互聯網+智慧能源將改變原有的能源行業分工

過去十年間，創新科技已經顛覆了能源行業。以頁岩氣革命為例，通過反複研究，工程師們逐漸掌握了——如何在垂直鑽探的基礎上，把鑽頭橫向沿著頁岩裂縫延伸，隨後將壓裂液注入裂縫進行液壓碎裂——這一系列的技術。許多美國公司在2005年左右開始(借助水平鑽井和水力壓裂兩種技術)大力開采，使得頁岩氣產量在天然氣總量中的占比上升;頁岩油的產量也大幅上升。技術手段的革新促進了油價的下降(從2008年7月的每桶145美元降至如今每桶約46美元)，而且儲備量的上升使得油價變化更貼近市場，並削弱了歐佩克組織對全球油價的影響力。

如今，數據科學、自動化等新技術再一次重塑能源行業。這種轉變不僅包括能源公司生產率方面的提升，還包括能源產品的輸送方式。以電力公司為例，新的電力行業將變得去中心化、更加的“用戶友好”，而且能夠整合多種不同的能量來源，並將其轉化輸送到可靠性極高的電力網絡中。在接下來的幾年，能源儲量將越發充足，價格將變得低廉，而且應用效率將極大提高。

但這條轉型之路並非一帆風順。對於經濟十分依賴傳統能源的國家(如俄羅斯、海灣國家、委內瑞拉)而言，國內局勢會因為能源轉型而產生動蕩。自動化技術將取代絕大多數低技術水平勞動者。此外，廉價的化石燃料將使得控制碳排放以減緩全球變暖的努力難上加難。

新一輪的能源革命包括三種趨勢：複雜系統的管理方法更加智慧、數據分析更加精妙以及自動化。

在第一種趨勢下，能源公司面對複雜多變的地理環境依然能夠保持高效的開采率。大約15年前，人們就在想象是否會出現能夠探尋深層水域(如墨西哥灣)石油儲量的新技術。石油、天然氣公司急於開采這些資源，因此對上述技術的需求也日益強烈，然而新技術的成本居高不下。2014年左右，由於新的深層水域開采項目成本過於高昂，即便當時的油價接近100美元/桶，但仍有許多公司破產。截至2015年1月份，原油價格跌至每桶不到50美元。許多該類型的項目已經擱置。

開采項目擱置之後，石油、天然氣公司想方設法削減開采成本，並重新思考了工程系統的管理模式。首先，針對工程設計進行精簡化、標准化處理，使得整個鑽探生產過程更易被複制，邊際成本降低。其次，借鑒其他項目的成功經驗。以殼牌石油公司為例，公司嘗試把頁岩開采過程中的水平鑽井技術應用到深層水域開采項目。隨著創新技術得到應用，新的深層水域開采項目的平均保本價已降至40～50美元/桶(墨西哥灣地區)。雖然油價保持較低水平，但針對項目的投資卻再次增長。僅2016至2017年上半年就有10個深層水域開采項目得到批准。

不單單是石油行業，電力行業也受益於更加智慧的管理模式。過去幾十年裏，中心化的基載電廠占據行業的主流位置。而過去的二十年裏，政府加大對風能、太陽能(6.220,-0.01,-0.16%)的補貼，並推動風力發電、太陽能發電項目。政府希望借此使國家能源結構變得更加多樣化，創造更多的就業機會，同時減少碳排放量;但由於這些新能源項目的數量太少，其實際影響遠未達到政府預期。

如今，隨著新能源項目成本的大幅下降，其市場占比穩步上升，政府當初的設想有望成為現實。在德國，風能和太陽能的市場份額在能源結構中約占30%;在夏威夷，兩者的份額達到近45%。但由於傳統設備沒有及時更新換代，許多新能源產生的電力被白白浪費。今年3月份，美國加州的電網運營商暫時停止部分新能源發電項目(相當於80千兆瓦時的電力)，因為原有的電力網絡無法承擔太陽能在下午時段的驟增。在得克薩斯州，當風力非常強的時節，電價偶爾會變為負值(即電力公司付錢讓民眾使用它們生產的電)，因為人們並不需要那么多的電。那些沒有隨這股浪潮改進自身的公司則前景堪憂。以現在德國市值排名前四的電力公司為例，這幾家公司十年前的市值約為現在的三倍。這主要是因為陳舊電力系統成本支出變成了這些公司無法脫身的泥沼，而且政府對新能源的扶持過於慷慨。

