萬眾創(chuàng)新下分布式能源如何發(fā)展

“互聯(lián)網(wǎng)+能源”革命的前夜，“能源互聯(lián)網(wǎng)”的共識雖尚未達成一致，但是，一個個創(chuàng)業(yè)者已經(jīng)燃起了革命的激情，一個個能源企業(yè)已經(jīng)吹響了進軍的號角。馬云認為，如果說第一次和第二次技術革命釋放了人的“體力”，那么這次技術革命釋放了人的“腦力”：夢想、激情、想象力、科技信仰、創(chuàng)新沖動……他說：“不是每一次工業(yè)或技術革命改變了世界，是技術背后的夢想改變了世界；不是單個的夢想推動世界改變，而是一群人、無數(shù)人的夢想，以及背后一整套的技術基礎、制度安排推動世界改變。”在互聯(lián)網(wǎng)改變世界之后，能源互聯(lián)網(wǎng)將再一次改變我們的生活、環(huán)境和文明的進程。

智能電網(wǎng)與分布式能源相輔相成

在北京能源專家俱樂部的一次研討會上，國際能源署前署長田中伸男曾對全球變暖加速憂心忡忡，尤其表現(xiàn)出對中國、印度等發(fā)展中國家過快增長的二氧化碳表示擔憂。他希望所有的國家都應承擔減排義務，因為他們相信大氣中的二氧化碳含量一旦超越450ppm，地球的變暖將不可逆轉(zhuǎn)。我在點評中，建議田中先生不必過于憂慮，因為改變我們命運的新技術已經(jīng)放在我們面前，智能電網(wǎng)將可以幫助我們解決環(huán)境的難題。我們建議國際社會不要過度地將注意力放在排放遏制政策上，而是應該更多地關注新技術的應用和普及。因為，人類依靠技術進步而改變命運的歷史就在昨天。

17世紀末18世紀初的英國，由于紡織業(yè)的快速發(fā)展幾乎要將英國的森林砍伐一空，人們像今天擔心全球變暖一樣擔心經(jīng)濟發(fā)展帶來的生態(tài)危機，像今天我們盼望新能源一樣期待新的燃料替代。后來，人們在威爾士的地下發(fā)現(xiàn)了豐富的煤炭，一時間，企業(yè)家紛紛投資開采煤礦。但是，隨著煤炭向地下挖掘，地下水阻止了人們的努力，人們想盡各種方法，發(fā)明了包括抽水機等新技術，但是由于沒有一個有效實用的動力源而止步不前。

1706年，紐科門和卡爾合作，發(fā)明了一種半自動的蒸汽機，并將這一技術應用在礦井抽水上，大大增加了煤礦的生產(chǎn)能力，使煤炭這種熱值高、能量密度大的“新能源”源源不斷地供應市場，大大減少了人們對木柴的依賴。1763年，瓦特在格拉斯哥大學修理一臺紐科門蒸汽機時，完善和創(chuàng)新設計了更加實用和高效的蒸汽機，并將這些新產(chǎn)品普及到各個行業(yè)，就此促進了各種新技術革命。

2008年美國次貸危機引發(fā)全球性金融危機。每一次金融危機都會促進新技術革命，1929年金融危機促進了蒸汽渦輪機、飛機、汽車、電話等技術的普及。而在2008年經(jīng)濟危機之后，智能電網(wǎng)成為人們討論的熱點。

今天，人類正在從互聯(lián)網(wǎng)走向物聯(lián)網(wǎng)，這其中也包括能源互聯(lián)網(wǎng)，從信息技術（InformationTechnology）走向數(shù)據(jù)技術（DigitalTechnology）。WIFI或電力線可以將用戶的各種電器設備的數(shù)據(jù)傳遞鏈接在一起。一旦將各種電器相互鏈接，各種各樣的家用電器將因此而完全改變，就如同我們今天的手機一樣，成為無所不能、無所不會的新“玩意兒”。智能電網(wǎng)將為未來的一系列創(chuàng)新搭建一個全新的平臺，就像當年的電話線作為一個傳遞數(shù)據(jù)的平臺，無數(shù)的人們將會在此發(fā)揮無盡的才智，創(chuàng)造今天我們還無法想象的全新的產(chǎn)品，并徹底改變我們的生活。

