奥远动态

胡剑锋:解决城市的碳问题,须用系统思维

拉闸限电已经出现几个月了,无论是对企业经营、地方经济,还是对个人生活、民生福祉都产生了重大的影响。虽然最慌乱的时候已经过去,但从全球看未来电力荒还会持续发生。在可控核聚变技术商用之前,要根本解决电力问题,恐怕还有很长的路要走。

这次电荒很大程度上与碳排放有关。从2015年巴黎气候协定以来,195个成员国都在着力优化碳排放,我国碳达峰、碳中和也写进了最高经济纲领中。尽管温室气体的形成与影响并未在科学界达成共识,但控制碳排放已经是无可争议的国际公约了。

碳排放第一大来源是发电

Save the earth


我国电力供应主要是火电,当然也有很多清洁能源诸如水力发电、风能和太阳能等发电装置,但大多只是补充而非主力。解决双碳问题,就必须解决电力供应和应用的问题。但问题是,如今一切科技成果运用无一不用电,“人民日益增长的对美好生活的向往”势必会增加电力消耗,怎么办?

直接的解决方案毋庸置疑还是发展清洁能源。但这一点决定于技术的进步,只能是在国家大政方针和技术现实能力的框架下运作,常人没有能力施加影响。是不是普通人就只能等待结果而无能为力?也不是。

电力网络通常是按照峰值或者极端用电状况设计的,但实际上这种情况几乎很难发生。这就意味着,电力设计本身有足够的冗余,除非不可抗力发生。虽然在发电侧和电网侧普通人没有办法,但在电力运用上却都能发挥作用。这就涉及到了节能。

节能措施最容易想到的应该算是节能灯之类的节电设备。因为涉及到电费,尽可能使用节能设备,已然尽人皆知,想必未来不节能的设备都很难生产出来、卖得出去。另外,家庭和社区光伏发电而“给隔壁卖电”也在探讨之中。除以上之外,还有一个很大的节能空间,在于众所周知的波峰波谷统筹用电。

电力网络的波峰是大家都在用电,而波谷则是用电者大幅度下降,两者之间电力消耗差异巨大。但是对发电厂而言,机器却不能随时切换发电量,于是就有了波峰波谷的不同电价政策。不过居民大多用电时间固定,所以通过电价差异主要是调节企业用电,鼓励企业错峰生产。

错峰用电措施很有效,但也给企业带来了很多不便,毕竟不是所有的企业都能三班倒,现代工业的产业链上下游协作避免不了。于是储能技术开始被重视起来,在波谷储能而在波峰应用,不仅能降低企业的生产运营成本,还能间接起到节能增效的作用。

但这仍然不足够。毕竟安装储能设备的企业只是很少的一部分,想要更大面积充分利用电能,还需要有城市为单位的协调机制,以及用系统思维才行。

人体是一个由细胞组成的复杂系统。即便是小到细胞,也有自己的输入和输出系统,能够和外界交换能量并完成生命的基本功能。很多形态相似、功能相近的细胞形成组织(例如肌肉组织),不同组织按照一定次序形成器官(例如肺脏),器官又按照依赖关系有规律地形成了系统(例如呼吸系统),由系统再构建人体。

城市也是如此。小到家庭、生产线,在其上有楼宇、工厂,在其上还有社区、工业园,直至街道、行政区,终到城市。正如系统、器官、组织和细胞并不需要大脑指挥,但却能单独完成相应的功能,也会消耗相应的能量。一个城市就是一个复杂系统,如果小到每个细胞、每个组织都有其储能、节能的逻辑,不需要“城市大脑”指挥,也能逐级传递最终能让城市成为节能的城市。

将清洁能源装置、储能装置带入到家庭、产线、楼宇、工厂,就能在最末端充分利用电能,如此类推而使各层级都能充分利用电能,从而形成巨大的电力自组织系统,以此配合城市的紧急指挥系统,最终才能真正意义上提升城市的能源效率。

当然,这样节能方式不可能一蹴而就。不仅需要政策引导,还需要深入基层调研;不仅需要理解企业,还得了解产业;不仅懂得技术,还要明白趋势。比起行政命令的限电,或者单纯增加发电量的难度要大、周期要长。但是,所谓城市的发达和先进,不正是表现在城市的治理能力上吗?

十九大之后中央多次在重要会议公告中提到“系统论”、“系统思维”,各地在双碳指标落实时不妨深思。