現(xiàn)代化生活的種種便利是建立在數(shù)量眾多，覆蓋面積廣袤的電網(wǎng)之上的。小到電燈泡，大到地鐵等公共交通設(shè)施，我們生活的方方面面都和電網(wǎng)息息相關(guān)。然而，日新月異的科技革命并沒有給電網(wǎng)帶來什么創(chuàng)新?，F(xiàn)有的電網(wǎng)基本上都存在設(shè)計老舊和基礎(chǔ)設(shè)施老化的問題。這些電網(wǎng)都是集中式架構(gòu)，由位于偏遠地區(qū)的大型發(fā)電場供電，通過復(fù)雜的輸電和配電網(wǎng)絡(luò)到達千家萬戶。協(xié)調(diào)和發(fā)電的過程是以交流電的形式，復(fù)雜的輸電和配電網(wǎng)絡(luò)是由地區(qū)系統(tǒng)運營商或者獨立系統(tǒng)運營商管理。這些獨立系統(tǒng)運營商不僅需要實時平衡電力的生產(chǎn)和消費，還需要確保遠程生產(chǎn)的電力可以避開龐大的輸電和配電網(wǎng)絡(luò)中的擁堵，進而成功送達客戶。盡管我們目前所賴以生存的集中式電網(wǎng)是人類有史以來建造的最復(fù)雜的工程系統(tǒng)之一，但該系統(tǒng)已經(jīng)過時，無法再滿足時代的需求。電網(wǎng)系統(tǒng)正面臨著安全性，可靠性，穩(wěn)定性，價格高昂等諸多重大挑戰(zhàn)。

以下是幾個體現(xiàn)現(xiàn)有集中式電網(wǎng)面臨的棘手挑戰(zhàn)的例子。

環(huán)境與公共健康問題:

自2015年10月23日起，加利福尼亞州洛杉磯圣塔蘇珊娜山脈內(nèi)，靠近波特牧場的艾莉索峽谷地下儲存設(shè)施發(fā)生大規(guī)模、不可控的持續(xù)天然氣泄露事故,此處是全美第二大天然氣儲存設(shè)施，向遍布南加州的各大電力公司供應(yīng)天然氣。因為該泄漏事故事態(tài)嚴重，2016年1月6日，加州州長杰瑞·布朗頒布緊急狀態(tài)令。艾莉索氣體泄漏事件對自然所造成的傷害比墨西哥灣深水地平線泄露事件還要大，影響還要深遠。據(jù)估計，艾莉索峽谷氣體泄漏事件向地球大氣釋放了約5.3億噸有害甲烷氣體。用更形象的方法來表達，這些氣體等于整個南加州南海岸空氣盆地地區(qū)約12，800年的總排放量。南加州的電力公司實施了應(yīng)急計劃，以便在天然氣短缺的情況下為當?shù)氐奶烊粴獍l(fā)電產(chǎn)提供動力。與此同時，當?shù)鼐用癯霈F(xiàn)頭痛，惡心，和嚴重的流鼻血等健康問題。每天大約有50名兒童因嚴重流鼻血去看校醫(yī)。截至2016年1月7日，2824戶家庭，大約11296人不得不暫時離開他們的家園遷居別處，而另有6500多戶家庭向政府尋求幫助。

近些年來，大量的由集中式電網(wǎng)導致的災(zāi)難頻頻發(fā)生，包括切爾諾貝利核事故和福島第一核電站事故。在切爾諾貝利核事故中,超過300,000名的居民被迫永久撤離家園。被核輻射塵污染的云層飄往眾多地區(qū)，據(jù)追蹤，北半球的每一個國家都發(fā)現(xiàn)了來自切爾諾貝利的放射性污染物。以上的幾起事件表明，集中式的電網(wǎng)對其所服務(wù)的人群的環(huán)境，健康和安全造成越來越難以承受的影響。

安全性與可靠性問題:

2011年9月8日，亞利桑那州尤馬市的一個變電站缺乏恰當?shù)脑O(shè)備維護，導致了亞利桑那州到加利福尼亞州的一條高壓輸電線的故障，最終造成了圣地亞哥，亞利桑那州西部，墨西哥蒂華納等諸多地區(qū)的七百多萬居民無電可用。這一重大事件再次暴露了集中式電網(wǎng)固有的易受影響的問題。與艾莉索峽谷天然氣泄漏事件類似，集中式電網(wǎng)的單點故障對廣大地區(qū)的數(shù)百萬客戶造成不利影響。自然或人為事故可能發(fā)生在任何易受影響的地點，復(fù)雜的中央電網(wǎng)覆蓋了廣袤的面積和不同的地理環(huán)境，而其中的任何區(qū)域都可能受到影響。

