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，受到了世界各國的廣泛重視，第三次工業革命的思想應運而生。能源網絡與互聯網技術的深入融合構成的新型“能源互聯網”成為新時代發展的必然選擇。本文以里夫金提出的第三次工業革命的內涵為背景，講述了三次工業革命的爆發的歷史背景，并探討了三次工業革命時期的經濟格局變動，深入分析了互聯網經濟對能源行業的影響。最后在深刻理解第三次工業革命的經濟格局及能源互聯網的內涵基礎上以智能電網建設為基礎，站在電力行業角度提出了能源互聯網的模型。

　　關鍵詞： 第三次工業革命；經濟格局；智能電網；能源互聯網；微能網

0 引言

　　目前的經濟與社會發展所依賴的化石能源已經逐步進入枯竭期，能源資源、環境和氣候變化等方面的挑戰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展和環境保護，開發和利用清潔能源，第三次工業革命打破了這一困境，為社會和經濟可持續發展開辟了一條道路。第三次工業革命的思想源于美國未來學家杰里米·里夫金，是在經濟全球化深入發展、人類共同應對氣候變化和能源資源危機等重大挑戰的背景下，在信息、能源、生物、材料等技術突破、融合發展及其對產業滲透積累的前提下，由量變到質變，逐漸孕育發生的廣泛的工業化方式的深度變革。

　　里夫金認為第三次工業革命是以新通信技術與新能源體系的融合為內涵，以能源互聯網為本質特征的工業革命。能源互聯網是互聯網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。能源互聯網產生將顛覆現有的經濟系統，對經濟、社會、觀念等各個方面產生深遠的影響，使社會生產力和生產方式發生革命性的改變，成為新經濟模式變革的強大支柱，引發更大的經濟增長點。

1 三次工業革命經濟格局分析

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

　　第一次工業革命發起于英國，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，公用事業作為非盈利行業其投入成本提升由原始生產力承擔，煤炭替代柴薪的能源利用方式使社會生產力大幅提升。能源利用方式的改變引領了工業發展方向，規模化工廠生產方式逐步代替分散式家庭生產，規模經濟效益初步顯現。這個時期的經濟格局如圖1所示。

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

　　關于第三次工業革命目前還沒有統一的見解，有人將第三次工業革命理解為信息技術與工業技術的高度集成，也有人將第三次工業革命描繪成基于大數據時代的數據分析革命。按照里夫金的觀點，第三次工業革命應該是基于互聯網經濟的新能源技術變革，尋找能源行業在互聯網經濟下的發展道路是實現第三次工業革命的關鍵步驟。互聯網時代的經濟格局的主要特征是個性化、分散化、數字化，以扁平分散的合作方式為生產方式，形成網狀模塊化生產網絡。以互聯網企業為例，互聯網企業生產方式通常投資大量成本給用戶提供免費設施及服務，其勞動產生的價值通常來自生產力提升帶來的正外部效應而不是生產力的直接提升，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。

　　互聯網企業實現從外部效應獲利主要來源于兩個紅利：一是知識共享實現了學習與教育成本的節約，使得以往需要費時費力的專業技能培訓及學習通過互聯網等手段就能輕松完成；二是虛擬市場實現了溝通與交易成本的節約。虛擬平臺囊括產業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業生態圈，建立了一個資源共享與交易成本接近零的虛擬市場，極大降低企業在實體市場經營的溝通及交易成本。互聯網時代經濟格局如圖3所示。

　　雖然第三次工業革命的經濟格局還是未知，但互聯網經濟時代的浪潮極大的沖擊了傳統的經濟形態，傳統行業的市場進入壁壘下降，單個企業的規模經濟效應逐步弱化而分散合作的生產網絡的外部經濟效應得到追捧。如果第三次工業革命是互聯網思維與新能源革命碰撞的火花，那么尋求互聯網經濟格局下能源行業生產消費方式的轉變則是推動第三次工業革命發展的重要課題。

2 電力行業面臨的挑戰與機遇

　　隨著第三次工業革命的腳步臨近，社會經濟掀起互聯網熱潮，互聯網對能源行業的影響也愈加深遠。以電為中心、以智能電網為平臺是新一輪能源變革的根本，在互聯網經濟的沖擊下，電力行業則是挑戰與機遇并存。

　　宏觀來說，互聯網經濟背景下分散化、個性化和就地化的生產方式將使得“分散生產，就地銷售”的生產組織模式成為可能。資源和生產單位的地理分布從特定區域擴展到無處不在；能源供給主體從少數能源巨頭轉變為家庭和個人；大規模集約生產方式模式演化為無數微小單位的集成，分散化、個性化和就地化的生產方式與能源民主化的合作共享機制的有機結合，將打破電力行業的產業壁壘，弱化大企業集團的規模優勢和競爭優勢。

