酝酿中的变革

火焰作为早期文明的能源，至少在工业革命的现代能源概念出现前，火焰的地位不可替代。

最早使用火的古人类是170万年前的元谋猿人

而我们今天的能源科技是火焰表现的另一种形式，对文明而言几乎是催化剂一般，为什么能源如此重要？

从某个层面来讲，人类文明的兴起离不开能源的利用，有了能源，与之而来的是经济的增长、生产力的提升，文化的沉积，社会的进步。

人类经历过三次工业革命，几乎每一次都给文明带来了翻天覆地的变化，而在时间上仅用了300年不到便超越了过去数千年的发展。

第一次工业革命是以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志的

当然这离不开过去的积累，科技知识进步、经济积累、政治发展、体制改革等等都是促成这一切的关键因素，简单来讲是量的积累带来的质变。

能源与工业的进步几乎是划等号的，这种快速变化如今在21世纪，还将带领人类进入第四次工业革命。

第四次能源革命是什么？它将给人类带来哪些改变？未来能源科技的方向在哪里？中国应该如何做？

能源与工业不分家

本文接下来将从控制碳排放的大环境中，简单地阐述能源需求变化，并从工业革命中的能源发展方面进行解答。

人类的第四次能源革命即将到来，中国曾错过两次，如今在追随第三次，面对即将来临的第四次能源革命，看中国会有怎样的抉择！

新时代下的能源挑战

当今世界最热门的话题之一肯定有碳排放和能源改革，从环境变量中来看，控制碳排放的量目的是为了减缓全球变暖的脚步。

碳排放量大部分来源工业生产时所产生的平均温室气体

同时在另一方面来看，寻求可持续发展的清洁能源或者高效的能源循环方式是人类目前的一个解决方案。

在寻求碳排放减轻的问题上面，中国本身因人口基数大，发展起步晚，以及在能源结构上面相对“落后”。

碳排放问题在21世纪显得非常明显，全球发展中国家的高碳排放国家里面就有中国，但值得注意的是，从人均碳排放上来看，这个比例又会随着地区相对下降。

蒸汽革命和电气革命作为早期的能源变化，给欧美国家带来了强大的科技力量，生产力提升跨越了不止一个维度。

第二次电器革命时间:19世纪60年代后期

这一时期的中国由于历史原因均被错过，好在我国处理内部问题后，随即便踏上了第三次能源革命的道路。

第三次工业革命不像人类之前那样具有彻底性的改变，它主要集中在数字方面的改革进步。

但它的核心，也就是大规模生产和广泛使用的数字逻辑，其中包括集成电路、微型处理器、移动电话，以及我们当前最熟悉的互联网。

现代人生活几乎离不开互联网

我国改革开放后，经济飞速增长，通过早期积累下来的第一、第二产业带来的经济积累。

同时人口红利带来的利润给后来的互联网发展和相关经济构建了一个稳定的环境，但这也给我国的能源需求带来了一个重大的挑战。

能源追逐战

从我国近年来的能源消耗数据上看，2009~2019年的能源消耗在全球总量上的变化为20.2%，提升至24.3%，并且一直处于世界第一，保持了一个持续增长的状态。

能源消费的结构表现上，主要是石油、煤炭、天然气这三大化石能源，世界上85%的能源都由它们提供。

三者都属于不可再生资源

不过从2019年开始，世界天然气和可再生能源的需求的上升势头表现强劲，并在2019年超过了占据能源消费结构4.3%的核能。

可以说清洁能源和可再生能源是当前主要发展的方向，这也不得不提到我国近些年在这方面的探索。

我国石油资源虽然在储备量很高，但是开采难度大，而且开采条件恶劣，因此很多时候在化石能源上主要探索天然气这一块。

清洁能源的应用有一方面来自于电能，以水力发电为主。

主要是蕴藏于水体中的位能，为实现将水能转换为电能

就目前而言，由于我国早期的能源消费及结构比较单一，而且多靠煤炭这类化石能源，能源改革自然也成为了后面的计划。

