醞釀中的變革
火焰作為早期文明的能源，至少在工業革命的現代能源概念出現前，火焰的地位不可替代。
最早使用火的古人類是170萬年前的元謀猿人
而我們今天的能源科技是火焰表現的另一種形式，對文明而言幾乎是催化劑一般，為什么能源如此重要？
從某個層面來講，人類文明的興起離不開能源的利用，有了能源，與之而來的是經濟的增長、生產力的提升，文化的沉積，社會的進步。
人類經歷過三次工業革命，幾乎每一次都給文明帶來了翻天覆地的變化，而在時間上僅用了300年不到便超越了過去數千年的發展。
第一次工業革命是以蒸汽機作為動力機被廣泛使用為標志的
當然這離不開過去的積累，科技知識進步、經濟積累、政治發展、體制改革等等都是促成這一切的關鍵因素，簡單來講是量的積累帶來的質變。
能源與工業的進步幾乎是劃等號的，這種快速變化如今在21世紀，還將帶領人類進入第四次工業革命。
第四次能源革命是什么？它將給人類帶來哪些改變？未來能源科技的方向在哪里？中國應該如何做？
能源與工業不分家
本文接下來將從控制碳排放的大環境中，簡單地闡述能源需求變化，并從工業革命中的能源發展方面進行解答。
人類的第四次能源革命即將到來，中國曾錯過兩次，如今在追隨第三次，面對即將來臨的第四次能源革命，看中國會有怎樣的抉擇！
新時代下的能源挑戰
當今世界最熱門的話題之一肯定有碳排放和能源改革，從環境變量中來看，控制碳排放的量目的是為了減緩全球變暖的腳步。
碳排放量大部分來源工業生產時所產生的平均溫室氣體
同時在另一方面來看，尋求可持續發展的清潔能源或者高效的能源循環方式是人類目前的一個解決方案。
在尋求碳排放減輕的問題上面，中國本身因人口基數大，發展起步晚，以及在能源結構上面相對“落后”。
碳排放問題在21世紀顯得非常明顯，全球發展中國家的高碳排放國家里面就有中國，但值得注意的是，從人均碳排放上來看，這個比例又會隨著地區相對下降。
蒸汽革命和電氣革命作為早期的能源變化，給歐美國家帶來了強大的科技力量，生產力提升跨越了不止一個維度。
第二次電器革命時間:19世紀60年代后期
這一時期的中國由于歷史原因均被錯過，好在我國處理內部問題后，隨即便踏上了第三次能源革命的道路。
第三次工業革命不像人類之前那樣具有徹底性的改變，它主要集中在數字方面的改革進步。
但它的核心，也就是大規模生產和廣泛使用的數字邏輯，其中包括集成電路、微型處理器、移動電話，以及我們當前最熟悉的互聯網。
現代人生活幾乎離不開互聯網
我國改革開放后，經濟飛速增長，通過早期積累下來的第一、第二產業帶來的經濟積累。
同時人口紅利帶來的利潤給后來的互聯網發展和相關經濟構建了一個穩定的環境，但這也給我國的能源需求帶來了一個重大的挑戰。
能源追逐戰
從我國近年來的能源消耗數據上看，2009~2019年的能源消耗在全球總量上的變化為20.2%，提升至24.3%，并且一直處于世界第一，保持了一個持續增長的狀態。
能源消費的結構表現上，主要是石油、煤炭、天然氣這三大化石能源，世界上85%的能源都由它們提供。
三者都屬于不可再生資源
不過從2019年開始，世界天然氣和可再生能源的需求的上升勢頭表現強勁，并在2019年超過了占據能源消費結構4.3%的核能。
可以說清潔能源和可再生能源是當前主要發展的方向，這也不得不提到我國近些年在這方面的探索。
我國石油資源雖然在儲備量很高，但是開采難度大，而且開采條件惡劣，因此很多時候在化石能源上主要探索天然氣這一塊。
清潔能源的應用有一方面來自于電能，以水力發電為主。
主要是蘊藏于水體中的位能，為實現將水能轉換為電能
就目前而言，由于我國早期的能源消費及結構比較單一，而且多靠煤炭這類化石能源，能源改革自然也成為了后面的計劃。
同時在當今各國都強調低碳排放，努力減緩溫室效應帶來的負面影響，全球低碳活動以各種形式出現。