　　具體來講，儲能技術的發展將推動電動汽車行業的全面發展，將電網負荷變得更加移動，沖擊電網企業屬地化運營模式，進一步發展后，市場上可能會出現提供調頻、應急服務的專業公司，利用移動儲能設備，通過低谷充電、高峰放電來獲取利潤，沖擊電網企業的利益。另一方面，互聯網企業通過數據的挖掘和資源的整合，引導用戶耗能行為，供電企業將很大程度上喪失電網規劃和建設的主動權，調度行為也將更加受制于人。

　　能源互聯網是未來能源發展的必由之路，是能源行業和互聯網的完美結合。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勢，未來能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網，因此未來能源互聯網基本上是互聯網式的電網。堅強智能電網是網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的能源互聯網。智能電網作為未來的 “能源互聯網”，主動尋求能源互聯網的發建設模式、運營方式和商業模式等能源互聯網的發展路徑，是電網企業實現互聯網轉型、減小互聯網對供電企業沖擊的有效方式，同時亦可抓住未來能源行業發展的脈絡，掌握主動權，成為推動第三次工業建設的中堅力量。

3  基于智能電網的能源互聯網模型——微能網

　　能源互聯網是以互聯網理念構建的新型信息—能源融合體，實現能源-電網雙向流通、區域能源協調調配、終端用能智慧互動的網絡。個人和家庭以建筑物為主體成為無數微小的能源生產單元，高度穩定和可靠的電網將這些微型能源生產單元聯接起來，并將其連通原有的電網。以成熟的互聯網技術提供支撐，將電力輸送網絡轉變成能源互聯網，實現對電能智能化控制，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，形成一個循環的能源生態網絡。

　　微能網是在深刻理解第三次工業革命的經濟格局及能源互聯網的內涵基礎上以智能電網建設為基礎，站在電力行業角度提出的能源互聯網的模型。微能網的建設不是廢舊立新，而是在現有電力基礎設施上進行新建改造，在兼容傳統電網的基礎上，充分、廣泛和有效地利用分布式可再生能源，實現多種能源協調控制和綜合能效管理，建成多點接入、網絡共享、需求感知的區域能源互聯網。

　　微能網是以互聯網思維構建的新型信息—能源融合體，是實現能源-電網雙向流通、區域能源協調調配、終端用能智慧互動的共享網絡。微能網整體架構如圖4，其包含三個層次：以分布式能源、智能小區等微電網形式作為能夠實現自循環-自消納的能量自治單位；以能源路由站作為區域能源自治單位的能源接入和能源調配站；以能源集散中心作為區域間能源調度總站、電網運行狀態等信息的能源集散和信息處理的中心，實現在能源路由站之間的協調控制。

　　能源集散中心是微能網的核心，同時是微能網的電源點、并網點和公共負荷中心。能源集散中心以智能變電站為依托，結合分布式發電、集中大型數據中心、電動汽車充換電站等公共負荷，實現多種能源轉換和區域能源預測、調度與計量結算。能源集散中心能實現管控范圍內能源路由站之間能源的匯聚及調度，并依據微網狀態和電網運行等信息流，實現電能的雙向按需傳輸和動態平衡使用。

　　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、終端多能協調控制中心、通信網絡匯聚點。能源路由站位于微能網的中間層，路由站下游的分布式電源和負荷一般形成小型微電網，在路由站處并網。能源路由站之間應實現源-荷動態平衡，因此至少應有聯絡3個站的配電/冷/熱環網，實現能源轉發，并進行跨網結算。

　　能量自治單位是能源互聯網的基層單元，由能源路由站下轄的局部微電網升級而來。能源自治單位主要包括微電網、分布式能源和智能小區等能夠利用風能、太陽能等清潔能源進行發電的單位，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，參與調度轉發，并通過“分布式電源即插即用”，實現隨時自動報裝、自動上網、自動計費。在自身能源供給不足的情況下，除使用區域能調配的清潔能源外，可自動切換利用大電網中的電能，保證自身用電的可靠性和連續性。

4 小結

　　從第一次工業革命到第三次工業革命，其帶來的既是能源與技術的革命，更是經濟、社會、政治、制度和觀念等方面的重大變革。每一個工業革命時期都有社會生產力相適應的經濟格局，打破原有的經濟結構創建新的經濟體制所遇到的阻礙都是工業革命道路上所必須經歷的。互聯網企業在第三次工業革命的背景下突破創新出新的經濟模式并迅速占領高地，因此利用互聯網思維構建新的能源利用模式成為可能。能源互聯網作為互聯網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革命的強大動力，引發更大的經濟增長點。

　　當下，國家電網公司已經開展了多項智能電網綜合工程建設，實現了電網智能化水平的全面提升。堅強智能電網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網的堅實基礎。構建以智能電網為基礎的能源互聯網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方式、能源消費方式、生產生活方式的改變，為新工業革命開辟更廣闊的空間。但是如何實現能源互聯網的全面建設，對智能電網的建設和電力市場改革等方面提出了更高的要求。同時能源互聯網的建設是一項長期的系統工程，它不僅僅涉及技術問題，還需要政府引導、全社會的參與，要實現能源互聯網的全面建成的確還有很長的路要走。

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