前言

美國著名的趨勢學家、享譽全球的預測大師杰里米·里夫金出版了《零邊際成本社會》一書，并在書中預言：“未來，人們可能可以像今天通過互聯網近乎免費地生產和消費信息一樣，借助能源互聯網近乎免費地生產和消費能源。”這將關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境和生活空間，每一個人都要從心理上、思想上做好充分準備。

哈佛大學數學與生物學教授、進化論者馬丁·諾瓦克說，“合作”是拯救人類的唯一方法。世界經濟論壇創始人兼執行主席克勞斯·施瓦布正如其一貫以來的倡導，在其《第四次工業革命》中極力呼吁各方“協同”作戰。據他觀察，第四次工業革命所有涉及的變革領域，最重大的影響之一可能來源于賦權，即政府如何與公民“協同”，企業如何與雇員、股東和客戶“協同”，超級大國如何與小國“協同”。

本書中所提出的“能源4.0+工業4.0”的核心，從微觀操作層面上，是通過多能源“協同”并與工業4.0融合，構建符合中國國情的“產業能源互聯網”系統，釋放我國改革開放四十年來積累的生產力，形成高效、優質、可持續發展的零邊際成本社會，為實現中華民族偉大復興奠定基礎。

在中國，各種媒體以翻譯出版、編譯刊登、轉載外媒、獨家專訪等形式，對“第四次工業革命”的背景、特征、趨勢、風險、機遇等進行了深入的宣傳，引發了全社會的大學習、大討論，一些黨和國家領導人也加入討論、推薦行列。如2016天津夏季達沃斯論壇的主題即是“第四次工業革命——轉型的力量”。中國和發達國家經濟、科學技術基礎不同，但可能站在了“互聯網+”的同一起跑線上，一同探索移動互聯網、能源互聯網、物聯網三網合作共贏建設“零邊際成本”社會預言的真實性。

里夫金對于人類第一到第三次工業革命的劃分，是以三次能源“引擎”論來詮釋的。他認為，歷史上的工業革命均是通信技術與能源技術的結合，進而引發重大的經濟轉型。第三次工業革命的特征就是互聯網技術與可再生能源的出現與融合（盡管這一點與克勞斯·施瓦布的描述不同，但可認為異曲同工）。里夫金認為，第三次工業革命所帶來的新經濟模式需要五大支柱來支撐：一是能源本身，即向可再生能源轉型，是新能源技術以及新能源技術和新通信技術融合的基礎；二是能源的生產方式，即將每一大洲的建筑轉化為微型發電廠，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設施中使用氫氣和其他儲存技術，以存儲間歇式能源；四是能源的分享機制，利用能源互聯網技術將每一大洲的電力網轉化為能源共享網絡，這一共享網絡的工作原理類似于互聯網；五是如何更加有效地利用新能源，將運輸工具轉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平臺進行買賣，而這種方式也會極大地促進新能源的推廣。

里夫金所有的分析，都是基于一種背景，即第二次工業革命的成果已無法再支撐世界經濟的發展，人類急需為日益失速的全球經濟找到一個新的推動引擎。歷史上第一次工業革命始于18世紀的英國紡織業，以煤炭和蒸汽機相結合支撐的機器化代替手工紡織，促成工廠的誕生。20世紀初，亨利·福特發明的裝配制度將人類引入大規模的生產時代，開啟了第二次工業革命的大繁榮。這兩次工業革命實現了人類的城市化、工業化和現代化的偉大進程。尤其是第二次工業革命，它以煤、石油和內燃機相結合的高效能源成就了當今世界的大規模生產和工業現代化。在全球經濟體系下，任何商業活動都與石油和化石能源息息相關，整個人類文明都建立在石炭紀儲存的碳資源上。然而，這所有的一切繁榮背后是能源的大量消耗，化石燃料的環境危害性已成為遏制人類可持續發展的重大瓶頸。能源問題和環境危機已成為有關各國的重大戰略問題，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，直接影響到人類生存模式和人類文明的延續。

就在第四次工業革命尚在積極探索和規劃過程中，德國政府提出了“工業4.0”戰略。“工業4.0”，也就是克勞斯·施瓦布描繪的以智能制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法。它將以可植入技術、數字化身份、物聯網、3D打印、無人駕駛、人工智能、機器人、區塊鏈、大數據、智慧城市等技術變革，通過數字技術、物理技術、生物技術有機融合在一起迸發出強大的力量，影響著我們的經濟和社會發展。

縱觀人類歷史上的工業革命，每一次工業革命均有重大的能源革命與之伴生，并成為推動工業革命的原動力。

在18世紀中葉，人類開始大規模使用煤炭替代薪柴，實現了第一次能源革命，可稱之為能源1.0，它促使主要以煤炭為動力源的蒸汽機得以推廣和普及，并促成了第一次工業革命，可稱之為工業1.0。到19世紀中后期，人類開始大規模使用石油，人類社會實現了第二次能源革命，即能源2.0，促使以石油為動力源的內燃機得以推廣和普及，并促成了第二次工業革命，即工業2.0。進入21世紀以來，人類通過互聯網技術與可再生能源融合，將分散式的新能源和可再生能源進行集中使用，人類社會進入能源3.0時代，由此掀起了第三次工業革命浪潮，即工業3.0。簡言之，能源1.0，使煤炭和蒸汽機結合，促成了工業1.0；能源2.0，使石油和內燃機結合，促成了工業2.0；能源3.0，使互聯網技術和可再生能源結合，促成了工業3.0。