新能源項目僅僅是這股轉型浪潮中的一部分。在未來的幾年中，電力公司還將面對另一挑戰——“微電網”。這種去中心化的電力網絡最早是由於用戶(如美國軍隊)需要而誕生的。對於軍隊來說，可靠性高於一切。即使主力電網癱瘓，軍隊基地依然要維持正常運轉。此外，微電網也將廣泛應用在學校、醫院等地方，在提供穩定電力能源的同時，還能利用發電過程中產生的廢棄能源為建築制冷(或保溫)。

包括燃料電池和電池儲存系統在內的新技術，在更精巧的軟件支持下，逐步發展出一種更小范圍的電力系統——“納米電網”(nano-grids);“微微電網”(pico-grids)則可能是下一階段。當越來越多的民眾對傳統電網的依賴程度不複往昔，政策制定者和電力公司需要設想新的監管體系與商業模式。美國紐約州政府已經積極投身這場轉型浪潮，鼓勵企業投資、研發去中心化的電力系統;但目前還沒有詳細的方案能夠回答“如何將新的電力網絡與傳統能源系統整合到一起”這個問題。

第二項創新趨勢是更加優化的數據分析。石油公司已經開始利用複雜的算法來分析處理大批量的數據，從而更有效地找尋石油、天然氣資源，以及管理生產環節。2017年4月，英國石油公司發表聲明稱，借助數據分析手段，他們在墨西哥灣的現有油田中又探明了相當於200萬桶原油的儲量。過去需要一年時間才能處理完畢的數據現在僅需幾周時間，再加上雲計算，石油公司可以推演出一座油田上百萬種的發展路徑。擺在石油公司面前的選項越多，對於前期試探性開采的投資也就越少，成本大大節約。此外，石油，乃至整個能源行業還利用數據分析來預測設備是否臨近養護期限。通過分析設備的曆史數據，在其發生損壞之前就進行預處理。

第三項(也是最重要的)創新趨勢是自動化。在那些位於深海區域的油田，機器人(21.900, -0.29,

-1.31%)已經承擔起許多危險任務，如在鑽探開采期間連接管道。而且，不少公司正在研發能夠長期處於海底的機器人，讓它們可以時刻檢測海底的管道和設備。盡管在某些關鍵崗位上，人力依然不可取代(如需要做出複雜的決策)，但自動化機器人足以勝任其餘崗位。根據麥肯錫的一項研究，在未來十年裏，石油與天然氣公司將會雇用更多的數據學家，而不是地理學家。

在未來，更加優化的數據分析和自動化技術可以更有效地調度可再生能源。然而，這同樣會產生新的問題：政府無法像過去一樣履行其職能，比如安全監管。日趨複雜的系統讓傳統監管行為顯得無比笨拙。因此，監管者需要努力追趕行業的進化速度。挪威的石油和天然氣公司，或者美國核工業的監管體系都是很好的借鑒對象。

能源行業的轉型對全世界來說是利好消息，但全球的政治、經濟、環境各方面形勢也都將發生深刻改變，政策制定者及商界領袖需要謹慎對待隨之而來的沖擊。

石油等傳統能源的價格長期走低無疑將削弱出口國的經濟、地緣政治影響力。這些國家無法對此坐視不理，紛紛主動出擊。去年，沙特阿拉伯發布了《2030展望》，希望減少國家對石油的依賴，擴展經濟多樣性。例如，沙特政府計劃在沙特阿美石油公司的首次公募(IPO)中出售約5%的股份，以期向多業態的全球工業集團轉變。但這些舉措面臨重重阻礙，能否成功落實依然是個未知數。俄羅斯的改革之路也不平坦。大約十年前，只有當原油價格在100美元/桶的時候，俄羅斯政府才能平衡其預算。而從現在到2019年，俄羅斯政府希望實現當油價為40美元/桶時也能平衡預算的目標，即便目前政府35%的收益依然來自碳氫化合物。其他如安哥拉、尼日利亞等國家無法進行有效的改革，國際油價下跌也因此加劇了國家內部的動蕩局勢。不過，恰當的財政監管以及一個對外部投資更為友好的營商環境或許可以幫助這些國家接觸到行業內最前沿的技術，並在國際能源市場上擁有一席之地。

