为什么我们需要Eloncity

现代化生活的种种便利是建立在数量众多，覆盖面积广袤的电网之上的。小到电灯泡，大到地铁等公共交通设施，我们生活的方方面面都和电网息息相关。然而，日新月异的科技革命并没有给电网带来什么创新。现有的电网基本上都存在设计老旧和基础设施老化的问题。这些电网都是集中式架构，由位于偏远地区的大型发电场供电，通过复杂的输电和配电网络到达千家万户。协调和发电的过程是以交流电的形式，复杂的输电和配电网络是由地区系统运营商或者独立系统运营商管理。这些独立系统运营商不仅需要实时平衡电力的生产和消费，还需要确保远程生产的电力可以避开庞大的输电和配电网络中的拥堵，进而成功送达客户。尽管我们目前所赖以生存的集中式电网是人类有史以来建造的最复杂的工程系统之一，但该系统已经过时，无法再满足时代的需求。电网系统正面临着安全性，可靠性，稳定性，价格高昂等诸多重大挑战。

以下是几个体现现有集中式电网面临的棘手挑战的例子。

自2015年10月23日起，加利福尼亚州洛杉矶圣塔苏珊娜山脉内，靠近波特牧场的艾莉索峡谷地下储存设施发生大规模、不可控的持续天然气泄露事故¹。此处是全美第二大天然气储存设施，向遍布南加州的各大电力公司供应天然气。因为该泄漏事故事态严重，2016年1月6日，加州州长杰瑞·布朗颁布紧急状态令。艾莉索气体泄漏事件对自然所造成的伤害比墨西哥湾深水地平线泄露事件还要大，影响还要深远。据估计，艾莉索峡谷气体泄漏事件向地球大气释放了约5.3亿吨有害甲烷气体。用更形象的方法来表达，这些气体等于整个南加州南海岸空气盆地地区约12，800年的总排放量。南加州的电力公司实施了应急计划，以便在天然气短缺的情况下为当地的天然气发电产提供动力。与此同时，当地居民出现头痛，恶心，和严重的流鼻血等健康问题。每天大约有50名儿童因严重流鼻血去看校医。截至2016年1月7日，2824户家庭，大约11296人不得不暂时离开他们的家园迁居别处，而另有6500多户家庭向政府寻求帮助。

近些年来，大量的由集中式电网导致的灾难频频发生，包括切尔诺贝利核事故和福岛第一核电站事故。在切尔诺贝利核事故中²,超过300,000名的居民被迫永久撤离家园。被核辐射尘污染的云层飘往众多地区，据追踪，北半球的每一个国家都发现了来自切尔诺贝利的放射性污染物。以上的几起事件表明，集中式的电网对其所服务的人群的环境，健康和安全造成越来越难以承受的影响。

2011年9月8日，亚利桑那州尤马市的一个变电站缺乏恰当的设备维护，导致了亚利桑那州到加利福尼亚州的一条高压输电线的故障，最终造成了圣地亚哥，亚利桑那州西部，墨西哥蒂华纳等诸多地区的七百多万居民无电可用³。这一重大事件再次暴露了集中式电网固有的易受影响的问题。与艾莉索峡谷天然气泄漏事件类似，集中式电网的单点故障对广大地区的数百万客户造成不利影响。自然或人为事故可能发生在任何易受影响的地点，复杂的中央电网覆盖了广袤的面积和不同的地理环境，而其中的任何区域都可能受到影响。

因此现有电网提供安全可靠的能源服务的能力越来越受到挑战。

2018年1月28日，在澳大利亚人口第二多的州，在墨尔本市，席卷而来的热浪令到电网超负荷运作，导致一万多户家庭遭受停电的困扰⁴。这次停电是由电网故障造而不是供电短缺造成的。不到一年前，澳大利亚最大城市悉尼亦因为热浪来袭而停电，五万多户家庭受到影响。极端酷热的天气常常导致类似事件的发生，因为当住户使用空调时，电力需求可能会突然升高。同时，由于环境温度升高，电网输配电线和发电厂的输电和发电量减少。在可预见的未来，随着全球气候的变化，全球各地的城市将会更经常地遭受因为不利天气而出现的电网故障事件。从澳大利亚和加利福尼亚州的热浪，到美国东北部的严寒，再到飓风卡特里娜，桑迪，丽塔和玛丽亚，我们反复见证了由于电力系统无法适应气候变化带来的破坏而导致的大规模电网故障事件。