但數字化技術和通信對能源有什么關系？
這便是現在和未來的能源變革關鍵點，互聯網技術和智慧能源，也就是能源革命4.0。
互聯網技術加能源達到強強聯手
在說到這之前，需要提及一下100%可再生能源這個想法。
100%可再生能源是在可再生能源的基礎上做出的進一步改變，也就是我們當下所處的能源3.0狀態。
人類為應對氣候變化、環境污染以及能源危機問題，需要將全球一次性能源供應總量向可再生能源上轉型。
可再生資源指風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能等
這一想法早在上世紀50年代就被《科學》雜志提及，不過那時科學家認為這種變化需要一個穩步進行的過程，并基于化石能源去改革。
但是進入21世紀后，可再生能源的發展速度迅速，超出了人們預期的想象。
例如光伏發電的組件下降約75%，全球能源使用趨勢從2015年起有明顯的增長勢頭。
但是以目前的技術，可再生能源存在一些物理方面的限制，同時這些能源會導致土地和物質資源留下潛在沖突（比如風力發電站）。
風力發電是指把風的動能轉為電能
而這些問題，都是通過計算機分析、模擬出來的結果。
科學家們利用計算機模擬，以此研究風能、太陽能、水能系統每分鐘的能源需求。
最終的結果顯示，為了滿足每分鐘的需求與供應，必須安裝更多的太陽能和風電場，以及高壓力路線才能確保高峰時段的需求。
伴隨著第四次工業革命的醞釀，信息技術下的互聯網能源正在悄然出現。
互聯網和新能源技術相融合的全新的能源生態系統
能源改革掌握未來
在第四次工業革命中，人工智能、基因編輯和先進的機器人技術會相互融合，科學之間的界限越來越模糊。
同時全球生產網絡和供應網絡的運作方式正在發生根本性的轉變——自動化。
我們可以很明顯地看到，在今天，集成了高度自動化的車間或者公司，使用了現代智能技術，以及大規模的機器通信和物聯網，它們的運作效率高效，并且問題的處理也十分迅速。
早在2014年，我國就對此做出了思考，并將未來的能源核心發展建立在我國的互聯網下，重塑我國經濟結構。
經濟結構是指國民經濟的組成和構造
當下國內的環境已與35年前的改革開放時期發生了根本性的變化，但人口紅利、環境紅利和資源紅利的逐漸消失，以及國際形勢日漸復雜，全球正在進入一個大幅度調整狀態。
新能源和可再生能源無疑將會是未來社會的主導能源，但它并不會像過去那樣以某一種能源為載體進行運作，而是能源多樣化，多能源協同的運作。
而它的主要特征便是利用互聯網和電網，將清潔能源以及其他能源產業融合，構成一個有機高效的新型能源網絡系統。
能源管理可視化
換而言之，通過工業力量的提升去整合優化能源的使用，彌補單一能源使用的缺陷，并最大化發揮出各種能源的優勢，并以清潔能源和可再生能源為主導將會是第四次能源革命的目標。
未來這樣的趨勢將會表現在智能工廠的建設，基于網絡物理系統監控物理過程，并創建出物理世界的虛擬副本來做出分散決策。
工業化的3D打印技術將成為關鍵，這能夠極大的降低生產成本和對供應商的依賴。
GF和EOS推動3D打印聯合推出增材制造設備
對于我國來講，過去十幾年的技術積累，以及在互聯網中的發展，我國的能源系統在互聯網的建設下將有著天然的優勢。
但同時帶來的挑戰也不容小覷，相關的管理目前并沒有對應的案例或者條例，經濟上的成本仍然很高。
另外也缺乏在此方面的人才和相應的技能知識來加快向第四次工業革命的過渡。
最后需要指出的一點在于，這樣的改變一定會從根本上又一次改變人們的生活。
作為普通人以及科技的受益者，我們需要思考的是，每一次技術革命的推動必然會淘汰一部分人，我們應該如何做出選擇，應該在未來如何去學習并適應這樣的快速變化？
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