因此現(xiàn)有電網(wǎng)提供安全可靠的能源服務(wù)的能力越來越受到挑戰(zhàn)。

適應(yīng)性與抗老化性問題:

2018年1月28日，在澳大利亞人口第二多的州，在墨爾本市，席卷而來的熱浪令到電網(wǎng)超負荷運作，導致一萬多戶家庭遭受停電的困擾。這次停電是由電網(wǎng)故障造而不是供電短缺造成的。不到一年前，澳大利亞最大城市悉尼亦因為熱浪來襲而停電，五萬多戶家庭受到影響。極端酷熱的天氣常常導致類似事件的發(fā)生，因為當住戶使用空調(diào)時，電力需求可能會突然升高。同時，由于環(huán)境溫度升高，電網(wǎng)輸配電線和發(fā)電廠的輸電和發(fā)電量減少。在可預(yù)見的未來，隨著全球氣候的變化，全球各地的城市將會更經(jīng)常地遭受因為不利天氣而出現(xiàn)的電網(wǎng)故障事件。從澳大利亞和加利福尼亞州的熱浪，到美國東北部的嚴寒，再到颶風卡特里娜，桑迪，麗塔和瑪麗亞，我們反復(fù)見證了由于電力系統(tǒng)無法適應(yīng)氣候變化帶來的破壞而導致的大規(guī)模電網(wǎng)故障事件。

電費價格過高問題：

2016年4月14日 ,非盈利性可再生能源倡導組織Groundswell發(fā)布的一項研究報告詳細闡述了美國工人階級所面臨的電費壓力日益沉重。該研究報告稱，收入為最低的20%的人群中，他們將其收入的大約10%用于電力開支。集中式電網(wǎng)成本高昂的原因主要有以下幾點：(a)在輸電和配電過程中，所產(chǎn)生的總能源中有5%-9%, 會在運輸過程中損失。如上所述，由于T&D電線和設(shè)備隨著溫度的升高阻力增加，在炎熱的天氣中，T&D損失被放大; (b)交流形式的電力相對來說比較復(fù)雜，需要大量輔助服務(wù)以確?？蛻舻攸c的交付電力保持在要求的電力質(zhì)量限制內(nèi)。輔助服務(wù)包括頻率調(diào)節(jié)，電壓調(diào)節(jié)和無功功率等。不幸的是，基于交流電的集中式電網(wǎng)所需的輔助服務(wù)成本很高，通常占總電費賬單的3%-7%;(c)容量服務(wù)確保有足夠的發(fā)電能力在需求高峰期保持電網(wǎng)的可靠性。因為當前電網(wǎng)缺乏實施協(xié)調(diào)客戶電力需求與系統(tǒng)可用電力供應(yīng)的能力，容量服務(wù)或備用能源儲備是強制性的。換句話說，由于缺乏對客戶現(xiàn)場電力需求的實時管理，集中式電網(wǎng)通過超量發(fā)電以備不時之需。這些容量服務(wù)的成本也很高，可以占賬單總額的15%。以上這些例子僅僅是集中式交流電網(wǎng)的設(shè)計缺陷中價格昂貴和低效率部分的一個縮影。

當我們考慮到自然災(zāi)害，人口增長，氣候變化等因素帶來的挑戰(zhàn)時，我們發(fā)現(xiàn)人類迫切需要一種新的能源生產(chǎn)和配送系統(tǒng)，將這些挑戰(zhàn)變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展的機遇。位于新加坡的非盈利組織AI Grid基金會亦贊同這一觀點，并且積極倡導可再生能源領(lǐng)域的去中心化。該基金會正聯(lián)合世界各地的不同組織和社群共同開發(fā)Eloncity模式，一種以社區(qū)為中心的模式，通過分布式可再生能源系統(tǒng)實現(xiàn)安全，健康，公平和充滿活力的能源未來。

