全球能源市场的过渡与变革 - China | UL ·...

整合 :全球能源市场的过渡与变革

E r i n G r o s s i | U L 首席经济学家

摘要

世界各大工业国多年来在可再生能源的开发和利用方面都

曾犯过一些错误。美国国家科学院发布的一些出版物中例

举了政府对于技术研究以及国家实验室、大学院校以及智

囊团等机构所提出的产品概念的商业化未能给予充分重视

和投入。相反地，政府往往更乐衷于冒险性的投入，为在

某些情况下市场尚未肯定其价值并且尚未准备吸纳的技术

提供补贴。然而，在 2015 年的今天，针对在媒体头条记

录在案的所有这些错误，显然对能源领域，甚至是富裕国

家更为广阔的主流市场中的大部分参与者来说，可再生能

源正在发展和蓬勃兴起。德国对于全球可再生能源的发展

来说可谓居功至伟，这主要源于其自身在技术方面的大举

投入。实际上，德国在 2022 年之前关闭其所有核电厂的

决定可谓工业国家在可再生能源技术领域有史以来最具魄

力的一场豪赌。德国是否能够在不损害其制造业和工业的

前提下，达成它自己制定的严苛的气候变化目标是一个实

际而严肃的问题，也是世界上许多国家曾经提出和迫切需

要解答的问题。

考虑到德国方面的大胆冒险，同时带着对其成功前景的疑

问，U L 的首席经济学家研究了德国和美国的能源生态系

统，了解作为目前世界上的第五大经济体的德国，在可再

生能源方面为什么会甘冒如此巨大的经济风险，他们为什

么深信自己将取得最终的成功，以及美国和其他市场对于

尝试能源转型的德国能有何等帮助，又能从德国的经验中

学习到什么。这项工作的成果是更加清晰地描绘出了达成

能源领域的转型成果所需的投入，从而避免了漫长曲折的

过渡。研究还揭示了在美国开发并实现商业化能源领域的

技术创新和数字化颠覆是如何做好准备，让能源转型为

包括德国在内的世界各地许多其他国家所接受的。尽管如

此，直到今天，仍不明确这种转型是否或者什么时候会在

家庭层面发生。

本白皮书中表达的所有观点、看法或假设都是 UL 首席经济学家完成的研究成果，未必反映的是 UL LLC 的官方立场。 2

PUTTING THE PIECES TOGETHER

U L 的首席经济学家发现德国目前在分布式电源和可再生

能源方面的经验表明，技术可靠而且经济负责的转型的可

行性问题已经得到了解答。德国仍在继续推进它的能源议

程，且并未在后方出现任何技术或经济上的显著问题。现

在，台面上最大的问题是如何最好地将德国在平衡大规模

电网方面的工程“技术诀窍”与占比日益增加的可再生能

源，与美国各类可再生能源产品的超凡技术创新相结合，

以便加快全球的能源转型，并不断提高能源转型过程中的

经济吸引力。随着老方法、老系统和老技术渐渐淡出并走

向生命的终结，它们将被新方法、新系统和新技术所取

代，这些新生事物同时带来新行业的承诺并为市场创造价

值，更不用说它们为人类和地球带来的相关益处。在能源

领域固执于旧事物和接纳新事物之间的差距将通过对特定

价值和信念的评估和配置而最终得以弥合。关于气候变化

及其成因的看法、能源及其与国家安全的联系以及对一个

国家自身工业实力和活力的评估构成了相关的政策和市场

行为，并决定各个国家是会实现能源转型以及与其相关的

所有益处，还是会在旷日持久的过渡阶段中落在后面。虽

然美国和许多其他国家仍在考虑它们在这方面的选择，但

德国已经先行一步，基于价值和信念而做出了明确的决

定，并投入了全力实施。不论一个国家在能源转型中的立

场如何，U L 相信，从工程技术以及相关市场影响的角度，

对这一过程加深理解会让所有国家从中受益。U L 的首席

经济学家邀请所有相信全球正在进行一场迈向增加电力中

可再生发电来源的能源过渡和转型的个人和机构与我们合

作，来开展广泛的联盟合作，为了确保未来更加智慧、灵

活、具有环保意识和经济上可行的能源系统，解决所涉及

的重要技术和创新问题。

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“变革”的决策

推动了可再生能源市场

世界上其他国家近年来都在关注德国，因为这个国家在增

加可再生能源的发电量方面已经迈出了令人惊叹的一步。

事实上，德国可再生能源电力的比例在 2014 年已经超过

了 30%，而且计划在 2025 年前全国可再生能源的比例要

达到 40 -50%，并在 2050 年达到 80%。虽然美国在可再

生能源的生产总量方面要远超德国，但迄今为止美国可再

生能源的比例仅仅达到了总发电规模的大约 13 -14%，不

过目前其中大部分是大型水电。两个国家之间的差异是巨

大的，许多研究阐述了两国在规模、政策、一致性以及现

有能源基础设施条件方面的问题，以便淡化对两国可再生

能源发展进程的小差异比较。即便如此，两国在这方面最

大的差异，也是甚少提及但实际上最重要的一点，却在于

德国联邦政府做出了对其能源市场实施转型的决策。德国

所制定的将国家的能源投资组合转向以可再生能源、能效

以及可持续发展为主的发展趋势和政策建议的组合被称为

Energiewende，字面翻译为“能源转型”。

两国之间的最大差异 ... 在于德国联邦政府做出了对其能源市场实施转型的决策。

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诚然 Energiewende 具有很强的政策背景，是由默克

