能源4.0:產業(yè)能源互聯(lián)網 重塑中國經濟結構

發(fā)布時間:2016-11-23   來源:協(xié)同論

  2015年,中國政府實現(xiàn)經濟增長6.9%,也就是說中國經濟進入發(fā)展新常態(tài)后,仍將保持較高速度增長。而隨著“一帶一路”和“亞投行”的成立,中國也將擁有一個國際化的大舞臺,那么究竟是什么可以支撐起中國的新一輪發(fā)展呢?

  本文轉載自協(xié)同論微信公眾賬號 作者:顧為東 微信號:gu5607

  首先,我們應該明白:按照目前中國的能源結構現(xiàn)狀,中國經濟的增長速度同能源消耗是成正比的。而長期以來,由于中國能源的過度消耗,已經給我們的環(huán)保帶來很大壓力,“霧霾”已經成為中國經濟發(fā)展高速的副產品,并且非常深刻的影響到了人們生活的方方面面。

  因此,我們在轉變經濟發(fā)展方式的同時,怎么樣能夠更加充分、健康的利用既有能源,也將是我們應該考慮的重大問題!

  2015年,習近平總書記兩次提及“能源革命”,將其與科技革命、產業(yè)革命并列為新一輪全球性的“革命”。李克強總理也提出了“互聯(lián)網+”的嶄新概念,這是一個經濟與社會發(fā)展的一個大平臺,在這個平臺上將演繹一場波瀾壯闊大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)的現(xiàn)代史詩,一定要充分利用“互聯(lián)網+”這一概念,“互聯(lián)網+”的本質其實就是把互聯(lián)網當成像水和電一樣的基本工具。在這種思想的指導下,將自己的思考凝煉,提出第四次能源革命(即:產業(yè)能源互聯(lián)網)的戰(zhàn)略定位和理論思想,簡稱“能源4.0”。

能源互聯(lián)網

  令人欣慰的是,歷史又給了中國新的機會。在能源4.0方面,中國走在了世界前沿。隨著第四次工業(yè)革命的到來,互聯(lián)網化、協(xié)作化、智能化是世界工業(yè)發(fā)展的大勢所趨,而中國能源事業(yè)的發(fā)展也在這一過程中找到了立足點,并且引領了世界能源事業(yè)的大方向,能源4.0是“互聯(lián)網+”這一指導思想在能源領域的重大應用,也可稱為“智慧能源”。

  該怎么認識能源4.0呢?

  能源跟工業(yè)是一對兄弟,我們先從世界工業(yè)史說起。

  縱觀人類歷史上的工業(yè)革命,每一次工業(yè)革命均有重大的能源革命與之伴生,并成為推動工業(yè)革命的原動力。在18世紀中葉,人類開始大規(guī)模使用煤炭替代薪柴,實現(xiàn)了第一次能源革命,可稱之為能源1.0,它促使主要以煤炭為動力源的蒸汽機得以推廣和普及,并促成了第一次工業(yè)革命,可稱之為工業(yè)1.0。到19世紀中后期,人類開始大規(guī)模使用石油,人類社會實現(xiàn)了第二次能源革命,即能源2.0,促使以石油為動力源的內燃機得以推廣和普及,并促成了第二次工業(yè)革命,即工業(yè)2.0。進入21世紀以來,人類通過互聯(lián)網技術與可再生能源融合,將分散式的新能源和可再生能源進行集中使用,人類社會進入能源3.0時代,由此掀起了第三次工業(yè)革命浪潮,即工業(yè)3.0。簡言之,能源1.0,使煤炭和蒸汽機結合,促成了工業(yè)1.0;能源2.0,使石油和內燃機結合,促成了工業(yè)2.0;能源3.0,互聯(lián)網技術和可再生能源結合,促成了工業(yè)3.0。

  如今,德國提出第四次工業(yè)革命,即工業(yè)4.0,是利用互聯(lián)網信息技術與先進的精密機械工業(yè)相結合的手段,實現(xiàn)制造業(yè)向智能化轉型。作為以智能制造為特征的工業(yè)4.0,必然需要可持續(xù)的綠色能源和節(jié)能、環(huán)保、低成本的基礎材料作支撐。

  我們知道工業(yè)4.0的顛覆性在于“智能化”生產,這種智能依靠的是數(shù)據(jù)、運算和連接,實現(xiàn)了機器和材料、機器和機器、機器和產品“無縫協(xié)作”,發(fā)揮了1+1遠遠大于2的綜合性效應。那么不同性質的能源之間,是否可以通過互聯(lián)網、互聯(lián)網統(tǒng)一協(xié)作起來,并實現(xiàn)這種效應呢?就好像工業(yè)4.0并不是某種新設備、新機器的發(fā)明,而是整個工業(yè)系統(tǒng)在運作方面的升級一樣,能源4.0并不在于某種“新能源”的開采和運用,而在于整個能源系統(tǒng)的升級!

