能源是人類生存和發展的物質基礎。近二百多年來，人類社會已經先后經歷了兩次工業革命。縱觀工業文明的發展歷程，有一個突出特征，就是能源變革對工業發展具有決定性、全局性影響，推動著工業文明不斷向更高層次和水平演進。

    能源變革是第三次工業革命的根本動力

    始于18世紀中期的第一次工業革命，由于蒸汽機的發明與廣泛應用，煤炭迅速取代柴薪，推動了近代工業的建立和大發展。在這次變革中搶占先機的英國，從1770年到1860年的90年中，建立了世界上規模最大的煤炭工業，到19世紀中期，英國煤炭產量已占全球的三分之二以上，并以此為基礎加快發展近代紡織、鋼鐵、機械、鐵路運輸等工業，率先在世界上建立近代工業體系。

    始于19世紀中后期的第二次工業革命，由于電力的發明及廣泛應用，推動了現代工業的建立和大發展，不僅產生了電力、電器、石油、化工、汽車、通信、信息等新的工業部門，而且推動了紡織、鋼鐵、機械、鐵路運輸等舊的工業部門升級。在這次變革中搶占先機的美國，從1910年到2010年的100年中，電力裝機、用電量、電網規模一直位居世界第一，美國也率先在世界上建立現代工業體系。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利用格局正在加快形成，并成為全球能源發展的戰略方向。1980年～2012年，全球電力消費增長200%左右，而石油、天然氣、煤炭消費只分別增長40%、130%、110%左右，全球一次能源用于發電的比重從30%提高到40%左右，電能占終端能源消費的比重從10%上升至20%左右。

    從兩次工業革命可以看出：能源變革對工業發展具有決定性的影響，沒有蒸汽機技術的突破，就不會有近代工業，沒有電力的廣泛應用，現代工業也無從談起；同時能源變革對工業發展又具有全局性的影響，既推動新的工業行業出現，也推動舊的工業行業升級。總之，能源變革與工業革命有著很強的內在聯系，是工業革命的根本動力。

    進入新世紀后，大規模開發利用化石能源帶來的能源危機、環境危機凸顯，建立在化石能源基礎上的工業文明逐步陷入困境，新一輪能源變革正在世界范圍內蓬勃興起。這一輪能源變革，是以電為中心、以新能源大規模開發利用為特征的能源變革。2000年～2012年間，全球風電、太陽能發電裝機分別由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、智能技術、信息技術、網絡技術不斷突破，與智能電網全面融合，正在承載并推動第三次工業革命。新一輪能源變革與新一輪工業革命再次相伴發生，這不是歷史的巧合，而是因為能源變革是工業革命和工業發展的根本動力，誰能牢牢把握能源變革這個根本，誰就能在第三次工業革命中搶占先機。

    發展智能電網是推動能源變革和第三次工業革命的必由之路

    從歷史進程看，建立在化石能源傳統利用方式基礎上的工業文明已經難以為繼，第三次工業革命應建立在可持續供應的能源基礎上。以電為中心轉變能源開發利用方式，已成為全球能源發展的戰略方向，今后的能源變革都將圍繞更清潔更經濟的發電、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。

    電力廣泛應用，必須依靠電網來實現。1886年，美國西屋公司建成了世界上第一個交流輸電系統，從此世界電網遵循電壓等級由低到高、聯網規模由小到大、配置能力由弱到強、自動化程度越來越高的客觀規律快速發展，可劃分為三個階段。一是初級電網階段（從19世紀后期到20世紀中期），主要是基于早期控制技術、小機組發電技術，以低電壓、弱聯系為特征，以城市或局部區域電力配置為主的小型孤立電網。二是互聯電網階段（從20世紀中期到20世紀末），主要是基于現代控制技術、大機組穩定發電技術、大規模遠距離輸電技術，以高電壓、強互聯為特征，具有全國或跨國電力配置能力的大型同步電網。三是智能電網階段（從本世紀初開始），基于新能源技術、分布式發電技術、大規模儲能技術、超遠距離超大規模輸電技術、信息網絡技術和智能控制技術的快速發展，世界電網進入智能電網發展階段。