尔总理本人及其政府部门所领导的，但希望完全淘汰

核电并重组能源行业目前已成为了至少 85% 的德国人

的共识这一事实却并未得到充分的认识。实际上，甚至

是作为监管这场转型的德国监管机构，联邦经济技术部

（Bundesnetzagentur），也描述称德国的消费者们已

经忍受了各种费用的上涨，包括可再生能源附加费（R ES）

从 2000 年的每千瓦 0 .9 分上涨到了 2015 年的每千瓦

6 .17 分，用于支持基础设施的改造。全国大部分人仍然

坚定地支持正在发生的技术转变。该机构国际能源协调处

的主管 Nadia Horstmann 博士说“德国的消费者的确感

受到了绿色革命的影响，并希望看到价格最终将会下降。

2015 年 R ES 出现了十余年来的第一次下降，但虽然它未

来可能会保持稳定或略有下降，但它绝不会回到此前的价

格水平。”

为什么绝大部分德国人都会对承受国家能源体系转型带来的经济负担以及对世界能源体

系造成影响表示支持呢？

有多种原因，但通过我们在全国与德国庞大的能源生态系统中关键的利益相关方的交流，有四条理由最为突出。

德国民众总体来说珍视环境，并对其传统的化石燃料能源体系给气候变化带来的影响表示忧虑。

大部分德国人同意核电作为化石燃料的清洁替代品带来了许多令人担忧的问题，包括 1986 年的切尔诺贝利

以及日本 2011 年福岛第一核电站灾难最近所凸显的安全问题。德国人也关注核废料的处置方式以及处置地

点问题，更不用说核技术与引发严重国际安全问题的核武器之间的联系。

德国人基本同意实现更高程度的能源独立对于国家的安全目标，包括从该地区天然气的高昂费用中解放出

来是有益的。

但也许德国人表示支持最显著的一条理由是因为这个国家通过努力，它的专家们对于他们能够解决并最终

掌控这一工程挑战早已感到信心满满。通过这样做，他们将在这个国家创建新型生产性工业，创造价值，

并支持经济稳步发展走向未来。

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3

4

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总体来说，这个国家（美国）与其说正在转型，不如说正处于过渡阶段。

今天在德国甚至是公用事业部门的代表也同意能源转型在

技术上是可以实现，而且不可避免的。作为德国四大公用

事业公司之一的 EnBW 公司的能源经济与市场小组专家

Clemens Cremer 表示，一直到最近五年，公司才意识到

德国的能源转型将成为一项长久的政策。他指出，德国国

内在 20 世纪 90 年代对这个问题分歧较大，而 EnBW 和

其他几家大型公用事业公司一样，都等着保守党当权后对

其进行修订。直到 2010 年，他们才意识到这项政策是长

期性的。“即使是在 2008 年我加入这家公司时，我们也

没有真正感受到能源转型。我们对可再生能源正在进行的

投资是基于传统心态。举例来说，由于海上风电价格昂

贵，而且对许多其他投资者不开放，所以我们首先以此为

投资重点。”今天，Cremer 指出 EnBW 正投身于大规

模的竞赛，通过创新来进行自身的彻底改造，考虑它可能

提供用于家庭自动化、风电场维护，甚至是智能路灯设计

的新产品、新服务。“我们需要了解如何通过不同的方式

与客户合作。长期以来，我们一直以提供可靠的电力而著

称，”Cremer 说，“今天的人们对公用事业服务的期望

要比过去严苛的多，包括在提供能源创新方面。”

