耿  亮1，白  茹1， 金  鹏2，田传波1，吴  燕1，孟宪楠1

　　（1.北京国电通网络技术有限公司，北京 100070；

　　2.辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110004）

　　摘  要： 近年来能源问题频发，受到了世界各国的广泛重视，第三次工业革命的思想应运而生。能源网络与互联网技术的深入融合构成的新型“能源互联网”成为新时代发展的必然选择。本文以里夫金提出的第三次工业革命的内涵为背景，讲述了三次工业革命的爆发的历史背景，并探讨了三次工业革命时期的经济格局变动，深入分析了互联网经济对能源行业的影响。最后在深刻理解第三次工业革命的经济格局及能源互联网的内涵基础上以智能电网建设为基础，站在电力行业角度提出了能源互联网的模型。

　　关键词： 第三次工业革命；经济格局；智能电网；能源互联网；微能网

0 引言

　　目前的经济与社会发展所依赖的化石能源已经逐步进入枯竭期，能源资源、环境和气候变化等方面的挑战是必须全球共同解决的问题，而且是一个长期复杂的历史过程，各个国家都高度关注低碳发展和环境保护，开发和利用清洁能源，第三次工业革命打破了这一困境，为社会和经济可持续发展开辟了一条道路。第三次工业革命的思想源于美国未来学家杰里米·里夫金，是在经济全球化深入发展、人类共同应对气候变化和能源资源危机等重大挑战的背景下，在信息、能源、生物、材料等技术突破、融合发展及其对产业渗透积累的前提下，由量变到质变，逐渐孕育发生的广泛的工业化方式的深度变革。

　　里夫金认为第三次工业革命是以新通信技术与新能源体系的融合为内涵，以能源互联网为本质特征的工业革命。能源互联网是互联网技术和可再生能源的结合构建的一种全新的信息能源融合体。能源互联网产生将颠覆现有的经济系统，对经济、社会、观念等各个方面产生深远的影响，使社会生产力和生产方式发生革命性的改变，成为新经济模式变革的强大支柱，引发更大的经济增长点。

1 三次工业革命经济格局分析

　　工业革命又称产业革命，一般是指由于科学技术上的重大突破，使国民经济的产业结构发生重大变化，进而使经济、社会等各方面出现崭新面貌的过程。因此工业革命的爆发往往源于能源利用形式的突破并伴随着社会经济格局的变革，进而带动社会生产力的大幅提升。

　　第一次工业革命发起于英国，始于18世纪中期。蒸汽机作为动力机被广泛使用是第一次工业革命的标志。这一时期，铁路和蒸汽机得到了广泛应用，公用事业作为非盈利行业其投入成本提升由原始生产力承担，煤炭替代柴薪的能源利用方式使社会生产力大幅提升。能源利用方式的改变引领了工业发展方向，规模化工厂生产方式逐步代替分散式家庭生产，规模经济效益初步显现。这个时期的经济格局如图1所示。

　　第二次工业革命发起于美国，始于19世界70年代。电力广泛应用于工业生产，大大促进了经济的发展，是第二次工业革命的主要标志。石油与电力技术相结合，以标准化、规模化、自动化、大批次和流水线生产方式为主，因此科技、劳动、资本密集的大集团、大企业掌握该时期主要生产力，规模经济特征显著，市场集中度较高。电力、交通、通信等公用事业实现从政府主导向企业主导转变，并从非盈利行业转向盈利行业，实现经济性集中垄断的格局。公用事业原始资本的投入直接作用于生产力投入即产出，由于增加了获利空间实现了生产力进一步提升。同时电力、机械广泛应用与工业生产代替了原有的人力劳动，解放了大批生产力劳动者，使得劳动投入其他行业并继续创造价值产生了正外部效应。第二次工业革命经济格局如图2所示。

　　关于第三次工业革命目前还没有统一的见解，有人将第三次工业革命理解为信息技术与工业技术的高度集成，也有人将第三次工业革命描绘成基于大数据时代的数据分析革命。按照里夫金的观点，第三次工业革命应该是基于互联网经济的新能源技术变革，寻找能源行业在互联网经济下的发展道路是实现第三次工业革命的关键步骤。互联网时代的经济格局的主要特征是个性化、分散化、数字化，以扁平分散的合作方式为生产方式，形成网状模块化生产网络。以互联网企业为例，互联网企业生产方式通常投资大量成本给用户提供免费设施及服务，其劳动产生的价值通常来自生产力提升带来的正外部效应而不是生产力的直接提升，如获得大量的用户基础后通过拓展其他渠道的服务来获得盈利。

