北极星输配电网讯:随着21世纪的来到，我们面临着一个充满崭新可能性的世界，智能电网、能源储存、电动汽车、分布式能源等等应有尽有……但同时也需要迫切解决能源和气候的相关问题。技术毫无疑问能帮助我们找出问题所在。

试想，你可以穿越回到上世纪80年代中期，当Prodigy和Q-Link之类的早期网络服务还处于萌芽阶段，而个人电脑处于王安和DEC计算机阴影下的时代即将结束。

试想，你可以跟任何一个愿闻其详的人分享一条讯息，告诉他即将发生的事情：唯一的规则就是你只能说一句话，而且不能提到任何公司的名字。你会说什么?这是我的回答：当个人电脑连上网络的时候，旧的世界将一去不复返。

现在，能源领域可能就临近这样的时刻。电气化的实现也并非易事，但难在不同的地方：因为电气化“两步走”是平行发生的。幸运的是，如果花点时间将问题层层剖析，我们依然可以清晰地看到一种未来的可能性。

要预测未来，我们必须先从过去、从我们掌握电能之前着手。在工业革命时期，能源是一种非常稀缺的资源。我们已经知道如何掌握动能(通过水力)和化石能源(通过燃烧化石燃料)，但这两者都有着很强的局限性：你不得不在特定的时刻、特定的地方使用。“实时”的能源非常稀少——如果你手头有现成的，而且恰好在这一刻，那你可以使用它。除此之外，你就没这么走运了。

在二十世纪初，我们开发出一种新技术：将能源转化成电流，通过输电线路进行传输。然后我们又更进一步：将这些输电线路组织形成了一个电网，使得许多不同的发电站能为分布在各地的客户供电。

消费者因此有了第二重自由——能随心所欲地用电，因为任何人都不用再倚赖特定的发电站在某一时刻联网。这两种新的力量——用电场所和用电时间的自由，只要你连上电网——显著增加了我们借助电力得以做到的事情。

有趣的是，我们并没有一个简洁的单词来描述这种联合效应：能够在任何时间、任何场所用电的能力。所以在下文中，我将把这种概念缩写成“dxdt”(即ΔX/ΔT，距离除以时间的速度公式，在这里表示“场所-改变-时间-改变”的概念，可以理解为“能随时随地获取能源的程度”)，你可以把这看成是代表“场所-改变-时间-改变”的单一变量。

以下这一点的理解很重要：从任何一个用户角度来看，你都不能真正地把dxdt中的“场所”与“时间”分割开来。只要连着电网，那么你按下电灯开关的时间和地点都无关紧要：按下去它就会亮。

这就是为什么有时候你会听到能源领域的行家说“电网就是一枚电池”。电网并非真的是电池——但对于任何观察者而言，两者工作的方式确实很像。任何加入电网的发电方，都不必担心谁在什么时候、什么地方用电;任何用电方，也不必担心是谁在什么时候、什么地方发电。只要灯一直亮着，那就行了。

这是如何实现的呢?

电网的工作人员付出了很多艰苦的工作来确保系统一直保持在平衡状态。电网就像是一个浴缸，其中的电能正好在满载负荷的边缘，不多不少。

这种平衡的实现来之不易：这需要时刻监控着电网的负荷，维护输电线，控制新发电站的联网与断网，以及储存额外的电能。这一切都非常昂贵——我们每一美元的电费中就大约有50美分是用来为这些dxdt功能买单。

但这钱花得很值：如果没有dxdt，我们几乎是倒退回上个世纪：家家户户都不得不直接连上当地的发电站，而我们能否开灯就取决于那家发电站此时此刻是否联网。所以，dxdt的价值不言而喻。

这就引出了我们的下一个要点：20世纪的能源“大交换”(即“grandbargain”，指多方谈判下的利益交换协议。中文没有直接相对应的词汇。此处使用了联合国官方网站上的对应中文译法)。正如我们之前所说，大交换代表了在稀缺能源之间进行的妥协，一个行业也因此得以达到均衡状态。在能源领域，过去一百年是怎么过来的呢?

大交换是这么来的：为了换取廉价的dxdt，我们接受了对于如何获取能源的选择限制。如果你住在旧金山，PG&E(即太平洋天然气和电力公司(PACific Gas & Electric))是电力供应商的唯一选择。公用事业委员会授予了他们获批的垄断权;作为交换，他们为提供dxdt而向你收取的电费会受到最高额限制。PG&E会向公用事业委员会提交居民用电价格设定申请，而委员会则根据当前能源的批发价格以及其他因素来进行审批。

在某些没有管制的地区，消费者可以在多家电力供应商之间选择，至少有些选择的余地，但做出选择的时候仍然是通过电表为电能这种商品买单。从根本上来说，我们所付电费中受到管制的部分实际上并不是付给电力本身(电力的批发价格是市场价，竞争非常激烈)，而是付给dxdt部分。

事实证明，这种交换效率很高。它为城市乡镇的供电，高负荷、稳定的大型发电站建设提供了合适的动机，确保我们总是能以便宜的价格用上电。

但现在呢?随着21世纪的来到，我们面临着一个充满崭新可能性的世界，但同时也需要迫切解决能源和气候的相关问题。技术毫无疑问能帮助我们找出问题所在。

怎样才能了解正在发生的一切?我们先来看看技术是如何增加稀缺资源的获取。既然20世纪能源大交换中稀缺资源是dxdt以及消费者的选择余地，那么我们可以根据某项技术增加这两者中哪一样的获取，对能源科技方面的突破进行分类。

