耿  亮1，白  茹1， 金  鵬2，田傳波1，吳  燕1，孟憲楠1

　　（1.北京國電通網(wǎng)絡技術有限公司，北京 100070；

　　2.遼寧省電力有限公司沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110004）

　　摘  要： 近年來能源問題頻發(fā)，受到了世界各國的廣泛重視，第三次工業(yè)革命的思想應運而生。能源網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)技術的深入融合構成的新型“能源互聯(lián)網(wǎng)”成為新時代發(fā)展的必然選擇。本文以里夫金提出的第三次工業(yè)革命的內(nèi)涵為背景，講述了三次工業(yè)革命的爆發(fā)的歷史背景，并探討了三次工業(yè)革命時期的經(jīng)濟格局變動，深入分析了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟對能源行業(yè)的影響。最后在深刻理解第三次工業(yè)革命的經(jīng)濟格局及能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵基礎上以智能電網(wǎng)建設為基礎，站在電力行業(yè)角度提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的模型。

　　關鍵詞： 第三次工業(yè)革命；經(jīng)濟格局；智能電網(wǎng)；能源互聯(lián)網(wǎng)；微能網(wǎng)

0 引言

　　目前的經(jīng)濟與社會發(fā)展所依賴的化石能源已經(jīng)逐步進入枯竭期，能源資源、環(huán)境和氣候變化等方面的挑戰(zhàn)是必須全球共同解決的問題，而且是一個長期復雜的歷史過程，各個國家都高度關注低碳發(fā)展和環(huán)境保護，開發(fā)和利用清潔能源，第三次工業(yè)革命打破了這一困境，為社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展開辟了一條道路。第三次工業(yè)革命的思想源于美國未來學家杰里米·里夫金，是在經(jīng)濟全球化深入發(fā)展、人類共同應對氣候變化和能源資源危機等重大挑戰(zhàn)的背景下，在信息、能源、生物、材料等技術突破、融合發(fā)展及其對產(chǎn)業(yè)滲透積累的前提下，由量變到質(zhì)變，逐漸孕育發(fā)生的廣泛的工業(yè)化方式的深度變革。

　　里夫金認為第三次工業(yè)革命是以新通信技術與新能源體系的融合為內(nèi)涵，以能源互聯(lián)網(wǎng)為本質(zhì)特征的工業(yè)革命。能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術和可再生能源的結合構建的一種全新的信息能源融合體。能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生將顛覆現(xiàn)有的經(jīng)濟系統(tǒng)，對經(jīng)濟、社會、觀念等各個方面產(chǎn)生深遠的影響，使社會生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式發(fā)生革命性的改變，成為新經(jīng)濟模式變革的強大支柱，引發(fā)更大的經(jīng)濟增長點。

1 三次工業(yè)革命經(jīng)濟格局分析

　　工業(yè)革命又稱產(chǎn)業(yè)革命，一般是指由于科學技術上的重大突破，使國民經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生重大變化，進而使經(jīng)濟、社會等各方面出現(xiàn)嶄新面貌的過程。因此工業(yè)革命的爆發(fā)往往源于能源利用形式的突破并伴隨著社會經(jīng)濟格局的變革，進而帶動社會生產(chǎn)力的大幅提升。

　　第一次工業(yè)革命發(fā)起于英國，始于18世紀中期。蒸汽機作為動力機被廣泛使用是第一次工業(yè)革命的標志。這一時期，鐵路和蒸汽機得到了廣泛應用，公用事業(yè)作為非盈利行業(yè)其投入成本提升由原始生產(chǎn)力承擔，煤炭替代柴薪的能源利用方式使社會生產(chǎn)力大幅提升。能源利用方式的改變引領了工業(yè)發(fā)展方向，規(guī)?；S生產(chǎn)方式逐步代替分散式家庭生產(chǎn)，規(guī)模經(jīng)濟效益初步顯現(xiàn)。這個時期的經(jīng)濟格局如圖1所示。

