如今，多种不同的发展趋势可能会重塑全球的电力系统。随着电力市场转型、技术进步、产业融合、消费方式转变、环境问题日益增加，“消费者”出现，电力公司必须创新和发展以应对这种有些混乱的局面。
美国西北大学宏观经济学和经济史学家罗伯特.J.戈登（RobertJ.Gordon）最近在休斯顿莱斯大学的一次演讲中提出了一个有趣的场景：如果一个人在1870年睡着，在1939年醒来，那么这个人将会被这个世界出现的五个伟大的发明所震惊：电力、城市卫生、化学和制药、内燃机、现代通讯。戈登在一本名为“美国增长的崛起与衰落”一书中提出了自己的观点，他认为这个关键时期之后是又一个沉寂漫长的几十年，而在此期间，这些发明被提炼和开发利用。
但自20世纪70年代以来，文化已经趋于饱和，只有一丝微弱的变化。在当时，技术停滞，不平等加剧，教育水平徘徊，很难看到一个巨大的转变。他认为，即使是计算机和数字化，到目前为止也只影响了一小部分经济，其绝大部分发生在娱乐、信息和通信领域。
一些业内权威人士认为，戈登的经济加权理论虽然功能强大，但它依赖于全要素生产率（一种基于创新效率的国内生产总值的经济手段）是短视的。其中有微软公司创始人比尔？盖茨（BillGates）在博客中表示，“数字革命影响了市场的机制”。许多人也指出，这是一个颠覆了全球许多行业的变革时代，电力部门身在其中。
虽然电动汽车（EV）的需求不一致对电网的冲击速度造成不确定性，但电动汽车制造商正在推动快速充电技术，其目标是在五分钟内为100千伏安的电池充电，从而产生1.2兆瓦的需求。同时为系统中的6万辆电动汽车充电，例如美国德克萨斯州汽车部门每年登记的2400万辆汽车中只有0.25％的电量能够将电力需求提高到70GW以上，这大于德克萨斯州电力可靠性委员会（Electric Reliability Councilof Texas）目前的高峰需求。调研机构Wood Mackenzie能源咨询公司在2017年12月的一份报告中表示（图1）。相反，由电动汽车提供的效率提升可能导致石油需求下降。
图1.电动车驱动。WoodMackenzie公司预计，到2035年，将有1.25亿辆电动车（EV）被采用，每天可以取代180万桶的石油需求量，并增加350TWh电力需求。在反映与巴黎协议一致的轨迹的碳约束场景下，采用的电动汽车可能飙升至3.5亿辆。
1.电力市场的转型
电力行业在过去十年的转变是深刻而明确的，即使电力的多元化格局参差不齐。但数字化不是扰乱电力行业发展的唯一因素。
根据Wood Mackenzie公司电力和可再生能源部门的全球内容和商业战略负责人Prajit Ghosh的说法，电力市场促进了这种转变。他认为，电力市场已经成为智能手机已经成为现代生活的巨大“催化剂”。
自从20世纪90年代初，世界各地的选定地区开始通过引入大型发电机之间的竞争来重建其传统的垂直一体化公用事业，电力市场已经吸收了（尽管速度和范围各不相同）新的变化驱动因素。其中包括技术驱动因素，如公用事业规模的风能和太阳能、分布式发电、智能电网、能源存储、能源效率。其激励机制、商业模式和机构方法进一步大幅度地改变了这些变化，给公用事业和其他电力公司的传统电网规划和运营实践以及商业模式带来了挑战。
“可以说，电力市场将与智能手机具有相同的目的。”Ghosh在10月份表示。“其原因是电力市场不是主要的商品，这不是像煤炭或天然气这样的燃料。无论是煤炭、天然气还是可再生能源和生物质能源，电力市场也在不相关的能源市场之间建立联系。例如，虽然大多数国家不再使用大量的石油进行发电，而在电气化方面和电动汽车已经实现了这一联系。”Ghosh说。
2.快速的技术进步
根据Ghosh的观点，另一个中断的关键标志是能源技术的进步。他说，自2007年以来，随着容量因素的飙升，风能和太阳能的成本大幅下降，促进了其在所有市场上的迅速普及，包括近海和分布式能源。
根据国际能源机构（IEA）的数据，可变可再生能源的普及率在许多市场中将达到20％到30％的份额，更加广泛的行业已经看到了影响。例如，在德国，传统的热电厂（特别是煤电厂）采用了更灵活的设备、软件和操作修改，以实现更高的速率、更多的启动和停止，以及更低的最小生成（图2）。
图2.德国的燃煤发电。德国可变发电量的增加为发电机提出了技术和经济问题，但似乎已经适应。该图显示了2016年该国七天内燃煤发电厂的发电模式，显示了其循环能力。ENTSO-E（2017a），每种生产类型的实际产量
能源储存也取得了重大进展。多年来，作为能够将间歇式能源生产转变为坚实的基本负荷能力的目标，电力行业在2011年至2014年之间的能源储备发展得到了更多的关注，在这段时间内，一些示范项目呈现出不同的技术可以优化能量传输。据市场研究公司IHSMarkit的数据，全球能源存储市场2017年安装了6GW，与2012年和2013年安装的0.34GW相比呈指数增长。专家普遍预计，由于电池储能成本翻番，这一增长将继续下去（图3）。HIS公司的预测显示，到2022年，年度设备储能量可能会激增至40GW.