2016年4月14日 ,非盈利性可再生能源倡导组织Groundswell发布的一项研究报告详细阐述了美国工人阶级所面临的电费压力日益沉重。该研究报告称，收入为最低的20%的人群中，他们将其收入的大约10％用于电力开支⁵。集中式电网成本高昂的原因主要有以下几点：（a）在输电和配电过程中，所产生的总能源中有5％-9％ ⁶ ⁷ , 会在运输过程中损失。如上所述，由于T＆D电线和设备随着温度的升高阻力增加，在炎热的天气中，T＆D损失被放大; （b）交流形式的电力相对来说比较复杂，需要大量辅助服务以确保客户地点的交付电力保持在要求的电力质量限制内。辅助服务包括频率调节，电压调节和无功功率等。不幸的是，基于交流电的集中式电网所需的辅助服务成本很高，通常占总电费账单的3%-7% ⁸;（c）容量服务确保有足够的发电能力在需求高峰期保持电网的可靠性。因为当前电网缺乏实施协调客户电力需求与系统可用电力供应的能力，容量服务或备用能源储备是强制性的。换句话说，由于缺乏对客户现场电力需求的实时管理，集中式电网通过超量发电以备不时之需。这些容量服务的成本也很高，可以占账单总额的15％⁹。以上这些例子仅仅是集中式交流电网的设计缺陷中价格昂贵和低效率部分的一个缩影。

当我们考虑到自然灾害，人口增长，气候变化等因素带来的挑战时，我们发现人类迫切需要一种新的能源生产和配送系统，将这些挑战变为可持续发展的机遇。位于新加坡的非盈利组织AI Grid基金会亦赞同这一观点，并且积极倡导可再生能源领域的去中心化。该基金会正联合世界各地的不同组织和社群共同开发Eloncity模式，一种以社区为中心的模式，通过分布式可再生能源系统实现安全，健康，公平和充满活力的能源未来。

2. 以社区为驱动进行的规划和实施过程，保证社区可以成功过渡到能源可持续发展，可再生的未来。由于未来的能源使用和社区成员以及他们的子女息息相关，所以社区必须积极参与到制定和创造他们想要的能源未来的过程中。

3. 基于绩效和自筹资金的融资方式对调动私人市场资本推动分布式可再生能源的大规模落地至关重要。基金会将与金融合作伙伴，政府机构和其他主要利益相关方合作，建立循环贷款基金。循环贷款基金的目的是当社区无法获得足够融资时，为社区提供启动项目所需的前期资本支出。基于绩效的项目将通过为社区成员提供真正有意义的节约电力开支的方法，产生足够偿还启动资金的投资回报。偿还的贷款将用于资助后续的Eloncity项目。

4. 建立一套公平的促进市场开放的监管体系，以缓解当前市场中的不均衡现状，保护能源消费者，支持本地经济的发展同时支持创新。监管体系必须确保创新的市场参与者获得公平的市场准入机会，同时，监管体系必须提供以市场为导向的指导方案，以提供：（a）安全的环境供社区成员工作和生活；（b）可靠的能源服务，在气候变化的大环境下支持社区的快速发展；（c）所有人，特别是低收入人群都可以负担得起的高成本效益的能源服务；（d）社区向健康，安全，利用可再生能源发电的未来持续成功转型；（e）在该体系下，全世界的社群共同加速迈向清洁再生能源的时代，没有一个社群会被拉下。

