这是我的第340篇专栏文章。 在前两篇文章《LPWAN独角兽Helium参与推动能源去中心化,DeGEN重塑能源生态系统》和《能源范式大迁移,AIoT与DeGEN携手打造高效智慧能源系统》中，我们深入探讨了去中心化能源网络(Decentralized Generative Energy Network，简称DeGEN)这一新兴领域。 目前DeGEN仍处于相对低调的发展阶段，其潜力可能尚未被充分认识和挖掘。 值得注意的是，DeGEN中的”Generative”与生成式人工智能(Generative AI)中的”Generative”含义有所不同。 DeGEN主要依托AIoT技术实现智能化的能源管理和优化，而生成式AI则侧重于利用机器学习算法进行智能内容创作。 然而，这一术语差异也暗示了DeGEN的发展离不开AI的参与。 事实上，AI不仅可能成为DeGEN的主要应用场景之一，反过来，DeGEN也将为AI的发展提供重要支撑。 根据测算，支持AI快速发展所需的计算能力大约每100天翻一番。如果要实现AI模型效率的10倍提升，相应的计算能力需求可能会激增10,000倍。随之而来的是AI任务运行所消耗的能源也在加速增长，年增长率在26%至36%之间。 这意味着到2028年，AI使用的电力可能会超过2021年整个冰岛的用电量。这无疑将给已经紧张的电网带来越来越大的压力。 在此背景下，分布式能源(Distributed Energy Resources，简称DER)和DeGEN有望获得越来越广泛的重视和应用，成为确保全球能源供应安全和实现2050年净零排放目标的关键举措之一。这或许也是一些知名投资机构布局DeGEN领域的重要原因。 另一方面，根据世界经济论坛的数据，到2030年，AI有潜力帮助减少5-10%的全球温室气体排放。 因此，找到AI能源消耗与节能减排之间的平衡，可能是我们及时解决能源问题的关键所在。 本文将聚焦AI与DeGEN之间的结合点，探讨分布式能源网络在各地的部署进展，以及可能面临的挑战。 通过深入分析AI和DeGEN的互动关系，希望能为能源领域的变革提供新的视角。 AI和去中心化物理基础设施网络(DePIN)的发展，为重塑能源网络提供了一个全新的架构和范式。 DePIN如同能源网络的”骨架”，通过区块链技术构建起分布式、安全、高效的能源网络基础设施；而人工智能(AI)则如同一双有力的”翅膀”，赋予DePIN以智慧和优化能力，推动能源网络向更加灵活、智能、绿色的方向升级。 近年来，可再生能源的经济性不断改善，许多清洁能源的成本已经低于化石燃料，而且还有进一步下降的趋势。 如上图所示，2010年至2022年间，陆上风电成本从比最便宜的化石燃料高出95%下降到低52%。太阳能光伏发电的成本下降速度更为惊人—2010年，其成本比最便宜的化石燃料高出约8倍，但到2022年将比化石燃料便宜近1/3。 AI将在加速可再生能源经济性改善方面发挥了关键作用。 例如，AI可以辅助开发用于清洁能源技术的新材料，优化太阳能和风力发电场的布局和运营策略。此外，AI还可以显著提升能源存储系统的效率，改进碳捕获过程，提高气候和天气预测的精度，为能源规划提供更加可靠的决策依据。AI技术甚至有望催化核聚变等前沿绿色能源领域的突破性进展。 当前，AI与能源领域的融合正在催生众多令人振奋的创新成果。提高能源效率是减少不可再生能源使用的最直接、最有效的途径之一。 如上图所示，通过提高能源效率，我们可以在满足社会用能需求的同时，最小化对有限化石能源的依赖，从而显著降低未来可再生能源的装机容量需求，这意味着建设新的可再生能源项目将耗费更少的资源，经济效益更加显著。 AI还可以为能源网络用户提供个性化的能源定制和增值服务。 例如，基于用户的能源消费数据和偏好，AI可以提供量身定制的能源套餐、优惠促销等服务，有效提高用户满意度和粘性。此外，AI还可以与智能家居、电动汽车等其他领域深度结合，为用户提供更加全面和便捷的一站式能源方案。 DePIN的出现为从底层架构重构能源网络提供了新的可能。 传统的能源网络存在诸多痛点，如集中式架构、能源损耗大、灵活性差、缺乏智能化手段等。DePIN通过深度融合区块链技术和AI，构建了一个去中心化、高效、灵活、智能的新型能源网络。 DePIN支持多种能源形式(如电、热、气、氢等)的协同优化和综合利用，实现了真正意义上的“多能互补”。通过构建“多能流”耦合的能源网络，DePIN实现了不同能源品种间的相互转化和互济，大幅提升了能源系统的整体效率和经济性。 在DePIN架构下，分布式能源资源(如光伏发电、储能设备、电动汽车等)可以实现即插即用的灵活接入和智能调度，显著提高能源利用效率和可再生能源渗透率，并且为网络中的能源交易和结算提供一个安全、透明、高效的平台。 DePIN借助智能合约和数字加密技术，能源交易可以实现自动化执行和实时结算，大幅减少人工干预和差错，显著提升交易效率。同时，AI还可以为能源交易提供实时的价格和供需信息，帮助用户做出最优决策。 总之，DePIN与AI的融合发展，正在开启能源网络的全新进化之路，让其焕发出前所未有的智慧与活力。 根据安永的最新报告，全球范围内，无论是北美、亚太还是欧洲，从集中式电网向分散式分布式能源系统的转变正在加速。 