Eloncity模式建立在四個關(guān)鍵支柱上：

(1) 分布式可再生能源設(shè)計架構(gòu)，包括：

· 一個區(qū)塊鏈平臺，提供開放，安全的分布式賬本，用可驗證且不可改變的方式高效記錄社區(qū)中的能源交易。區(qū)塊鏈平臺使得Eloncity社區(qū)能夠建立一份可審計的記錄，用以追蹤社區(qū)中所發(fā)電的來源，確保發(fā)電來源是無溫室氣體或非化石燃料的。發(fā)電源的可審計跟蹤對于基于發(fā)電來源進行電力評估至關(guān)重要，并且還可以監(jiān)測社區(qū)在脫碳方面的進展。

· 一個在客戶場所部署的智能聯(lián)網(wǎng)電池能量儲存系統(tǒng)(BESS)，以協(xié)調(diào)當?shù)氐碾娏┬?。這個Eloncity獨有的電池能量儲存系統(tǒng)降低了對于昂貴的容量服務(wù)和輔助服務(wù)的需求。此外，BESS還有助于將間歇性可再生能源發(fā)電變?yōu)榭深A(yù)測，可靠和可調(diào)度的可再生能源發(fā)電。

· 以客戶場所或者社區(qū)為基礎(chǔ)的可再生能源發(fā)電設(shè)施，例如配備智能聯(lián)網(wǎng)電池能量儲存系統(tǒng)(BESS)的太陽能光伏設(shè)施，用以滿足幾乎所有的本地電力需求。在本地進行可再生能源發(fā)電將顯著減少甚至完全消除對于集中式輸配電網(wǎng)遠程輸電的需求，同時避免遠程輸電過程中的能量損耗。

· 一個社區(qū)直流電源網(wǎng)絡(luò)，通過最大限度地減少重復(fù)的交流電-直流電-交流電轉(zhuǎn)換造成的損失以更高效地使用可再生直流電力,同時，該網(wǎng)絡(luò)無需使用昂貴的交流電輔助服務(wù)。直流電形式的電力比交流電形式的電力要簡單很多。例如，直流電無需頻率調(diào)節(jié)，無功功率等復(fù)雜和昂貴的支持服務(wù)。Eloncity所提議的本地直流電網(wǎng)包括協(xié)調(diào)社區(qū)電力供需的DCBus調(diào)度程序。本地調(diào)度程序的作用將與獨立系統(tǒng)運營商的作用相同，但是在以高度精確的時間分辨率以個體用戶為單位平衡當?shù)氐哪茉垂┬柽@點上具有顯著優(yōu)勢。簡而言之，本地直流電網(wǎng)，DCBus調(diào)度程序和智能聯(lián)網(wǎng)電池能量儲存系統(tǒng)結(jié)合在一起，將消除昂貴的輔助服務(wù)需求，同時消除重復(fù)的交流電-直流電-交流電轉(zhuǎn)換造成的損失。所有這些技術(shù)創(chuàng)新最終都旨在降低向消費者輸送電力的成本。

(2) 以社區(qū)為驅(qū)動進行的規(guī)劃和實施過程，保證社區(qū)可以成功過渡到能源可持續(xù)發(fā)展，可再生的未來。由于未來的能源使用和社區(qū)成員以及他們的子女息息相關(guān)，所以社區(qū)必須積極參與到制定和創(chuàng)造他們想要的能源未來的過程中。

(3) 基于績效和自籌資金的融資方式對調(diào)動私人市場資本推動分布式可再生能源的大規(guī)模落地至關(guān)重要?；饡⑴c金融合作伙伴，政府機構(gòu)和其他主要利益相關(guān)方合作，建立循環(huán)貸款基金。循環(huán)貸款基金的目的是當社區(qū)無法獲得足夠融資時，為社區(qū)提供啟動項目所需的前期資本支出?；诳冃У捻椖繉⑼ㄟ^為社區(qū)成員提供真正有意義的節(jié)約電力開支的方法，產(chǎn)生足夠償還啟動資金的投資回報。償還的貸款將用于資助后續(xù)的Eloncity項目。