Eloncity解决方案的潜在市场是任何使用化石燃料和核动力中央电网的地区。然而，在市场开发的初期，基金会将会把重点放在易受灾地区和农村地区，因为这些区域：（a）最容易受到电力服务中断的影响; （b）通常缺乏地方力量来规划和创造安全，健康，可靠和可持续发展的能源未来;（c）因为偏远而常被忽略，进而享受不到充足的服务。同时，该基金会将与人口密集的城市地区的大型公用事业单位合作，提供分布式的Eloncity模式来解决当地服务领域的瓶颈。与热浪来袭期间墨尔本电网停电的例子类似，当地电网服务的瓶颈是没有足够的T＆D容量来输入所需的电力供应。传统的解决方案将是昂贵的电网基础设施升级和再次投入使用会带来巨大污染的化石燃料或着具有巨大潜在危险的核电厂。而Eloncity模式的解决方法是在当地用可再生能源发电供给本地消费，因此无需通过昂贵且脆弱的输配电网络输入远程生产的能源。

在第一阶段，基金会在过去的四年里，一直与全球合作伙伴联合开发对于Eloncity模式至关重要的构建技术。各方的精诚合作最终创造并且商业化了智能联网电池能量储存系统(BESS)；能源管理软件；直流电应用和客户选址的可再生能源发电机。这些构建技术已经成功部署了数百幢建筑物，令它们实现了能源的自给自足。

第二阶段，也就是未来的十八到二十四个月之内，基金会将和政府的能源部门，科研与教育机构，公共机构，地方政府，地方公用事业机构，全球技术合作伙伴，融资合作伙伴，社群组织和社群成员一起协同工作，具有示范性意义地在北美，拉丁美洲，亚洲规模化发展Eloncity模式。Eloncity模式将结合第一阶段中已开发的构建技术，同时新增四个额外的构建模块：支持分布式能源交易的区块链协议（Eloncity Protocol）;社群能源发展计划以规划和实施基于社区的分布式能源项目；基于业绩的项目循环贷款融资以及支持由市场驱动进行脱碳的去中心化的监管系统。项目试点将会选取不同的地理区域以证明Eloncity的通用设计可以应对不同地区的独特需求。第二阶段的主要成果将会是成功复制Eloncity模式的方法，成果将会基于在试点项目中习得的经验和教训。基金会将会发布实践指南，经验总结和项目部署流程，以协助全球社群采用和实施Eloncity模式。

在第三阶段，基金会将把重点放在大规模市场转型上，将Eloncity模式扩散到全球所有目标市场。

更详细的信息很快将会在Eloncity白皮书和Eloncity网站上发布。

1 Newikis (No date). Aliso Canyon Gas Leak. Retrieved May 30, 2018, from https://www.newikis.com/en/wiki/Aliso_Canyon_gas_leak

2 A Report Commissioned by UNDP and UNICEF with Support of UN-OCHA and WHO, (Final Report Jan 22, 2002), The Human Consequences of the Chernobyl Nuclear Accident — A Strategy for Recovery. Page 66.

3 Morgan Lee, (Feb 4, 2014). Feds Blame Six Groups for 2011 Blackout. Retrieved May 30, 2018, from http://www.sandiegouniontribune.com/sdut-violations-southwest-power-outage-2014feb04-story.html

4 Reuters Staff, (Jan 28, 2018). Heat Wave Leaves Thousands of Australian Homes Without Power. Retrieved May 30, 2018, from https://www.reuters.com/article/us-australia-power/heat-wave-leaves-thousands-of-australian-homes-without-power-idUSKBN1FI0CO

5 Patrick Sabol (no date), From Power to Empowerment — Plugging Low Income Communities Into the Clean Energy Industry. Groundswell.

6 U.S. Energy Information Administration, (no date). How much electricity is lost in transmission and distribution in the United States? Retrieved May 30, 2018, from https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=105&t=3

7 The World Bank (no date). Electric power transmission and distribution losses (% of output). Retrieved May 30, 2018, from https://data.worldbank.org/indicator/EG.ELC.LOSS.ZS?end=2014&start=1960

8 Engie (Jan 20, 2014). Electricity Pricing Breakdown: Ancillary Services Cost Components, Retrieved May 20, 2018, from http://www.engieresources.com/index.php?id=122

9 Engie (Jan 6, 2014). Electricity Pricing Breakdown: Capacity Cost Components, Retrieved May 20, 2018, from http://www.engieresources.com/index.php?id=1330