德国已经明确宣布了计划对其能源体系实施转型，并采取

了重要的措施来实现这一目标，然而美国并未从国家层面

这样做。加利福利亚、夏威夷以及纽约等几个富有前瞻性

的州正在切实地从监管和市场角度大力推动大规模的变

革，以提高他们电网系统的可持续性，佛蒙特州的伯林顿

和科罗拉多州的阿斯彭等城市甚至不顾他们所属的州政

府，已经采取了类似的做法。但总体来说，这个国家与其

说正在转型，不如说正处于过渡阶段，全国各地陆陆续续

不统一地采用了大相径庭的方法。美国总统奥巴马在其任

期内一贯支持能源行业由碳排放的化石燃料转向更有利于

地球的清洁可再生能源。在 2014 年 11 月，美国和中国宣

布两国将在 2025 年之前实现比 2005 年减少 26 -28% 的

温室气体排放的目标，并在 2030 年之前将非化石能源的

份额提高到 20%。 2015 年 8 月，美国环保署最终完成了

清洁能源计划，作为对抗气候变化的战略，其中包括电力

行业的脱碳。该计划包含了总共预计能使碳污染降低 32%

的相关措施，主要源自于淘汰占国内温室气体排放三分之

一的一批燃煤发电厂和效率较低的天然气或燃油电厂。

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然而，虽然清洁能源计划对温室气体减排的承诺在有些人

看来可能像是能源行业转型的真正授权，但事实是在气候

问题上的长期政治分歧削弱了这些提案，而且由于这些提

案是鉴于一系列法律挑战而形成的，因此其实施情况必定

会受到这些法律挑战的跟踪。美国公众的观点在很大程度

上正在改变环境的价值。尽管如此，人们对气候变化的看

法并非一致。皮尤研究中心 2014 年关于政治类型学的一

项研究发现 61% 的美国人相信地球正在变暖，只有 35%

的人对此表示不赞同。 40% 的美国人表示他们相信变暖

主要是由于人类活动造成的，而 18% 的公众表示他们认

为变暖主要是自然环境模式的结果。

皮尤研究中心 2015 年对普通公民的反馈样本与对美国科

学促进会（AAAS）相关科学家的反馈样本的一项比较研

究指出两组对象之间的一些认知差异自从 2009 年先期民

意调查以来并未发生过太大变化。举例来说，有 87% 的

科学家表示人类活动正在推动全球变暖，而民意调查中只

有一半的美国公众（50%）同意这一观点。然而，2014

年皮尤研究中心协同今日美国，就公众对于全球威胁和美

国在解决这些全球威胁中的作用的看法而开展的另一项民

意调查表明，气候变化问题与政治立场保持密切一致。对

于民主党来说，有 68% 的人认为全球气候变化构成了最

大的威胁之一，而只有 25% 的共和党人将气候变化视为

重大威胁。大部分共和党人认为全球气候变化属于小威胁

（32%）或者说完全不属于威胁（40%）。所以 2012 年

总统候选人的共和党阵营由气候变化怀疑论者组成，而正

在组建的 2016 年阵营仍然由气候怀疑论者组成就不令人

意外了。

61%

35%

4%

61% 的美国人相信地球正在变暖

35% 的美国人对此表示反对

4% 持其他意见

87% 的科学家相信人类活动正在推动全球变暖

50% 的美国人相信人类活动正在推动全球变暖

50%

87%

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对气候变化及其成因的基本原理缺乏一致认识，更不用说

对它与其他需要采取行动的重大国内和全球安全问题相比

来说的相对价值或重要性的一致认识，这意味着美国在这

方面还未做好转型的准备。然而，我们发现在各州或城市

层面有不少群体或是在环境和对抗气候变化方面同属一个

意识形态联盟，因此支持增加可再生能源技术和先进的电

网系统（例如加利福利亚；夏威夷；以及科罗拉多州的阿

斯彭），或是由于更加智能化、更加有效和稳定的电网系

统给市民带来的潜在经济和安全优势而受到推动（例如纽

约）。被非正式地称为“超级风暴桑迪”的纽约 2012 年

灾难性天气事件造成了非常具有破坏性的停电，迫使政治

领袖们更加审慎地检视分布式技术，以便创建更加可靠的

电网系统。纽约市的官员们意识到他们有可能领先于市场

并对涌入市场的分布式技术和信息技术资源浪潮的经济优

势加以利用，这使得他们着手确定经济因素来推动美国这

一领域的改变。虽然 2013 年的盖洛普民意调查显示经济

论证的确会让美国人民产生共鸣，使得 75% 的美国人表

示支持增加太阳能，另有 71% 支持进一步发展风电，然

能源体系变革的整体驱动因素，或者说变革运动背后的原

因中仍存在大量分歧。

特斯拉汽车公司法务部副总裁 James “ J im” Chen 认为，

与今天的情况相比，国家安全问题应当能够为国家能源体

系的改革提供更大的动力。“我们有半数的石油来自于海

外，其中一大部分来自中东，如果切断了这部分来源，实

质上就是一场经济战争。我们在波斯湾保有实质性的军事

力量，用于维护输油管道。我们每年在中东地区花费数百

亿美元，同样导致了恐怖主义和恐怖主义政权。”当然，

过去数十年来在公共领域有许多不同的声音明确表达了此

类论断，但并未对在美国实际发生的整体政治和经济定位

造成多大改变。

这与更多价值观问题（类似弗朗西斯教皇 2015 年 6 月在

意义深远的关于气候变化的 184 页教宗诏书中所阐述的

