本書從基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實踐兩個方面,提出了海水淡化、清潔煤、綠色高耗能產(chǎn)業(yè)、新型智能電網(wǎng)等新能源的整體解決方案,即能源4.0戰(zhàn)略。這一戰(zhàn)略不僅是推進(jìn)中國能源轉(zhuǎn)型的核心戰(zhàn)略,也是中國實現(xiàn)第四次工業(yè)革命發(fā)展道路的核心戰(zhàn)略。通過能源4.0戰(zhàn)略發(fā)展智慧能源,建立全球化的能源產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系,可以有效推動中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài),用具有中國特色的新型工業(yè)化道路來推動世界的新一輪工業(yè)革命,進(jìn)而引領(lǐng)全球重塑經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。
這是我國首部基于本國國情提出能源整體解決方案的專著,具有革命性、創(chuàng)新性和極強(qiáng)的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。通過能源4.0戰(zhàn)略發(fā)展智慧能源,建立全球化的能源產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系,以引領(lǐng)全球重塑經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),用具有中國特色的新型工業(yè)化道路來推動世界的新一輪工業(yè)革命。
美國著名的趨勢學(xué)家、享譽(yù)全球的預(yù)測大師杰里米?里夫金出版了《零邊際成本社會》一書,并在書中預(yù)言:“未來,人們可能可以像今天通過互聯(lián)網(wǎng)近乎免費(fèi)地生產(chǎn)和消費(fèi)信息一樣,借助能源互聯(lián)網(wǎng)近乎免費(fèi)地生產(chǎn)和消費(fèi)能源!边@將關(guān)系到我們每一個人的生活、工作和娛樂,極大地顛覆我們每一個人的生存環(huán)境和生活空間,每一個人都要從心理上、思想上做好充分準(zhǔn)備。
哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)與生物學(xué)教授、進(jìn)化論者馬丁?諾瓦克說,“合作”是拯救人類的唯一方法。世界經(jīng)濟(jì)論壇創(chuàng)始人兼執(zhí)行主席克勞斯?施瓦布正如其一貫以來的倡導(dǎo),在其《第四次工業(yè)革命》中極力呼吁各方“協(xié)同”作戰(zhàn)。據(jù)他觀察,第四次工業(yè)革命所有涉及的變革領(lǐng)域,最重大的影響之一可能來源于賦權(quán),即政府如何與公民“協(xié)同”,企業(yè)如何與雇員、股東和客戶“協(xié)同”,超級大國如何與小國“協(xié)同”。
本書中所提出的“能源4.0 +工業(yè)4.0”的核心,從微觀操作層面上,是通過多能源“協(xié)同”并與工業(yè)4.0融合,構(gòu)建符合中國國情的“產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng),釋放我國改革開放四十年來積累的生產(chǎn)力,形成高效、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展的零邊際成本社會,為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興奠定基礎(chǔ)。
在中國,各種媒體以翻譯出版、編譯刊登、轉(zhuǎn)載外媒、獨(dú)家專訪等形式,對“第四次工業(yè)革命”的背景、特征、趨勢、風(fēng)險、機(jī)遇等進(jìn)行了深入的宣傳,引發(fā)了全社會的大學(xué)習(xí)、大討論,一些黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人也加入討論、推薦行列。如2016天津夏季達(dá)沃斯論壇的主題即是“第四次工業(yè)革命—轉(zhuǎn)型的力量”。中國和發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)不同,但可能站在了“互聯(lián)網(wǎng)+”的同一起跑線上,一同探索移動互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)合作共贏建設(shè)“零邊際成本”社會預(yù)言的真實性。