人類究竟需要智能電網(wǎng)解決什么問題？

首先是“精確供能”提高能源需求側(cè)的節(jié)能效率。

通過各種電子傳感、探測、遙控等信息技術對需求進行實時跟蹤，并進行智能化的分析、控制，實現(xiàn)精確供能。在人們需要的地方，根據(jù)需求能源的形式，以實際需求的量度，有針對性地進行能源供應。

比如，在有人的房間，在人們需要的地點，根據(jù)室內(nèi)的實際照度、使用者對色溫的要求，進行適當?shù)摹⑨槍π缘恼彰?，就可以既滿足人的需求，又將能源浪費控制在最低的水平，從而提高能效，也減少了二氧化碳的排放。這擺脫了我們長期靠人本身的自覺性被動節(jié)能的方式，使人們的生活質(zhì)量在不受影響的狀態(tài)下，更舒適，更方便，更節(jié)省?？啃畔⒓夹g和智能控制將能源節(jié)約下來，將污染排放消減下來。

其次是通過智能化的需求側(cè)管理提高能源用戶的終端響應能力。

單憑人的積極性對能源需求側(cè)管理基本不可行。在現(xiàn)行的電力體制的利益格局下，需求側(cè)管理對于優(yōu)化用電、用氣、用熱結(jié)構，平衡系統(tǒng)運行的貢獻難以發(fā)揮，也難以奏效。一旦供電緊張，需求側(cè)管理往往成為“拉閘限電”的代名詞；當電力過剩，需求側(cè)管理又成了電力促銷的一種手段。所謂“黃金十年”，政府把工作重點從節(jié)能減排，變?yōu)?ldquo;保增長”，需求側(cè)管理以“削峰填谷”為名，大力推廣類似電鍋爐這樣的將高端能源服務低端需求的技術，幫助消化更多的電力。而依靠信息智能控制技術，將需求側(cè)管理融入每一個電器產(chǎn)品設計和智能系統(tǒng)優(yōu)化配置上，使得人對能源的實際需求、供需雙方響應、終端用電設施與智能電網(wǎng)及分布式能源通過數(shù)據(jù)鏈進行互動優(yōu)化配置，讓彼此都達到最佳狀態(tài)。只有通過這樣的技術進步，才能從根本上解決需求側(cè)管理問題。

比如：一座建筑、一個醫(yī)院、一個工廠有無數(shù)個電動機，電梯、水泵、風機都要電動機驅(qū)動運行。電動機在啟動時的電流峰值是運行電流的5至7倍，如果同時啟動將占用大量供電系統(tǒng)的負荷容量，造成發(fā)電裝機、輸電系統(tǒng)、供電設備和配電設施容量大、投資大、利用效率低的問題，用戶的容量電費也會大增。如果通過智能控制，將電機啟動時間根據(jù)用戶實際需求錯開，就可以大幅度降低電力負荷和相關投資，這對于智能電網(wǎng)易如反掌，電力系統(tǒng)也將為此得以優(yōu)化，供需雙方效益顯著。

在工業(yè)化信息部支持下，中國電力聯(lián)合會組建了一個“工業(yè)用電需求側(cè)管理中心”。他們通過在用戶側(cè)安裝部分電力數(shù)據(jù)監(jiān)控設施，并對數(shù)據(jù)分析，能為電力用戶進行節(jié)能優(yōu)化管理建議。所有工作只在信息層面，不必進行大規(guī)模改造，就可以幫助用戶減少10%以上的電費，個別用戶節(jié)能甚至高達50%。

其三是電網(wǎng)的自由接入，通過供需互動解決分布式能源、可再生能源和資源綜合利用設施以及電動汽車的電力并網(wǎng)。

大地普照的陽光為我們帶來隨處可見的可再生能源，如太陽能、風電、小水電、生物質(zhì)能發(fā)電等，但是這些可再生能源又受到各種各樣的限制，電力品質(zhì)難以符合人類的需求，接入系統(tǒng)十分麻煩。需要電的時候可能沒有電，不需要電時又滾滾而來。對于傳統(tǒng)的被動授電式的電網(wǎng)，這樣的電能常常被稱之為“垃圾電能”，大量接入系統(tǒng)對于電網(wǎng)安全和其他電源的經(jīng)濟運行都構成災難。如何通過能源供需的互動解決好這些“垃圾電能”的優(yōu)化利用，一直就是一個極大的難題和挑戰(zhàn)。

