這是我的第340篇專欄文章。 在前兩篇文章《LPWAN獨角獸Helium參與推動能源去中心化,DeGEN重塑能源生態系統》和《能源范式大遷移,AIoT與DeGEN攜手打造高效智慧能源系統》中，我們深入探討了去中心化能源網絡(Decentralized Generative Energy Network，簡稱DeGEN)這一新興領域。 目前DeGEN仍處于相對低調的發展階段，其潛力可能尚未被充分認識和挖掘。 值得注意的是，DeGEN中的”Generative”與生成式人工智能(Generative AI)中的”Generative”含義有所不同。 DeGEN主要依托AIoT技術實現智能化的能源管理和優化，而生成式AI則側重于利用機器學習算法進行智能內容創作。 然而，這一術語差異也暗示了DeGEN的發展離不開AI的參與。 事實上，AI不僅可能成為DeGEN的主要應用場景之一，反過來，DeGEN也將為AI的發展提供重要支撐。 根據測算，支持AI快速發展所需的計算能力大約每100天翻一番。如果要實現AI模型效率的10倍提升，相應的計算能力需求可能會激增10,000倍。隨之而來的是AI任務運行所消耗的能源也在加速增長，年增長率在26%至36%之間。 這意味著到2028年，AI使用的電力可能會超過2021年整個冰島的用電量。這無疑將給已經緊張的電網帶來越來越大的壓力。 在此背景下，分布式能源(Distributed Energy Resources，簡稱DER)和DeGEN有望獲得越來越廣泛的重視和應用，成為確保全球能源供應安全和實現2050年凈零排放目標的關鍵舉措之一。這或許也是一些知名投資機構布局DeGEN領域的重要原因。 另一方面，根據世界經濟論壇的數據，到2030年，AI有潛力幫助減少5-10%的全球溫室氣體排放。 因此，找到AI能源消耗與節能減排之間的平衡，可能是我們及時解決能源問題的關鍵所在。 本文將聚焦AI與DeGEN之間的結合點，探討分布式能源網絡在各地的部署進展，以及可能面臨的挑戰。 通過深入分析AI和DeGEN的互動關系，希望能為能源領域的變革提供新的視角。 AI和去中心化物理基礎設施網絡(DePIN)的發展，為重塑能源網絡提供了一個全新的架構和范式。 DePIN如同能源網絡的”骨架”，通過區塊鏈技術構建起分布式、安全、高效的能源網絡基礎設施；而人工智能(AI)則如同一雙有力的”翅膀”，賦予DePIN以智慧和優化能力，推動能源網絡向更加靈活、智能、綠色的方向升級。 近年來，可再生能源的經濟性不斷改善，許多清潔能源的成本已經低于化石燃料，而且還有進一步下降的趨勢。 如上圖所示，2010年至2022年間，陸上風電成本從比最便宜的化石燃料高出95%下降到低52%。太陽能光伏發電的成本下降速度更為驚人—2010年，其成本比最便宜的化石燃料高出約8倍，但到2022年將比化石燃料便宜近1/3。 AI將在加速可再生能源經濟性改善方面發揮了關鍵作用。 例如，AI可以輔助開發用于清潔能源技術的新材料，優化太陽能和風力發電場的布局和運營策略。此外，AI還可以顯著提升能源存儲系統的效率，改進碳捕獲過程，提高氣候和天氣預測的精度，為能源規劃提供更加可靠的決策依據。AI技術甚至有望催化核聚變等前沿綠色能源領域的突破性進展。 當前，AI與能源領域的融合正在催生眾多令人振奮的創新成果。提高能源效率是減少不可再生能源使用的最直接、最有效的途徑之一。 如上圖所示，通過提高能源效率，我們可以在滿足社會用能需求的同時，最小化對有限化石能源的依賴，從而顯著降低未來可再生能源的裝機容量需求，這意味著建設新的可再生能源項目將耗費更少的資源，經濟效益更加顯著。 AI還可以為能源網絡用戶提供個性化的能源定制和增值服務。 例如，基于用戶的能源消費數據和偏好，AI可以提供量身定制的能源套餐、優惠促銷等服務，有效提高用戶滿意度和粘性。此外，AI還可以與智能家居、電動汽車等其他領域深度結合，為用戶提供更加全面和便捷的一站式能源方案。 DePIN的出現為從底層架構重構能源網絡提供了新的可能。 傳統的能源網絡存在諸多痛點，如集中式架構、能源損耗大、靈活性差、缺乏智能化手段等。DePIN通過深度融合區塊鏈技術和AI，構建了一個去中心化、高效、靈活、智能的新型能源網絡。 DePIN支持多種能源形式(如電、熱、氣、氫等)的協同優化和綜合利用，實現了真正意義上的“多能互補”。通過構建“多能流”耦合的能源網絡，DePIN實現了不同能源品種間的相互轉化和互濟，大幅提升了能源系統的整體效率和經濟性。 在DePIN架構下，分布式能源資源(如光伏發電、儲能設備、電動汽車等)可以實現即插即用的靈活接入和智能調度，顯著提高能源利用效率和可再生能源滲透率，并且為網絡中的能源交易和結算提供一個安全、透明、高效的平臺。 DePIN借助智能合約和數字加密技術，能源交易可以實現自動化執行和實時結算，大幅減少人工干預和差錯，顯著提升交易效率。同時，AI還可以為能源交易提供實時的價格和供需信息，幫助用戶做出最優決策。 總之，DePIN與AI的融合發展，正在開啟能源網絡的全新進化之路，讓其煥發出前所未有的智慧與活力。 根據安永的最新報告，全球范圍內，無論是北美、亞太還是歐洲，從集中式電網向分散式分布式能源系統的轉變正在加速。 