耿  亮1，白  茹1， 金  鵬2，田傳波1，吳  燕1，孟憲楠1

　?。?.北京國(guó)電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京 100070；

　　2.遼寧省電力有限公司沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110004）

　　摘  要： 近年來(lái)能源問(wèn)題頻發(fā)，受到了世界各國(guó)的廣泛重視，第三次工業(yè)革命的思想應(yīng)運(yùn)而生。能源網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入融合構(gòu)成的新型“能源互聯(lián)網(wǎng)”成為新時(shí)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(shí)期的經(jīng)濟(jì)格局變動(dòng)，深入分析了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)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(jì)格局及能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵基礎(chǔ)上以智能電網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，站在電力行業(yè)角度提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的模型。

　　關(guān)鍵詞： 第三次工業(yè)革命；經(jīng)濟(jì)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(jì)與社會(huì)發(fā)展所依賴的化石能源已經(jīng)逐步進(jìn)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(wèn)題，而且是一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的歷史過(guò)程，各個(gè)國(guó)家都高度關(guān)注低碳發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，開(kāi)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(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了一條道路。第三次工業(yè)革命的思想源于美國(guó)未來(lái)學(xué)家杰里米·里夫金，是在經(jīng)濟(jì)全球化深入發(fā)展、人類共同應(yīng)對(duì)氣候變化和能源資源危機(jī)等重大挑戰(zhàn)的背景下，在信息、能源、生物、材料等技術(shù)突破、融合發(fā)展及其對(duì)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(rèn)為第三次工業(yè)革命是以新通信技術(shù)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(shù)和可再生能源的結(jié)合構(gòu)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(jì)系統(tǒng)，對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、觀念等各個(gè)方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，使社會(huì)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(jì)模式變革的強(qiáng)大支柱，引發(fā)更大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

1 三次工業(yè)革命經(jīng)濟(jì)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(xué)技術(shù)上的重大突破，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各方面出現(xiàn)嶄新面貌的過(guò)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(huì)經(jīng)濟(jì)格局的變革，進(jìn)而帶動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的大幅提升。

　　第一次工業(yè)革命發(fā)起于英國(guó)，始于18世紀(jì)中期。蒸汽機(jī)作為動(dòng)力機(jī)被廣泛使用是第一次工業(yè)革命的標(biāo)志。這一時(shí)期，鐵路和蒸汽機(jī)得到了廣泛應(yīng)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(dān)，煤炭替代柴薪的能源利用方式使社會(huì)生產(chǎn)力大幅提升。能源利用方式的改變引領(lǐng)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(jì)效益初步顯現(xiàn)。這個(gè)時(shí)期的經(jīng)濟(jì)格局如圖1所示。

　　第二次工業(yè)革命發(fā)起于美國(guó)，始于19世界70年代。電力廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，大大促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是第二次工業(yè)革命的主要標(biāo)志。石油與電力技術(shù)相結(jié)合，以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、自動(dòng)化、大批次和流水線生產(chǎn)方式為主，因此科技、勞動(dòng)、資本密集的大集團(tuán)、大企業(yè)掌握該時(shí)期主要生產(chǎn)力，規(guī)模經(jīng)濟(jì)特征顯著，市場(chǎng)集中度較高。電力、交通、通信等公用事業(yè)實(shí)現(xiàn)從政府主導(dǎo)向企業(yè)主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，并從非盈利行業(yè)轉(zhuǎn)向盈利行業(yè)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)力進(jìn)一步提升。同時(shí)電力、機(jī)械廣泛應(yīng)用與工業(yè)生產(chǎn)代替了原有的人力勞動(dòng)，解放了大批生產(chǎn)力勞動(dòng)者，使得勞動(dòng)投入其他行業(yè)并繼續(xù)創(chuàng)造價(jià)值產(chǎn)生了正外部效應(yīng)。第二次工業(yè)革命經(jīng)濟(jì)格局如圖2所示。

