醞釀中的變革

火焰作為早期文明的能源，至少在工業(yè)革命的現(xiàn)代能源概念出現(xiàn)前，火焰的地位不可替代。

最早使用火的古人類是170萬年前的元謀猿人

而我們今天的能源科技是火焰表現(xiàn)的另一種形式，對文明而言幾乎是催化劑一般，為什么能源如此重要？

從某個層面來講，人類文明的興起離不開能源的利用，有了能源，與之而來的是經(jīng)濟(jì)的增長、生產(chǎn)力的提升，文化的沉積，社會的進(jìn)步。

人類經(jīng)歷過三次工業(yè)革命，幾乎每一次都給文明帶來了翻天覆地的變化，而在時間上僅用了300年不到便超越了過去數(shù)千年的發(fā)展。

第一次工業(yè)革命是以蒸汽機(jī)作為動力機(jī)被廣泛使用為標(biāo)志的

當(dāng)然這離不開過去的積累，科技知識進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)積累、政治發(fā)展、體制改革等等都是促成這一切的關(guān)鍵因素，簡單來講是量的積累帶來的質(zhì)變。

能源與工業(yè)的進(jìn)步幾乎是劃等號的，這種快速變化如今在21世紀(jì)，還將帶領(lǐng)人類進(jìn)入第四次工業(yè)革命。

第四次能源革命是什么？它將給人類帶來哪些改變？未來能源科技的方向在哪里？中國應(yīng)該如何做？

能源與工業(yè)不分家

本文接下來將從控制碳排放的大環(huán)境中，簡單地闡述能源需求變化，并從工業(yè)革命中的能源發(fā)展方面進(jìn)行解答。

人類的第四次能源革命即將到來，中國曾錯過兩次，如今在追隨第三次，面對即將來臨的第四次能源革命，看中國會有怎樣的抉擇！

新時代下的能源挑戰(zhàn)

當(dāng)今世界最熱門的話題之一肯定有碳排放和能源改革，從環(huán)境變量中來看，控制碳排放的量目的是為了減緩全球變暖的腳步。

碳排放量大部分來源工業(yè)生產(chǎn)時所產(chǎn)生的平均溫室氣體

同時在另一方面來看，尋求可持續(xù)發(fā)展的清潔能源或者高效的能源循環(huán)方式是人類目前的一個解決方案。

在尋求碳排放減輕的問題上面，中國本身因人口基數(shù)大，發(fā)展起步晚，以及在能源結(jié)構(gòu)上面相對“落后”。

碳排放問題在21世紀(jì)顯得非常明顯，全球發(fā)展中國家的高碳排放國家里面就有中國，但值得注意的是，從人均碳排放上來看，這個比例又會隨著地區(qū)相對下降。

蒸汽革命和電氣革命作為早期的能源變化，給歐美國家?guī)砹藦?qiáng)大的科技力量，生產(chǎn)力提升跨越了不止一個維度。

第二次電器革命時間:19世紀(jì)60年代后期

這一時期的中國由于歷史原因均被錯過，好在我國處理內(nèi)部問題后，隨即便踏上了第三次能源革命的道路。

第三次工業(yè)革命不像人類之前那樣具有徹底性的改變，它主要集中在數(shù)字方面的改革進(jìn)步。

但它的核心，也就是大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的數(shù)字邏輯，其中包括集成電路、微型處理器、移動電話，以及我們當(dāng)前最熟悉的互聯(lián)網(wǎng)。

現(xiàn)代人生活幾乎離不開互聯(lián)網(wǎng)

我國改革開放后，經(jīng)濟(jì)飛速增長，通過早期積累下來的第一、第二產(chǎn)業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)積累。

同時人口紅利帶來的利潤給后來的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和相關(guān)經(jīng)濟(jì)構(gòu)建了一個穩(wěn)定的環(huán)境，但這也給我國的能源需求帶來了一個重大的挑戰(zhàn)。

能源追逐戰(zhàn)

從我國近年來的能源消耗數(shù)據(jù)上看，2009~2019年的能源消耗在全球總量上的變化為20.2%，提升至24.3%，并且一直處于世界第一，保持了一個持續(xù)增長的狀態(tài)。

能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上，主要是石油、煤炭、天然氣這三大化石能源，世界上85%的能源都由它們提供。

三者都屬于不可再生資源

不過從2019年開始，世界天然氣和可再生能源的需求的上升勢頭表現(xiàn)強(qiáng)勁，并在2019年超過了占據(jù)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)4.3%的核能。

可以說清潔能源和可再生能源是當(dāng)前主要發(fā)展的方向，這也不得不提到我國近些年在這方面的探索。

我國石油資源雖然在儲備量很高，但是開采難度大，而且開采條件惡劣，因此很多時候在化石能源上主要探索天然氣這一塊。

清潔能源的應(yīng)用有一方面來自于電能，以水力發(fā)電為主。

主要是蘊(yùn)藏于水體中的位能，為實現(xiàn)將水能轉(zhuǎn)換為電能

就目前而言，由于我國早期的能源消費(fèi)及結(jié)構(gòu)比較單一，而且多靠煤炭這類化石能源，能源改革自然也成為了后面的計劃。

同時在當(dāng)今各國都強(qiáng)調(diào)低碳排放，努力減緩溫室效應(yīng)帶來的負(fù)面影響，全球低碳活動以各種形式出現(xiàn)。

但數(shù)字化技術(shù)和通信對能源有什么關(guān)系？

這便是現(xiàn)在和未來的能源變革關(guān)鍵點，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧能源，也就是能源革命4.0。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加能源達(dá)到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手

