能源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。近二百多年來，人類社會已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命?？v觀工業(yè)文明的發(fā)展歷程，有一個突出特征，就是能源變革對工業(yè)發(fā)展具有決定性、全局性影響，推動著工業(yè)文明不斷向更高層次和水平演進(jìn)。

能源變革是第三次工業(yè)革命的根本動力

始于18世紀(jì)中期的第一次工業(yè)革命，由于蒸汽機(jī)的發(fā)明與廣泛應(yīng)用，煤炭迅速取代柴薪，推動了近代工業(yè)的建立和大發(fā)展。在這次變革中搶占先機(jī)的英國，從1770年到1860年的90年中，建立了世界上規(guī)模最大的煤炭工業(yè)，到19世紀(jì)中期，英國煤炭產(chǎn)量已占全球的三分之二以上，并以此為基礎(chǔ)加快發(fā)展近代紡織、鋼鐵、機(jī)械、鐵路運(yùn)輸?shù)裙I(yè)，率先在世界上建立近代工業(yè)體系。

始于19世紀(jì)中后期的第二次工業(yè)革命，由于電力的發(fā)明及廣泛應(yīng)用，推動了現(xiàn)代工業(yè)的建立和大發(fā)展，不僅產(chǎn)生了電力、電器、石油、化工、汽車、通信、信息等新的工業(yè)部門，而且推動了紡織、鋼鐵、機(jī)械、鐵路運(yùn)輸?shù)扰f的工業(yè)部門升級。在這次變革中搶占先機(jī)的美國，從1910年到2010年的100年中，電力裝機(jī)、用電量、電網(wǎng)規(guī)模一直位居世界第一，美國也率先在世界上建立現(xiàn)代工業(yè)體系。如今電能已成為全球最重要的能源之一，從全球范圍看，以電為中心的能源開發(fā)利用格局正在加快形成，并成為全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向。1980年～2012年，全球電力消費(fèi)增長200%左右，而石油、天然氣、煤炭消費(fèi)只分別增長40%、130%、110%左右，全球一次能源用于發(fā)電的比重從30%提高到40%左右，電能占終端能源消費(fèi)的比重從10%上升至20%左右。

從兩次工業(yè)革命可以看出：能源變革對工業(yè)發(fā)展具有決定性的影響，沒有蒸汽機(jī)技術(shù)的突破，就不會有近代工業(yè)，沒有電力的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代工業(yè)也無從談起；同時能源變革對工業(yè)發(fā)展又具有全局性的影響，既推動新的工業(yè)行業(yè)出現(xiàn)，也推動舊的工業(yè)行業(yè)升級。總之，能源變革與工業(yè)革命有著很強(qiáng)的內(nèi)在聯(lián)系，是工業(yè)革命的根本動力。

進(jìn)入新世紀(jì)后，大規(guī)模開發(fā)利用化石能源帶來的能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)凸顯，建立在化石能源基礎(chǔ)上的工業(yè)文明逐步陷入困境，新一輪能源變革正在世界范圍內(nèi)蓬勃興起。這一輪能源變革，是以電為中心、以新能源大規(guī)模開發(fā)利用為特征的能源變革。2000年～2012年間，全球風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別由1793萬千瓦、140萬千瓦增長到2.8億千瓦、1億千瓦，分別增長了15倍和71倍。隨著新一輪能源變革的到來，新能源技術(shù)、智能技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷突破，與智能電網(wǎng)全面融合，正在承載并推動第三次工業(yè)革命。新一輪能源變革與新一輪工業(yè)革命再次相伴發(fā)生，這不是歷史的巧合，而是因為能源變革是工業(yè)革命和工業(yè)發(fā)展的根本動力，誰能牢牢把握能源變革這個根本，誰就能在第三次工業(yè)革命中搶占先機(jī)。