    未來的智能電網，是網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動的“能源互聯網”。網架堅強，是指電網規劃科學、結構合理、安全可靠、運行靈活，適應風電、光伏發電、分布式電源大規模接入，適應供用電關系靈活轉換，具有強大的資源配置能力。主網架的電壓等級包括特高壓、超高壓、高壓等。廣泛互聯，是指互聯既跨地域，也跨行業。洲際骨干網架、國家骨干網架、地區電網、配電網、微電網協調發展、緊密銜接，構成廣泛覆蓋的電力資源配置體系；電網、互聯網、物聯網等相互融合，構成功能強大的社會公共服務平臺。互聯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資源。高度智能，是指廣泛使用信息網絡、廣域測量、高速傳感、高性能計算、智能控制等技術，發電、輸電、變電、配電、用電和調度六大環節高度智能化、自動化運行，自動預判、識別大多數故障和風險，具備故障自愈功能。開放互動，是指發揮電網的網絡市場功能，構建開放統一、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，促進用戶與各類用電設備廣泛交互、與電網雙向互動，能源流在用戶、供應商之間雙向流動。

    智能電網是承載第三次工業革命的基礎平臺，對第三次工業革命具有全局性的推動作用。

    一是推動能源開發方式變革。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，還有豐富的海洋風能、水能、生物質能、潮汐、地熱資源，都可以轉化為電能加以利用。智能電網基于新能源發電技術和大規模儲能技術，對間歇式、不穩定電源大規模接入的適應性更強，能支撐風能、太陽能大規模開發，推動能源開發從化石能源向清潔能源轉變。同時，在智能電網中，千家萬戶都可以開發利用風能、太陽能，能源生產模式從以集中生產為主，向集中生產與分布式生產并重轉變。

    二是推動能源配置方式變革。經過上百年開發，世界許多國家的能源基地與負荷中心的距離越來越遠，風能、太陽能資源也主要集中在遠離負荷中心的嚴寒、酷熱及沙漠、戈壁等地區。智能電網基于超遠距離超大規模輸電技術，能源配置范圍更廣、能力更強，只有通過智能電網才能實現這些能源基地的大規模開發，實現能源從就地平衡向大范圍優化配置、更大范圍統籌平衡轉變。

    三是推動能源消費方式變革。隨著分布式電源加快發展，越來越多的用戶擁有能源供應商與消費者的雙重身份，發用電關系靈活轉換。智能家電廣泛普及后，用戶的智能用電和互動服務需求越來越高。傳統電網的電力流只能從供應側向需求側單向傳輸，難以適應這些新的需求。只有基于信息網絡技術和智能控制技術的智能電網，才能適應能源消費的新變化，推動能源消費從單向接收、模式單一的用電方式，向互動、靈活的智能化用電方式轉變。

    四是推動生產生活方式改變。智能電網對未來社會影響的范圍之廣、程度之深，將遠遠超出我們的想象。基于智能電網的清潔能源大規模開發利用，將推動生產生活的低碳化；智能電網與物聯網、互聯網等深度融合后，將構成價值無法估量的社會公共平臺，能源供應、信息通信、家政醫療、物流交通、遠程教育、電子商務等各方面的服務都可以基于這個平臺，實現公共服務集成化；智能電網將支撐智能家庭、智能樓宇、智能小區、智慧城市建設，推動生產生活智慧化。

    五是推動戰略性新興產業發展。與傳統的互聯電網相比，智能電網技術密集型特征更加突出，對新能源、新材料、智能裝備、電動汽車、新一代信息產業，具有很強的帶動作用。歐美發達國家已將發展智能電網納入國家戰略，歐盟將發展智能電網作為新興經濟的重要支柱，估算未來20年的建設投資規模將達到5000億歐元；美國將智能電網作為實現經濟復蘇的戰略性基礎設施，估算未來20年的建設投資規模達到1.5萬億美元。我國規劃確定的20項戰略性新興產業重大工程，絕大多數與智能電網密切相關。

    （本文節選自12月5日《科技日報》一版文章《智能電網與第三次工業革命》）<