  這就如同在工業(yè)4.0時代,工廠需要直接對接消費者,隨時需要滿足消費者的要求進行生產,而在能源4.0時代,能源端也需要直接對接用戶端,根據(jù)用戶端的需求進行調節(jié)能源供給。

  無論是太陽能、風能、地熱能、還有核能,每種能源都有它自己的比較優(yōu)勢和不足。如果能夠通過一個調節(jié)系統(tǒng)將這些能源平衡起來,制衡能源彼此間的差異,那么這些能源的能量就能累加起綜合效應,勢必爆發(fā)一場能源大革命!這就是能源4.0!

  移動互聯(lián)網的去中心化,大數(shù)據(jù)的可預見性、互聯(lián)網的無縫連接、云計算的超級運算,等等組合在一起,會將碎片化、多元化的能源組成一個“能源互聯(lián)網”,其中互聯(lián)網是“智慧能源”的基礎:它利用先進的傳感器和軟件程序將能源生產端、傳輸端、消費端等數(shù)以億計的設備連接起來,形成一個大能源生態(tài)系統(tǒng)。而大數(shù)據(jù)分析、云計算則使“智慧能源”具備了獨立思考能力,它可以整合資源數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)等,統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)分析和運算。包括:負荷運算、儲備運算,轉化運算、平衡運算,使能源系統(tǒng)成為一個有機整體。

  能源4.0不僅實現(xiàn)了多種能源累加綜合效應,還實現(xiàn)了能源從消耗到產生之間的環(huán)環(huán)相扣。它將具備“智慧、協(xié)作、進化”的生命體特征,因此也就成為“智慧能源”。

  能源4.0的提出,我想多用一些筆墨,這是基于我40多年來持續(xù)研究為基礎的,常言“性趣和愛好是最好的老師”,我自小熱愛科學,對科學充滿憧憬,上世紀70年代在農村插隊克服重重困難進行了十余項項科學實驗,1978年獲得江蘇省政府“先進科技工作者”殊榮?!胺遣⒕W風電”也是1980年在家中做實驗時,無意中發(fā)現(xiàn)的一種自然現(xiàn)象,即在特定條件下多種電流不僅可以共融而且互不干擾,當給予特定的信號源時可以實現(xiàn)按序輸出電能的現(xiàn)象,當時根據(jù)實驗做的線路圖,后經我國風電產業(yè)發(fā)展奠基人戴昌輝教授、農村能源(新能源)吳專家湘淦教授的指導,構建了多能源協(xié)同供電原理性模型,首次提出了“非并網風電”的概念。

  當時確定學術名稱為“多能源協(xié)同”,但為了便于和“離網”、“并網”的區(qū)別和內在聯(lián)系,就簡稱為“非并網”。經多年研究、宣傳和實踐,“多能源協(xié)同”已在世界廣為傳播,成為目前分布式電源和智能微網的理論基礎。

  1980—1986年期間,我先后在《中國風能》、《江蘇工學院學報》、《太陽能學報》等刊物上發(fā)表論文,直至2006年3月25日,這一原創(chuàng)理論在清華大學原副校長倪維斗院士、錢易院士以及電力電子實驗室主任柴建云教授的支持、協(xié)調下,在清華大學電力電子實驗室用現(xiàn)代化的設備儀器和嚴謹?shù)目茖W方法,重新演示了1980年顧為東研究員在家的實驗。實驗過程中,倪維斗院士、柴建云教授等反復實驗,重復實現(xiàn)、驗證了多能源協(xié)同效果,實驗報告認為:“該實驗數(shù)據(jù)準確,方法科學,結果可信。非并網風電直接應用于高耗能產業(yè)是一個值得探討的方向??稍诖嘶A上進一步進行工業(yè)性中試”。

  這次清華園的驗證圓滿成功,為發(fā)展具有中國特色的風電產業(yè)走出了一條創(chuàng)新之路,也為構建能源4.0:產業(yè)能源互聯(lián)網理論奠定了基礎。

  非常慶幸在2007年,我作為項目首席科學家承擔了國家973計劃“大規(guī)模非并網風電系統(tǒng)的基礎研究”(2007CB210300),這是經過數(shù)十年的研究已經取得產業(yè)化成果,促使我國在宏觀經濟和能源科技發(fā)展的結合上,在能源4.0的戰(zhàn)略框架下,對全球能源發(fā)展改革和經濟結構調整開始了思考,并將重塑我國乃至世界經濟結構!