發(fā)展智能電網(wǎng)是推動能源變革和第三次工業(yè)革命的必由之路

從歷史進(jìn)程看，建立在化石能源傳統(tǒng)利用方式基礎(chǔ)上的工業(yè)文明已經(jīng)難以為繼，第三次工業(yè)革命應(yīng)建立在可持續(xù)供應(yīng)的能源基礎(chǔ)上。以電為中心轉(zhuǎn)變能源開發(fā)利用方式，已成為全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略方向，今后的能源變革都將圍繞更清潔更經(jīng)濟(jì)的發(fā)電、更安全更高效的配置、更便捷更可靠的用電展開，由可再生能源轉(zhuǎn)換而來的電能全面取代化石能源只是時間問題。

電力廣泛應(yīng)用，必須依靠電網(wǎng)來實現(xiàn)。1886年，美國西屋公司建成了世界上第一個交流輸電系統(tǒng)，從此世界電網(wǎng)遵循電壓等級由低到高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模由小到大、配置能力由弱到強(qiáng)、自動化程度越來越高的客觀規(guī)律快速發(fā)展，可劃分為三個階段。一是初級電網(wǎng)階段（從19世紀(jì)后期到20世紀(jì)中期），主要是基于早期控制技術(shù)、小機(jī)組發(fā)電技術(shù)，以低電壓、弱聯(lián)系為特征，以城市或局部區(qū)域電力配置為主的小型孤立電網(wǎng)。二是互聯(lián)電網(wǎng)階段（從20世紀(jì)中期到20世紀(jì)末），主要是基于現(xiàn)代控制技術(shù)、大機(jī)組穩(wěn)定發(fā)電技術(shù)、大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)，以高電壓、強(qiáng)互聯(lián)為特征，具有全國或跨國電力配置能力的大型同步電網(wǎng)。三是智能電網(wǎng)階段（從本世紀(jì)初開始），基于新能源技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)、大規(guī)模儲能技術(shù)、超遠(yuǎn)距離超大規(guī)模輸電技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，世界電網(wǎng)進(jìn)入智能電網(wǎng)發(fā)展階段。

未來的智能電網(wǎng)，是網(wǎng)架堅強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的“能源互聯(lián)網(wǎng)”。網(wǎng)架堅強(qiáng)，是指電網(wǎng)規(guī)劃科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、運(yùn)行靈活，適應(yīng)風(fēng)電、光伏發(fā)電、分布式電源大規(guī)模接入，適應(yīng)供用電關(guān)系靈活轉(zhuǎn)換，具有強(qiáng)大的資源配置能力。主網(wǎng)架的電壓等級包括特高壓、超高壓、高壓等。廣泛互聯(lián)，是指互聯(lián)既跨地域，也跨行業(yè)。洲際骨干網(wǎng)架、國家骨干網(wǎng)架、地區(qū)電網(wǎng)、配電網(wǎng)、微電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、緊密銜接，構(gòu)成廣泛覆蓋的電力資源配置體系；電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等相互融合，構(gòu)成功能強(qiáng)大的社會公共服務(wù)平臺?；ヂ?lián)的廣泛性帶來了資源配置的廣泛性，既廣泛配置電力資源，也廣泛配置其他公共服務(wù)資源。高度智能，是指廣泛使用信息網(wǎng)絡(luò)、廣域測量、高速傳感、高性能計算、智能控制等技術(shù)，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)高度智能化、自動化運(yùn)行，自動預(yù)判、識別大多數(shù)故障和風(fēng)險，具備故障自愈功能。開放互動，是指發(fā)揮電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)市場功能，構(gòu)建開放統(tǒng)一、競爭有序，在能源資源配置中起決定性作用的電力市場體系，促進(jìn)用戶與各類用電設(shè)備廣泛交互、與電網(wǎng)雙向互動，能源流在用戶、供應(yīng)商之間雙向流動。

智能電網(wǎng)是承載第三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)平臺，對第三次工業(yè)革命具有全局性的推動作用。