　　第二次工業(yè)革命發(fā)起于美國，始于19世界70年代。電力廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，大大促進了經(jīng)濟的發(fā)展，是第二次工業(yè)革命的主要標志。石油與電力技術相結合，以標準化、規(guī)?；?、自動化、大批次和流水線生產(chǎn)方式為主，因此科技、勞動、資本密集的大集團、大企業(yè)掌握該時期主要生產(chǎn)力，規(guī)模經(jīng)濟特征顯著，市場集中度較高。電力、交通、通信等公用事業(yè)實現(xiàn)從政府主導向企業(yè)主導轉(zhuǎn)變，并從非盈利行業(yè)轉(zhuǎn)向盈利行業(yè)，實現(xiàn)經(jīng)濟性集中壟斷的格局。公用事業(yè)原始資本的投入直接作用于生產(chǎn)力投入即產(chǎn)出，由于增加了獲利空間實現(xiàn)了生產(chǎn)力進一步提升。同時電力、機械廣泛應用與工業(yè)生產(chǎn)代替了原有的人力勞動，解放了大批生產(chǎn)力勞動者，使得勞動投入其他行業(yè)并繼續(xù)創(chuàng)造價值產(chǎn)生了正外部效應。第二次工業(yè)革命經(jīng)濟格局如圖2所示。

　　關于第三次工業(yè)革命目前還沒有統(tǒng)一的見解，有人將第三次工業(yè)革命理解為信息技術與工業(yè)技術的高度集成，也有人將第三次工業(yè)革命描繪成基于大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)分析革命。按照里夫金的觀點，第三次工業(yè)革命應該是基于互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的新能源技術變革，尋找能源行業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟下的發(fā)展道路是實現(xiàn)第三次工業(yè)革命的關鍵步驟?；ヂ?lián)網(wǎng)時代的經(jīng)濟格局的主要特征是個性化、分散化、數(shù)字化，以扁平分散的合作方式為生產(chǎn)方式，形成網(wǎng)狀模塊化生產(chǎn)網(wǎng)絡。以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為例，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)方式通常投資大量成本給用戶提供免費設施及服務，其勞動產(chǎn)生的價值通常來自生產(chǎn)力提升帶來的正外部效應而不是生產(chǎn)力的直接提升，如獲得大量的用戶基礎后通過拓展其他渠道的服務來獲得盈利。

　　互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)從外部效應獲利主要來源于兩個紅利：一是知識共享實現(xiàn)了學習與教育成本的節(jié)約，使得以往需要費時費力的專業(yè)技能培訓及學習通過互聯(lián)網(wǎng)等手段就能輕松完成；二是虛擬市場實現(xiàn)了溝通與交易成本的節(jié)約。虛擬平臺囊括產(chǎn)業(yè)鏈的各個角色從上游制造到下游用戶，構成了一個完整的虛擬產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，建立了一個資源共享與交易成本接近零的虛擬市場，極大降低企業(yè)在實體市場經(jīng)營的溝通及交易成本?；ヂ?lián)網(wǎng)時代經(jīng)濟格局如圖3所示。

　　雖然第三次工業(yè)革命的經(jīng)濟格局還是未知，但互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟時代的浪潮極大的沖擊了傳統(tǒng)的經(jīng)濟形態(tài)，傳統(tǒng)行業(yè)的市場進入壁壘下降，單個企業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟效應逐步弱化而分散合作的生產(chǎn)網(wǎng)絡的外部經(jīng)濟效應得到追捧。如果第三次工業(yè)革命是互聯(lián)網(wǎng)思維與新能源革命碰撞的火花，那么尋求互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟格局下能源行業(yè)生產(chǎn)消費方式的轉(zhuǎn)變則是推動第三次工業(yè)革命發(fā)展的重要課題。

2 電力行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機遇

　　隨著第三次工業(yè)革命的腳步臨近，社會經(jīng)濟掀起互聯(lián)網(wǎng)熱潮，互聯(lián)網(wǎng)對能源行業(yè)的影響也愈加深遠。以電為中心、以智能電網(wǎng)為平臺是新一輪能源變革的根本，在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的沖擊下，電力行業(yè)則是挑戰(zhàn)與機遇并存。

