德國能源產業：擁抱數字化

文 | 本刊記者 范珊珊

從長遠來看，數字化對能源部門的業務結構和消費模式的改變仍然是未知的。

數字化的浪潮正在席卷全球，德國也不例外。從工業4.0的提出到能源轉型2.0進一步實施，數字化轉型成為了德國能源轉型下一階段的焦點，公用事業部門稱之為“有史以來規模最大的國家IT項目”。太陽能和風能發電設施將取代傳統發電廠成為電力系統的支柱，這需要更為靈活的供需匹配方式。如果德國要實現雄心勃勃的氣候目標，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，并進入供暖部門以取代石油和天然氣。

毫無疑問，數字技術使得德國上萬個小型能源系統之間的連接更加智能、高效。能源智庫Agora數字化專家斯蒂芬妮·羅佩努斯（Stephanie Ropenus）表示，“數字化現象是能源轉型的一次巨大飛躍。”

在德國，能源部門在采用數字技術方面已經落后于其他行業。近幾年，能源行業慢慢地開始興起出現大數據、虛擬發電廠、智能電網、物聯網、共享經濟和區塊鏈技術等流行語。

IT和通信部門將不得不與能源部門融合。這不僅是工業的范式轉變，也是社會范式的轉變。具有全新商業模式的公司憑借數字技術能夠進入能源市場，他們將普通電力消費者轉變為電力交易者。

盡管取得了進展，但從長遠來看，數字化對能源部門的業務結構和消費模式的改變仍然是未知的。

“沒有發電廠的發電商”

在過去，電力消費是線性過程。消費者打開電氣設備，就是在使用電力，關閉就是停止消費。而智能電氣設備的應用開始改變這一情景。這些智能設備通過網絡接受和發送信息，諸如電力需求、用電情況、電力價格和環境變量等。基于這些信息，可以優化電力消費，以便更好地調節供需。

在德國，越來越多的家庭開始安裝智能家居系統。2015年安裝智能家居系統的家庭還不到100萬，預計到2020年將有550萬家庭安裝。智能照明系統目前最為普遍，諸如BSH、LG、GE等制造商都將自己的產品接入到互聯網平臺上，比如Amazon Alexa，Google Home，IFTTT，Conrad Connect和nest.15等。

而工業用戶也在利用創新的方式購買更為廉價的電力。德國一家鋁廠對自己的電爐進行了升級改造，創建虛擬儲存設施，容量為1.1GWh，這使得輸出可以上下調整25%。

由于更多分散的電源和私人發電商的加入，數字平臺系統將面臨更多的復雜性，與此同時他們會建立新的合作形式和貿易關系。

很長一短時間內，德國公共事業公司一直和大工業用戶合作。靈活的電力供應方案僅僅是提供給大客戶。由于數字技術出現和交易成本的降低，小型公司甚至是私人用戶都可以獲得交易的機會。

德國初創公司Next Kraftwerke稱自己是一家“沒有任何發電廠的發電廠運營商”，它建立一個擁有4000多個可再生能源發電裝置的網絡平臺，其總容量相當于幾個核電站，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備，在極端情況下，他們甚至可以脫離電網實現能源自給自足狀態。

歐洲管理與技術學院（ESMT）高級講師克里斯托·弗漢堡（Christoph Burger）表示，能源轉型已經走到了分水嶺，可再生能源的份額達到足夠高的水平，靈活的供需將帶來一個蓬勃發展的市場。“在大約十年前，像Tennet這樣的大型電網運營商每年只需要幾次干預電網，在2015年，Tennet實施了大約1400個網絡干預措施。”

公共事業的挑戰

更加分散且靈活的電力系統的出現，對擁有大型傳統發電廠的公用事業公司的商業模式構成了巨大威脅。

市場領導者意昂集團E.ON和萊茵集團RWE為了應對挑戰進行了拆分。就像他們的傳統競爭對手EnBW和Vattenfall一樣，希望開拓出新的商業模式，變身與IT巨頭合作的新玩家。

當地公用事業協會（VKU）擔心其成員處于劣勢，因為智能電表數據首先被轉移到輸電網運營商。許多新能源商業模式依賴于智能電表大量數據集的自動分析，這意味著數據所有權是一個備受爭議的問題。

