中國工程院院士陳清泉——以“四網(wǎng)四流”融合推動(dòng)能源革命

《能源評論》：如今數(shù)字化技術(shù)幾乎已經(jīng)融入經(jīng)濟(jì)社會(huì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，您認(rèn)為什么是數(shù)字經(jīng)濟(jì)，其價(jià)值何在？

陳清泉：數(shù)字經(jīng)濟(jì)是通過數(shù)據(jù)化的知識(shí)與信息，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。全球經(jīng)濟(jì)越來越呈現(xiàn)數(shù)字化特征，中國在這方面走在了世界前列，正在越來越多地從數(shù)字經(jīng)濟(jì)中汲取發(fā)展新動(dòng)能。

“數(shù)字”的價(jià)值主要體現(xiàn)在人的數(shù)字化、物的數(shù)字化以及二者互通互聯(lián)后形成的信息流，并產(chǎn)生人機(jī)融合的智能產(chǎn)業(yè)。釋放數(shù)字經(jīng)濟(jì)價(jià)值需要將具有技術(shù)特征的機(jī)器智能與具有人文特征的認(rèn)知智能相融合。我目前提出的“四網(wǎng)四流”融合就是這樣一種模式。

《能源評論》：您所說的“四網(wǎng)四流”融合與數(shù)字經(jīng)濟(jì)是什么關(guān)系？

陳清泉：“四網(wǎng)四流”融合和數(shù)字經(jīng)濟(jì)是相輔相成的?！八木W(wǎng)四流”融合是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的積極活動(dòng)，也會(huì)推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。數(shù)字經(jīng)濟(jì)不僅驅(qū)動(dòng)著“四網(wǎng)”，即能源網(wǎng)、交通網(wǎng)、信息網(wǎng)和人文網(wǎng)的發(fā)展，還驅(qū)動(dòng)著“四流”的融合，即能源流、信息流、物質(zhì)流、價(jià)值流的融合。

“四網(wǎng)四流”融合體系既有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)也有上層建筑。人文網(wǎng)是上層建筑，人的行為、思想意識(shí)、法規(guī)、法制都是上層建筑。信息網(wǎng)、交通網(wǎng)、能源網(wǎng)都是經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，所以“四網(wǎng)”融合也體現(xiàn)了上層建筑和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)之間的互相關(guān)聯(lián)、互相交織、互相促進(jìn)、互相彌補(bǔ)，可產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和綠色、高質(zhì)量發(fā)展的潛力。

《能源評論》：您認(rèn)為，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)背景下，能源革命的本質(zhì)和關(guān)鍵是什么？

陳清泉：基于數(shù)字經(jīng)濟(jì)的能源革命，其本質(zhì)就是能源和信息的內(nèi)在關(guān)系：能源通過信息化實(shí)現(xiàn)智能化，智能化是可持續(xù)能源發(fā)展的基礎(chǔ)。其關(guān)鍵是能源和信息的互動(dòng)：能源數(shù)據(jù)通過信息化實(shí)現(xiàn)知識(shí)化，數(shù)據(jù)與知識(shí)相互融合實(shí)現(xiàn)能源的智能化。

《能源評論》：您曾提出，“四網(wǎng)四流”融合實(shí)際上是將能源革命、汽車革命、信息革命聯(lián)動(dòng)起來，產(chǎn)生更大的效果，后者的核心內(nèi)涵分別是什么？

陳清泉：能源革命的主要內(nèi)涵是低碳化、智能化，終端能源以電氣化為主、氫能為輔。汽車革命的內(nèi)涵是電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化。信息革命的核心內(nèi)涵是智能化，信息時(shí)代走過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化幾個(gè)階段，目前已經(jīng)進(jìn)入人工智能時(shí)代。

促進(jìn)能源供給側(cè)革命

《能源評論》：您能否介紹一下“四網(wǎng)四流”融合的理論基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)化情況？