在美國，能源革命將對就業及經濟增長產生深遠影響。以電力行業為例，其對天然氣和其他可再生能源的依賴已經遠非煤炭可比。2007～2016年，煤炭在電力生產中的占比從近50%降至30%左右，許多與煤炭相關的工作已經消失。美國社會還沒有一場關於現代經濟中就業情況如何變化的大討論，但能源行業見證了這場轉型，應對措施也十分到位。比如，能源公司積極探索對員工進行職業教育，讓他們能夠熟練操作自動化系統。得州農工大學(TexasA&MUniversity)特別為地理空間技術專業開設了碩士課程，為石油、天然氣工種提供知識儲備。

氣候變化依然是需要集全球之力來應對的頭等大事。根據最新的評估，全世界的碳排放量需要減少80%才能減緩，並最終阻止全球氣溫上升。而從近二十年的各種峰會和磋商的結果來看，這絕非易事。此外，與傳統化石燃料相比，可再生能源的價格絲毫沒有競爭優勢，即便後者的碳排放量更低。問題的解決方案在於加大對創新技術的投資——近十幾年，私人部門對能源技術的研發投資上升顯著，但發達國家在這方面的表現一般。

縱觀人類曆史，每一次生產力的巨大飛躍和社會的重大進步都離不開能源變革。伴隨新一輪工業革命，必然是能源革命。哪個國家能抓住新一輪能源革命與工業革命機遇，就能順勢崛起。

大國崛起規律：低廉能源優勢是造就複合優勢的基礎

掌握能源就等於掌握了工業革命的命脈。美國環境史學家約翰·R·麥克尼爾在《能源帝國》中指出：500多年來，荷蘭、英國和美國都擁有價格低廉的能源,這種低廉的能源優勢直接轉化成了經濟、貨幣、軍事和地緣政治優勢。

(一)低廉泥炭優勢與荷蘭的工業、軍事與商業資本複合優勢。煤的前身是泥炭。16世紀，荷蘭的強大與荷蘭擁有豐富而低廉的泥炭資源是分不開的。泥炭資源推動了荷蘭能源密集型產業的發展。從1560-1680年，荷蘭在經濟發展中持續利用了自己的廉價能源優勢，使荷蘭成為世界上第一個現代經濟體。荷蘭把泥炭優勢轉化成強大的軍事實力，支撐不斷提高的戰爭費用，並由此建立世界性的商業網絡。17世紀，荷蘭殖民據點遍布北美、南美、非洲和亞洲，開啟了世界經濟全球化進程。

(二)低廉的煤炭優勢與英國產業、軍事和貨幣複合優勢。17-18世紀，荷蘭和英國都面臨能源轉型的任務。荷蘭因缺乏煤炭資源以及對泥炭的路徑依賴，轉型失敗。而英國抓住機遇順利地實現了從木材向煤炭轉型。19世紀中葉，英國的煤炭產量已占到世界總產量的2/3左右，成為世界煤炭供給的主要來源地。從1780年到1880年，英國利用煤炭優勢率先完成工業革命。基於煤炭優勢的強大經濟，英國建立了以蒸汽為動力的皇家海軍。在19世紀,英國發展出了自己的軍事和工業複合體，在全世界建立了“日不落帝國”殖民體系。也正是對能源的控制力，18世紀最後的25年中英鎊代替了荷蘭盾，成為世界關鍵貨幣。