按照傳統(tǒng)金字塔式的規(guī)?；膬r值取向，我們只能排斥這樣的電能；在西部陽光充足的地區(qū)大量建設工業(yè)化大規(guī)模的可再生能源基地，“風電三峽”、“太陽能三峽”、“生物質(zhì)發(fā)電三峽”紛紛被提到建設日程，電網(wǎng)面對這些“三峽”只能千里迢迢建設特高壓交流電網(wǎng)遠距離輸送到東部用電負荷中心進行消納。但是這樣的系統(tǒng)又給我們帶來一系列的難題：（1）全國的電力用戶如何適應這種變化無常的電能；（2）長距離輸電帶來的損耗和成本增加；（3）一旦輸電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，源源不斷的太陽能、風能會繼續(xù)向電網(wǎng)送電，危及電力系統(tǒng)安全。

在分布式能源系統(tǒng)構筑的智能電網(wǎng)中，用戶則通過調(diào)節(jié)供電秩序、關閉或啟動天然氣發(fā)電機組、小水電機組、蓄能電站等方式，靈活調(diào)節(jié)機組、控制需求側(cè)用電和蓄電設備，包括電動汽車等設備的多樣化智能調(diào)節(jié)手段，來共同解決分布式可再生能源的自由接入問題。

其四是通過全系統(tǒng)多電源互助和需求響應解決供電安全。

解決電力安全可以參考互聯(lián)網(wǎng)的辦法，利用各系統(tǒng)的冗余（這是IT經(jīng)常使用的概念），相互提供安全保障。比鄰的分布式能源系統(tǒng)冗余的發(fā)電容量，現(xiàn)有電力系統(tǒng)的備份容量，蓄能設備包括：UPS應急電源、電池蓄能電站和電動汽車的蓄電池等儲能設備，彼此提供安全互助，比任何解決方案都更加可行。不僅是電能，天然氣、熱能、冷能也可以采取類似方法通過相互聯(lián)網(wǎng)進行互助式的互保。電網(wǎng)、燃氣管網(wǎng)、熱力和制冷管網(wǎng)、可再生能源和資源綜合利用電站將共同構成一個能源安全一體化系統(tǒng)，在智能電網(wǎng)的調(diào)配下，保障電力供應安全。

其五是為大規(guī)模發(fā)展蓄電式交通工具和蓄電式農(nóng)機提供優(yōu)化控制平臺。

大力發(fā)展蓄電式交通工具和蓄電式農(nóng)機，減少對石油資源的依賴，將成為全世界的必然趨勢。內(nèi)燃機作為交通動力的能源轉(zhuǎn)換效率在15%～18%之間，很難再大幅度提升。而電能轉(zhuǎn)換動能的效率可達90%，加之蓄電池充電放電效率在90%，所以從電到動力的效率超過80%。最先進的天然氣燃氣輪機發(fā)電全部轉(zhuǎn)換電能的效率在55%～60%，石油轉(zhuǎn)換電能效率53%～55%，煤炭轉(zhuǎn)換效率40%～45%。電動汽車的能源利用效率在32%～47%，較之內(nèi)燃機提高1至2倍以上。但隨之帶來的管理問題是，這些設備在什么時候充電才能既不增加電網(wǎng)負荷，又能有效利用多余的電能。電動汽車若任其肆意發(fā)展而不進行優(yōu)化控制，將嚴重影響電網(wǎng)和電源。此外，我們上面談過，這些設備的蓄電能力也是電網(wǎng)調(diào)節(jié)和安全的重要組成部分。這要求我們建設一個足夠聰明智慧的電網(wǎng)，充分利用彼此的優(yōu)勢，彌補彼此的不足，實現(xiàn)資源的優(yōu)化整合。

