分布式能源和储能货币比特币

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【摘要】最近爆出了一个新矿场项目——比特大陆新疆矿场,从效果图上看气势恢弘。

  火币网  ·  2016-11-10 16:00
作者: 火币网   

最近爆出了一个新矿场项目——比特大陆新疆矿场,从效果图上看气势恢弘。但更令我惊讶的是据说该项目将采用太阳能和风力发电挖矿。太阳能发电和风力发电都是靠天吃饭的,用来挖矿是不是冒太大的风险?这就需要从分布式能源技术开始谈起。

第1章 集中式能源和国家电网遇到的挑战

集中式能源是指煤矿、天然所和水坝那样化学能和势能集中在某个地理位置,然后可以用来建设发电站,大量产生电力。这样形成了大量的电力供给侧。

但使用能源的用户侧是分布式的,就是全国城市都是分布式的,全国的工厂也是分布在各地的。这些分布式存在的用户对电的需求就构成分布式,而电的供给侧集中程度却很大。

国家电网把全国各地的发电站连接起来,形成供给侧并网。然后用户侧全部从电网上取电,这就实现了供给侧和需求侧的相互平衡。需求侧需要多少电,供给侧就发多少电。

这里有一句话题外。我们国家有960万平方公里的领土,超过14亿人的用电需求,和全世界的世界工厂对电的需求,都被国家电网给满足了,这实在是一件非常伟大的事。别说我五毛,懂制造业的人都明白这是一个了不起的创举。

这种国家电网连接着供给侧和需求侧可以很好地平衡不同时间的用电量的差别,但由于发电设备运转的需求,所有发电站的发电量一定要有一个最低的极限值,一旦低于这个值,电站甚至整个电网本身就会不稳定,甚至崩溃。但有些时间段的需求侧真的用不了那么多电,比如前几年国家兴建了太多的水电站和火力发电站,但近三年中国的世界工厂地位有所下降,电网需求侧的用电需求相对发电站的总功率增长出现下降,供给侧的发电量逼近最低值,这时候国家电网作为一家公司就开始关停部分小水电站。这就是近几年国内出现大量弃水电的现象。

集中式能源还有另外一个外来力量导致的缺陷,那就是科技进步后,大量出现新能源和可再生能源,包括风能、太阳能、生物能发电等等。这些新能源的稳定性很低,但成本也低,对环境友好。但输出的电能不稳定,上电网就麻烦,电网电力的波动性是非常致命的。新能源的大量出现,就给国家电网带来了新的技术问题。

我们国家为了鼓励新能源的发展,不但给新能源公司大量补贴,还直接关停了很多水电站给新能源让路。

集中式能源构建的国家电网还面临一个巨大的挑战,就是中心化的弱点,整个系统被攻击或面临突发故障时,全国就会面临难于承担的灾难。这种事情在全球时有发生。比如在2008年2月因为大雪,湖南省就全省大停电,450万人在没有电的情况下生活了两周。2003年8月,美国东北部和加拿大大停电,超过5000万人,两天没有电用。

现在为了解决这三种矛盾,技术上提出了分布式能源的概念。

第2章 分布式能源

风能、太阳能和生物能因为能量的分布不像煤矿化学能和水坝势能那样集中,所以被称为分布式能源。分布式能源也可以建立发电站用来发电,也可以上国家电网,成为供给侧的一员。

这些分布式能源总量巨大,理论上太阳能就够满足人类所有的能源需求。但分布式能源利用率很低,能量波动性和随机性大,特别是靠天吃饭,发电量难于控制。这种特性让这些分布式能源直接并入国家电网最终会导致整个电网不稳定。因此国家也发布了大量对这种分布式能源上网的限制条件,对达不到稳定功率的电站就禁止上网。

这些分布式能源在2012年前后在全球大搞碳贸易(CDM)时,我们国家大量投资建设了新能源发电站,特别是光伏发电和风力发电。但近几年碳贸易也不行了,国家电网又对分布式能源提出了新的要求,导致这些产能开始大量废弃,造成了可怕的浪费。

分布式能源利用是大势所趋,一方向是其环境友好;二是可再生,成本总体趋于降低;三是克服了集中式能源的潜在的容易崩溃和对抗攻击能力弱的缺点。

科学技术的发展,给这些早期的投资带来了新出路。

第3章 储能技术和微电网

集中式能源发电的利用涉及两大成本,发电本身的成本和输电的成本。而分布式能源因为输出功率难于控制,需要额外增加一个技术,就是储能,这是另一个成本。

分布式能源供给侧和需求侧两端的高峰和低谷往往是不匹配的,比如太阳高时,太阳能电站发电量高,但白天用户不点灯啊。但晚上太阳能电站没功率,但用户点灯啊。怎么办,这就提出了储能技术。把发电功率高时的电量先存储起来,然后到需求侧高是释放出来。