　　關(guān)于第三次工業(yè)革命目前還沒(méi)有統(tǒng)一的見(jiàn)解，有人將第三次工業(yè)革命理解為信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)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(shí)代的數(shù)據(jù)分析革命。按照里夫金的觀點(diǎn)，第三次工業(yè)革命應(yīng)該是基于互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的新能源技術(shù)變革，尋找能源行業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)下的發(fā)展道路是實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵步驟?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的經(jīng)濟(jì)格局的主要特征是個(gè)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(luò)。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(fèi)設(shè)施及服務(wù)，其勞動(dòng)產(chǎn)生的價(jià)值通常來(lái)自生產(chǎn)力提升帶來(lái)的正外部效應(yīng)而不是生產(chǎn)力的直接提升，如獲得大量的用戶基礎(chǔ)后通過(guò)拓展其他渠道的服務(wù)來(lái)獲得盈利。

　　互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)從外部效應(yīng)獲利主要來(lái)源于兩個(gè)紅利：一是知識(shí)共享實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)與教育成本的節(jié)約，使得以往需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的專業(yè)技能培訓(xùn)及學(xué)習(xí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等手段就能輕松完成；二是虛擬市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了溝通與交易成本的節(jié)約。虛擬平臺(tái)囊括產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)角色從上游制造到下游用戶，構(gòu)成了一個(gè)完整的虛擬產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，建立了一個(gè)資源共享與交易成本接近零的虛擬市場(chǎng)，極大降低企業(yè)在實(shí)體市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的溝通及交易成本?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代經(jīng)濟(jì)格局如圖3所示。

　　雖然第三次工業(yè)革命的經(jīng)濟(jì)格局還是未知，但互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的浪潮極大的沖擊了傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，傳統(tǒng)行業(yè)的市場(chǎng)進(jìn)入壁壘下降，單個(gè)企業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)逐步弱化而分散合作的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的外部經(jīng)濟(jì)效應(yīng)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(jì)格局下能源行業(yè)生產(chǎn)消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變則是推動(dòng)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(jī)遇

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

　　宏觀來(lái)說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)背景下分散化、個(gè)性化和就地化的生產(chǎn)方式將使得“分散生產(chǎn)，就地銷(xiāo)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(kuò)展到無(wú)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€(gè)人；大規(guī)模集約生產(chǎn)方式模式演化為無(wú)數(shù)微小單位的集成，分散化、個(gè)性化和就地化的生產(chǎn)方式與能源民主化的合作共享機(jī)制的有機(jī)結(jié)合，將打破電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)壁壘，弱化大企業(yè)集團(tuán)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　　具體來(lái)講，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的全面發(fā)展，將電網(wǎng)負(fù)荷變得更加移動(dòng)，沖擊電網(wǎng)企業(yè)屬地化運(yùn)營(yíng)模式，進(jìn)一步發(fā)展后，市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)提供調(diào)頻、應(yīng)急服務(wù)的專業(yè)公司，利用移動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備，通過(guò)低谷充電、高峰放電來(lái)獲取利潤(rùn)，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(guò)數(shù)據(jù)的挖掘和資源的整合，引導(dǎo)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(shè)的主動(dòng)權(quán)，調(diào)度行為也將更加受制于人。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)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(jié)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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)能源基礎(chǔ)設(shè)施在傳輸方面的主體必然還是電網(wǎng)，因此未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)基本上是互聯(lián)網(wǎng)式的電網(wǎng)。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開(kāi)放互動(dòng)的能源互聯(lián)網(wǎng)。智能電網(wǎng)作為未來(lái)的 “能源互聯(lián)網(wǎng)”，主動(dòng)尋求能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)建設(shè)模式、運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型、減小互聯(lián)網(wǎng)對(duì)供電企業(yè)沖擊的有效方式，同時(shí)亦可抓住未來(lái)能源行業(yè)發(fā)展的脈絡(luò)，掌握主動(dòng)權(quán)，成為推動(dòng)第三次工業(yè)建設(shè)的中堅(jiān)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(gòu)建的新型信息—能源融合體，實(shí)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(dòng)的網(wǎng)絡(luò)。個(gè)人和家庭以建筑物為主體成為無(wú)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(lái)，并將其連通原有的電網(wǎng)。以成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供支撐，將電力輸送網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能智能化控制，還能與用戶互動(dòng)即時(shí)響應(yīng)用戶意見(jiàn)，滿足用戶多樣化的電力需求，形成一個(gè)循環(huán)的能源生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

