根據國家電網的數據，預計到2050年全球年度電力需求將比2017年增加57%。英國2050年高峰時期的需求可能比今天高出42%。能源部門面臨的挑戰不僅是在脫碳時滿足未來的需求，而且還要在此過程中創建更靈活，更有彈性和更高效的系統。除了將氫氣作為長期跨部門可再生能源儲存的關鍵解決方案，日本正在通過包括大阪在內的眾多項目探索電網的分散化和數字化。
去中心化是一個完整的循環
在20世紀初推出大規模電網之前，電力從本地開始，然后分散開來，在城市中運行著一系列微電網。 工廠和屋苑有自己的獨立發電機和布線網絡。然后將這些隔離的微網格集成并集中。 較大的“公用事業規模”發電站為整個城市的家庭和企業提供服務，并且由于交流電(AC)的出現，可能會位于距電力使用地方數英里的地方。現在，如果去中心化扎根并推廣出去，那么我們可能會展開地更加全面 - 這一次是由可再生能源技術的進步，能源儲存和數據的力量帶來的，而不是愛迪生和他的燈泡。
分布式能源
去中心化涉及擁有和運營發電和/或存儲資產的房主、小社區或企業，主要供自己使用。這些資產，或者說是在該領域眾所周知的分布式能源資源(DERs)正在逐年增長，包括：太陽能光伏(PV)面板，風力渦輪機和鋰離子電池存儲(例如電動汽車，e- 自行車和電動滑板車)。
顯示了全球分布式太陽能PV加上電池存儲容量(MW)和供應
去中心化的潛在好處包括：更大的復原力，防止大面積停電; 更靈活地每日使用間歇性可再生能源儲存的能源; 更便宜的能源; 和自下而上的脫碳。
與鄰居交易能量
去中心化為DER的所有者提供了彼此間對等(P2P)交換剩余能量的可能性，可能使能源公司的傳統角色變得多余。 能源公司意識到去中心化帶來的威脅，并且正在積極探索他們可以在新范例中提供哪些服務。 消費者現在也可以生產能源，創造一個新的市場主角 - “專業消費者”。關西電力公司(KEPCO)于2018年宣布了兩個項目，在日本大阪研究和試點P2P太陽能光伏電力交易。 該試點將使用澳大利亞公司Power Ledger的區塊鏈技術來記錄交易。Power Ledger的聯合創始人大衛·馬丁說：“試驗將看到KEPCO在日本大阪市的選定地點分享參與者的數據，這些數據最初可達10個家庭。
“我們正在向KEPCO提供Power Ledger交易平臺，以促進和監控參與者之間的能源交易。
“如果我們想要從能源系統中獲得根本不同的結果，我們需要采用一種根本不同的方法。”
另一個KEPCO項目將研究經濟方面。 該公司在一份聲明中解釋說：“我們已經開始對確定光伏發電產生的剩余電力價格的實證研究，以及一個能夠直接交易的新系統。”KEPCO也不是第一個探索這個領域的人。 由LO3 Energy領導的紐約市布魯克林微電網于2016年展示了一項基于區塊鏈的P2P太陽能交易。今天簽署該計劃的居民數量已增至約500家，其中60家運營屋頂太陽能光伏電池和電池存儲( 消費者)和其他(消費者)使用當地生產的能源。微電網的能源市場將于今年投入使用，首先是仿真時期，然后真正的資金和能源轉手。
LO3為其微電網項目設計并建造了一個定制的智能電表系統。該系統將電力使用實時傳達給基于云的市場軟件，并且還允許遠程控制太陽能和電池資源。如果P2P能源交易規模擴大，數字化和自動化將是關鍵。Energy Systems Catapult能源系統架構高級經理Daniel Mee解釋說：“我不認為大多數人會在早上起床，決定將下半小時的能源出售給當地的便利店。然后在早餐后，與其他人交換能量。這不切合實際。如果它要大規模起飛，那么它必須是自動化的。“能源系統Catapult是英國政府的能源創新中心，在英國這個領域有很多活動。 EDF能源和倫敦大學學院目前正在倫敦布里克斯頓試行P2P能源交易計劃 - 再次使用區塊鏈。 Elmore House的居民將能夠通過應用程序選擇是否使用太陽能光伏陣列和安裝在屋頂上的電池存儲來使用或交換能源。
如果P2P能源交易規模擴大，數字化和自動化將是關鍵
EDF Energy研發部主任Xavier Mamo表示：“布里克斯頓的這個項目旨在展示密集城區的小社區如何以新的變革方式從低碳和本地能源系統中受益。”目前，英國消費者之間相互買賣電力是非法的。然而，監管機構Ofgem允許飛行員偏離監管。對監管的永久性修改有助于進一步開展這項創新。P2P能源交易也變得越來越重要，因為英國政府資助的新型小型太陽能和其他可再生能源設施的上網電價計劃已經結束。該計劃保證了剩余能源回饋電網的價格，并將在2020年被市場主導的定價機制取代。至關重要的是，只有大型能源供應商才能從家庭購買剩余能源。啟用P2P交易可以確保更好的市場運作，幫助可再生能源在這個棘手的過渡階段進行導航。