(三)低廉的石油優勢與美國稱霸世界的綜合優勢。在從煤炭到石油的能源轉型中，美國登上了稱霸世界的舞台。英國因缺乏石油資源能源轉型失敗。美國成為這次能源轉型的贏家，走了三個關鍵步驟：第一步，19世紀50年代後期至19世紀末，美國的煤炭生產和國際貿易超過英國。1910年，美國煤炭產量幾乎等於英德兩國產量之和。英國大國地位的衰落和金本位制的解體事實上也是在這段時間。第二步，19世紀末至20世紀中期，美國掌握世界原油產量。第二次世界大戰後，美國一度掌握世界原油產量的2/3。美國迅速利用了石油的潛在優勢,建立了能源密集的軍事和工業複合體。石油成為美國建立世界霸權和美元成為關鍵貨幣的重要助推器。第三步，建立“石油—美元”計價體系。20世紀70年代，美元與黃金脫鉤後，美國與沙特阿拉伯達成“不可動搖協議”，將美元確立為石油唯一計價貨幣，意味著美國能夠有效地部分控制世界原油市場。

發達國家基於自身能源特點提出不同能源轉型戰略

奧巴馬說“一個控制不了自己能源的國家也控制不了自己的未來。”為了控制自己的未來，歐美提出了各自的能源戰略。

(一)歐洲能源革命的本質：意在推動能源真正轉型。在這場能源革命中，真正希望並能夠引領全球“去碳化”和能源轉型的是歐洲。歐洲推動能源轉型是基於這樣的內在邏輯：一是基於自身能源結構特點——化石能源短缺，新能源占比全球最高。作為世界上最大的能源進口地，歐盟能源對外依存度高達53%，其中1/3的石油產品來自俄羅斯。但同時，近20年來，歐盟由於擁有清潔能源核心技術，新能源產業發展非常迅速。2001-2014年，歐盟新能源在總能源消費中的比重上升了63%，平均增長率為69%。二是通過能源轉型使技術產業重新回到世界領先地位。工業革命以來，全球經濟增長基因是傳統的化石能源，在這種能源結構下，中國和美國這樣碳排放大國，產業具有顯著優勢。如果將世界經濟增長基因切換到清潔能源，依賴傳統化石能源的產業必然失去競爭力，歐洲的“核心環境產業”將具有絕對競爭優勢。因此，歐盟視全球綠色技術市場為巨大機遇。

為了推動能源轉型，歐洲在新能源發展上，非常注重低成本與兼容性。一是通過分布式能源全面降低供能成本。通過分布式供能方式，歐洲不僅把小型、分散的可再生能源得到充分利用，而且把可再生能源與農村和偏遠地區經濟發展聯系起來。目前，分布式能源系統在北歐國家的發電量份額超過30%-50%。二是能源網絡設計的兼容性。為了解決新能源系統的不穩定性和不平衡性，歐盟能源網絡設計，不僅實現鄰國之間能源網絡對接，而且實現整個歐洲能源網絡對接。更為重要的是，還努力實現歐盟與北非、中東等國家的能源兼容。

(二)美國能源革命的本質：尋求能源獨立。美國在能源發展上，長期面臨三大挑戰：安全、經濟活躍和氣候變化。能源獨立能很好地解決這三大挑戰。一是能夠降低中東和俄羅斯對美國博弈的籌碼。不僅能實現對亞太地區的布局，而且在戰略上讓西歐國家能與美國保持一致。二是將改變貿易長期逆差格局。多年來，石油進口一直是美國貿易逆差中最大的單項。若美國能成為油氣出口國家，將降低美國的貿易赤字，改善美國的財務狀況，進而影響全球貿易格局。三是在國際氣候談判中更加主動。美國在國際氣候談判中一直比較被動，隨著清潔高效的天然氣在能源消費結構中的比例越來越高，煤炭、石油被大規模替代，會給美國減少排放、增加減排話語權提供有力支撐。

因此，在戰略上，美國的能源革命並不完全跟隨歐洲的“新能源革命”走，而是根據自身能源結構特點，實行能源“多元化”戰略。一方面，大力推動對傳統化石能源“頁岩氣”的開發。美國由於在頁岩氣開采方面取得了技術突破，減少了原油淨進口，大幅提高了美國能源自給率。《BP2035世界能源展望》預計，美國將在2021年實現能源自給自足。到2035年，其能源總供應的9%將用於出口。另一方面，加大“新能源”基礎設施建設。一是向北歐學習，大力發展分布式能源網絡。二是利用信息化優勢，大力發展“互動電網”。三是建設超導電網，營建能源高速公路。