　　宏觀來說，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟背景下分散化、個性化和就地化的生產(chǎn)方式將使得“分散生產(chǎn)，就地銷售”的生產(chǎn)組織模式成為可能。資源和生產(chǎn)單位的地理分布從特定區(qū)域擴展到無處不在；能源供給主體從少數(shù)能源巨頭轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝ズ蛡€人；大規(guī)模集約生產(chǎn)方式模式演化為無數(shù)微小單位的集成，分散化、個性化和就地化的生產(chǎn)方式與能源民主化的合作共享機制的有機結合，將打破電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)壁壘，弱化大企業(yè)集團的規(guī)模優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢。

　　具體來講，儲能技術的發(fā)展將推動電動汽車行業(yè)的全面發(fā)展，將電網(wǎng)負荷變得更加移動，沖擊電網(wǎng)企業(yè)屬地化運營模式，進一步發(fā)展后，市場上可能會出現(xiàn)提供調(diào)頻、應急服務的專業(yè)公司，利用移動儲能設備，通過低谷充電、高峰放電來獲取利潤，沖擊電網(wǎng)企業(yè)的利益。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過數(shù)據(jù)的挖掘和資源的整合，引導用戶耗能行為，供電企業(yè)將很大程度上喪失電網(wǎng)規(guī)劃和建設的主動權，調(diào)度行為也將更加受制于人。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)是未來能源發(fā)展的必由之路，是能源行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)的完美結合。雖然電能源僅僅是能源的一種，但電能在能源傳輸效率等方面具有無法比擬的優(yōu)勢，未來能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網(wǎng)，因此未來能源互聯(lián)網(wǎng)基本上是互聯(lián)網(wǎng)式的電網(wǎng)。堅強智能電網(wǎng)是網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的能源互聯(lián)網(wǎng)。智能電網(wǎng)作為未來的 “能源互聯(lián)網(wǎng)”，主動尋求能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)建設模式、運營方式和商業(yè)模式等能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑，是電網(wǎng)企業(yè)實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型、減小互聯(lián)網(wǎng)對供電企業(yè)沖擊的有效方式，同時亦可抓住未來能源行業(yè)發(fā)展的脈絡，掌握主動權，成為推動第三次工業(yè)建設的中堅力量。

3  基于智能電網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)模型——微能網(wǎng)

　　能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)理念構建的新型信息—能源融合體，實現(xiàn)能源-電網(wǎng)雙向流通、區(qū)域能源協(xié)調(diào)調(diào)配、終端用能智慧互動的網(wǎng)絡。個人和家庭以建筑物為主體成為無數(shù)微小的能源生產(chǎn)單元，高度穩(wěn)定和可靠的電網(wǎng)將這些微型能源生產(chǎn)單元聯(lián)接起來，并將其連通原有的電網(wǎng)。以成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術提供支撐，將電力輸送網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變成能源互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對電能智能化控制，還能與用戶互動即時響應用戶意見，滿足用戶多樣化的電力需求，形成一個循環(huán)的能源生態(tài)網(wǎng)絡。

　　微能網(wǎng)是在深刻理解第三次工業(yè)革命的經(jīng)濟格局及能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵基礎上以智能電網(wǎng)建設為基礎，站在電力行業(yè)角度提出的能源互聯(lián)網(wǎng)的模型。微能網(wǎng)的建設不是廢舊立新，而是在現(xiàn)有電力基礎設施上進行新建改造，在兼容傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎上，充分、廣泛和有效地利用分布式可再生能源，實現(xiàn)多種能源協(xié)調(diào)控制和綜合能效管理，建成多點接入、網(wǎng)絡共享、需求感知的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)。

　　微能網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)思維構建的新型信息—能源融合體，是實現(xiàn)能源-電網(wǎng)雙向流通、區(qū)域能源協(xié)調(diào)調(diào)配、終端用能智慧互動的共享網(wǎng)絡。微能網(wǎng)整體架構如圖4，其包含三個層次：以分布式能源、智能小區(qū)等微電網(wǎng)形式作為能夠?qū)崿F(xiàn)自循環(huán)-自消納的能量自治單位；以能源路由站作為區(qū)域能源自治單位的能源接入和能源調(diào)配站；以能源集散中心作為區(qū)域間能源調(diào)度總站、電網(wǎng)運行狀態(tài)等信息的能源集散和信息處理的中心，實現(xiàn)在能源路由站之間的協(xié)調(diào)控制。