内容）的分歧，导致在美国出现了对于如何最好地实现能

源系统变革这个问题甚至更多的分歧，而德国在这方面也

早已取得了全国性的统一。

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可能的艺术：

德国关注增加可再生能源并保持电网的稳定性

过去五年来德国增加电网的可再生能源数量的经验本质上

在于平衡电网并使其保持稳定。在全国各地，监管部门、

输电系统运营商（TSO）、配电系统运营商（DSO）和可

再生能源供应商共同协作，以确保德国拥有世界上最可靠

的电网系统之一的长期记录不会由于太阳能和风能等可再

生能源的不稳定而受到影响。当他们开启这一旅程时，大

部分（如果不是全部）的专业人士并不认为这可能发生。

正如 C lemens Cremer 所说，“大型公用事业机构内部

的普遍心态是我们不可能加入超过 10% 的可再生能源，

因为这行不通。”当然，传统电网系统运营商并未预期到

信息技术工具和资源的创建——其可帮助以更高比例的可

再生能源实现平衡。


有一群经济专家作为改革者的确曾预见到为了实现平衡支

持整合的技术需求。他们就读于科隆大学时，创建了一

家名为 Next Kraftwerke 的新公司。如今这家公司已经

成为一家大型虚拟电厂（VPP），是能源交易所现货市场

（EPEX）上的一家认证电力交易商。Next Kraftwerke

一直保持小规模运营，直到 2012 年德国可再生能源法案

更新后，允许 VPP 向能源市场直接出售电力。创始人之

一的 Hendrik Saemisch 说道：“当我们提出建立 VPP

的想法时，我们想的是，如果可再生能源能够像传统电厂

一样承担同等水平的电网责任，会怎样 ? 我们认为这将促

使能源行业中可再生能源大幅增加。今天，我们的虚拟电

厂会在几分钟内定期校正电网的不平衡，我们的交易部门

目前每年销售超过 5 太瓦时的可再生能源，而我们才刚刚

起步。”

事实上，包括 Next Kraftwerke 在内的 30 家 VPP 在德

国可再生能源的迅速增长中发挥着关键作用，因为是它们

通过帮助各家产商提供传感器技术和精密的软件工具，将

各种类型的各家能源生产商联系在了一起，其中有许多是

农民，他们在田地上安装了太阳能板，并向开放的能源市

场销售他们的电力。他们还作为中央组织机构来帮助提高

电网的可靠性。为分布式电力的供应商提供指导，指导他

们或是增加产量来交付峰值负荷电力，或者停产以免系统

超载，这种能力使得德国电网系统运营商们获得了所需的

灵活性，在核电和火电下线的情况下，用以确保电网稳定

性。平衡市场对于 Next Kraftwerke 来说也是有利可图

的。创始人们表示，2014 年他们盈利 1 .80 亿欧元，并在

他们公司成立的头几年就实现了盈利。

2015 年 3 月 20 日发生了日食，整个欧洲的阳光有大约

80% 被阻隔了约 3 个小时，这个过程对于 VPP 来说是对

他们能否提供足够的灵活性渡过难关并维持电网供电的一

次重要考验。虽然 Saemisch 表示它的确是一次挑战，

而且价格在当天的确出现了短时的上涨和下调，但并未

造成电力短缺，他感到该系统有能力应对甚至更多的中

断而不会发生故障。德国电网仍然是世界上最可靠的电

网之一，其系统平均停电持续时间指数（SAI DI）实际上

在 2012 和 2013 年随着可再生能源数量的大幅增加而出

现了下降。SAI DI 衡量了每个客户的平均年度停机时间，

而德国 2013 年的该指标数值为 15 .32 分钟，是英国电网

停电时间的四分之一，同时明显优于美国电网。应对像日

食这样的挑战并保持电网稳定为整个国家建立了信心，让

国人深信大幅增加可再生能源的比例也可能获得成功。

Saemisch 捕捉到了如今德国许多重要的能源利益相关方

的情绪，他说，“看来甚至不需要更大型的公用事业机构

的参与就可能实现 100% 可再生能源的整合了。”

“当我们提出建立 VPP 的想法时，我们想的是，如果可再生能源能够像传统电厂一

样承担同等水平的电网责任，会怎样 ?”— HENDRIK SAEMISCH，NEXT KRAFTWERKE 的创始人

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传统供应商指出事情并没有那么简单。作为德国四大输电

系统运营商（TSO）之一的 50Hertz 公司互联运营及系

统安全部的主管 Martin Wolter 博士指出，将需要越来

越多的 VPP，还有类似移相变压器这样更加智能的电网产

品，从而提高全网的可观测性和对电厂的控制。在那之前，

TSO 仍会在转型中扮演着重要的角色，提供平衡并与其他

国家建立电网连接，以帮助管理电网拥堵。他还指出，能

源转换会涉及经济挑战，尤其是考虑到德国的总体需电量

并未上升、电价仍然过低，而且现在针对太阳能发电的政

府奖励有所减少的实际情况，他感到在并未完全摧毁的情

况下，向系统引入额外的可再生能源的商业案例是富有挑

战性的。

可能有助于为在德国增加更多可再生能源的商业案例提供

支持的一样事物是蓄电池储能。Wolter 指出，“随着蓄

电池储能的引入，太阳能发电器可以在上午早些时候出售

电力，中午给蓄电池充电，随后日落时再次出售电力。”

