王鸣：未来是智能化能源工业时代

能源和社会发展是紧密联系的。在人类发展历史中，直到18世纪中叶，人类社会使用的主要是植物能源。土地能够提供什么，人类就利用什么。粮食、棉花、植物、林木，人均能源消耗大概是0.3-0.4吨所谓的石油和煤炭当量。整个社会在一个比较低的层次上进行经济和技术的发展，当时能源的特点是可再生的，而规模则是一家一户的小规模和分布式。到了1820年左右，发生几件重要的事。

第一次工业革命：以煤炭为主的能源体系

首先是在英国、法国和德国发现了煤矿，这对于当时的科学技术而言是一个重大发现。瓦特发明了蒸汽机，所以当蒸汽机普及后，人类就不可能再用原来的能源体系来提供能源。所以在这个时机，就需要对社会的发展、工业的发展，对能源系统提供一个迫切的需要，再造一个新的能源系统。这时煤炭的生产，煤炭的集中生产、大规模的生产，就是提供了这样一个能源体系。所以从1850年到1870年，煤炭的产量飞速增加。法国从440万吨，一直上升到1400万吨；德国从400万吨，大概到2500万吨。当时美国产量大概是5.7亿吨，已经是英国的2.1倍。而煤炭大量的生产，工业和生产体系的建立又促进了蒸汽机的使命。

以前在农耕时代动力主要来自于动物，现在由蒸汽机代替，这就是新的能源体系建立，促进了蒸汽机的应用，促进了工业的发展，我们称其为第一次工业革命。人类文明的生态，就进入了“化石能源的煤炭时代”。这时候能源的使用特点就开始变化了，煤炭是不可再生了，是有限的。它生产的规模也开始变化，不像以前一家一户的生产，现在有煤矿、火车运煤了，所以是一个比较集中式的这么一个模式。这种状态一直持续到1870年便开始了，这时有三个科学技术的发展，又把我们推向了另一个新的时代。

第二次工业革命：能源体系的再造阶段

首先是十九世纪六七十年代电力的广泛应用。发电机被发明出来了，到1870年时内燃机被制造出了。1885年，奔驰创始人发明了第一辆以内燃机制造的汽车。这时我们交通工具也发生了变化，从以前的牛车、马车变成了汽车；其次就是通讯手段发明，电报和电话开始发明了。原有的蒸汽机使用的能源烧煤已经不行了，而要以电来取而代之。紧接着车不能烧煤了，而要用石油。这一系列的变化又把科技和社会的发展，把能源工业推到了一个新的再造阶段。这个再造体系实际上就是以能源和电力为主的新的能源体系，我们称之为第二次工业革命。这第二次工业革命，实际上是第一代通讯技术和新的交通工具，包括火车、汽车、远洋轮船和飞机和化石能源的结合。其实在现实意义上，现在仍然处于第二次工业革命期间。

但是，这第二次工业革命已经接近尾声。通常用的船、火箭、飞机、车，对能源的消耗是极大的。英国石油公司每年对全球有一个能源报告：世界一年消耗的石油大概是42亿吨，总共包括天然气、煤炭、核能、水能加起来是128亿吨。中国一年的能源消耗大概是29亿吨，已经超过美国的23亿吨，而人均消耗却是远远低于美国。其中，消耗石油约33%，天然气24%，煤炭30%。中国的能源消耗结构跟世界平均水平是不太一样，中国的消耗巨头还是煤炭，占到比重达65%。世界上的石油储量约是1687亿桶，中国是180亿桶。按照现在的使用进度，加上技术发展和石油价格上升考量，悲观的估计世界上储备的石油还能使用100年，化石能源可以用200年。但是不管是100年还是200年，化石能源总有一天是要用完的。而现在的能源系统是不可持续的。