一是推動能源開發(fā)方式變革。地球的可再生能源資源十分豐富。世界能源理事會估算，全球陸地風(fēng)電資源超過1萬億千瓦，太陽能資源超過100萬億千瓦，還有豐富的海洋風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、潮汐、地?zé)豳Y源，都可以轉(zhuǎn)化為電能加以利用。智能電網(wǎng)基于新能源發(fā)電技術(shù)和大規(guī)模儲能技術(shù)，對間歇式、不穩(wěn)定電源大規(guī)模接入的適應(yīng)性更強(qiáng)，能支撐風(fēng)能、太陽能大規(guī)模開發(fā)，推動能源開發(fā)從化石能源向清潔能源轉(zhuǎn)變。同時，在智能電網(wǎng)中，千家萬戶都可以開發(fā)利用風(fēng)能、太陽能，能源生產(chǎn)模式從以集中生產(chǎn)為主，向集中生產(chǎn)與分布式生產(chǎn)并重轉(zhuǎn)變。

二是推動能源配置方式變革。經(jīng)過上百年開發(fā)，世界許多國家的能源基地與負(fù)荷中心的距離越來越遠(yuǎn)，風(fēng)能、太陽能資源也主要集中在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的嚴(yán)寒、酷熱及沙漠、戈壁等地區(qū)。智能電網(wǎng)基于超遠(yuǎn)距離超大規(guī)模輸電技術(shù)，能源配置范圍更廣、能力更強(qiáng)，只有通過智能電網(wǎng)才能實現(xiàn)這些能源基地的大規(guī)模開發(fā)，實現(xiàn)能源從就地平衡向大范圍優(yōu)化配置、更大范圍統(tǒng)籌平衡轉(zhuǎn)變。

三是推動能源消費(fèi)方式變革。隨著分布式電源加快發(fā)展，越來越多的用戶擁有能源供應(yīng)商與消費(fèi)者的雙重身份，發(fā)用電關(guān)系靈活轉(zhuǎn)換。智能家電廣泛普及后，用戶的智能用電和互動服務(wù)需求越來越高。傳統(tǒng)電網(wǎng)的電力流只能從供應(yīng)側(cè)向需求側(cè)單向傳輸，難以適應(yīng)這些新的需求。只有基于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能控制技術(shù)的智能電網(wǎng)，才能適應(yīng)能源消費(fèi)的新變化，推動能源消費(fèi)從單向接收、模式單一的用電方式，向互動、靈活的智能化用電方式轉(zhuǎn)變。

四是推動生產(chǎn)生活方式改變。智能電網(wǎng)對未來社會影響的范圍之廣、程度之深，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象?；谥悄茈娋W(wǎng)的清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，將推動生產(chǎn)生活的低碳化；智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等深度融合后，將構(gòu)成價值無法估量的社會公共平臺，能源供應(yīng)、信息通信、家政醫(yī)療、物流交通、遠(yuǎn)程教育、電子商務(wù)等各方面的服務(wù)都可以基于這個平臺，實現(xiàn)公共服務(wù)集成化；智能電網(wǎng)將支撐智能家庭、智能樓宇、智能小區(qū)、智慧城市建設(shè)，推動生產(chǎn)生活智慧化。

五是推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。與傳統(tǒng)的互聯(lián)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)技術(shù)密集型特征更加突出，對新能源、新材料、智能裝備、電動汽車、新一代信息產(chǎn)業(yè)，具有很強(qiáng)的帶動作用。歐美發(fā)達(dá)國家已將發(fā)展智能電網(wǎng)納入國家戰(zhàn)略，歐盟將發(fā)展智能電網(wǎng)作為新興經(jīng)濟(jì)的重要支柱，估算未來20年的建設(shè)投資規(guī)模將達(dá)到5000億歐元；美國將智能電網(wǎng)作為實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，估算未來20年的建設(shè)投資規(guī)模達(dá)到1.5萬億美元。我國規(guī)劃確定的20項戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大工程，絕大多數(shù)與智能電網(wǎng)密切相關(guān)。

（本文節(jié)選自12月5日《科技日報》一版文章《智能電網(wǎng)與第三次工業(yè)革命》）