里夫金對于人類第一到第三次工業(yè)革命的劃分,是以三次能源“引擎”論來詮釋的。他認(rèn)為,歷史上的工業(yè)革命均是通信技術(shù)與能源技術(shù)的結(jié)合,進(jìn)而引發(fā)重大的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。第三次工業(yè)革命的特征就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源的出現(xiàn)與融合(盡管這一點(diǎn)與克勞斯?施瓦布的描述不同,但可認(rèn)為異曲同工)。里夫金認(rèn)為,第三次工業(yè)革命所帶來的新經(jīng)濟(jì)模式需要五大支柱來支撐:一是能源本身,即向可再生能源轉(zhuǎn)型,是新能源技術(shù)以及新能源技術(shù)和新通信技術(shù)融合的基礎(chǔ);二是能源的生產(chǎn)方式,即將每一大洲的建筑轉(zhuǎn)化為微型發(fā)電廠,以便就地收集可再生能源;三是能源的儲存形式,在每一棟建筑物以及基礎(chǔ)設(shè)施中使用氫氣和其他儲存技術(shù),以存儲間歇式能源;四是能源的分享機(jī)制,利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將每一大洲的電力網(wǎng)轉(zhuǎn)化為能源共享網(wǎng)絡(luò),這一共享網(wǎng)絡(luò)的工作原理類似于互聯(lián)網(wǎng);五是如何更加有效地利用新能源,將運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)向插電式以及燃料電池動力車,這種電動車所需的電可以通過洲際間的共享電網(wǎng)平臺進(jìn)行買賣,而這種方式也會極大地促進(jìn)新能源的推廣。
里夫金所有的分析,都是基于一種背景,即第二次工業(yè)革命的成果已無法再支撐世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類急需為日益失速的全球經(jīng)濟(jì)找到一個新的推動引擎。歷史上第一次工業(yè)革命始于18世紀(jì)的英國紡織業(yè),以煤炭和蒸汽機(jī)相結(jié)合支撐的機(jī)器化代替手工紡織,促成工廠的誕生。20世紀(jì)初,亨利?福特發(fā)明的裝配制度將人類引入大規(guī)模的生產(chǎn)時代,開啟了第二次工業(yè)革命的大繁榮。這兩次工業(yè)革命實現(xiàn)了人類的城市化、工業(yè)化和現(xiàn)代化的偉大進(jìn)程。尤其是第二次工業(yè)革命,它以煤、石油和內(nèi)燃機(jī)相結(jié)合的高效能源成就了當(dāng)今世界的大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)現(xiàn)代化。在全球經(jīng)濟(jì)體系下,任何商業(yè)活動都與石油和化石能源息息相關(guān),整個人類文明都建立在石炭紀(jì)儲存的碳資源上。然而,這所有的一切繁榮背后是能源的大量消耗,化石燃料的環(huán)境危害性已成為遏制人類可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。能源問題和環(huán)境危機(jī)已成為有關(guān)各國的重大戰(zhàn)略問題,必將國際化、全球化、政治化,將會帶來一系列可怕的連鎖反應(yīng),直接影響到人類生存模式和人類文明的延續(xù)。
就在第四次工業(yè)革命尚在積極探索和規(guī)劃過程中,德國政府提出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略!肮I(yè)4.0”,也就是克勞斯?施瓦布描繪的以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命,或革命性的生產(chǎn)方法。它將以可植入技術(shù)、數(shù)字化身份、物聯(lián)網(wǎng)、 3D打印、無人駕駛、人工智能、機(jī)器人、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、智慧城市等技術(shù)變革,通過數(shù)字技術(shù)、物理技術(shù)、生物技術(shù)有機(jī)融合在一起迸發(fā)出強(qiáng)大的力量,影響著我們的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。
縱觀人類歷史上的工業(yè)革命,每一次工業(yè)革命均有重大的能源革命與之伴生,并成為推動工業(yè)革命的原動力。在18世紀(jì)中葉,人類開始大規(guī)模使用煤炭替代薪柴,實現(xiàn)了第一次能源革命,可稱之為能源1.0,它促使主要以煤炭為動力源的蒸汽機(jī)得以推廣和普及,并促成了第一次工業(yè)革命,可稱之為工業(yè)1.0。到19世紀(jì)中后期,人類開始大規(guī)模使用石油,人類社會實現(xiàn)了第二次能源革命,即能源2.0,促使以石油為動力源的內(nèi)燃機(jī)得以推廣和普及,并促成了第二次工業(yè)革命,即工業(yè)2.0。進(jìn)入21世紀(jì)以來,人類通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源融合,將分散式的新能源和可再生能源進(jìn)行集中使用,人類社會進(jìn)入能源3.0時代,由此掀起了第三次工業(yè)革命浪潮,即工業(yè)3.0。簡言之,能源1.0,使煤炭和蒸汽機(jī)結(jié)合,促成了工業(yè)1.0;能源2.0,使石油和內(nèi)燃機(jī)結(jié)合,促成了工業(yè)2.0;能源3.0,使互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源結(jié)合,促成了工業(yè)3.0。