在說到這之前，需要提及一下100%可再生能源這個想法。

100%可再生能源是在可再生能源的基礎(chǔ)上做出的進(jìn)一步改變，也就是我們當(dāng)下所處的能源3.0狀態(tài)。

人類為應(yīng)對氣候變化、環(huán)境污染以及能源危機(jī)問題，需要將全球一次性能源供應(yīng)總量向可再生能源上轉(zhuǎn)型。

可再生資源指風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?br/>

這一想法早在上世紀(jì)50年代就被《科學(xué)》雜志提及，不過那時科學(xué)家認(rèn)為這種變化需要一個穩(wěn)步進(jìn)行的過程，并基于化石能源去改革。

但是進(jìn)入21世紀(jì)后，可再生能源的發(fā)展速度迅速，超出了人們預(yù)期的想象。

例如光伏發(fā)電的組件下降約75%，全球能源使用趨勢從2015年起有明顯的增長勢頭。

但是以目前的技術(shù)，可再生能源存在一些物理方面的限制，同時這些能源會導(dǎo)致土地和物質(zhì)資源留下潛在沖突（比如風(fēng)力發(fā)電站）。

風(fēng)力發(fā)電是指把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)為電能

而這些問題，都是通過計算機(jī)分析、模擬出來的結(jié)果。

科學(xué)家們利用計算機(jī)模擬，以此研究風(fēng)能、太陽能、水能系統(tǒng)每分鐘的能源需求。

最終的結(jié)果顯示，為了滿足每分鐘的需求與供應(yīng)，必須安裝更多的太陽能和風(fēng)電場，以及高壓力路線才能確保高峰時段的需求。

伴隨著第四次工業(yè)革命的醞釀，信息技術(shù)下的互聯(lián)網(wǎng)能源正在悄然出現(xiàn)。

互聯(lián)網(wǎng)和新能源技術(shù)相融合的全新的能源生態(tài)系統(tǒng)

能源改革掌握未來

在第四次工業(yè)革命中，人工智能、基因編輯和先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)會相互融合，科學(xué)之間的界限越來越模糊。

同時全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作方式正在發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變——自動化。

我們可以很明顯地看到，在今天，集成了高度自動化的車間或者公司，使用了現(xiàn)代智能技術(shù)，以及大規(guī)模的機(jī)器通信和物聯(lián)網(wǎng)，它們的運(yùn)作效率高效，并且問題的處理也十分迅速。

早在2014年，我國就對此做出了思考，并將未來的能源核心發(fā)展建立在我國的互聯(lián)網(wǎng)下，重塑我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。

經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是指國民經(jīng)濟(jì)的組成和構(gòu)造

當(dāng)下國內(nèi)的環(huán)境已與35年前的改革開放時期發(fā)生了根本性的變化，但人口紅利、環(huán)境紅利和資源紅利的逐漸消失，以及國際形勢日漸復(fù)雜，全球正在進(jìn)入一個大幅度調(diào)整狀態(tài)。

新能源和可再生能源無疑將會是未來社會的主導(dǎo)能源，但它并不會像過去那樣以某一種能源為載體進(jìn)行運(yùn)作，而是能源多樣化，多能源協(xié)同的運(yùn)作。

而它的主要特征便是利用互聯(lián)網(wǎng)和電網(wǎng)，將清潔能源以及其他能源產(chǎn)業(yè)融合，構(gòu)成一個有機(jī)高效的新型能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

能源管理可視化

換而言之，通過工業(yè)力量的提升去整合優(yōu)化能源的使用，彌補(bǔ)單一能源使用的缺陷，并最大化發(fā)揮出各種能源的優(yōu)勢，并以清潔能源和可再生能源為主導(dǎo)將會是第四次能源革命的目標(biāo)。

未來這樣的趨勢將會表現(xiàn)在智能工廠的建設(shè)，基于網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)監(jiān)控物理過程，并創(chuàng)建出物理世界的虛擬副本來做出分散決策。

工業(yè)化的3D打印技術(shù)將成為關(guān)鍵，這能夠極大的降低生產(chǎn)成本和對供應(yīng)商的依賴。

GF和EOS推動3D打印聯(lián)合推出增材制造設(shè)備

對于我國來講，過去十幾年的技術(shù)積累，以及在互聯(lián)網(wǎng)中的發(fā)展，我國的能源系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)下將有著天然的優(yōu)勢。

但同時帶來的挑戰(zhàn)也不容小覷，相關(guān)的管理目前并沒有對應(yīng)的案例或者條例，經(jīng)濟(jì)上的成本仍然很高。

另外也缺乏在此方面的人才和相應(yīng)的技能知識來加快向第四次工業(yè)革命的過渡。

最后需要指出的一點在于，這樣的改變一定會從根本上又一次改變?nèi)藗兊纳睢?br/>

作為普通人以及科技的受益者，我們需要思考的是，每一次技術(shù)革命的推動必然會淘汰一部分人，我們應(yīng)該如何做出選擇，應(yīng)該在未來如何去學(xué)習(xí)并適應(yīng)這樣的快速變化？