负瓦特:被忽视的“第五大能源”
在中国,每发一度电大约需要300-400克煤炭,排放870克左右二氧化碳。即使采用像太阳能这样的清洁能源,每度电也将排放13-19克二氧化碳,这些都是产生温室效应的来源。在人类不断寻找新型清洁能源的同时,另一个高效清洁的能源却一直被忽视,那就是被称为“负瓦特”(Negawatt)的“第五大能源”,在保持经济发展增速的前提下,通过节电手段节省的用电量相当于少建造几十座发电厂。其中对用电方(需求侧)进行管理的自动需求侧响应技术(ADR,Automated Demand Response)则堪称“负瓦特”的制造工厂。
“负瓦特”这一概念早在1989年由洛基山环境研究所(Rocky Mountain Institute)环境学家和能效专家洛温斯(Amory Lovins)提出。其核心思想是,在自然资源有限的情况下,采取节能措施而节约下的一瓦电力可以另作他用,这是最为廉价、清洁的能源方案。
联合国2010年《可持续发展能源前景》报告指出,节能增效比减排温室气体最低廉方案的成本还要低2/3。这使得“负瓦特”的概念成为现今制定全球能源计划和政策的核心。
负瓦特的技术支撑
作为二氧化碳最大的排放来源之一,电力的生产与供应,尤其是火电一直是空气污染治理的重点。通常而言,用电量与经济增长保持同步,这也意味着经济发展势必有空气污染相伴随。但是据《经济学人》杂志报道,2014年工业化国家的用电量比2013年减少0.9%,甚至比2007年的用电量还微有下降,但是经济却增长了6.3%。
这一成就在很大程度上归功于对电力需求侧的管理,一方面政府通过价格来引导用户用电,另一方面则大力实施节能减排技术,比如在建筑物中采用更为先进的制冷/制热系统,普及LED灯等等,但是单纯的价格控制和产品技术的创新还不足以达到高效用电的目标。
以往由于用户端分布广泛且用电不均,随机性强,管理难度大,造成供电量与用电量常常不匹配,用电高峰集中时电力供应严重不足,而低谷时却浪费严重。随着物联与互联技术的成熟,人们发现终端用户的行为在智能网络的管理下可以变得规范有序,一旦优化,甚至可以创造出比产品节能更多的“负瓦特”。
2001年,美国电力科学研究院(EPRI)提出智能电网项目研究,借助于物联与互联技术,架设一张从能源开发到终端用户管理的数字化信息网络。有了这张智能网络,人们能够实现供电侧与需求侧的电力协同,实现电网与用户电力流、信息流、业务流的实时互动,并且通过智能化的互动管理,调动用户参与优化需求侧的电力使用,平滑波峰与峰谷的电力需求,减少不必要的电厂建设。这一技术称为自动需求侧响应技术。
据中国电力科学院预测,一旦大规模应用ADR技术,中国可以显著减少供电不足情况的发生,并每年节省1%-1.2%的用电量,到2020年之前能够节省相当于40座100万千瓦电厂的发电量,相当于一年减少1.3亿吨标准煤消耗(一座100万千瓦电厂基本相当于一个大型核反应堆)。“负瓦特”实际创造出众多的“虚拟电厂”,在应对环境污染、节能减排上有着巨大的前景。
为此,继2006年欧盟推出《欧盟智能电网技术框架》,2009年,美国奥巴马政府将智能电网提高至国家战略层面之后,中国也于2009年提出建设“坚强智能电网”,并且于2011年在天津泰达工业园区展开电力需求侧管理项目试点工作,在泰达项目取得成功后,又逐渐在北京、苏州、唐山、佛山市开展电力需求侧管理城市综合试点,在上海市开展需求侧响应试点工作。2015年,发改委和财政部联合发布《关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知》,要求各有关单位要在前期试点工作的基础上,进一步突出特色,建立长效机制,更好发挥试点的引领示范作用。
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