　　能源集散中心是微能網(wǎng)的核心，同時是微能網(wǎng)的電源點、并網(wǎng)點和公共負荷中心。能源集散中心以智能變電站為依托，結合分布式發(fā)電、集中大型數(shù)據(jù)中心、電動汽車充換電站等公共負荷，實現(xiàn)多種能源轉(zhuǎn)換和區(qū)域能源預測、調(diào)度與計量結算。能源集散中心能實現(xiàn)管控范圍內(nèi)能源路由站之間能源的匯聚及調(diào)度，并依據(jù)微網(wǎng)狀態(tài)和電網(wǎng)運行等信息流，實現(xiàn)電能的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用。

　　能源路由站由較低電壓的等級變電所或配電所升級而成，包含小型的儲能設施、分布式電源集中接入點、終端多能協(xié)調(diào)控制中心、通信網(wǎng)絡匯聚點。能源路由站位于微能網(wǎng)的中間層，路由站下游的分布式電源和負荷一般形成小型微電網(wǎng)，在路由站處并網(wǎng)。能源路由站之間應實現(xiàn)源-荷動態(tài)平衡，因此至少應有聯(lián)絡3個站的配電/冷/熱環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)發(fā)，并進行跨網(wǎng)結算。

　　能量自治單位是能源互聯(lián)網(wǎng)的基層單元，由能源路由站下轄的局部微電網(wǎng)升級而來。能源自治單位主要包括微電網(wǎng)、分布式能源和智能小區(qū)等能夠利用風能、太陽能等清潔能源進行發(fā)電的單位，這些單位既可以獨立運行，能源自給自足，又可將冗余能量上傳至能源路由器的儲能設施，參與調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，并通過“分布式電源即插即用”，實現(xiàn)隨時自動報裝、自動上網(wǎng)、自動計費。在自身能源供給不足的情況下，除使用區(qū)域能調(diào)配的清潔能源外，可自動切換利用大電網(wǎng)中的電能，保證自身用電的可靠性和連續(xù)性。

4 小結

　　從第一次工業(yè)革命到第三次工業(yè)革命，其帶來的既是能源與技術的革命，更是經(jīng)濟、社會、政治、制度和觀念等方面的重大變革。每一個工業(yè)革命時期都有社會生產(chǎn)力相適應的經(jīng)濟格局，打破原有的經(jīng)濟結構創(chuàng)建新的經(jīng)濟體制所遇到的阻礙都是工業(yè)革命道路上所必須經(jīng)歷的?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)在第三次工業(yè)革命的背景下突破創(chuàng)新出新的經(jīng)濟模式并迅速占領高地，因此利用互聯(lián)網(wǎng)思維構建新的能源利用模式成為可能。能源互聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)思維和新能源技術的信息能源融合體將成為推動第三工業(yè)革命的強大動力，引發(fā)更大的經(jīng)濟增長點。

　　當下，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)開展了多項智能電網(wǎng)綜合工程建設，實現(xiàn)了電網(wǎng)智能化水平的全面提升。堅強智能電網(wǎng)的建設理念在國際上得到廣泛認可，實踐成就舉世矚目，客觀上已具備承載并建設能源互聯(lián)網(wǎng)的堅實基礎。構建以智能電網(wǎng)為基礎的能源互聯(lián)網(wǎng)不僅能夠有效解決可再生能源的匯集、傳輸和消費問題，而且可以推動能源開發(fā)方式、能源消費方式、生產(chǎn)生活方式的改變，為新工業(yè)革命開辟更廣闊的空間。但是如何實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的全面建設，對智能電網(wǎng)的建設和電力市場改革等方面提出了更高的要求。同時能源互聯(lián)網(wǎng)的建設是一項長期的系統(tǒng)工程，它不僅僅涉及技術問題，還需要政府引導、全社會的參與，要實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的全面建成的確還有很長的路要走。

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