　　互联网企业实现从外部效应获利主要来源于两个红利：一是知识共享实现了学习与教育成本的节约，使得以往需要费时费力的专业技能培训及学习通过互联网等手段就能轻松完成；二是虚拟市场实现了沟通与交易成本的节约。虚拟平台囊括产业链的各个角色从上游制造到下游用户，构成了一个完整的虚拟产业生态圈，建立了一个资源共享与交易成本接近零的虚拟市场，极大降低企业在实体市场经营的沟通及交易成本。互联网时代经济格局如图3所示。

　　虽然第三次工业革命的经济格局还是未知，但互联网经济时代的浪潮极大的冲击了传统的经济形态，传统行业的市场进入壁垒下降，单个企业的规模经济效应逐步弱化而分散合作的生产网络的外部经济效应得到追捧。如果第三次工业革命是互联网思维与新能源革命碰撞的火花，那么寻求互联网经济格局下能源行业生产消费方式的转变则是推动第三次工业革命发展的重要课题。

2 电力行业面临的挑战与机遇

　　随着第三次工业革命的脚步临近，社会经济掀起互联网热潮，互联网对能源行业的影响也愈加深远。以电为中心、以智能电网为平台是新一轮能源变革的根本，在互联网经济的冲击下，电力行业则是挑战与机遇并存。

　　宏观来说，互联网经济背景下分散化、个性化和就地化的生产方式将使得“分散生产，就地销售”的生产组织模式成为可能。资源和生产单位的地理分布从特定区域扩展到无处不在；能源供给主体从少数能源巨头转变为家庭和个人；大规模集约生产方式模式演化为无数微小单位的集成，分散化、个性化和就地化的生产方式与能源民主化的合作共享机制的有机结合，将打破电力行业的产业壁垒，弱化大企业集团的规模优势和竞争优势。

　　具体来讲，储能技术的发展将推动电动汽车行业的全面发展，将电网负荷变得更加移动，冲击电网企业属地化运营模式，进一步发展后，市场上可能会出现提供调频、应急服务的专业公司，利用移动储能设备，通过低谷充电、高峰放电来获取利润，冲击电网企业的利益。另一方面，互联网企业通过数据的挖掘和资源的整合，引导用户耗能行为，供电企业将很大程度上丧失电网规划和建设的主动权，调度行为也将更加受制于人。

　　能源互联网是未来能源发展的必由之路，是能源行业和互联网的完美结合。虽然电能源仅仅是能源的一种，但电能在能源传输效率等方面具有无法比拟的优势，未来能源基础设施在传输方面的主体必然还是电网，因此未来能源互联网基本上是互联网式的电网。坚强智能电网是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的能源互联网。智能电网作为未来的 “能源互联网”，主动寻求能源互联网的发建设模式、运营方式和商业模式等能源互联网的发展路径，是电网企业实现互联网转型、减小互联网对供电企业冲击的有效方式，同时亦可抓住未来能源行业发展的脉络，掌握主动权，成为推动第三次工业建设的中坚力量。

3  基于智能电网的能源互联网模型——微能网

　　能源互联网是以互联网理念构建的新型信息—能源融合体，实现能源-电网双向流通、区域能源协调调配、终端用能智慧互动的网络。个人和家庭以建筑物为主体成为无数微小的能源生产单元，高度稳定和可靠的电网将这些微型能源生产单元联接起来，并将其连通原有的电网。以成熟的互联网技术提供支撑，将电力输送网络转变成能源互联网，实现对电能智能化控制，还能与用户互动即时响应用户意见，满足用户多样化的电力需求，形成一个循环的能源生态网络。

　　微能网是在深刻理解第三次工业革命的经济格局及能源互联网的内涵基础上以智能电网建设为基础，站在电力行业角度提出的能源互联网的模型。微能网的建设不是废旧立新，而是在现有电力基础设施上进行新建改造，在兼容传统电网的基础上，充分、广泛和有效地利用分布式可再生能源，实现多种能源协调控制和综合能效管理，建成多点接入、网络共享、需求感知的区域能源互联网。