如今,德國提出第四次工業(yè)革命,即工業(yè)4.0,是利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與先進(jìn)的精密機(jī)械工業(yè)相結(jié)合的手段,實現(xiàn)制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。作為以智能制造為特征的工業(yè)4.0,必然需要綠色、環(huán)保、安全、低成本、可持續(xù)的能源和基礎(chǔ)材料作支撐。在幾十年的研究積淀和完成了國家“973”計劃“大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究”(2007CB210300)并取得產(chǎn)業(yè)化成果的基礎(chǔ)上,我在宏觀經(jīng)濟(jì)和能源科技發(fā)展的結(jié)合上,對全球能源發(fā)展改革和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整開始了思考。黨的十八大、十九大以來,習(xí)近平總書記多次提及“能源革命”,將其與科技革命、產(chǎn)業(yè)革命并列為新一輪全球性的“革命”。在這一思想的指導(dǎo)下,我提出了第四次能源革命和戰(zhàn)略定位的理論,簡稱“能源4.0”,并在此基礎(chǔ)上,從理論和實證上與德國提出的“工業(yè)4.0”相融合,在我國領(lǐng)先的第五代移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上,構(gòu)建能源4.0產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)。
中國是世界上最大的火力發(fā)電國,煤電的比重約占電網(wǎng)的75%;同時中國也是世界上最大的能源消耗國和最大的二氧化碳排放國;另一方面,中國擁有世界上最豐富的風(fēng)力資源,也是世界上最大的風(fēng)力渦輪機(jī)生產(chǎn)國,其太陽能光電產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值更是占世界的30%以上。2016年,我國太陽能電池產(chǎn)量超過49 GW,同比增長19.5%以上,占世界太陽能電池產(chǎn)量的71.01%,生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步,生產(chǎn)成本持續(xù)下降,是世界上最大的太陽能電板生產(chǎn)國?梢哉f,中國在可再生能源方面的地位正如沙特在石油產(chǎn)業(yè)中的地位一樣,中國每平方米的可再生能源潛力要遠(yuǎn)高于世界上大多數(shù)國家。
可再生能源稟賦優(yōu)勢,為中國成為全球新工業(yè)革命的領(lǐng)跑者提供了機(jī)遇,然而中國也面臨著發(fā)展的瓶頸。中國工業(yè)正處于起飛階段,剛剛適應(yīng)工業(yè)化發(fā)展的中國能否轉(zhuǎn)變觀念,把握住新型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式成為關(guān)鍵所在。中國從1995年就提出轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,但是直到現(xiàn)在依然沒有一條行之有效、適合中國的實施路徑。中國制造業(yè)缺乏科技創(chuàng)新的靈魂,所依賴的人工成本和基礎(chǔ)資源成本的優(yōu)勢已經(jīng)式微。更重要的是,新能源與通信技術(shù)并沒有有效結(jié)合起來。中國具有新能源的優(yōu)勢,發(fā)展速度也全球領(lǐng)先;中國通信技術(shù)也發(fā)展很快,最顯著的就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),但沒有找到一條將兩者結(jié)合的有效途徑。對于能源革命,要搶占先機(jī),我們只能依靠創(chuàng)新發(fā)展、科學(xué)發(fā)展、跨越式發(fā)展,以大無畏精神的勇氣,頑強(qiáng)奮斗、艱苦奮斗、不懈奮斗,勇往直前,永不退縮,朝著我們的目標(biāo)奮勇向前。習(xí)近平總書記指出:“實現(xiàn)中國夢必須走中國道路!