一方面，新技术增加了我们对于所消费能源的选择。例如太阳能之类的可再生能源给你这样一种选择：如果有太阳，家中装有太阳能电池板的用户在那时候就有了零排放、零边际成本的能源。风能也是如此。

消费者的自主发电则是另一回事：如果你有一台发电机，即使是简陋的本田3马力瓦斯发电机，你也可以自行决定如何使用。其他例子包括屋顶太阳能光伏系统和热水器。

智能家居系统也已经面市，能够自动开启和关闭以选择在电费最便宜、最合适的时段运行。而在更粗略的层面，物联网系统的临近将使得原先的被动部分转变成能够自行做决定的主动部分——这一点我们稍后再谈。

所有这些科技的影响都指向了同一方向——脱离那个陈旧的消费者只有单一选择(稳定的电网)的能源大交换时代，奔向一个消费者有多种选择来决定如何获取和使用能源的世界。

我们的集体回应呢?面对更多的选择，我们自然非常兴奋。

关于为何我们需要建造一个“智能电网”来充分利用这些新选择，我们也听过很多。问题只有一个：事实证明，要在“如何进行操作”和“谁应该为此买单”这两个问题上争取大家的同意，是个巨大的挑战。

与此同时，如果我们没有提升dxdt的能力，更多的选择只会导致各方利益之间的斗争。要是阳光普照时没人要用电，这时应该怎么办?相反的情况呢?净计量电价是否公平?如果传统的电网是唯一连接分散各地的消费者的网络，那由谁来控制电网?

如果dxdt没能相应提升，能源选择的增多将带来冲突，清晰商业模式也不会从中浮现。

与此同时在另一个角落，其他类型的技术正在增加dxdt：能源的储存和电动车辆。

显然，能源储存是dxdt的一种形式。它允许你在某一时刻储存能源，然后在另一时刻使用(而且可能在另一个地方)。如果在时间点A电能供给充裕或者需求旺盛，而在时间点B供给不足或者需求低迷，你就能通过储存电能来弥补差异，解决矛盾。

电动汽车更进一步：它们可以说就是车轮上的电池，能在不同地方充电，然后在行驶的时候逐渐消耗;如果情况需要，甚至可以放电。(今天为路上大多数车辆供能的汽油，也是一种高效的dxdt形式。它的能量密度大，便携性高，并且容易标准化。)

这一点值得再重复一遍，因为后面的论述将凸显它的重要性：电动车辆是一种dxdt形式，正如电网一样。一辆车也许并不能储存、移动或者消耗很多能源——但是大批车辆将会发展起一定产能，其自身也会成为一个议题。

与此同时，很多人已经对能量储存兴奋不已——尤其是利用电网进行电能套利的前景，通过在谷电时段买入，在峰电时段卖出来赚取差价。这听起来是个不错的主意，但事实上并非如此：这在经济学层面上站不住脚。

为什么呢?因为没有足够的选择——如果能源的获取没有多样途径选择的话——很难通过套利来获利。我们可以选择在凌晨3点而不是下午3点的时候买电，但我们能做的就这么多。如果获取电能的途径没有相应增多的话，大多数增加的dxdt都闹不出什么动静，也没有清晰的可盈利商业模式。

但如果我们退后一步，假设上述两种变化正在同时发生呢?

没人真正知道未来将会发生什么。但我相信我们可以这么说：

20世纪能源大交换的前提是：市场是围绕着作为稀缺资源的dxdt和选择余地组织起来的。从何处、在何时以及如何获取所需能源的选择的增多，提高了dxdt的必要性和价值。相反，dxdt的增加让在不同时间、不同地点有不同能源可以选择这件事变得更有价值。消费者自主发电、可再生能源、智能家居、电池、电动车辆以及其他科技正在同时增加消费者的选择和dxdt。

我们将要面临的时刻，有点像是当年早期的个人计算机和早期的互联网——两者原本是各自发展，但最终走到了一起。

在不久的将来，这将会导致两个结果：

一种好的循环，就像是摩尔定律一样，更多的选择引发更多的dxdt，反之亦然，形成一个自我强化的循环。

dxdt和选择余地将不再是能源领域中最稀缺的部分。新东西将取而代之。正如一百年前电网将发电站变成一个可替代的抽象概念，在未来几十年中，同样的事情也会在现在的电网上重现。

这在现实生活中看起来会是怎么样的?

将SolarCity收入麾下的特斯拉，或者至少这次收购背后的主旨，能够帮我们提供一个概念层面的出发点。SolarCity通过屋顶太阳能光伏平板组成的分布式家用网络来增加能源选择。而特斯拉则利用大量的电动车辆、充电站和Powerwall电池来增加dxdt。

我并不是说特斯拉和SolarCity一定会胜出，尽管我们稍后还会再来讨论他们。我的意思是，太阳能+电动车辆这种想法以及它的潜力应该理解成能源选择和dxdt将一并显著增加;而这正是令人兴奋的地方。当我们谈论特斯拉/SolarCity在他们的太阳能屋顶、汽车和充电站之间运营一个“能源网络”的时候，这就是我们真正在谈论的。