  能源4.0超越了以太陽能為核心的第三次能源革命的范疇,它構建一個有機的高效、低成本、可持續(xù)、可調控的網絡系統(tǒng)。能源4.0核心是產業(yè)能源互聯(lián)網,是互聯(lián)網技術與智慧能源、智能電網、智能產業(yè)的結合,為工業(yè)4.0提供綠色、可持續(xù)的智慧能源和節(jié)能、環(huán)保的加工材料;另一方面,能源4.0為工業(yè)4.0提供清潔原材料,通過生產清潔產品,實現(xiàn)動態(tài)平衡生產,消除以傳統(tǒng)能源實現(xiàn)工業(yè)4.0帶來的“原罪”。

  對中國而言,當前經濟與社會發(fā)展面臨的國際、國內環(huán)境已與前35年改革開放發(fā)生了根本性的變化,人口紅利、環(huán)境紅利和資源紅利已基本殆盡,這就要求我們在把握全球經濟與社會發(fā)展的全局中,找準新一輪經濟新常態(tài)發(fā)展的戰(zhàn)略定位,并引領經濟與社會的發(fā)展,順利實現(xiàn)新常態(tài)。作為科研工作者,有責任為解決國家重大戰(zhàn)略需求,為實現(xiàn)中華民族偉大復興中國夢做出貢獻。

  能源4.0是與工業(yè)4.0相適應、面向全球的能源發(fā)展戰(zhàn)略,也是中國領先世界的原創(chuàng)性科學技術成果,更是我國科技工作者的原創(chuàng)性理論貢獻。實施能源4.0戰(zhàn)略,我們具有領先優(yōu)勢,因此要在全球視野下?lián)屨际澜缒茉窗l(fā)展和能源革命的先機,通過能源4.0戰(zhàn)略發(fā)展智慧能源,建立全球化的產業(yè)能源互聯(lián)網體系,從而推動我國引領全球重塑經濟結構,成為經濟優(yōu)化升級、實現(xiàn)新常態(tài)、進行供給側改革的重要抓手。同時,全面、準確貫徹落實黨的十八大和十八屆三中、四中全會精神、推動我國全面深化改革,為實現(xiàn)中華民族偉大復興的“中國夢”做出貢獻。

  在能源4.0時代,霧霾失去依附,將自生自滅。而研究能源4.0的價值和意義不僅在于對能源領域的認知,而是在于起原理背后有深刻的生活原理,比如:如何協(xié)作、如何差異化、如何分配資源等,這將對我們今后工作和生活起到一定的指導作用。

這里還需要強調的是,我們的能源還可以利用“亞投行”進行融資生產,利用“一帶一路”進行產能輸出,這就把能源4.0上升到了國際戰(zhàn)略!

  中國人歷來崇尚是“和而不同”,只有“不同”才能產生“和”。但是在工業(yè)4.0之前,這種情況很難發(fā)生。因為大部分產品都是標準化產品,標準化產品的區(qū)別是等級之別,有高有低,三六九等,產品的等級造成各種等級。在一個等級遍布的社會,其實是很難和諧的。但是工業(yè)4.0就會制造出各種“不同”。

  同樣,能源4.0時代,各種能源也會彼此協(xié)作,依托互聯(lián)網的連接和大數(shù)據(jù)、云計算的應用,形成一個由各種能源組成的能源生態(tài)體系。

  在《周易》里,事物的最高境界是“群龍無首”,其實我們往往都是把這個詞曲解了,因為“群龍無首”被理解成混亂而沒有帶頭人的局面。實際上這個詞的意義是:一條條的龍首尾相接,在天上盤旋。既然是首尾相接,也就不再有前后之分,大家地位平等,只是位置不同,彼此協(xié)作但又沒有等級,“群龍無首”被認為是大吉之相,但是需要經過前面曲折的過程才能實現(xiàn),比如“飛空在天”指的是事物發(fā)展的鼎盛階段,“亢龍有悔”指的是事物鼎盛之后的低調,最后才是“群龍無首”的最高境界。

  而能源4.0就是中國能源的最高境界!