在德國，公用事業的未來自2016年以來一直受到特別關注。公用事業必須改變其業務戰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。現在，數字化提供了許多小公司超越公用事業的傳統發電，銷售和運輸業務以外的潛力。

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備生產數字儀表板，甚至包括從加熱系統到太陽能電池板、電池存儲系統再到電動汽車等產品。這個家庭能源管理系統將于明年推向市場，到時會成為大型德國公用事業公司提供一系列產品中的亮點。

數字風險

“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有著敏銳的洞察力。有些公司認為他們在互聯網平臺上的經驗可能會讓他們比現有的電力公司更有優勢。”羅佩努斯說：“我們首先考慮的應該是誰將獲得接收數據的授權？誰可以關閉，何時關閉？誰被允許做出哪些決定？這個過程是由市場還是電網安全推動的？”

此外，匯總和匿名的個人能源使用數據可以提高對能源系統的了解，例如負載配置文件，有助于降低消費者的能源成本。

數字技術在能源領域的快速發展引發了對數據隱私、網絡攻擊和停電風險的擔憂。明斯特大學的科學家已經證明，智能電表提供的功耗詳細數據可以羅列用戶家庭所看的電視節目。

隱私和數據所有權也是消費者的主要關注點，尤其是隨著越來越多的連接設備收集更詳細的數據。例如，智能電表收集的家庭能源使用數據可用于判斷某人何時在家，使用淋浴或泡茶。

羅佩努斯承認私人家庭的最終數字化形式仍然不確定。“人們在何種程度上允許外部遠程訪問他們的家。”

數字化的引入對供應安全的影響尚不清楚。在德國，停電非常罕見。德國能源署（Dena）認為，“數字基礎設施作為未來能源系統的核心要素發揮越來越重要的作用，數字整合可能會增加多米諾骨牌效應的風險。”

但是，仍有很多專家堅持認為，數字能源轉型可以加強對網絡攻擊和大規模停電的防御，因為有可能在沒有外部傳輸網絡的幫助下，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。即使電力公司設計出高度安全的配電網，充電站網絡也可能出現一個新的漏洞。同時關閉大量充電站可能會導致電網癱瘓。

羅佩努斯認為，在電源安全方面，能源轉型的數字化是一個“游戲規則改變者”。但是，在網格運營商的交換機房中，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。

完善的監管

Dena認為，監管框架是挖掘數字能源轉型創新潛力的關鍵。“監管機構必須建立一個可靠的框架，以便成熟的公司，初創企業等參與者能夠實現這一潛力，并開發出新的解決方案。”

“數字化必須成為任何未來政策和監管框架的重點”，E.ON的政治事務主管維拉·布倫澤爾（Vera Brenzel）在柏林的一次專家活動中說。“數據的自由流動也是跨國界，對于為客戶創造新服務并充分利用數字化潛力至關重要。”

Bitkom公司的一位專家還強調了監管對于制定正確激勵措施的重要性。“如果不進行詳細的改革，重新定義無數的市場關系，無論是在互聯網還是電力市場，我們都不會取得太大進展。例如，創建可交易產品，為成套供熱裝置或儲能裝置提供靈活性，或在鄰居之間實現電力交易。這需要對許多參數進行調整。”

德國新出臺的《能源轉型數字化法案》以智能電表的引入為中心，預示著德國推出智能電網，智能電表和智能家居。法律規定從大型電力消費者和發電設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注。

基于分散和小規模電力交換的新商業理念的絆腳石是高交易成本。許多業內人士認為，“區塊鏈”技術可能是解決這一問題的革命性解決方案。區塊鏈也是在線貨幣比特幣背后的系統，允許消費者之間的廉價和安全的交易處理，而不需要中央調解員。

新責任基金會（S t i f t u n g N e u e Verantwortung）一位專家則公開表示，《能源轉型數字化法案》在“生效之前就已過時”，并沒有考慮到區塊鏈技術等最新的發展。“我們要考慮如何加快這一過程，或者以對所有技術開放的方式進行設計，并且避免通過實施過時或錯誤的技術來創建路徑依賴。”

“但是，電力供應太重要了，不能急于求成。我們正在對極為重要的基礎設施進行創新，必須極其謹慎。德國堅持非常嚴格的安全標準，這可能需要更長的時間。”羅佩努斯強調。