同时在当今各国都强调低碳排放，努力减缓温室效应带来的负面影响，全球低碳活动以各种形式出现。

但数字化技术和通信对能源有什么关系？

这便是现在和未来的能源变革关键点，互联网技术和智慧能源，也就是能源革命4.0。

互联网技术加能源达到强强联手

在说到这之前，需要提及一下100%可再生能源这个想法。

100%可再生能源是在可再生能源的基础上做出的进一步改变，也就是我们当下所处的能源3.0状态。

人类为应对气候变化、环境污染以及能源危机问题，需要将全球一次性能源供应总量向可再生能源上转型。

可再生资源指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等

这一想法早在上世纪50年代就被《科学》杂志提及，不过那时科学家认为这种变化需要一个稳步进行的过程，并基于化石能源去改革。

但是进入21世纪后，可再生能源的发展速度迅速，超出了人们预期的想象。

例如光伏发电的组件下降约75%，全球能源使用趋势从2015年起有明显的增长势头。

但是以目前的技术，可再生能源存在一些物理方面的限制，同时这些能源会导致土地和物质资源留下潜在冲突（比如风力发电站）。

风力发电是指把风的动能转为电能

而这些问题，都是通过计算机分析、模拟出来的结果。

科学家们利用计算机模拟，以此研究风能、太阳能、水能系统每分钟的能源需求。

最终的结果显示，为了满足每分钟的需求与供应，必须安装更多的太阳能和风电场，以及高压力路线才能确保高峰时段的需求。

伴随着第四次工业革命的酝酿，信息技术下的互联网能源正在悄然出现。

互联网和新能源技术相融合的全新的能源生态系统

能源改革掌握未来

在第四次工业革命中，人工智能、基因编辑和先进的机器人技术会相互融合，科学之间的界限越来越模糊。

同时全球生产网络和供应网络的运作方式正在发生根本性的转变——自动化。

我们可以很明显地看到，在今天，集成了高度自动化的车间或者公司，使用了现代智能技术，以及大规模的机器通信和物联网，它们的运作效率高效，并且问题的处理也十分迅速。

早在2014年，我国就对此做出了思考，并将未来的能源核心发展建立在我国的互联网下，重塑我国经济结构。

经济结构是指国民经济的组成和构造

当下国内的环境已与35年前的改革开放时期发生了根本性的变化，但人口红利、环境红利和资源红利的逐渐消失，以及国际形势日渐复杂，全球正在进入一个大幅度调整状态。

新能源和可再生能源无疑将会是未来社会的主导能源，但它并不会像过去那样以某一种能源为载体进行运作，而是能源多样化，多能源协同的运作。

而它的主要特征便是利用互联网和电网，将清洁能源以及其他能源产业融合，构成一个有机高效的新型能源网络系统。

能源管理可视化

换而言之，通过工业力量的提升去整合优化能源的使用，弥补单一能源使用的缺陷，并最大化发挥出各种能源的优势，并以清洁能源和可再生能源为主导将会是第四次能源革命的目标。

未来这样的趋势将会表现在智能工厂的建设，基于网络物理系统监控物理过程，并创建出物理世界的虚拟副本来做出分散决策。

工业化的3D打印技术将成为关键，这能够极大的降低生产成本和对供应商的依赖。

GF和EOS推动3D打印联合推出增材制造设备

对于我国来讲，过去十几年的技术积累，以及在互联网中的发展，我国的能源系统在互联网的建设下将有着天然的优势。

但同时带来的挑战也不容小觑，相关的管理目前并没有对应的案例或者条例，经济上的成本仍然很高。

另外也缺乏在此方面的人才和相应的技能知识来加快向第四次工业革命的过渡。

最后需要指出的一点在于，这样的改变一定会从根本上又一次改变人们的生活。

作为普通人以及科技的受益者，我们需要思考的是，每一次技术革命的推动必然会淘汰一部分人，我们应该如何做出选择，应该在未来如何去学习并适应这样的快速变化？