  能源4.0:產業(yè)能源互聯(lián)網,也為我們建設低成本或零邊際成本社會”奠定了基礎!

  2014年底,《第三次工業(yè)革命》的作者里夫金又出版了《零邊際成本社會》一書,并在書中預言:“在分布式太陽能和風能等得到充分發(fā)展和利用的未來,人們可能可以像今天通過互聯(lián)網近乎免費地生產和消費信息一樣,借助能源互聯(lián)網近乎免費地生產和消費能源?!?/p>

  能源4.0:產業(yè)能源互聯(lián)網讓“零邊際成本”由概念到實踐脫穎而出。在這一系統(tǒng)中可供挖掘的大數(shù)據(jù)和可以共享的豐富資源,提供了近乎免費且充分多樣化和個性化的商品和服務。所以能夠降低邊際成本,有時甚至接近于零邊際成本。因此,我國廣袤、高耗能的傳統(tǒng)行業(yè)一旦插上移動互聯(lián)網的翅膀,站在風口上的“豬”也會飛。

  通過對新能源革命研究,科技創(chuàng)新是實現(xiàn)產業(yè)能源互聯(lián)網根本性的動力?!盎ヂ?lián)網+”的年代讓過去不可想象的事情變得容易,我們需要做的就是進一步拓寬視野,去探索低成本或零邊際成本的產業(yè)能源互聯(lián)網。當前,在本文介紹的能源4.0的“產業(yè)能源互聯(lián)網體系”中,使用“高載能調峰工業(yè)”作為錯峰儲能載體,開拓了儲電的新思路。海水淡化、氫能源汽車、電動汽車和污水處理及水回用等10多個高耗能行業(yè)也可以嘗試借助互聯(lián)網調峰,讓發(fā)電、用電和高耗能產業(yè)降低或接近零邊際成本。也就是說在一些特定時段通過大數(shù)據(jù)、云計算可以實現(xiàn)免費為家庭汽車充電、洗衣、空調和冰箱冷凍,免費生產淡化海水、氯堿、鋁錠??梢哉f,能源4.0是一個真正的低成本或零邊際成本的產業(yè)能源互聯(lián)網,隨著“隨時使用,何必擁有”觀念被世人接受,閑置資源的利用和分享,讓“零邊際成本”隨處而出(包括交通、運輸互聯(lián)網),為我們創(chuàng)新讓供應商和制造商、消費者和生產者之間得以建立協(xié)同關系,匯成一個合作共贏的互聯(lián)網新經濟時代。

  能源4.0是與工業(yè)4.0相適應、面向全球的能源發(fā)展戰(zhàn)略,也是中國領先世界的原創(chuàng)性科學技術成果,更是我國科技工作者的原創(chuàng)性理論貢獻。隨著能源4.0戰(zhàn)略的實施,將推動一個高效、綠色、共享、可持續(xù)發(fā)展零邊際成本時代的到來。

  實施能源4.0戰(zhàn)略,我們具有領先優(yōu)勢,因此要在全球視野下?lián)屨际澜缒茉窗l(fā)展和能源革命的先機,通過能源4.0戰(zhàn)略發(fā)展智慧能源,建立全球化的產業(yè)能源互聯(lián)網體系,從而推動我國引領全球重塑經濟結構,成為經濟優(yōu)化升級、實現(xiàn)新常態(tài)的重要抓手;也是全面、準確貫徹落實黨的十八大和十八屆三中、四中、五中全會精神,深入貫徹五大發(fā)展理念,推動全面深化改革,為實現(xiàn)中華民族偉大復興的“中國夢”做出貢獻。

      關鍵詞: 能源4.0,能源互聯(lián)網

稿件媒體合作

  • 我們竭誠為您服務!
  • 我們竭誠為您服務!
  • 電話:010-58689070

廣告項目咨詢

  • 我們竭誠為您服務!
  • 我們竭誠為您服務!
  • 電話:010-63415404

投訴監(jiān)管

  • 我們竭誠為您服務!
  • 電話:010-58689065