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本書從基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐兩個(gè)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(guó)能源轉(zhuǎn)型的核心戰(zhàn)略，也是中國(guó)實(shí)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(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，用具有中國(guó)特色的新型工業(yè)化道路來推動(dòng)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)。

美國(guó)著名的趨勢(shì)學(xué)家、享譽(yù)全球的預(yù)測(cè)大師杰里米?里夫金出版了《零邊際成本社會(huì)》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(gè)人的生活、工作和娛樂，極大地顛覆我們每一個(gè)人的生存環(huán)境和生活空間，每一個(gè)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(jí)大國(guó)如何與小國(guó)“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(guó)國(guó)情的“產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)”系統(tǒng)，釋放我國(guó)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(huì)，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興奠定基礎(chǔ)。
在中國(guó)，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(duì)“第四次工業(yè)革命”的背景、特征、趨勢(shì)、風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)遇等進(jìn)行了深入的宣傳，引發(fā)了全社會(huì)的大學(xué)習(xí)、大討論，一些黨和國(guó)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(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)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(huì)預(yù)言的真實(shí)性。
里夫金對(duì)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(chǔ)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(chǔ)存技術(shù)，以存儲(chǔ)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(dòng)力車，這種電動(dòng)車所需的電可以通過洲際間的共享電網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行買賣，而這種方式也會(huì)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(gè)新的推動(dòng)引擎。歷史上第一次工業(yè)革命始于18世紀(jì)的英國(guó)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(shí)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(shí)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(dòng)都與石油和化石能源息息相關(guān)，整個(gè)人類文明都建立在石炭紀(jì)儲(chǔ)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(guó)的重大戰(zhàn)略問題，必將國(guó)際化、全球化、政治化，將會(huì)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(guó)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(huì)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(dòng)工業(yè)革命的原動(dòng)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(shí)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(dòng)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(huì)實(shí)現(xiàn)了第二次能源革命，即能源2.0，促使以石油為動(dòng)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(huì)進(jìn)入能源3.0時(shí)代，由此掀起了第三次工業(yè)革命浪潮，即工業(yè)3.0。簡(jiǎn)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(guó)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(shí)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(guó)家“973”計(jì)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(duì)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(jiǎn)稱“能源4.0”，并在此基礎(chǔ)上，從理論和實(shí)證上與德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”相融合，在我國(guó)領(lǐng)先的第五代移動(dòng)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(guó)是世界上最大的火力發(fā)電國(guó)，煤電的比重約占電網(wǎng)的75%；同時(shí)中國(guó)也是世界上最大的能源消耗國(guó)和最大的二氧化碳排放國(guó)；另一方面，中國(guó)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(guó)，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(guó)太陽能電池產(chǎn)量超過49 GW，同比增長(zhǎng)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(guó)�？梢哉f，中國(guó)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(guó)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(guó)家。
可再生能源稟賦優(yōu)勢(shì)，為中國(guó)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(guó)也面臨著發(fā)展的瓶頸。中國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)的實(shí)施路徑。中國(guó)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(shì)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(guó)具有新能源的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展速度也全球領(lǐng)先；中國(guó)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(duì)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(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)必須走中國(guó)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(jì)算，將非并網(wǎng)多能源與高耗能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化深度融合，形成智慧能源，實(shí)現(xiàn)了三個(gè)“顛覆”、兩個(gè)“重塑”：在應(yīng)用上顛覆傳統(tǒng)電網(wǎng)的供求關(guān)系，實(shí)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(shí)現(xiàn)高耗能產(chǎn)業(yè)功能升級(jí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)變負(fù)荷生產(chǎn)；顛覆傳統(tǒng)商業(yè)模式，為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“零”成本深度調(diào)峰的同時(shí)，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(guó)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(gè)有機(jī)的高效、低成本、可持續(xù)、可調(diào)控、全社會(huì)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(guó)首倡的“能源4.0”與德國(guó)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(shí)現(xiàn)我國(guó)產(chǎn)業(yè)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算支撐下的網(wǎng)絡(luò)空間與實(shí)體經(jīng)濟(jì)無縫融合，構(gòu)建我國(guó)零邊際成本高效發(fā)展的新型社會(huì)。這也是以中國(guó)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(dòng)力。對(duì)中國(guó)而言，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展面臨的國(guó)際、國(guó)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(guó)在把握全球經(jīng)濟(jì)與社會(huì)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(huì)的發(fā)展，順利實(shí)現(xiàn)新常態(tài)。作為科研工作者，有責(zé)任為解決國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)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(guó)領(lǐng)先世界的原創(chuàng)性科學(xué)技術(shù)成果，更是我國(guó)科技工作者的原創(chuàng)性理論貢獻(xiàn)。實(shí)施能源4.0戰(zhàn)略，我們具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，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(dòng)我國(guó)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(guó)特色第四次工業(yè)革命的發(fā)展路徑。

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