陳清泉：“四網(wǎng)四流”融合理論基礎(chǔ)的核心就是將多元能源系統(tǒng)的熵增（無序的能源、無用的能源）轉(zhuǎn)化為熵減或增（有序的能源、可用的能源），也就是將廢棄的能源變成有用的能源，并疊加儲(chǔ)能系統(tǒng)助力智慧能源系統(tǒng)發(fā)展。以此理論為基礎(chǔ)，國家能源集團(tuán)北京低碳清潔研究院經(jīng)過示范與驗(yàn)證，采用端邊云結(jié)構(gòu)，開發(fā)了能源操作系統(tǒng)。

《能源評論》：您認(rèn)為，“四網(wǎng)四流”融合最核心的機(jī)理是什么？

陳清泉：2012年，我在德國波茨坦市的可持續(xù)發(fā)展先進(jìn)研究院任資深研究員時(shí)，發(fā)現(xiàn)了人的行為、能源和信息的互動(dòng)關(guān)系并發(fā)表了論文。其核心思想是：在人的先進(jìn)思想（上層建筑）指導(dǎo)下，可以采用先進(jìn)的信息（經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)）技術(shù)，即將信息和云、5G、人工智能技術(shù)結(jié)合，從數(shù)據(jù)變信息，再通過數(shù)字化變知識(shí)、智能，然后將此智能和能源（經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)）融合，就可產(chǎn)生智能能源，也就是將廢棄的能源變成有用的能源，同時(shí)做到碳平衡，提高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。這也是人—信息—物理系統(tǒng)三位一體的融合創(chuàng)新。

《能源評論》：這一跨界融合有哪些更為廣泛的領(lǐng)域和載體？

陳清泉：其主要載體是智慧綜合能源服務(wù)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能網(wǎng)聯(lián)建筑。

智慧綜合能源服務(wù)將是實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)四流”融合的新的有效載體，是電力市場改革出現(xiàn)的新空間，也是未來能源服務(wù)領(lǐng)域新的增長點(diǎn)和制高點(diǎn)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車不僅是交通工具，而且是物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、大數(shù)據(jù)的源泉、寬帶移動(dòng)的智能終端、5G通信的推動(dòng)者。智能網(wǎng)聯(lián)汽車本身又是移動(dòng)的計(jì)算機(jī)和分布式能源。

智能網(wǎng)聯(lián)建筑不僅是建筑物，而且會(huì)變成智能發(fā)電廠，因?yàn)槠浒惭b太陽能發(fā)電組件后，除了供給建筑本身的電力，還可以用多余的電能制氫，成為光伏、儲(chǔ)能、氫能、充電的載體和微網(wǎng)、納米網(wǎng)的組成部分。

《能源評論》：近年來，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，但用戶反映突出的老問題如里程焦慮、基礎(chǔ)設(shè)施不足一直并未真正解決。您認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)如何創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展？

陳清泉：對于充電問題，應(yīng)該認(rèn)識(shí)清楚的是，我們需要建設(shè)的不僅是充電樁，更應(yīng)該是充電網(wǎng)。充電樁和充電網(wǎng)的區(qū)別在于，前者是配電網(wǎng)下面的設(shè)備，受配電網(wǎng)的控制；而充電網(wǎng)是一群充電樁形成的網(wǎng)絡(luò)，是微網(wǎng)的組成部分，充電網(wǎng)可以和配電網(wǎng)交互，利用晚上電網(wǎng)低谷充電，也可以利用太陽能、風(fēng)能、儲(chǔ)能設(shè)備充電。對電網(wǎng)來說，新能源汽車是柔性的負(fù)荷，可以通過新能源汽車削峰填谷，從而調(diào)節(jié)和改變能源的結(jié)構(gòu)。

至于新能源汽車行駛里程的顧慮，不僅需要依靠動(dòng)力電池技術(shù)和燃料電池技術(shù)的不斷進(jìn)步來解決，也要依靠分析優(yōu)化人的行為、能源和信息三者的相互關(guān)系，基于用戶消費(fèi)習(xí)慣，將能源網(wǎng)絡(luò)和超算信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，融合各種充電技術(shù)（固定式充電、移動(dòng)式充電、機(jī)器人充電、無線充電以及換電），探索各方都能接受的車網(wǎng)互動(dòng)的技術(shù)策略、商業(yè)模式。例如，利用智能化技術(shù)，讓用戶通過手機(jī)了解離自己最近的充電樁，逐漸消除用戶的焦慮。

