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(luò)技術(shù)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(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題,，而且是一個(gè)長期復(fù)雜的歷史過程，各個(gè)國家都高度關(guān)注低碳發(fā)展和環(huán)境保護(hù),，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(huì)和經(jīng)濟(jì)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(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,，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,，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)模化,、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(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,。互聯(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)值通常來自生產(chǎn)力提升帶來的正外部效應(yīng)而不是生產(chǎn)力的直接提升,，如獲得大量的用戶基礎(chǔ)后通過拓展其他渠道的服務(wù)來獲得盈利。

　　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)通過互聯(lián)網(wǎng)等手段就能輕松完成；二是虛擬市場實(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，極大降低企業(yè)在實(shí)體市場經(jīng)營的溝通及交易成本,?；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,。

　　宏觀來說,，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)勢和競爭優(yōu)勢。

　　具體來講,，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(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)營模式,，進(jìn)一步發(fā)展后,，市場上可能會(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(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法比擬的優(yōu)勢,，未來能源基礎(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、開放互動(dòng)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(dòng)尋求能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)建設(shè)模式、運(yùn)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(shí)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(shí)亦可抓住未來能源行業(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(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,，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,、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變電所或配電所升級而成，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(fēng)能,、太陽能等清潔能源進(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“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,。互聯(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)增長點(diǎn),。

　　當(dāng)下,，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)開展了多項(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)問題,，而且可以推動(dòng)能源開發(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),，對智能電網(wǎng)的建設(shè)和電力市場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)長期的系統(tǒng)工程，它不僅僅涉及技術(shù)問題,，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的路要走,。

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