遗憾的是，德国尚未把关注点放在蓄电池储能技术和创新

上，尤其大型蓄电池在德国并不常见。德国的一些能源企

业提出高昂的蓄电池成本构成了推广使用的壁垒，虽然他

们也说在光伏发电在德国为了得到市场认可而获得补贴的

情况下，一旦太阳能成本出现大幅下降，那么蓄电池成本

也很可能出现大幅下跌。蓄电池在德国的能源转型过程中

至今未受到重点关注的更主要原因在于现有的市场参与者

一直在兜售他们自己的技术，将其作为蓄电池储能的可行

替代方案。

更大型的公用事业机构指出它们的水电是电力蓄能的一种

有效替代方案，因为它能够从零电力快速上升到最大输出，

而 VPP 注意到甚至是在电网中可再生能源高比例的情况

下，它们所提供的灵活性也是有效的。在德国有更多的创

新想法和做法被用于开发各种方法，来分流和利用剩余能

源，比如电热转化技术，这也有助于在这个国家避免使用

煤炭来加热。显然蓄电池在德国属于落后技术，虽然大多

数专家都同意为了在德国成功实现可再生能源发电比例超

过 50%，他们需要蓄能。蓄电池还将为德国能源市场的

消费侧提供帮助，使居民在未来能够储存能量，并将多余

的能量回售给电网。用于家庭的蓄电池还可能有助于为该

国电动车日益增长的需求提供支持，大部分专家预期这种

情况将在未来五年内发生。

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德国能源行业的利益相关方一直被问及并回答的问题是德国如何能够在不影响

电网可靠性的前提下增加更多的可再生能源。

德国信息技术、电信及新媒体协会（B ITKOM）智能电网

及能源部主管 Fel ix Dembski 也表示消费者难以接触智

能家庭自动化技术。根据 Dembski 的说法，德国政府发

布了智能电表推广的一份指令，要求从 2017 年开始，智

能电表将覆盖所有年用电量超过 6000 千瓦时的家庭。许

多公用事业机构推迟了这一措施，它们觉得相对于今天的

低电价，要让设备发挥作用的费用过于高昂，而且德国的

需求量会很低。虽然大多数能源专家同意今天的德国消费

者并未强烈要求管理他们的能源使用，但 B ITKOM 相信

政府选择了合适水平的家庭消费者作为该动议的目标。他

们进一步相信，随着消费者开始改变他们的行为方式，利

用较低的电价并避免高峰期用电，向家庭发出反映整体电

网压力的价格信号将带来自动化系统这样的节能技术的蓬

勃兴起。Dembski 解释说，“我们将谨慎地建设这类基

础设施，因为它是创新性消费者友好型应用的基础。这是

数字化一直以来的工作方式。如今，信用卡要多于数字储

蓄账户。智能手机要多于移动电话。对能源同样也是可能

的——只要我们携手合作。实际情况是有太多的利益相关

方在绞尽脑汁，给予能源系统进行这种互动为什么可能毫

无意义找理由。太贵、太复杂、没有需求——这恰好是他

们十五年前对可再生能源的看法。”

除了智能电表和自动化系统，Dembski 指出随着能源转

型趋于成熟，并将它的触角拓展到全国各地，德国在未来

的 5 -10 年里还将需要针对各级电网的 IT 安全管理系统，

以及各种电网监测和电网诊断系统。作为一家可再生能源

行业商务发展协会，可再生能源汉堡集群机构的国际代表

Jan Luca Plewa 对更加智能的电网技术的案例今天正最

终在德国成就的说法表示同意。他表示，为了更好地管理

电网拥堵，很快就将需要传感器和储能技术。“我们需要

世界上的 I BM 和 Google 来到德国，帮助我们成为数据

商务人士。我们需要信息处理专家，而不是电力，用于帮

助指明前进的方向，因为电网通信对于我们的未来将非常

重要。”