如今，德國提出第四次工業革命，即工業4.0，是利用互聯網信息技術與先進的精密機械工業相結合的手段，實現制造業向智能化轉型。作為以智能制造為特征的工業4.0，必然需要綠色、環保、安全、低成本、可持續的能源和基礎材料作支撐。在幾十年的研究積淀和完成了國家“973”計劃“大規模非并網風電系統的基礎研究”（2007CB210300）并取得產業化成果的基礎上，我在宏觀經濟和能源科技發展的結合上，對全球能源發展改革和經濟結構調整開始了思考。黨的十八大、十九大以來，習近平總書記多次提及“能源革命”，將其與科技革命、產業革命并列為新一輪全球性的“革命”。

在這一思想的指導下，我提出了第四次能源革命和戰略定位的理論，簡稱“能源4.0”，并在此基礎上，從理論和實證上與德國提出的“工業4.0”相融合，在我國領先的第五代移動通信技術基礎上，構建能源4.0產業能源互聯網。

中國是世界上最大的火力發電國，煤電的比重約占電網的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力資源，也是世界上最大的風力渦輪機生產國，其太陽能光電產業生產總值更是占世界的30%以上。2016年，我國太陽能電池產量超過49GW，同比增長19.5%以上，占世界太陽能電池產量的71.01%，生產技術不斷進步，生產成本持續下降，是世界上最大的太陽能電板生產國。可以說，中國在可再生能源方面的地位正如沙特在石油產業中的地位一樣，中國每平方米的可再生能源潛力要遠高于世界上大多數國家。

可再生能源稟賦優勢，為中國成為全球新工業革命的領跑者提供了機遇，然而中國也面臨著發展的瓶頸。中國工業正處于起飛階段，剛剛適應工業化發展的中國能否轉變觀念，把握住新型經濟發展模式成為關鍵所在。中國從1995年就提出轉變經濟發展方式，但是直到現在依然沒有一條行之有效、適合中國的實施路徑。中國制造業缺乏科技創新的靈魂，所依賴的人工成本和基礎資源成本的優勢已經式微。更重要的是，新能源與通信技術并沒有有效結合起來。中國具有新能源的優勢，發展速度也全球領先；中國通信技術也發展很快，最顯著的就是物聯網技術，但沒有找到一條將兩者結合的有效途徑。對于能源革命，要搶占先機，我們只能依靠創新發展、科學發展、跨越式發展，以大無畏精神的勇氣，頑強奮斗、艱苦奮斗、不懈奮斗，勇往直前，永不退縮，朝著我們的目標奮勇向前。習近平總書記指出：“實現中國夢必須走中國道路。”

“能源4.0+工業4.0”是通過物聯網和大數據云計算，將非并網多能源與高耗能產業實現智能化深度融合，形成智慧能源，實現了三個“顛覆”、兩個“重塑”：在應用上顛覆傳統電網的供求關系，實現用電側無條件服從供電側；顛覆傳統產業功能，通過科技進步和創新，實現高耗能產業功能升級，達到動態變負荷生產；顛覆傳統商業模式，為電網實現“零”成本深度調峰的同時，數十種經濟支柱產業達到結構優化、節能減排、綠色發展和效益上升；重塑電網結構，從幾百年來供電的并網、離網成為三足鼎立的并網、離網和非并網新結構；重塑我國乃至世界經濟結構。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，通過物聯網與電網，將太陽能、風能、化石能源、核能等供電側能源與電解鋁、氯堿、大規模海水淡化、制氫、煤炭清潔化、煤化工、石油化工、冶金等高耗能產業用電側進行融合，也是幾億家庭能源系統的融合，構建一個有機的高效、低成本、可持續、可調控、全社會化的網絡系統。能源4.0核心是能源產業互聯網，是互聯網技術與智慧能源、智能電網、智能產業的結合，為工業4.0提供綠色、環保、安全、高效、低成本、可持續的智慧能源和智能加工材料產業保障。

中國首倡的“能源4.0”與德國提出的“工業4.0”融合協同，也是東西方發展文化的一次大融合，并以此指導實現我國產業能源互聯網系統工程，實現大數據、云計算支撐下的網絡空間與實體經濟無縫融合，構建我國零邊際成本高效發展的新型社會。這也是以中國為主導之一形成2008年金融危機以來新型全球治理的最大契機和動力。

對中國而言，當前經濟與社會發展面臨的國際、國內環境已與前四十年改革開放發生了根本性的變化，人口紅利、環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濟與社會發展的全局中，找準新一輪經濟新常態發展的戰略定位，并引領經濟與社會的發展，順利實現新常態。作為科研工作者，有責任為解決國家重大戰略需求，為實現中華民族偉大復興的中國夢做出貢獻。能源4.0是與工業4.0相適應、面向全球的能源發展戰略，也是中國領先世界的原創性科學技術成果，更是我國科技工作者的原創性理論貢獻。實施能源4.0戰略，我們具有領先優勢，因此要在全球視野下搶占世界能源發展和能源革命的先機，通過能源4.0戰略發展智慧能源，建立全球化的能源產業互聯網體系，從而推動我國引領全球重塑經濟結構，形成新型工業體系，走出中國特色第四次工業革命的發展路徑。