“能源4.0+工業(yè)4.0”是通過物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)云計算,將非并網(wǎng)多能源與高耗能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)智能化深度融合,形成智慧能源,實現(xiàn)了三個“顛覆”、兩個“重塑”:在應(yīng)用上顛覆傳統(tǒng)電網(wǎng)的供求關(guān)系,實現(xiàn)用電側(cè)無條件服從供電側(cè);顛覆傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)功能,通過科技進(jìn)步和創(chuàng)新,實現(xiàn)高耗能產(chǎn)業(yè)功能升級,達(dá)到動態(tài)變負(fù)荷生產(chǎn);顛覆傳統(tǒng)商業(yè)模式,為電網(wǎng)實現(xiàn)“零”成本深度調(diào)峰的同時,數(shù)十種經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)能減排、綠色發(fā)展和效益上升;重塑電網(wǎng)結(jié)構(gòu),從幾百年來供電的并網(wǎng)、離網(wǎng)成為三足鼎立的并網(wǎng)、離網(wǎng)和非并網(wǎng)新結(jié)構(gòu);重塑我國乃至世界經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。能源4.0超越了以太陽能為核心的第三次能源革命的范疇,通過物聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng),將太陽能、風(fēng)能、化石能源、核能等供電側(cè)能源與電解鋁、氯堿、大規(guī)模海水淡化、制氫、煤炭清潔化、煤化工、石油化工、冶金等高耗能產(chǎn)業(yè)用電側(cè)進(jìn)行融合,也是幾億家庭能源系統(tǒng)的融合,構(gòu)建一個有機(jī)的高效、低成本、可持續(xù)、可調(diào)控、全社會化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。能源4.0核心是能源產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng),是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧能源、智能電網(wǎng)、智能產(chǎn)業(yè)的結(jié)合,為工業(yè)4.0提供綠色、環(huán)保、安全、高效、低成本、可持續(xù)的智慧能源和智能加工材料產(chǎn)業(yè)保障。
中國首倡的“能源4.0”與德國提出的“工業(yè)4.0”融合協(xié)同,也是東西方發(fā)展文化的一次大融合,并以此指導(dǎo)實現(xiàn)我國產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)、云計算支撐下的網(wǎng)絡(luò)空間與實體經(jīng)濟(jì)無縫融合,構(gòu)建我國零邊際成本高效發(fā)展的新型社會。這也是以中國為主導(dǎo)之一形成2008年金融危機(jī)以來新型全球治理的最大契機(jī)和動力。對中國而言,當(dāng)前經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展面臨的國際、國內(nèi)環(huán)境已與前四十年改革開放發(fā)生了根本性的變化,人口紅利、環(huán)境紅利和資源紅利已基本殆盡,這就要求我國在把握全球經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的全局中,找準(zhǔn)新一輪經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展的戰(zhàn)略定位,并引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展,順利實現(xiàn)新常態(tài)。作為科研工作者,有責(zé)任為解決國家重大戰(zhàn)略需求,為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢做出貢獻(xiàn)。能源4.0是與工業(yè)4.0相適應(yīng)、面向全球的能源發(fā)展戰(zhàn)略,也是中國領(lǐng)先世界的原創(chuàng)性科學(xué)技術(shù)成果,更是我國科技工作者的原創(chuàng)性理論貢獻(xiàn)。實施能源4.0戰(zhàn)略,我們具有領(lǐng)先優(yōu)勢,因此要在全球視野下?lián)屨际澜缒茉窗l(fā)展和能源革命的先機(jī),通過能源4.0戰(zhàn)略發(fā)展智慧能源,建立全球化的能源產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系,從而推動我國引領(lǐng)全球重塑經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),形成新型工業(yè)體系,走出中國特色第四次工業(yè)革命的發(fā)展路徑。
顧為東,教授,江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院原院長,南京大學(xué)首席研究員,南京航空航天大學(xué)教授,江蘇大學(xué)教授,國家“973”計劃風(fēng)能項目首席科學(xué)家,國家發(fā)改委重大軟科學(xué) “國家能源安全戰(zhàn)略研究”項目組組長,江蘇省能源研究會風(fēng)能專委會主任,江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)會副會長兼秘書長,長期從事政府產(chǎn)業(yè)政策咨詢工作。
前? 言
第一部分 第四次工業(yè)革命與中國的路徑選擇
第一章 第四次工業(yè)革命的中國路徑諸觀點(diǎn)
第二章 厲兵秣馬角逐第四次工業(yè)革命
第三章 中國能實現(xiàn)“庫茲尼茨曲線”的底部穿越嗎?
第四章 中國特色才是王道
第二部分 中國的能源革命:第四次工業(yè)革命的核心所在
第五章 能源產(chǎn)業(yè)的三大悖論
第六章 走出新能源發(fā)展的認(rèn)識誤區(qū)
第七章 能源革命從理論到實踐
第八章 能源4.0革命:重塑經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)
第三部分 我們將進(jìn)入一個后碳時代
第九章 新能源利用百分百:夢想照進(jìn)現(xiàn)實
第十章 新能源替代不了傳統(tǒng)能源
參考文獻(xiàn)