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(lèi)是170萬(wàn)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(duì)文明而言幾乎是催化劑一般，為什么能源如此重要？

從某個(gè)層面來(lái)講，人類(lèi)文明的興起離不開(kāi)能源的利用，有了能源，與之而來(lái)的是經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、生產(chǎn)力的提升，文化的沉積，社會(huì)的進(jìn)步。

人類(lèi)經(jīng)歷過(guò)三次工業(yè)革命，幾乎每一次都給文明帶來(lái)了翻天覆地的變化，而在時(shí)間上僅用了300年不到便超越了過(guò)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(dòng)力機(jī)被廣泛使用為標(biāo)志的

當(dāng)然這離不開(kāi)過(guò)去的積累，科技知識(shí)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(jiǎn)單來(lái)講是量的積累帶來(lái)的質(zhì)變。

能源與工業(yè)的進(jìn)步幾乎是劃等號(hào)的，這種快速變化如今在21世紀(jì)，還將帶領(lǐng)人類(lèi)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(lèi)帶來(lái)哪些改變？未來(lái)能源科技的方向在哪里？中國(guó)應(yīng)該如何做？

能源與工業(yè)不分家

本文接下來(lái)將從控制碳排放的大環(huán)境中，簡(jiǎn)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(lèi)的第四次能源革命即將到來(lái)，中國(guó)曾錯(cuò)過(guò)兩次，如今在追隨第三次，面對(duì)即將來(lái)臨的第四次能源革命，看中國(guó)會(huì)有怎樣的抉擇！

新時(shí)代下的能源挑戰(zhàn)

當(dāng)今世界最熱門(mén)的話(huà)題之一肯定有碳排放和能源改革，從環(huán)境變量中來(lái)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(lái)源工業(yè)生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的平均溫室氣體

同時(shí)在另一方面來(lái)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(lèi)目前的一個(gè)解決方案。

在尋求碳排放減輕的問(wèn)題上面，中國(guó)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(duì)“落后”。

碳排放問(wèn)題在21世紀(jì)顯得非常明顯，全球發(fā)展中國(guó)家的高碳排放國(guó)家里面就有中國(guó)，但值得注意的是，從人均碳排放上來(lái)看，這個(gè)比例又會(huì)隨著地區(qū)相對(duì)下降。

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

第二次電器革命時(shí)間:19世紀(jì)60年代后期

這一時(shí)期的中國(guó)由于歷史原因均被錯(cuò)過(guò)，好在我國(guó)處理內(nèi)部問(wèn)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(lèi)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(dòng)電話(huà)，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(kāi)互聯(lián)網(wǎng)

我國(guó)改革開(kāi)放后，經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)，通過(guò)早期積累下來(lái)的第一、第二產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)積累。

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

能源追逐戰(zhàn)

從我國(guó)近年來(lái)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(gè)持續(xù)增長(zhǎng)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(guò)從2019年開(kāi)始，世界天然氣和可再生能源的需求的上升勢(shì)頭表現(xiàn)強(qiáng)勁，并在2019年超過(guò)了占據(jù)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)4.3%的核能。

可以說(shuō)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(guó)近些年在這方面的探索。

我國(guó)石油資源雖然在儲(chǔ)備量很高，但是開(kāi)采難度大，而且開(kāi)采條件惡劣，因此很多時(shí)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(lái)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(shí)現(xiàn)將水能轉(zhuǎn)換為電能

就目前而言，由于我國(guó)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(lèi)化石能源，能源改革自然也成為了后面的計(jì)劃。

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

但數(shù)字化技術(shù)和通信對(duì)能源有什么關(guān)系？

這便是現(xiàn)在和未來(lái)的能源變革關(guān)鍵點(diǎn)，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(shuō)到這之前，需要提及一下100%可再生能源這個(gè)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(lèi)為應(yīng)對(duì)氣候變化、環(huán)境污染以及能源危機(jī)問(wèn)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(yáng)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(guò)那時(shí)科學(xué)家認(rèn)為這種變化需要一個(gè)穩(wěn)步進(jìn)行的過(guò)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(shì)從2015年起有明顯的增長(zhǎng)勢(shì)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(shí)這些能源會(huì)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(dòng)能轉(zhuǎn)為電能

而這些問(wèn)題，都是通過(guò)計(jì)算機(jī)分析、模擬出來(lái)的結(jié)果。

科學(xué)家們利用計(jì)算機(jī)模擬，以此研究風(fēng)能、太陽(yáng)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(mǎn)足每分鐘的需求與供應(yīng)，必須安裝更多的太陽(yáng)能和風(fēng)電場(chǎng)，以及高壓力路線(xiàn)才能確保高峰時(shí)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(lái)

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(huì)相互融合，科學(xué)之間的界限越來(lái)越模糊。

同時(shí)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(dòng)化。

我們可以很明顯地看到，在今天，集成了高度自動(dòng)化的車(chē)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(wèn)題的處理也十分迅速。

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

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

當(dāng)下國(guó)內(nèi)的環(huán)境已與35年前的改革開(kāi)放時(shí)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(guó)際形勢(shì)日漸復(fù)雜，全球正在進(jìn)入一個(gè)大幅度調(diào)整狀態(tài)。

新能源和可再生能源無(wú)疑將會(huì)是未來(lái)社會(huì)的主導(dǎo)能源，但它并不會(huì)像過(guò)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(gè)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(guò)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(shì)，并以清潔能源和可再生能源為主導(dǎo)將會(huì)是第四次能源革命的目標(biāo)。

未來(lái)這樣的趨勢(shì)將會(huì)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(guò)程，并創(chuàng)建出物理世界的虛擬副本來(lái)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(duì)供應(yīng)商的依賴(lài)。

GF和EOS推動(dòng)3D打印聯(lián)合推出增材制造設(shè)備

對(duì)于我國(guó)來(lái)講，過(guò)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(guó)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(shì)。

但同時(shí)帶來(lái)的挑戰(zhàn)也不容小覷，相關(guān)的管理目前并沒(méi)有對(duì)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(shí)來(lái)加快向第四次工業(yè)革命的過(guò)渡。

最后需要指出的一點(diǎn)在于，這樣的改變一定會(huì)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(dòng)必然會(huì)淘汰一部分人，我們應(yīng)該如何做出選擇，應(yīng)該在未來(lái)如何去學(xué)習(xí)并適應(yīng)這樣的快速變化？