　　微能网是以互联网思维构建的新型信息—能源融合体，是实现能源-电网双向流通、区域能源协调调配、终端用能智慧互动的共享网络。微能网整体架构如图4，其包含三个层次：以分布式能源、智能小区等微电网形式作为能够实现自循环-自消纳的能量自治单位；以能源路由站作为区域能源自治单位的能源接入和能源调配站；以能源集散中心作为区域间能源调度总站、电网运行状态等信息的能源集散和信息处理的中心，实现在能源路由站之间的协调控制。

　　能源集散中心是微能网的核心，同时是微能网的电源点、并网点和公共负荷中心。能源集散中心以智能变电站为依托，结合分布式发电、集中大型数据中心、电动汽车充换电站等公共负荷，实现多种能源转换和区域能源预测、调度与计量结算。能源集散中心能实现管控范围内能源路由站之间能源的汇聚及调度，并依据微网状态和电网运行等信息流，实现电能的双向按需传输和动态平衡使用。

　　能源路由站由较低电压的等级变电所或配电所升级而成，包含小型的储能设施、分布式电源集中接入点、终端多能协调控制中心、通信网络汇聚点。能源路由站位于微能网的中间层，路由站下游的分布式电源和负荷一般形成小型微电网，在路由站处并网。能源路由站之间应实现源-荷动态平衡，因此至少应有联络3个站的配电/冷/热环网，实现能源转发，并进行跨网结算。

　　能量自治单位是能源互联网的基层单元，由能源路由站下辖的局部微电网升级而来。能源自治单位主要包括微电网、分布式能源和智能小区等能够利用风能、太阳能等清洁能源进行发电的单位，这些单位既可以独立运行，能源自给自足，又可将冗余能量上传至能源路由器的储能设施，参与调度转发，并通过“分布式电源即插即用”，实现随时自动报装、自动上网、自动计费。在自身能源供给不足的情况下，除使用区域能调配的清洁能源外，可自动切换利用大电网中的电能，保证自身用电的可靠性和连续性。

4 小结

　　从第一次工业革命到第三次工业革命，其带来的既是能源与技术的革命，更是经济、社会、政治、制度和观念等方面的重大变革。每一个工业革命时期都有社会生产力相适应的经济格局，打破原有的经济结构创建新的经济体制所遇到的阻碍都是工业革命道路上所必须经历的。互联网企业在第三次工业革命的背景下突破创新出新的经济模式并迅速占领高地，因此利用互联网思维构建新的能源利用模式成为可能。能源互联网作为互联网思维和新能源技术的信息能源融合体将成为推动第三工业革命的强大动力，引发更大的经济增长点。

　　当下，国家电网公司已经开展了多项智能电网综合工程建设，实现了电网智能化水平的全面提升。坚强智能电网的建设理念在国际上得到广泛认可，实践成就举世瞩目，客观上已具备承载并建设能源互联网的坚实基础。构建以智能电网为基础的能源互联网不仅能够有效解决可再生能源的汇集、传输和消费问题，而且可以推动能源开发方式、能源消费方式、生产生活方式的改变，为新工业革命开辟更广阔的空间。但是如何实现能源互联网的全面建设，对智能电网的建设和电力市场改革等方面提出了更高的要求。同时能源互联网的建设是一项长期的系统工程，它不仅仅涉及技术问题，还需要政府引导、全社会的参与，要实现能源互联网的全面建成的确还有很长的路要走。

参考文献

　　[1]ZARI M P.Biomimetic app roaches to architecturaldesign for increased sustainability[C]. Sustainable Building Conference(SB07) 2007,Auckland,New Zealand: 2007.

　　[2]TSOUKALAS L H，GAO R.From smart grids to an energy Internet：assumptions，architectures and requirement[C].DRPT2008，Nanjing：2008：6-9.

　　[3]杰里米.里夫金. 第三次工业革命[M]. 张体伟，孙毅宁,译. 北京：中信出版社，2012.

　　[4]于慎航，孙莹，牛晓娜，等. 基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统[J]. 电力自动化设备,2010,30(5)：104-107.

　　[5]贾要勤,杨仲庆,曹秉刚.分布式可再生能源发电系统研究[J]. 电力电子技术,2005,39(4)：1-4.