微電網、小型可再生能源、熱電聯產設施、分布式儲能和可控負載等多樣化的選擇方案正在不斷涌現，為能源系統的重構提供了新的可能性。 這一轉變的主要驅動力來自于市場實現脫碳目標的迫切需求，以及加強能源安全的強烈愿望。 DER具有提高電網靈活性的巨大潛力，在增強能源系統韌性方面發揮著關鍵作用，使市場能夠更好地適應不斷變化的內外部條件，并能夠從各類中斷和沖擊中迅速恢復。 根據國際能源署的數據，加速部署可再生能源將需要每年將電網投資增加近三倍，到2020年代末達到近8000億美元。與此同時，數字化資產投資也需要增加8倍。 助力消化如此大額的投資壓力，在這個向分布式能源系統加速轉型的過程中，去中心化能源生成網絡(DeGEN)將發揮至關重要的作用。 在DeGEN架構下，海量的分布式能源設備，如光伏電站、儲能電池、電動汽車等，可以實現“即插即用”的靈活接入，成為能源網絡的重要組成部分。區塊鏈技術為這些分布式能源節點提供了安全可信的身份認證和數據交互機制，確保了能源數據的真實性和不可篡改性，為能源交易和結算提供了透明、高效的平臺。 同時，DeGEN利用人工智能技術對能源網絡進行全局感知和智能優化。通過對能源產消數據、設備狀態、用戶行為等海量信息的實時分析，AI算法可以精準預測能源需求，優化能源資源配置，提高能源利用效率。 DeGEN還引入智能合約和激勵機制，鼓勵分布式能源用戶參與電網調頻、需求響應等輔助服務，提高了電網的靈活性和穩定性。 此外，DeGEN還為分布式能源的投資和運營提供了創新的商業模式。通過資產數字化和通證化，DeGEN允許普通用戶以較低的門檻參與分布式能源項目的投資，并基于智能合約實現收益的自動分配。這種共享經濟模式將極大地激發社會資本參與能源轉型的積極性，加速分布式能源的規模化發展。 隨著DeGEN在全球范圍內的加速落地和推廣，它將成為分布式能源時代的重要底層基礎設施和服務平臺，助力實現從傳統的集中式能源系統向分布式、數字化、智能化能源系統的歷史性轉變。 DeGEN的發展之路雖然前景光明，但也不會一帆風順，將會面臨諸多挑戰，其中網絡安全方面的難題尤為突出。 近年來，在發生一系列網絡攻擊事件之后，確保能源基礎設施的網絡安全一直是業界和社會高度關注的焦點。其中最引人注目的一次是2021年5月發生的針對美國最大燃油管道Colonial的勒索軟件攻擊。 隨著能源行業向分布式的過渡和智能電網技術的廣泛應用，只會進一步凸顯網絡安全的重要性。 能源系統中的關鍵設備，從發電廠、電網到管道和云系統，都容易受到網絡攻擊的威脅。隨著新技術越來越依賴智能物聯網(AIoT)和工業物聯網(IIoT)的連接，保護這些設備的難度也在不斷加大。 使用智能電表等物聯網設備會顯著增加潛在的攻擊面。由于許多此類設備沒有完整的操作系統，配置不當，有時甚至使用硬編碼密碼，因此還會帶來額外的安全隱患。這些設備通常價格低廉，因此經常被遺忘，長期處于無人管理的連接狀態。 設備監控也面臨諸多障礙，如日志生成不完整等。這些設備在配置和設計上趨于相似，這意味著它們更容易受到威脅者入侵或攻擊的影響。由于許多設備使用相同的硬編碼密碼，一次成功的攻擊就可能在短時間內接管大量設備。 面對快速變化的網絡安全形勢和日益老練的黑客，DeGEN的安全策略需要多管齊下。 首先，DeGEN需要從架構設計之初就將網絡安全視為核心要務。這意味著在DeGEN的各個組成部分，包括物聯網設備、通信協議、數據存儲、智能合約等方面，都要充分考慮和植入安全機制，提高系統本身的安全性。 其次，DeGEN可以積極利用區塊鏈技術的安全優勢，構建一個分布式、不可篡改的能源交易和數據共享網絡。通過將區塊鏈技術與物聯網、人工智能等技術深度融合，DeGEN可以在確保安全可信的前提下，實現能源系統的高效協同和智能優化。 最后，DeGEN項目需要廣泛吸納和匯聚各方力量，攜手共建共治共享的能源網絡安全體系。只有在能源企業、設備廠商、安全公司、用戶等各方密切協作、攜手并進的合力下，我們才能真正構筑起DeGEN堅實的安全防線。 未來，網絡安全可能會成為DeGEN能否行穩致遠的關鍵因素。在DeGEN與網絡安全的協同進化中，一個更加智慧、綠色、安全、包容的能源未來正在悄然而至。 隨著AI、DePIN和DeGEN的不斷融合發展，我們有理由相信，一場能源領域的革命正在悄然興起。 這場革命不僅將重塑我們的能源系統，更將深刻影響我們的生活方式和社會運行模式。在這個過程中，我們需要審慎應對技術帶來的機遇和挑戰，在革新與安全之間尋求平衡。只有這樣，我們才能真正實現能源的可持續發展。 參考資料：DePIN為骨，AI為翼，開啟能源網絡新架構
全球能源格局加速轉型：分布式成為必選項
DeGEN發展之路：網絡安全將成為關鍵議題
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Can decentralized energy get good enough, fast enough? 作者：Arnaud de Giovanni，Ben Warren，來源：Ernst & Young LLP
How to manage AI’s energy demand - today, tomorrow and in the future，作者：Beena Ammanath，來源：weforum.org