到目前为止，德国的能源转型在很大程度上是以工程为核

心的。德国能源行业的利益相关方一直被问及并回答的问

题是德国如何能够在不影响电网可靠性的前提下增加更多

的可再生能源。它们已经从政策角度成功地找到了合适的

手段，来推动太阳能和风能技术的增长，并将其载入电网，

同时利用技术工具使电网保持稳定。随着该国的能源领导

者们对于平衡任务变得娴熟，重点将转为开发合适的商务

案例，推动正在进行的转型达到下一级成熟度和复杂度。

现在出现的问题是如何整合储能技术，如何更好更多地连

接德国各地和欧盟其他国家，以及如何实现电网的智能化，

以实现具有响应性的可靠电网系统的终极目标。虽然德国

至今已被电网稳定性和管理问题所消耗殆尽，但值得注意

的是，美国已经能够在德国企业目前指出要达到该国可再

生能源份额的下一水平（50 -60% 及以上）的技术需求所

属的确切领域开展能源创新了。

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美国的成功创新

可能填补德国的能源盲点

谈及能源领域的转型和现代化，德国和美国之间最有趣的

分歧之一在于，在德国最重要的电网平衡和维护问题往往

不会引起多数美国能源专家以及创新者的重视。德国的工

程师们在可再生能源时代迎接了与维持电网完整性相关的

重大挑战，而在大西洋的另一边，事实证明这一话题并没

有那么引人入胜。在美国，当今的话题一直围绕着“智能”