为什么说第二次工业革命已经接近尾声呢？主要因为我们现在所依赖的石油和化石燃料经济体系，其增长已达到极限。中国可能还是个例外，发展较快。而看欧洲和美国的经济增长已经非常缓慢了。而且现在的依靠化石能源的交通技术等各个技术，已经比较成熟老旧，甚至是有些落后了。再加上，无论是石油、煤炭，都会慢慢会接近枯竭。100年可能是一段很长的时间，但是，建立一个新的能源体系所需要的周期更长。从煤炭转到石油花了至少50年才建立起来，那么第二次以化石石油的能源体系转化肯定会耗时更久。当然，很多转化已经慢慢开始了。之所以要转化，是因为以化石能源开展的工业活动，包括对环境的污染、对生态的污染不容忽视。此外，单有需求还不够，还需要技术的支撑。新型物联网技术，大数据的处理、储存和能源也日益成熟了。

再生能源微型化分布式

再生能源，就是我们可以把每栋建筑的各种地方都变成一个微型能源发电厂。所以新的能源体系一定要搜集和有效的分配和利用这些各个小电厂产生的能源，这与现在传统意义中的能源系统是不一样的，现在需要的是集中生产、集中处理，大规模生产、大电网、大输送，以后则要升级为微型化、分布式。再生能源还没有形成一个牢固成熟的能源储存技术，所以我们要利用网络和其它通讯技术，将分布式电力转化成能源的共享网络。

能源工业智能化

能源工业的智能化在未来有几个关键的组成部分。

第一，智能化电网。现在的电网都是单向的，自上而下地从发电厂集中高压电网输送。那么能不能做到双向、自下而上呢？在美国加利福尼亚洲，通过安装一个智能电表就可以做到。上海在两年前也进行了试点实验。

第二，分布式供能。以后的能源必然是多样化的、可持续的，不可能再石油或者煤炭一样大量、集中。所以将来的能源可能是以太阳能、风能、潮汐能、地热能为主导的，而这些都是分布的，所以一定要有分布式的供能。此外，这个能源系统要能够来管理和应用能源来源的多样化，即智能电网。传统的电网，就是从大型发电厂通过高压输电输送到各家各户，而且输送的只能是电能。那么如果在家里面要加热，就会用到空调，所以就需要把电能转化成热能。而新的智能电网，是可以跟客户互动的。如果客户家中能生产多元的电力，可以卖给电网。这正是利用物联网技术和通讯技术与传统的电网结合，有这样的电网，就能把再生能源一并传送上去，更有效地推动能源可持续发展。

第三，分布式能源。传统的能源是输进到家中，要加热、要蒸汽、要制冷，都是通过电来转化的。而未来将会是以小区或者园区为单位，在电量和能量的分布就不仅仅是供电了，而是根据每个人的需求来分配，用最搞笑的办法来分配，不单单依靠大规模的转化电能。中国传统的效率大概是35%左右，化石能源储备是28亿吨，1%就是2800万吨能源，所以分布式能源可以达到50%、60%，其能效增加是非常可观的。

第四，能源生产多样化。如何建立一个能源体系，把太阳能、生物质能、风能都包容在内，然后有效分配，是智能化能源的关键步骤。从某种程度上，将来我们要化石能源即将耗尽时，我们能否维持现在的生活状态，关键就看能否有效结合各种能源并分配使用。

实现能源工业智能化，还有很长的一段时间，我们现在已经走了很长一段路，智能电网也初步地发展起来了，所以一些基础条件已经具备。但是能源工业的智能化还面临很多关键技术的研发，一些技术标准和网络安全的这些开发的问题。这些问题要依靠政府来主导，形成一个有效机制，与企业、科研机构共同来推进能源工业智能化的技术和产业的发展。

智能化极其相关技术最大的需求市场是在中国，既需要有集中的规模开发可再生能源，也要有千家万户可以形成小型发电的互联网。中国在智能电网、可再生能源发展方面，总体上还是处于世界上比较先进的水平，所以能够携手并进，超越他国将不再是空想。