图3.降低电池组成本预测。根据Wood Mackenzie公司的说法，预计2030年的成本已经实现。它表示，成本下降将对可再生能源和运输电气化产生长期影响。
AES能源存储公司总裁约翰.扎胡兰奇克（John Zahurancik）说，2015年至2017年期间，能源存储正在被广泛地纳入公用事业规划和电力系统规划。AES公司和西门子公司合作的Fluence Energy公司为电力行业提供技术和服务。Zahurancik表示：“如果你看看大型公用事业公司出台的资源规划指南，并看看独立系统运营商的领域，以及他们制定的规则变化的方式，他们已经实施了能源存储。”
2017年2月，加利福尼亚州埃斯孔迪多市发布的SGD＆E30兆瓦，120兆瓦时系统由AESEnergyStorage提供。该设施是加利福尼亚州和加利福尼亚公共事业委员会在2016年洛杉矶北部阿利索峡谷天然气储能设施的加急响应的一部分。
3.技术和产业前沿的融合
美国储能协会（EnergyStorageAssociation）首席执行官KellySpeakes-Backman表示，虽然目前大部分储能都是独立支持电网，但其将变量发电转换成可调度资源的能力的价值却不足以说明问题。她指出：“在亚利桑那州和夏威夷州，与太阳能电站配对的四小时和五小时电池使太阳能满足夜间需求。她说，像传统核电和煤炭这样的传统发电所生产的储能也正在显示出收益，因为它将它们转化为更灵活的资源。美国的大部分抽水蓄能电站正是为此而开发的。与联合循环燃气轮机一样，存储与中等功率发电配套使用，可减少循环，实现更高效率的发电。这就是为什么人们看到像GE和瓦锡兰这样的公司将电池与燃气发电配套使用的原因。”
Ghosh指出，这些发展是两个完全不同的颠覆标志的说明。首先是技术的融合。他指出，电池价格的下降使电动汽车成为一个更可行的选择，但他们也使太阳能和其他可再生能源更具成本效益和可靠性。第二个标志是工业的融合。“太阳能产业被电池行业所限制，石油行业和汽车制造业现在也局限于电池行业。他们都在争夺同样的供应链。”他说。这种相互作用促成了诸如可再生设施中的石油公司的交****投资。所有这些最终意味着降低这些技术的成本，这意味着这些技术越来越普及。
4.改变能源消费模式
虽然这些变化在供应方面有所表现，但自2007年以来，需求方面的能源消耗显著上升，这主要得益于“能源独立与安全法案”，该法令规定了2012年、2014年和2020年的照明标准。决策者在整个电力格局中考虑的一个关键特征是需求松弛。例如，停滞的需求增长促使发电项目取消或燃料来源决策，并在资源规划中发挥重要作用。“人们现在看到的是能效的影响，而不是之前的原因，很大程度上是因为技术进步使灯泡会每隔一年、两年，三年更换一次，所以周转的速度要快得多。”他说。
消费模式也正在通过不断发展的数字技术（包括技术控制和数据分析）来改变，消费者可以修改使用方式。越来越多的制造商和工业公司正在监控加热和冷却，或者安装能量传感器来测量消耗变化并预测需求。与此同时，谷歌、Adobe、宝洁、沃尔玛、麦当劳等大型制造商已经宣布了2020年的能源效率目标，以获得竞争优势，提升利润率，最近也提高了环境的可持续性。
5.环境的可持续性问题
另一方面，环境的可持续性这个减少污染或减碳的驱动力也可能刺激需求。“在非常高的层面上，我们将进入一个人均能源消耗少或人均国内生产总值的世界，而更多的能源消耗将以电力的形式出现。”施耐德电气的电力部门和智能电网副总裁MarkFeasel表示。在北美地区，尤其是加利福尼亚州，已经有大量投资用于支持电动汽车和港口电气化的基础设施。他指出，在北美地区以外，农村电气化的努力也增加了新的消费者。
同时，Feasel指出：“财富500强中93％的首席执行官在薪酬组合中都有一定的可持续性指标。但不是由法规驱动的，可持续发展正在源于数字化决策。”Feasel指出这是另一个不可否认的颠覆性因素。
6.消费者的出现
分布式能源（DERs）模块化或小规模技术的普及，使最终用户能够根据电力系统的需要在本地生产能源和时间消耗，意味着“脱离历史自上而下的供应结构这已经标志着一个多世纪的电力系统。”国际能源机构（IEA）说。它说，最重要的分布式能源（DERs）变化是屋顶太阳能光伏（PV）的增长，其全球设备从2010年的10.7GW增加到2016年的45.7GW，到2021年将增长到73GW.以澳大利亚为例，IEA指出，超过20％的家庭已经配备了屋顶太阳能光伏。
总体而言，能源效率和需求管理也将包括储能、能源效率和需求管理，这些都将看到更加重要的增长。该机构表示，监管激励措施正在推动配电公司将传统升级与电网容量相对照，以应对新兴替代方案。反过来，这又促使最终用户投资于分散式发电技术，将其转化为积极管理其自身生产和能源消耗的“消费者”（见图4）。
图4.消费者的出现。绿线表明德克萨斯州的典型消费者如何消耗能源。红线显示消费模式，如果消费者部署了住宅太阳能电池板，也称为低持续时间曲线（LDC）。
对于Ghosh而言，消费者的出现标志着“电力行业整体动态”的改变，尽管他指出这只是电力行业今天面临的多重*之一。
“当考虑所有因素，电动汽车，屋顶光伏，存储技术和数字化，这个行业面临的挑战是”让所有这些技术实时互相交流，同时保持可靠性。“他说。
这些将会在多大范围内发挥作用还有待观察。现在，变化即将到来。正如Ghosh所总结的那样：“理解这些挑战真的很重要，因为这不仅仅是脱碳，而是重写整个经济，显然，这是一个非常具有挑战性的任务。”再过10年，也许人们会对戈登所描述的“睡梦”情景产生共鸣。
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