最后是打造一個創(chuàng)新平臺，為智能化電器和信息家電建立一個全面創(chuàng)新的技術環(huán)境。

發(fā)展智能電網(wǎng)，電力線載波數(shù)字化通信將不可回避。按照目前的技術，使用220V電線可以達到600M帶寬的通信速度，而大多數(shù)電話線寬帶通信速度僅為30M，少數(shù)用戶可以得到50M帶寬的電話線通信服務。4G無線通信技術的速度也就能達到100M，5G可以達到1G，而電力通信如果將兩條電線全部用上，現(xiàn)有技術就已經(jīng)超過5G，未來電力線的潛力還有待進一步發(fā)掘。如果我們將電力線作為局域信息交互平臺，互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字視頻電話、數(shù)字電視都可以借助這一通道，幾乎無成本地普及信息化，而且使無線通信更加安全。

今天的智能電網(wǎng)和智慧能源系統(tǒng)將形成一個新的能源互聯(lián)網(wǎng)，就像當年的電話線網(wǎng)絡成為信息技術的創(chuàng)新平臺一樣，似乎是歷史的再次翻版，人類將通過這一技術革命大幅度提高能源利用效率、降低能源需求，使更多的新能源、可再生能源和廢棄資源得以有效利用，從而減少溫室氣體的排放，實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。我們相信，今天對全球變暖的擔憂終將成為歷史，一個人類戰(zhàn)勝自我實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的故事，將永遠流傳給我們的子孫后代。

分布式系統(tǒng)——黑暗中的燈塔

2012年10月28日至30日，在肆虐加勒比海諸國，造成傷亡慘重后，颶風“桑迪（Sandy）”橫掃美國的東海岸。美國東部地區(qū)大部遭遇末日般的狂風暴雨、暴雪和洪澇災害，颶風導致大范圍的停電、斷水、通信和交通中斷，一些地區(qū)發(fā)生火災，數(shù)百棟房屋焚毀，交通事故不斷，2萬架次航班被迫取消。全美17個州820萬戶被困在家中的居民遭受斷電之苦，其影響波及美國5000多萬人口。“桑迪”毀壞了大量公共設施、民房、建筑，數(shù)十萬人無家可歸，113人死于非命，損失超過500億美元，這是美國歷史上被看成是“世界末日”的影響最大的自然災害。

災難毀壞了大紐約、新澤西地區(qū)的電力系統(tǒng)，數(shù)以百萬的家庭供電中斷。由于電力中斷造成電動水泵驅(qū)動的排水系統(tǒng)無法工作，紐約的地鐵、通往外部的荷蘭隧道和無數(shù)建筑的地下室都被洪水灌滿。被困在曼哈頓高樓大廈中的紐約人被折騰苦了，斷電、斷水、斷暖、斷炊、斷電梯，上上不去，下下不來；澡沒法洗，廁所沒法沖，甚至飲水都成了問題；電視看不見，電腦不能用，手機、iPad沒法充電，斷電使電訊及無線網(wǎng)絡無法正常使用，人們一夜之間回到了原始社會。“桑迪”摧毀的電力系統(tǒng)遲遲無法恢復，紐約長島的4.5萬用戶在風暴過去15天后，仍生活在無電可用的困境之中。憤怒至極的民眾在電力公司門前抗議，而電力公司抱怨由于電價低，投資不足，電網(wǎng)過于陳舊而無法應對災難。專家們也在質(zhì)疑，按照目前的電網(wǎng)技術模式，即便增加投資，在這樣的災難之中能夠保障電力供應嗎？

其實，并非所有住在美國東海岸的人們都陷入無電的尷尬。在紐約、新澤西地區(qū)那些擁有分布式能源系統(tǒng)的建筑、學校、酒店、居民區(qū)，甚至家庭，都沒有陷入無電可用的困境。埋在地下的天然氣管網(wǎng)始終保障了供氣，而依靠天然氣的分布式能源裝置和屋頂光伏電站也始終保障了用戶的電力、熱力供應。在曼哈頓，人們不得不排隊等待在擁有分布式能源供電的酒店租到一個房間，等著進去洗個澡、充充電、上上網(wǎng)、看看電視，享受享受人間的生活。