我們也看到，目前不少充電站利用率低、運(yùn)營虧損，所以應(yīng)充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)思維，創(chuàng)新商業(yè)模式，挖掘增值服務(wù)潛力，將充電站打造成智能運(yùn)營中心，讓用戶在充電的同時(shí)，可以享受各種增值服務(wù)（理發(fā)、美容、購物、閱讀等），以提高充電站的利用率和效益，打造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)鏈。

《能源評論》：您認(rèn)為，“四網(wǎng)四流”融合的終極用途是什么？

陳清泉：“四網(wǎng)四流”融合可以解決四大矛盾——新能源和化石能源的矛盾、一次能源和二次能源的矛盾、集中式能源和分布式能源的矛盾、電力能源和化工能源的矛盾。不同能源結(jié)構(gòu)間的耦合優(yōu)化，可以將廢棄的能源變得有用，提升能源效率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)零碳發(fā)展。

《能源評論》：“四網(wǎng)四流”具體怎么解決您說的四大矛盾？

陳清泉：“四網(wǎng)四流”融合最核心的是能源網(wǎng)，具有互動(dòng)的特征，其特點(diǎn)包括跨行業(yè)、數(shù)據(jù)化、服務(wù)化等，通過解決上述矛盾，能夠產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

比如，當(dāng)多余的太陽能和風(fēng)能無法被電力系統(tǒng)接收時(shí)，可以利用電解水技術(shù)，將信息流變成物質(zhì)流——?dú)錃猓娏ο到y(tǒng)需要的時(shí)候再將氫氣與氧氣結(jié)合，變成燃料電池。通過能源互聯(lián)網(wǎng)，將能源流和物質(zhì)流進(jìn)行耦合，一方面能夠形成智慧能源系統(tǒng)，提高能源效率；另一方面，可以通過碳捕獲技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳平衡，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)提高生態(tài)效益，在實(shí)現(xiàn)能源價(jià)值流的同時(shí)做到低碳化發(fā)展。

現(xiàn)在是最好的時(shí)機(jī)

《能源評論》：自2016年以來，國家能源主管部門公示了多批次的智慧能源示范項(xiàng)目、多能互補(bǔ)項(xiàng)目，您如何評價(jià)其未來發(fā)展？

陳清泉：判斷這些項(xiàng)目是不是真正的智慧能源，不僅要看其是否注重信息化，還要看它能不能把沒用的能源變成有用的能源，有沒有把能源和物質(zhì)進(jìn)行融合與轉(zhuǎn)化。實(shí)際上，智慧能源系統(tǒng)一定要能夠把能源轉(zhuǎn)化為物質(zhì)來儲(chǔ)存。這種儲(chǔ)存不僅僅是依靠電池來儲(chǔ)能，而且要通過各種能源交互優(yōu)化，比如通過電制氫將能源變成物質(zhì)?；谶@一思路，下功夫分析出其產(chǎn)業(yè)機(jī)理和商業(yè)邏輯，才能推動(dòng)相關(guān)項(xiàng)目真正落地。

《能源評論》：如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，您如何評價(jià)其未來前景和發(fā)展節(jié)奏？

陳清泉：實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)融合、四流融合，將孵化出許多融合性技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。比如能源和信息的網(wǎng)格化相結(jié)合、分布式能源和超算相結(jié)合，將形成綠色的產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈等新的增長點(diǎn)。我們目前已經(jīng)在北京示范，將在福州等地試點(diǎn)，不久我們即將出版白皮書，希望白皮書能夠促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略合作，對新基建的科學(xué)實(shí)施產(chǎn)生影響。

對于“四網(wǎng)四流”融合項(xiàng)目，尤其是能源與互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，現(xiàn)在是最好的時(shí)機(jī)。我們要抓住機(jī)遇，把智慧能源產(chǎn)業(yè)真正做起來。建議在國內(nèi)外有條件的地方，在演示項(xiàng)目的基礎(chǔ)上去建設(shè)示范項(xiàng)目，再逐步推廣應(yīng)用成果。

原標(biāo)題:以“四網(wǎng)四流”融合 推動(dòng)能源革命 ——訪中國工程院院士陳清泉

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