中國能源革命：從能源安全到能源轉型應采取“漸進式”戰略

在全球能源轉型的關鍵時刻，中國究竟該如何找到自己的定位?現階段，中國不可能像歐洲那樣，真正實現從傳統化石能源向清潔能源轉型;也不可能像美國那樣，通過頁岩氣的開發，實現能源獨立。中國能源轉型，應采取“漸進式”戰略。第一階段：2015-2030年，實施“能源安全”戰略。在2030年中國碳排放峰值到來之前，可再生能源還難以從補充能源變為規模替代化石能源。在相當長的一段時間內，中國能源生產的重點仍然是傳統能源和化石能源。第二階段：2030-2050年推動“能源轉型”戰略。中國只有在完成工業化與城鎮化之後，才有可能實現“以清潔能源為主、化石能源為輔”的根本性轉型。

應該說，中國能源革命，既要符合自身的邏輯又要符合世界的邏輯。現階段，能源領域需要進行以下兩場革命。

一是基於我國能源特點的傳統能源革命——煤炭革命。目前，有專家提出中國要“去煤化”，這是非常危險的想法。可以說，以煤炭為主體的基本國情，“革煤炭的命”不僅會要中國經濟的命，還會要世界經濟的命。實際上，煤炭一直是世界能源的主體。據《BP世界能源統計》提供的數據，世界已探明的儲量可供開采年限，石油只有42年，天然氣只有60年，煤炭只有122年。在過去10年裏，世界2/3的電力增長來自於煤炭。而且在很多發達國家，煤炭正成為越來越受重視的資源。七國集團盡管有高效且經濟可行的可再生能源技術可用，但是仍然在大量使用煤炭。因此，現階段，中國不是要“革煤炭的命”而是“煤炭要革命”。煤本身不是汙染物，只是不清潔地使用。目前，國有企業神華集團和民營企業神霧集團，在煤炭清潔使用上已發明了全球顛覆性技術，如果能在全國推廣，燃煤發電可達到“近零排放”。

二是基於世界能源發展趨勢的革命——新能源革命。要從國家戰略高度對新能源產業發展進行整體設計，從新能源對內利用體系、對外利用體系、運轉體系、效率體系四方面，加快構建“四張網”。第一張網，新能源對內利用體系：以“分布式能源網絡”對國內能源“用盡用足”。大力發展分布式電網，關鍵是要突破體制障礙。目前，我國分布式天然氣發電項目介入電網太困難，使得分布式能源發展舉步維艱。建議采取特許經營權方式來解決這一體制難題，有了特許經營權，分布式能源項目就可以賣熱、賣電，從而推動分布式天然氣能源發展。第二張網，新能源對外利用體系：以“洲際兼容網絡”對全球能源“充分利用”。要實現與“一帶一路”國家能源網絡對接。“一帶一路”國家主要使用管道運送石油。我國應加速建設與這些國家的跨國管網、中央幹線管道、聯絡支線管網和液化天然氣管道，形成互聯互通的多層次輸配網絡。第三張網，新能源運轉體系：以“智能能源網絡”實現能源“互聯互通”。針對清潔能源隨機性和間歇性的特點，必須構建以電為中心、具有全球配置能力的能源平台。目前，全球已經形成了北美、歐洲、俄羅斯-波羅的海三個特大型互聯電網。中國要大力推進從“一帶一路”區域能源互聯網到“全球能源互聯網”建設。中國特高壓和智能電網的成功實踐，為構建全球能源互聯網奠定了重要基礎。第四張網，新能源效率體系：以“超導電網”修建能源“高速公路”。修建超導電網“高速公路”是解決一個國家或地區大容量、低損耗輸電的最佳途徑，尤其適用於我國這樣幅員廣闊的國家。據專家測算，從內蒙古到上海通過傳統輸電方式輸電至少需要500千伏的電壓，如果通過超導電纜則僅需要220伏的電壓。