媒體和好萊塢抓住了這一末日情景充分發(fā)揮，營造了令人心驚膽戰(zhàn)的末日故事。在傳媒消費的世界里，“桑迪”是末日景象的前兆。被傳為“世界末日”的2012年12月21日“冬至”，在瑪雅人的歷法上其實是一個新時代的開啟。據(jù)瑪雅長老們解釋，瑪雅的歷法由公元前3114年開始，5125年為一個長周期，每394年一個輪回，現(xiàn)在已經(jīng)過了13個輪回，結(jié)束時間為2012年12月21日，并非指這一時間是世界的末日，而是一個新的長周期和輪回的開始。人類將開啟一個新的紀元。如果說，火創(chuàng)造了人類的文明，能源技術推動了人類的社會進步，那么新的能源技術自然將為人類開啟一個新的時代?？刻烊粴夤芫W(wǎng)系統(tǒng)支撐的燃氣分布式能源系統(tǒng)在災后黑暗中的北美東海岸就像星星之火，為人類能源的利用方式帶來了新的時代。

分布式能源，其實早在4個月前的印度大停電中也曾大顯身手。2012年7月30日，印度當?shù)貢r間凌晨2時30分，因天氣炎熱居民大量使用空調(diào)、農(nóng)民大量偷電灌溉、各邦電力公司肆無忌憚地超負荷用電，印度北方電網(wǎng)出現(xiàn)了大范圍的“崩潰”。北方電網(wǎng)包括首都新德里在內(nèi)的9個邦，占印度全國負荷18％約3567萬千瓦停電。3.7億人在酷暑中被驚醒，在黑暗悶熱中不知所措。一個個陷入癱瘓的城市路燈、紅綠燈熄滅，鐵路交通中斷，地鐵停運，電梯無法運行，供水系統(tǒng)癱瘓，加油站無法工作，居民被迫在盛夏酷暑中忍受沒有電扇、空調(diào)、冰箱和水的煎熬，因電視、廣播和互聯(lián)網(wǎng)中斷而陷入末日般的恐慌……

印度停電雖然是家常便飯，但印度的電力公司應對停電卻比美國更有效率。到2012年7月30日清晨經(jīng)過印度電力部門的積極搶修，就已經(jīng)恢復了60％的供電；下午1點，70%的停電用戶恢復供電，首都新德里全面恢復供電；下午4點半，恢復了85%的供電；隨后95%的電力用戶也都陸續(xù)恢復了供電，人們松了一口氣。然而，在印度北部電網(wǎng)恢復供電數(shù)小時后，于7月31日下午1點05分，包括首都新德里在內(nèi)，被同步交流電網(wǎng)緊緊綁在一起的印度北部電網(wǎng)、東部電網(wǎng)和東北電網(wǎng)像多米諾骨牌一樣陸續(xù)陷入“大崩潰”，全國28個邦中有20個邦再次陷入黑暗，覆蓋6.7億人口的大范圍完全停電，這是人類有史以來影響人口最多的一次電力系統(tǒng)事故。

在大停電中，印度的分布式能源在稀稀落落的夜空下，成了黑暗中的燈塔。其中最著名的就是“DLF數(shù)碼城”。DLF公司是印度最大的房地產(chǎn)商，該公司在印度德里機場附近哈里亞拉邦葛岡鎮(zhèn)開發(fā)建設了一個占地面積超過12平方公里的現(xiàn)代化“私營城市”。其中的“DLF數(shù)碼城”是基于諸多標志性建筑和具有未來形態(tài)基礎設施系統(tǒng)的典范城區(qū)。微軟、諾基亞、愛立信、渣打銀行等世界五百強企業(yè)，以及印度的軟件和信息服務企業(yè)入駐總建筑面積超過180萬平方米的現(xiàn)代化建筑群。