將流動視為能量
除家用電池存儲外，EV電池看起來也將成為分散式未來的一部分。截至2018年底，全球輕型汽車電動車庫存量超過500萬輛，到2040年增長到162至5.48億輛。EV電池可以幫助短期存儲多余的能量 - 例如來自間歇性可再生能源 - 并提供必要的電網平衡服務。這些措施包括確保供應完全滿足以秒來計的需求，并保持電力頻率不變。英國能源公司OVO與日產一起領導全球首個大型車輛到電網(V2G)項目。當需求低時，專門構建的充電器自動為日產Leaf電池供電，并在需求高時將多余的能量輸回電網。第一臺充電器于2018年12月安裝，為1，000戶家庭提供資金，參與為期兩年的計劃。我們很可能會在不久的將來看到包含電動車電池的P2P能源交易項目。
中國和世界其他地區的年度電動自行車銷售額：2016-2025(資料來源：Navigant Research)
如果電動滑板車，電動自行車和電動公交車的迅速崛起繼續下去，它們也可以用作更廣泛的移動電網(M2G)系統中的分布式能源資源。目前全世界有2億輛電動自行車在使用，預計到2050年將增加到20億輛。全球公交車隊的電氣化也在進行中，今天有40萬輛電動公交車在路上行駛。擁有停靠電動自行車的城市，如里斯本，可以證明在短期內展示這一概念的沃土，以及為電動自行車和電動摩托車車主提供的基于家庭的電網連接。對于無人駕駛的電動滑板車和電動自行車對電網更有用，需要在公共場所中適當充電基礎設施的大量增加。然后可以在空閑時連接到電網，而不會影響運行模型。車對網(V2G)可以為移動到網格(M2G)鋪平道路。如今，電動汽車停放在96%的時間，為V2G互動提供了充足的機會。然而，預計未來的共享自主電動汽車將停放得更少。因此，無人駕駛汽車的V2G的性質將是不同的，可能更少的電網服務是合適的。順便提一下，鋰離子電池價格的不斷下降有助于通過電動汽車和家用電池存儲的增長推動分散化。 2010 - 18年平均電池組下降了85%。然而，其他電池技術也引起了興奮。特斯拉最近完成了對Maxwell Technologies的收購。 Maxwell擁有獲得專利的超級電容器電池技術，據稱其能量密度比特斯拉目前的產量高出45%。
虛擬電廠
利用數字技術將EV電池和其他分布式能源(包括智能家電)聚合到“虛擬發電廠”(VPP)這一概念近年來已經引起了人們的關注。 VPP也稱為虛擬能源系統(VES)，可以看作類似于通過移動即服務(MaaS)破壞運輸部門的數字平臺。物聯網技術可以從這些資源中收集數據并遠程控制這些資源。然后，算法可以優化當地區域或城市的能源系統，以滿足最終客戶的需求。特斯拉正在政府的支持下，在南澳大利亞建造世界上最大的虛擬發電廠。該計劃涉及50，000個配備太陽能光伏和電池存儲的家庭。2018年為第一階段裝備了100套住房，現在又有第二套住房用于第二階段，然后在2019年開始擴大到50，000套。該倡議旨在降低能源價格并提高電網穩定性。英國和日本政府也熱衷于探索VPP。 今年4月，英國政府宣布為4個VPP項目提供1.025億英鎊資金：Energy Superhub Oxford，ReFLEX Orkney，Project Leo(Local Energy Oxfordshire)和Smart Hub SLES(West Sussex)。
同樣，日本政府最近批準了KEPCO在大阪的VPP示范項目的額外資金，該項目始于2016年。該項目包括聚合太陽能，家用電池存儲和EV電池，以優化能源使用，并幫助保持更廣泛電網的電力供應頻率不變。大阪火車公司近鐵近日委托特斯拉安裝42電池存儲系統，以便在發生停電時為火車提供電力。它還有助于在高峰時段減少對電網的需求。這種能源也與KEPCO的VPP相連。大阪的霓虹燈和跨越大陸的電氣設備看起來處于系統升級的邊緣。由于低成本的可再生能源發電和存儲技術的出現，越來越快的分散化正在使能源再次成為本地能源。利用數字創新來利用各種分布式能源的集體力量，包括電氣化移動資產和P2P市場，可以產生更靈活，更有彈性和更高效的系統。不過需要大膽的監管機構才能充分釋放這些破壞性的力量，這些力量可能會讓百年歷史的能源企業尋找新的角色。