國家能源局曾先後出台了《關於組織實施“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范項目的通知》和《關於推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》兩個重要文件，這對於未來分布式能源的發展具有重要的導向作用。其中，《通知》提出以下兩大類未來重點發展的能源互聯網示范項目：一類是能源互聯網綜合試點示范。園區能源互聯網試點示范，城市能源互聯網綜合示范區，跨地區多能協同示范，這三種都可以申報。一類是典型新模式試點示范。基於電動汽車的能源互聯網試點示范，基於靈活性資源的能源互聯網綜合示范，基於智慧用能的能源互聯網試點示范，基於綠色能源靈活交易的能源互聯網試點示范，基於行業融合的能源互聯網試點示范。

華北電力大學能源互聯網研究中心主任曾鳴認為，能源互聯網背景下，分布式能源未來發展將獲得關鍵技術支撐。一是能源互聯網是提高分布式能源智能化、靈活化的有效途徑。由於能源互聯網能夠增加分布式能源項目職能化、靈活化。建成後，通過智能系統的實時監測，整合系統運行、天氣、電網、電力市場等數據，進行大數據分析、負荷預測、發電預測，為用戶提供最優的能源利用方案，用戶用能的靈活性和智能化水平都能得到顯著提升。二是分布式發電與智能電網以及用戶側服務的有機融合有賴於能源互聯網的支撐。能源互聯網的開放型生態體系將吸引更多的分布式能源進入能源價值鏈，形成一套全新的商業模式、營銷模式、研發模式、運營模式、服務模式、分布式能源將實現與智能電網、智能微網的有機融合。三是能源互聯網有助於分布式可再生能源與金融的創新結合。我國分布式可再生能源的發展目前還受到各種因素的制約，融資難的問題就一直困擾著行業發展。在“互聯網+”的驅動下，當前我國能源行業正進行著一場能源互聯網+金融的創新探索，基於能源互聯網的融資模式極大地改變了傳統的電站融資方式，能源互聯網的實時數據將更加有力地支撐電站建設項目各環節的標准化和透明化，更加有助於快速推進分布式可再生能源項目的開發、建設、融資、運營、維護、交易等環節的健康高效發展。

他還進一步提出，分布式能源未來發展的關鍵技術有，雲端大數據分析技術;信息能量交互分析技術，對多能源模塊的能源信息進行深度信息挖掘;廣域綜合能源協同集成調度技術，整合能源互聯網框架下多個分布式能源模塊的核心技術，主要應用在能源供應側和能源需求側兩方面。

北京恩耐特分布能源技術有限公司總經理馮江華認為，分布式能源就是夾在用戶和電網之間的一個能源系統。節能就能創造利益，這是一種新型生產力。而壟斷的能源體制束縛分布式能源發展。發展分布式能源，必須克服體制和政策障礙。分布式能源這種新型生產力發展起來，要靠能源一體化、結構最優化和智能化。這三個“化”保證了智慧能源系統，真正的智慧能源系統能夠存在。反之，如果“一體化”形成不了，根據就談不到結構最優化。沒有結構最優化，智慧能源系統根本是不可能的。

馮江華還表示，自從能源互聯網相關政策出台以後，真正能源互聯網要想設計的系統不是一個單獨的能源站，而應該是整個系統。能源站只不過是系統中的組成部分。一個真正的系統，不應該單從一個能源站上贏利，而應該從整個系統贏利，是一個完全互動的關系。

中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃建議指出，用創新、協調、綠色、開放、共享5大發展理念，為“十三五”謀篇布局，強調“創新是引領發展的第一動力”。互聯網+智慧能源，是能源生產和消費的創新形式，將改變原有的能源行業分工。這一新興業態，將重塑市場規則和管理方式，催生產業組織創新、商業模式創新和管理方式的創新。當然，國際國內能源形勢正面臨深刻的轉型，分布式能源將幫助中國能源行業准確把握時代的脈絡，積極推動技術創新、不斷優化市場環境，轉變發展方式，開拓更大的市場空間與資源的配置范圍，共同促進分布式能源的發展。

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