印度曾經(jīng)是英國的殖民地，很多印度人說英語，這為印度成就了一個世界級的現(xiàn)代服務業(yè)。無論你在美國打電話訂一個“多米諾比薩餅”，在佛羅倫薩打電話訂酒店，還是在倫敦打電話訂飛機票，或者在洛杉磯向銀行查賬，接電話的都是萬里之外的印度女孩子。而在印度中斷供電對于全世界的服務業(yè)幾乎是一個災難性的問題。

印度的電網(wǎng)公司雖然向用戶征收巨額電力系統(tǒng)配套費，但無法承諾保障供電質(zhì)量和供電的可靠性，有時甚至連建設工期也難以保障。這迫使DLF公司自己解決問題。他們異想天開地在所有大樓的地下室內(nèi)，安裝互聯(lián)網(wǎng)式的分布式能源系統(tǒng)，通過分布式能源系統(tǒng)，為全部12幢建筑供電、制冷和供應生活熱水。

這一互聯(lián)網(wǎng)式的分布式能源系統(tǒng)，由安裝在不同樓宇中的59臺發(fā)電機組組成，總裝機18.6萬千瓦，每臺機組平均容量只有3150千瓦；而發(fā)電機余熱為所有12棟建筑提供27.5萬千瓦的空調(diào)負荷。中國遠大公司為該系統(tǒng)提供33臺余熱吸收式制冷機組，形成相當于每建筑平方米103瓦供電能力和153瓦的供冷能力，100%滿足了建筑內(nèi)大量計算機消耗的電力和冷卻及空調(diào)的需求。為保障該分布式能源系統(tǒng)安全可靠、高效運行，他們采用智能電網(wǎng)技術和智能冷網(wǎng)技術，以及互聯(lián)網(wǎng)服務器式的陣列式機組布置模式，多套小容量機組平行供電，可將全部余熱回收梯級利用，使系統(tǒng)能效提高到85%。該系統(tǒng)依靠從卡塔爾進口的液化天然氣，通過天然氣管網(wǎng)躉售給DLF公司，使用液化天然氣備用調(diào)峰，這樣能源系統(tǒng)完全獨立于電網(wǎng)之外運行。在環(huán)保上，這個系統(tǒng)大幅度減少燃煤發(fā)電產(chǎn)生的粉塵、二氧化硫、氮氧化物和PM2.5，每年凈減少3.6萬噸二氧化碳排放，相當于種了190萬棵大樹。全部投資在2至3年內(nèi)收回。無論經(jīng)濟性、社會效益和環(huán)境效益都得到了革命性的改變。

美國和印度的尷尬，讓全世界從事能源戰(zhàn)略的研究者都看清了方向——未來的能源系統(tǒng)一定是DLF模式的扁平化的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。人類必將從傳統(tǒng)的大型金字塔式能源系統(tǒng)，走向扁平化的互聯(lián)網(wǎng)式的能源系統(tǒng)。

世界將迎來扁平的未來

早在2001年初，中國科學院徐建中院士在人民大會堂舉行的一個研討會上，就清晰地描述了未來的一個扁平化的能源系統(tǒng)的形態(tài)：它將是一個互聯(lián)網(wǎng)式的能源系統(tǒng)，將以清潔的天然氣分布式能源為主，與分布式的可再生能源，以及分布在用戶端的各種資源綜合利用熱電設施為輔；信息化的電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、熱力管網(wǎng)和供冷管網(wǎng)將它們彼此連接，結(jié)合蓄能儲能，相互補充，相互平衡，相互保障，將能源的利用效率大幅度提升，將污染和溫室氣體排放降至最低，在經(jīng)濟可行的前提下，最大限度地提高能源的自保能力和能源安全，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。我們稱為“第二代能源系統(tǒng)”。