　　微能網(wǎng)是在深刻理解第三次工業(yè)革命的經(jīng)濟(jì)格局及能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵基礎(chǔ)上以智能電網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，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(shè)不是廢舊立新，而是在現(xiàn)有電力基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行新建改造，在兼容傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，充分、廣泛和有效地利用分布式可再生能源，實(shí)現(xiàn)多種能源協(xié)調(diào)控制和綜合能效管理，建成多點(diǎn)接入、網(wǎng)絡(luò)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(gòu)建的新型信息—能源融合體，是實(shí)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(dòng)的共享網(wǎng)絡(luò)。微能網(wǎng)整體架構(gòu)如圖4，其包含三個(gè)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(yùn)行狀態(tài)等信息的能源集散和信息處理的中心，實(shí)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(shí)是微能網(wǎng)的電源點(diǎn)、并網(wǎng)點(diǎn)和公共負(fù)荷中心。能源集散中心以智能變電站為依托，結(jié)合分布式發(fā)電、集中大型數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車(chē)充換電站等公共負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)多種能源轉(zhuǎn)換和區(qū)域能源預(yù)測(cè)、調(diào)度與計(jì)量結(jié)算。能源集散中心能實(shí)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(yùn)行等信息流，實(shí)現(xiàn)電能的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用。

　　能源路由站由較低電壓的等級(jí)變電所或配電所升級(jí)而成，包含小型的儲(chǔ)能設(shè)施、分布式電源集中接入點(diǎn)、終端多能協(xié)調(diào)控制中心、通信網(wǎng)絡(luò)匯聚點(diǎn)。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(fù)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(yīng)實(shí)現(xiàn)源-荷動(dòng)態(tài)平衡，因此至少應(yīng)有聯(lián)絡(luò)3個(gè)站的配電/冷/熱環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)發(fā)，并進(jìn)行跨網(wǎng)結(jié)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(jí)而來(lái)。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(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源進(jìn)行發(fā)電的單位，這些單位既可以獨(dú)立運(yùn)行，能源自給自足，又可將冗余能量上傳至能源路由器的儲(chǔ)能設(shè)施，參與調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，并通過(guò)“分布式電源即插即用”，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)自動(dòng)報(bào)裝、自動(dòng)上網(wǎng)、自動(dòng)計(jì)費(fèi)。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(dòng)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(jié)

　　從第一次工業(yè)革命到第三次工業(yè)革命，其帶來(lái)的既是能源與技術(shù)的革命，更是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政治、制度和觀念等方面的重大變革。每一個(gè)工業(yè)革命時(shí)期都有社會(huì)生產(chǎn)力相適應(yīng)的經(jīng)濟(jì)格局，打破原有的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)創(chuàng)建新的經(jīng)濟(jì)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(jì)模式并迅速占領(lǐng)高地，因此利用互聯(lián)網(wǎng)思維構(gòu)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(shù)的信息能源融合體將成為推動(dòng)第三工業(yè)革命的強(qiáng)大動(dòng)力，引發(fā)更大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　當(dāng)下，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)開(kāi)展了多項(xiàng)智能電網(wǎng)綜合工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)智能化水平的全面提升。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)理念在國(guó)際上得到廣泛認(rèn)可，實(shí)踐成就舉世矚目，客觀上已具備承載并建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。構(gòu)建以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)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(fèi)問(wèn)題，而且可以推動(dòng)能源開(kāi)發(fā)方式、能源消費(fèi)方式、生產(chǎn)生活方式的改變，為新工業(yè)革命開(kāi)辟更廣闊的空間。但是如何實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的全面建設(shè)，對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)和電力市場(chǎng)改革等方面提出了更高的要求。同時(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，它不僅僅涉及技術(shù)問(wèn)題，還需要政府引導(dǎo)、全社會(huì)的參與，要實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的全面建成的確還有很長(zhǎng)的路要走。

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