二字，从建筑，到电网，到技术和城市。美国能源领域的

创新者和企业家们往往会更多地受到“网络”这一理念的

启发，而这个理念是被有意碎片化和高度概念化的。在德

国，人们会更多地把能源视为一种铜板概念，是一种可以

将能源送往任何它需要的地方的系统。因此德国采用的是

全局性系统化的方法来进行能源转型，而美国目前更多的

是从零星着手，大多由创新型公司和企业，而不是监管机

构和公用事业机构来推动。

并不是德国对智能化能源系统不感兴趣；而是这个国家倾

向于在示范性项目的背景下对其加以关注，比如佩尔沃姆

的岛屿微型电网。在那里，能源专家和工程师们正在为电

网加载智能电表和蓄电池，以实现电网的可视化与管理控

制，使系统与引入的越来越高比例的可再生能源保持平

衡。佩尔沃姆岛智能区域项目的代表 Dieter Haack 表示，

他们利用所建设的智能电网，在一年中生产出了达到该岛

屿所需的三倍的电力。该小组目前正致力于创新性地通过

利用智能蓄电池蓄能来暂缓生产，并达到更加合适的

平衡。

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德国的研究和试验是在这样偏远的地点进行的，而美国已

经开始了蓄电池技术、自动化系统、电网互联以及能够管

理电网活动的各类信息技术工具的主流商业化过程。虽然

美国全国缺乏明确的转型愿景和意向，还有集中化的重点

以及实现全国电网系统的连接和平衡的约束，但通过根据

需要增加分布式蓄电池资源，美国的企业家们已经完成了

独立的商业案例，完成了各类技术的开发和上市，而这些

是德国最终需要用于支持其自身能源转型的。

Elon Musk 最近宣布，其以高端电动车而著称的公司——

特斯拉汽车将开始向家庭、商业和公用事业机构销售蓄

电池，这对蓄电池技术行业以及可再生能源行业来说都

将是一场变革。价值大约 $3500 的 Powerwall 家用系

统以及价值约 $25 ,000 的 Powerpack 商用系统的产品

预计今年晚些时候将开始发送给客户。家用系统能储存

10 千瓦时，足以为普通的美国家庭提供大约八小时的电

力。Powerpack 工业设备是一种机柜和货架系统，理论

上能够通过向货架另外填装 10 千瓦容量的设备扩展到最

高 500 千瓦时。可以连接多台设备，形成 10 兆瓦时的容

量。多数分析师认为价格的因素将使得储能技术只能为富

人和前沿企业所使用，尤其是在电费高于国家平均水平的

美国各地区。这些地区本身的规模使它们能够吸纳和摊

销新型技术这种更高的成本。然而与太阳能板相结合的

Powerwall 技术的回收期可能仍然超出了美国普通消费

者和普通企业的能力范围，显然市场将集中于改进特斯拉

技术，并可能像太阳能板一样降低成本。公司的创始人对

外公开其技术专利，以便于确保这种情况的发生。

特斯拉公开宣布，迄今为止，90% 预订 Powerpacks 的

消费者是公用事业企业。实际上，在美国有越来越多的公

用事业企业正在认真考虑在电网系统增加了更多的可再生

能源的情况下，利用蓄电池蓄能来保持电网的平衡和稳定

性。现在对于德国输电系统运营商来说，显然也可能在可

再生能源上升到新水平的同时，增加稳定性措施。特斯拉

预计蓄电池的价格很快会有所下调。仅仅位于内华达州的

Gigafactory 就预计会削减当前价格的 1/3。创始人之一

的 J B Straubel 认为蓄电池的功率密度将经历 8 -13% 的

提升，而成本会逐年降低。回顾中国的工业机器曾推动的

太阳能板的快速商业化，一些分析人士相信在未来三年内

价格将下降多达 50%，使其进入主流市场企业所能企及

的范围。

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在用于管理电网系统的传感技术和数据解决方案方面，

I BM 和思科都在大力提升电网的可视化、控制系统和安全

性。到目前为止， I BM 也已经将公用事业公司作为他们未

来的期望客户，承诺帮助他们实现新型分布式电网系统的

可视化和中央化命令和编排，从而实现效率的最大化，基

于市场需求达到更高数量的可再生能源，并推动包括大型

蓄电池在内的各类技术的灵活性和稳定性。就像云技术正

在彻底变革商务实践一样，I BM 公司提出利用云技术来更

好地管理电网及其相关数据，从而实现完全不同于今天的

成本降低和优化。

像 U L 和国际电工技术委员会（ I EC）这样的机构为在智

能产品和电网系统相关要求方面的国际交流和合作提供了

富有意义的场所，推动了该领域工程和商业化进程。今天，

德美在分布式电力技术问题以及创建智能电网等方面的相

关合作中的一个突出亮点是通过 I EEE（电气与电子工程

师协会）的会员资格提供交流机会并开展各种活动。该组

织作为希望分享最佳实践和信息的世界各地专家们的活动

中心，同时也为该行业制定和统一了一系列所需的产品和

系统标准。逆变器是一个重要的产品类别，对此德国已为

标准的制定提供了重要的技术知识和专业技术，而美国和

其他国际专家也对此做出了贡献并对其进行了打磨。 I EEE

电力和能源学会的执行董事 Patr ick Ryan 说，该机构着

力于将工程师们团结在一起，打破壁垒，并为他们建立联

系，从而推动能源创新的整体思路。“由于对‘智能电网’

这一新生技术的陌生和不了解，许多传统工程师并不愿意

轻易尝试。我们通常鼓励工程师和技术人员不要为规避风

险而不敢尝试新事物。毕竟，这一技术已为普通大众所熟

悉，而且从配送、传输以及利用的角度为我们提供了实现

电网现代化的机会。它最终将造福这一领域，实现许多新

的交流和分享方式。”

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结论：许多发展中国家

将一跃进入智能分布式能源体系

U L 的首席经济学家所开展的研究表明，美国和德国目前

在寻找可能的能源解决方案或者大范围吸纳彼此的技术发

展方面尚未进行充分的合作。是时候让两大龙头开始更广

泛地分享德国在平衡与管理电网中成规模的可再生能源这

方面的信息了。美国必须加强它在各类蓄电池、互联网以

及智能自动化设备的产品层面上技术知识共享，当然还有

基于美国的数据管理和分析能力。鉴于两国及其系统之间

的差异，这种共享很容易陷入停滞，但这种信息是具有国

际相关性的，并能够借助不同的能源生态系统加以统一和

推动。还需要为这些领域中的标准编制贡献力量并开展合

作。虽然德国认为 100% 使用可再生能源的未来目前从技

术角度来说，对它已无任何问题，但美国仍在通过包括数

字技术在内的各类技术积极贡献力量，德国工程师现在认

识到了这些技术对于实现能源转型的必要性。一些美国公

司所着力开发的端到端数据分析与灵活的长时间蓄能技术

等创新的影响只是在未来五年内能够实现能源价值链的部

分重大转变的几种技术。

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技术知识的组合 . . . 加上设计与实施 . . . 将使有超过 10 亿人口缺乏基本电力供应的