微电网是把分布式电站和就近的需求侧结合,配置一套能量转换、保护和监控装置形成一个小型的完整电网。这个小型电网和大电网有一个公共连接点(PCC),小型电网输出功率高时,高过了其储能能力时,就可以向大电网输出电力,反过来,则大电网向小型电网输入功率。

这种微电网就形成一个可自治的系统,最高的自治性微电网可以和大电网断开,形成一个孤岛。但这种在技术上很难实现。目前全世界符合这种孤岛模式的微电网并不多。

目前世界上技术上比较可靠的储能技术有锂电池储能、抽水储能(这个是在水电站用的)、压缩空气储能、飞轮储能等。这些技术都有利于设计微电网,充分利用分布式能源。

第4章 储能货币比特币

比特币大陆这一次发布的新疆矿场项目,挖矿的电力目标指向新能源,主要是风力发电和太阳能发电。

新疆的风能和太阳能总量实在是巨大,利用率超级低。在2012年前后的国际碳贸易(CDM)项目流行的时候,新疆新建了大量的新能源电站。我以前在环保企业里打工时,还在新疆做过项目,是搞瓦斯发电的。那时候我见识到了新疆是一块能源集聚地,可惜用不起来。现在很多这样的太阳能发电站、风力发电站都经营惨淡。

对新疆的风力和太阳能的利用主要障碍在于能源分布式太分布了,导致输电成本和储能成本太高。新疆的用电需求侧实在是太低,那里没啥工业,大家都放羊,这能耗啥电啊,羊又不需要充电。而国家电网也吸纳不了这种输出功率波动性和随机性如此大的电力。

国家对新能源的补贴政策还要求新能源电站自己形成微电网,实现一定功率的自我需求侧,才允许你上大网,和给你补贴。现在新疆的这些新能源企业绝大多数都拿不到补贴的,甚至无法上大网卖电。

但是现在有了比特币,比特币挖矿业务是一个耗电大户。关键是比特币挖矿是一门赚钱的生意。在分布式新能源发电站企业附近可以大量兴建比特币挖矿场,可以有效提高那里的微电网的需求侧。

这类微电网自己的需求侧满足了自我消耗,就可以极大地降低电站发电功率高时的储能成本。而且这种自我消耗并不怕发电功率低时电力不够,因为有国家电网啊,大网有的是,那些集中式能源发电站等着你买电呢,要多少有多少。国家电网最喜欢的就是把微电网当成一个需求侧来供电,它并不喜欢微电网向大网供电,因为会带来更大的电能波动性和随机性,会崩溃的。

比特币挖矿业务提高了分布式新能源电站构建的微电网的需求侧,降低了微电网的储能成本,而且降低了微电网向外界输送电能的成本。可谓功劳无限。

而比特币挖矿所得的卖出变现则比任何工业产品都要简单、方便、快捷和高效。直接充值到交易所给你卖掉。这个过程不会产生额外的成本。但如果是换一个化肥制造厂(这是集中式能源电站最常配置的需求侧),那你把化肥输送出去就麻烦了。

分布式能源发电站和比特币挖矿构成一个微电网,一边是供给侧,一边是需求侧,完美实现了极大的微电网自治性。这是一个分布式能源发电站构建微电网的非常好的方案。

第5章 使用太阳能和风能来布比特币挖矿的另一个好处

矿机的寿命是和运行环境很相关的,现在挖矿主要是利用火电和水电。特别是中国矿工最多的是使用水电,但在水电站建一个矿场,矿场的空气湿度很高,这会导致矿机折寿。电路板对空气湿度是敏感的,而且降低空气湿度的工业成本非常高,所以矿场也不会去处理。

但如果使用太阳能和风能来挖矿,则没有空气湿度这个麻烦,矿机的寿命可以更长。在太阳能和风能电站附近伤害矿机寿命的主要是粉尘,但过滤粉尘的成本可要比降低空气湿度的成本低太多了。

第6章 结束语

去中心化的社会结构已经成为趋势,比特币成功实现了货币的去中心化,这将引导各行各业建立一个更广泛的从下而上的,一个去中心化的社会结构。

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