)空范圍內的真實(shí)價(jià)值。
再如，氫燃料電池具有零排放、無(wú)污染、高效率的特點(diǎn)。但是，由于氫氣的生產(chǎn)、儲存和運輸等產(chǎn)業(yè)鏈還處于前期發(fā)展階段，大面積推廣氫燃料電池系統的各種終端應用仍面臨著(zhù)不少挑戰。日本的住宅燃料電池系統ENEFARM基于現有的城市燃氣系統，不用再增加新的儲氫和輸氫設施的投入，將城市燃氣重整制氫設備與燃料電池相結合，在住宅等消費終端完成氫氣的轉化和利用，具有很強的現實(shí)意義。而且，其推廣過(guò)程中，既有政府補貼的市場(chǎng)培育、又有城市燃氣公司與設備制造商的緊密合作，實(shí)現了ENEFARM產(chǎn)品的導入、培育和成長(cháng)。從而，城市燃氣公司從單一的一次能源供應商，轉型成為綜合能源產(chǎn)品和服務(wù)的提供商，形成了與電力公司在電力市場(chǎng)的競爭格局，有利于提高能源效率、降低能源使用成本、增強了能源供應保障、減少污染物和碳排放，具有經(jīng)濟和社會(huì )雙重效益。未來(lái)，隨著(zhù)氫燃料電池技術(shù)的不斷成熟和成本逐步下降，其競爭優(yōu)勢將進(jìn)一步加強。
還有，儲能的成本高是行業(yè)的共同挑戰。反過(guò)來(lái)，如何降低儲能系統的成本、提高儲能系統的效率、做好儲能系統的集成優(yōu)化，將是分布式能源提供商的核心競爭力所在。在這一領(lǐng)域率先取得突破的生產(chǎn)者，將占領(lǐng)這一行業(yè)制高點(diǎn)。
更為重要的是，信息互聯(lián)網(wǎng)現在取得的種種技術(shù)和商業(yè)成就，比如云計算、大數據、各類(lèi)商業(yè)生態(tài)系統的競爭模式，正好為能源業(yè)態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)化提供了強有力的支撐。如何更好地實(shí)現信息網(wǎng)、能源網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的三網(wǎng)深度融合與集成，也將是商業(yè)創(chuàng )新的主要領(lǐng)域。這里，不再一一列舉。相信在未來(lái)的商業(yè)實(shí)踐中，將會(huì )通過(guò)應對這些挑戰，形成各種不同類(lèi)型的突破點(diǎn)和商業(yè)創(chuàng )新。