众多发展中国家的智能化电网系统得到更加飞速的发展和实施。

正如 U L 在这项研究中所调查分析的德国企业所指出的那

样，美国在其电网系统向更加清洁高效的分布式弹性电网

过渡的过程中有一些挑战需要克服。其中一条，由于设备

和系统受到忽视和出现老化，因此光是改造美国某些地区

的电网就需要大量投入。在这方面，德国的出发点更具优

势，它可以从更加可靠和维护得当的电网系统着手。德国

大部分的输配电系统都在第二次世界大战后遭受了破坏并

进行了更换，而美国大部分地区的电网则趋于老化，可靠

性和弹性也较差。

由于决策在很大程度上取决于大型公用事业公司，而在一

些情况下，这些公司或是缺乏利润激励或是缺少对现有电

网系统进行重大投资的管理机构，因此转型存在甚至更大

的不确定性。也就是说，欧洲、大亚洲以及非洲这些成长

中的能源市场现在已经做好准备，投身于各种相关产品的

快速商业化，使各类蓄电池、针对公用事业公司和消费者

的智能化传感设备以及自动化技术等所需设备的价格有所

降低，这将使对这类强化系统的投资对美国公用事业公司

以及其他能源企业来说更具经济吸引力。显然美国是能源

领域创业活动和技术实力的发电站，因此它只会在其领土

上继续在很大程度上对这些技术的商业化和快速部署做出

重大贡献，但世界上的其他国家的贡献程度可能会更大。

在电网平衡和稳定性方面的技术知识的组合，加上分布式

能源产品的设计和实施将使智能化电网系统，在有超过

10 亿人口缺乏基本电力供应的众多发展中国家中，得到

更加飞速的发展和实施。与东南亚的情况非常相似，拉丁

美洲和非洲的传统电信技术也正向有利于直接进入无线世

界的方向飞跃式发展，这些国家也可能一开始就考虑到飞

跃发展的能源系统分布更广和更加高效的优势。

这些国家在推动分布式电力技术的关注和需求这方面所做

出的贡献将为不断创新、以及长期来看设备价格的相应总

体下降提供保障。这些国家在其能源领域也有更大的自由

来设计一系列有效的商业模式（例如社区共享、独立式，

或由公用事业公司提供支持），而美国在这方面则由于面

临庞大而复杂的能源网络而充满波折。美国公用事业领域，

和大多数行业一样，都是为了满足其自身的经济利益，而

且在美国许多地方，公用事业企业阻碍行业创新，好让更

多企业被迫共同分担相关的费用负担。这种情况的麻烦点

之一在于公用事业公司所经营的是公众必需品，而不仅仅

是商品，这意味着它们的商业立场不可避免地将提出了重

要的价值观问题，并引起社会各方的纠结。

美国各地私营的能源和技术企业正通过开发所需的产品，

在公用事业公司参与这个过程之前独立于电网之外，从而

越来越多地让公用事业公司为在创新方面的不利立场而付

出代价。从微电网越来越多地用于大学和医学校区，到世

界 500 强乐于投资大量的可再生电力和蓄电池技术，用

于生产和储存能源供本公司使用，这些团体正在拿走交给

公用事业公司的钱，并让它们重新考虑在拥有和投资系统

和设备方面的立场。

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美国有更多的公用事业公司和能源行业的其他企业开始认

识到并接受的事实是，能源转型对于美国来说既是可行也

是所需要的，这样才能实现更加环保负责、有弹性和智能

化的能源系统，多家新企业应运而生。这个国家也会越来

越多地看到相关分布式设备的定价将开始更多地成为一种

工具，而减少对整体变革过程的阻碍。德国通过在一段时

间内向太阳能发电机和风能发电机提供高额补贴，操纵分

布式系统某些部分的定价问题所意识到的是他们可以在希

望造成相应的行为改变的领域，对定价施加压力，并随着

整体转型过程的发生，灵活调整压力水平。

当德国的监管部门意识到他们正使太阳能价格变得过于低

廉，并使系统开始被太阳能所占据，从而需要调节电网平

衡时，监管部门降低了这些奖励，反之关注于降低需求的

刺激。可能美国（部分地区可能走在前面）会发现自己处

于和德国相似的境地，例如，需要考虑提高电价，以便刺

激商用和住宅建筑市场中的能效市场。将基于市场的新定

价与通过能够实时洞察电网压力的建筑自动化产品所发送

给客户的信号相结合的能力是在分布式电力市场中实现定

价标准化的重要里程碑之一。在这之前有许多里程碑需要

达成，德国早已走在了前面。在能源领域整体心态和理念

上能够进行改变的范围内，美国也能发展其意图以实现全

国性的转型。

非常重要的一点是，让美国能源行业的各个利益相关方认

识到分布式系统各个要素（例如光伏板、风力涡轮机、逆

变器、蓄电池等）的定价可能继续保持高价，成为整体采

用智能化可再生电网系统的壁垒。尽管如此，能源转型要

求系统化思维，并反过来要求进行协调。虽然德国的能源

系统不同于美国，但德国已经证明实现能源行业中各类企

业之间一定程度的协调，在较短的时间内推动电网的重大

变革是可能的。如果美国能够弄清如何利用德国为规模化

可再生能源的电网稳定性所研发的工程技术知识，并将其

与美国传感器方面的技术实力相结合。 IT 控制系统和产

品，以及数据分析，大部分战斗是可以取胜的。如果美国

也能与德国以及其他全球利益相关方合作推动蓄电池蓄能

的商业化并使价格下调，那么分布式电力系统所有最重要

的部分都将准备就绪。

最后，U L 的首席经济学家预测，在未来几十年，一个远

远更加分散化、有弹性和智能化的能源未来将掌控全球，

因为全球市场领头人已经认识到分布式电力对于应对环境

挑战将做出重大贡献，且凭借当今的机械和电气工程以及

信息技术资源在技术上是可行的，并能够为相关设备、标

准、系统和信息资源创造和发展出各类新的商业产业。一

些国家和企业将继续坚持过往，并与预期的思路和系统相

抗争，而从经济获利角度出发选择立场的大部分国家和工

业企业都将为了世界更加明亮和强大的能源未来而努力和

做出贡献。

本项研究是在 Lismore 咨询公司的协助下完成的，将外部观点与内部理解相结合，以提升商业价值（www.lismoreintl.com）。 18

全球能源市场的过渡与变革 - China | UL ·...

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