微电网、小型可再生能源、热电联产设施、分布式储能和可控负载等多样化的选择方案正在不断涌现，为能源系统的重构提供了新的可能性。 这一转变的主要驱动力来自于市场实现脱碳目标的迫切需求，以及加强能源安全的强烈愿望。 DER具有提高电网灵活性的巨大潜力，在增强能源系统韧性方面发挥着关键作用，使市场能够更好地适应不断变化的内外部条件，并能够从各类中断和冲击中迅速恢复。 根据国际能源署的数据，加速部署可再生能源将需要每年将电网投资增加近三倍，到2020年代末达到近8000亿美元。与此同时，数字化资产投资也需要增加8倍。 助力消化如此大额的投资压力，在这个向分布式能源系统加速转型的过程中，去中心化能源生成网络(DeGEN)将发挥至关重要的作用。 在DeGEN架构下，海量的分布式能源设备，如光伏电站、储能电池、电动汽车等，可以实现“即插即用”的灵活接入，成为能源网络的重要组成部分。区块链技术为这些分布式能源节点提供了安全可信的身份认证和数据交互机制，确保了能源数据的真实性和不可篡改性，为能源交易和结算提供了透明、高效的平台。 同时，DeGEN利用人工智能技术对能源网络进行全局感知和智能优化。通过对能源产消数据、设备状态、用户行为等海量信息的实时分析，AI算法可以精准预测能源需求，优化能源资源配置，提高能源利用效率。 DeGEN还引入智能合约和激励机制，鼓励分布式能源用户参与电网调频、需求响应等辅助服务，提高了电网的灵活性和稳定性。 此外，DeGEN还为分布式能源的投资和运营提供了创新的商业模式。通过资产数字化和通证化，DeGEN允许普通用户以较低的门槛参与分布式能源项目的投资，并基于智能合约实现收益的自动分配。这种共享经济模式将极大地激发社会资本参与能源转型的积极性，加速分布式能源的规模化发展。 随着DeGEN在全球范围内的加速落地和推广，它将成为分布式能源时代的重要底层基础设施和服务平台，助力实现从传统的集中式能源系统向分布式、数字化、智能化能源系统的历史性转变。 DeGEN的发展之路虽然前景光明，但也不会一帆风顺，将会面临诸多挑战，其中网络安全方面的难题尤为突出。 近年来，在发生一系列网络攻击事件之后，确保能源基础设施的网络安全一直是业界和社会高度关注的焦点。其中最引人注目的一次是2021年5月发生的针对美国最大燃油管道Colonial的勒索软件攻击。 随着能源行业向分布式的过渡和智能电网技术的广泛应用，只会进一步凸显网络安全的重要性。 能源系统中的关键设备，从发电厂、电网到管道和云系统，都容易受到网络攻击的威胁。随着新技术越来越依赖智能物联网(AIoT)和工业物联网(IIoT)的连接，保护这些设备的难度也在不断加大。 使用智能电表等物联网设备会显著增加潜在的攻击面。由于许多此类设备没有完整的操作系统，配置不当，有时甚至使用硬编码密码，因此还会带来额外的安全隐患。这些设备通常价格低廉，因此经常被遗忘，长期处于无人管理的连接状态。 设备监控也面临诸多障碍，如日志生成不完整等。这些设备在配置和设计上趋于相似，这意味着它们更容易受到威胁者入侵或攻击的影响。由于许多设备使用相同的硬编码密码，一次成功的攻击就可能在短时间内接管大量设备。 面对快速变化的网络安全形势和日益老练的黑客，DeGEN的安全策略需要多管齐下。 首先，DeGEN需要从架构设计之初就将网络安全视为核心要务。这意味着在DeGEN的各个组成部分，包括物联网设备、通信协议、数据存储、智能合约等方面，都要充分考虑和植入安全机制，提高系统本身的安全性。 其次，DeGEN可以积极利用区块链技术的安全优势，构建一个分布式、不可篡改的能源交易和数据共享网络。通过将区块链技术与物联网、人工智能等技术深度融合，DeGEN可以在确保安全可信的前提下，实现能源系统的高效协同和智能优化。 最后，DeGEN项目需要广泛吸纳和汇聚各方力量，携手共建共治共享的能源网络安全体系。只有在能源企业、设备厂商、安全公司、用户等各方密切协作、携手并进的合力下，我们才能真正构筑起DeGEN坚实的安全防线。 未来，网络安全可能会成为DeGEN能否行稳致远的关键因素。在DeGEN与网络安全的协同进化中，一个更加智慧、绿色、安全、包容的能源未来正在悄然而至。 随着AI、DePIN和DeGEN的不断融合发展，我们有理由相信，一场能源领域的革命正在悄然兴起。 这场革命不仅将重塑我们的能源系统，更将深刻影响我们的生活方式和社会运行模式。在这个过程中，我们需要审慎应对技术带来的机遇和挑战，在革新与安全之间寻求平衡。只有这样，我们才能真正实现能源的可持续发展。 参考资料：DePIN为骨，AI为翼，开启能源网络新架构
全球能源格局加速转型：分布式成为必选项
DeGEN发展之路：网络安全将成为关键议题
写在最后
Can decentralized energy get good enough, fast enough? 作者：Arnaud de Giovanni，Ben Warren，来源：Ernst & Young LLP
How to manage AI’s energy demand - today, tomorrow and in the future，作者：Beena Ammanath，来源：weforum.org