(4) 建立一套公平的促進市場開放的監(jiān)管體系，以緩解當前市場中的不均衡現(xiàn)狀，保護能源消費者，支持本地經(jīng)濟的發(fā)展同時支持創(chuàng)新。監(jiān)管體系必須確保創(chuàng)新的市場參與者獲得公平的市場準入機會，同時，監(jiān)管體系必須提供以市場為導向的指導方案，以提供：(a)安全的環(huán)境供社區(qū)成員工作和生活;(b)可靠的能源服務(wù)，在氣候變化的大環(huán)境下支持社區(qū)的快速發(fā)展;(c)所有人，特別是低收入人群都可以負擔得起的高成本效益的能源服務(wù);(d)社區(qū)向健康，安全，利用可再生能源發(fā)電的未來持續(xù)成功轉(zhuǎn)型;(e)在該體系下，全世界的社群共同加速邁向清潔再生能源的時代，沒有一個社群會被拉下。

Eloncity解決方案的潛在市場是任何使用化石燃料和核動力中央電網(wǎng)的地區(qū)。然而，在市場開發(fā)的初期，基金會將會把重點放在易受災(zāi)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，因為這些區(qū)域：(a)最容易受到電力服務(wù)中斷的影響; (b)通常缺乏地方力量來規(guī)劃和創(chuàng)造安全，健康，可靠和可持續(xù)發(fā)展的能源未來;(c)因為偏遠而常被忽略，進而享受不到充足的服務(wù)。同時，該基金會將與人口密集的城市地區(qū)的大型公用事業(yè)單位合作，提供分布式的Eloncity模式來解決當?shù)胤?wù)領(lǐng)域的瓶頸。與熱浪來襲期間墨爾本電網(wǎng)停電的例子類似，當?shù)仉娋W(wǎng)服務(wù)的瓶頸是沒有足夠的T&D容量來輸入所需的電力供應(yīng)。傳統(tǒng)的解決方案將是昂貴的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施升級和再次投入使用會帶來巨大污染的化石燃料或著具有巨大潛在危險的核電廠。而Eloncity模式的解決方法是在當?shù)赜每稍偕茉窗l(fā)電供給本地消費，因此無需通過昂貴且脆弱的輸配電網(wǎng)絡(luò)輸入遠程生產(chǎn)的能源。

Eloncity未來的發(fā)展主要會經(jīng)過以下三個階段：

在第一階段，基金會在過去的四年里，一直與全球合作伙伴聯(lián)合開發(fā)對于Eloncity模式至關(guān)重要的構(gòu)建技術(shù)。各方的精誠合作最終創(chuàng)造并且商業(yè)化了智能聯(lián)網(wǎng)電池能量儲存系統(tǒng)(BESS);能源管理軟件;直流電應(yīng)用和客戶選址的可再生能源發(fā)電機。這些構(gòu)建技術(shù)已經(jīng)成功部署了數(shù)百幢建筑物，令它們實現(xiàn)了能源的自給自足。

第二階段，也就是未來的十八到二十四個月之內(nèi)，基金會將和政府的能源部門，科研與教育機構(gòu)，公共機構(gòu)，地方政府，地方公用事業(yè)機構(gòu)，全球技術(shù)合作伙伴，融資合作伙伴，社群組織和社群成員一起協(xié)同工作，具有示范性意義地在北美，拉丁美洲，亞洲規(guī)?；l(fā)展Eloncity模式。Eloncity模式將結(jié)合第一階段中已開發(fā)的構(gòu)建技術(shù)，同時新增四個額外的構(gòu)建模塊：支持分布式能源交易的區(qū)塊鏈協(xié)議(Eloncity Protocol);社群能源發(fā)展計劃以規(guī)劃和實施基于社區(qū)的分布式能源項目;基于業(yè)績的項目循環(huán)貸款融資以及支持由市場驅(qū)動進行脫碳的去中心化的監(jiān)管系統(tǒng)。項目試點將會選取不同的地理區(qū)域以證明Eloncity的通用設(shè)計可以應(yīng)對不同地區(qū)的獨特需求。第二階段的主要成果將會是成功復(fù)制Eloncity模式的方法，成果將會基于在試點項目中習得的經(jīng)驗和教訓?；饡l(fā)布實踐指南，經(jīng)驗總結(jié)和項目部署流程，以協(xié)助全球社群采用和實施Eloncity模式。

在第三階段，基金會將把重點放在大規(guī)模市場轉(zhuǎn)型上，將Eloncity模式擴散到全球所有目標市場。

更詳細的信息很快將會在Eloncity白皮書和Eloncity網(wǎng)站上發(fā)布。

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