今天的能源模式，是第一、第二次工業(yè)革命后形成的。1870年開啟的第二次工業(yè)革命的科學技術突破主要表現(xiàn)在三個方面，即電力的廣泛應用、內(nèi)燃機和新交通工具的創(chuàng)制、新通信技術的發(fā)明。這一時期的工業(yè)系統(tǒng)追求“規(guī)模效益”，將城市、企業(yè)、工廠、發(fā)電設施與電網(wǎng)等越建越大，將社會化的生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展到極致。特別依賴集中的資源，如煤炭、石油等。世界煤炭資源局限在資源豐富的少數(shù)地區(qū)，煤炭的開采、運輸和轉(zhuǎn)換都需要一定規(guī)模，規(guī)模經(jīng)營則形成龐大的壟斷企業(yè)；石油資源更是集中在少數(shù)資源豐富的國家，更是上升至國家和國家集團才能對資源進行控制。這種追求規(guī)模的經(jīng)濟模式也帶來了巨大的代價。整整兩個世紀的依賴，世界日益陷入嚴重的環(huán)境污染與溫室氣體效應；地緣政治沖突與爭奪資源的殺戮；壟斷與社會的不公；貧富差距與腐敗……

20世紀70年代個人計算機時代到來，天然氣分布式能源（當時被稱為CHP—熱電聯(lián)產(chǎn)）在能源危機之后開始普及，人類突然意識到世界即將發(fā)生變化，我們不必再遵循“規(guī)模效益”的金科玉律。隨著光伏技術的進步、價格不斷降低，分布式的供能變得越來越方便易得。信息技術的突破，使我們完全有可能根據(jù)經(jīng)濟、資源、環(huán)境和需求的實際效益，因地制宜地確定規(guī)模。到了20世紀90年代，人類意識到可以像互聯(lián)網(wǎng)一樣創(chuàng)造一個廣泛參與的，自下而上的，由各種能源共同組成的，相互補充，相互彌合，以滿足用戶需求為核心的新型的能源系統(tǒng)——第二代能源系統(tǒng)，即信息時代的、不以規(guī)模效益為目標的，針對用戶各種需求的新型能源系統(tǒng)。

11年后的2012年，美國未來學家杰里米•里夫金著書《第三次工業(yè)革命》中描繪道：“數(shù)以億計的人們將在自己家里、辦公室里、工廠里生產(chǎn)出自己的綠色能源，并在‘能源互聯(lián)網(wǎng)’上與大家分享，這就好像現(xiàn)在我們在網(wǎng)上發(fā)布、分享消息一樣。能源民主化將從根本上重塑人際關系，它將影響我們?nèi)绾巫錾?、如何管理社會、如何教育子女和如何去生活?/p>

“第二次工業(yè)革命已經(jīng)日薄西山，工業(yè)排放的二氧化碳正在威脅世界上所有生物的生存，這些是愈發(fā)明顯的事實。我們的當務之急應該是對未來的經(jīng)濟模式進行大膽的描述，以指引我們進入后碳時代的可持續(xù)發(fā)展之中。

“縱觀人類歷史，新型的通信技術與能源體系交匯之際，正是經(jīng)濟革命發(fā)生之時。現(xiàn)在，互聯(lián)網(wǎng)技術與可再生能源即將融合，并為第三次工業(yè)革命奠定一個堅實的基礎。這一革命無疑將改變整個世界。”

分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)，是里夫金憧憬的第三次工業(yè)革命的能源系統(tǒng)的核心，而他更加注重的是可再生能源，這是他認為的戰(zhàn)略主線。然而，他是一個未來學家而不是一個能源科學家，他忽略了一個他自己一直秉持的觀點：“熵定律”。熵定律也稱為熱力學第二定律，根據(jù)這一定律，世界上沒有一種能源是沒有代價的，可再生能源同樣如此，區(qū)別只是有的代價你不知道，或你目前還可以忍受。美國2006年以來突然興起的非常規(guī)油氣革命，正實實在在地形成了人類另一條能源戰(zhàn)略主線，也為美國實現(xiàn)提高能效和減排溫室氣體起到了至關重要的決定性作用。

非常規(guī)油氣的頁巖氣開發(fā)的大突破，被世界形容為“一場靜悄悄的革命”。古地質(zhì)沉積形成的頁巖層，貫穿于從古生代5.7億年至5.05億年前的寒武紀，一直到中生代1.45億年至6550萬年前的白堊紀間的各個歷史年代。遍布整個大陸和海洋的地殼之中，資源總量達數(shù)千萬億立方米；還有，聚集在深海之中的可燃冰——天然氣水合物的數(shù)量更是多得驚人，地球上已知的天然氣資源足以維系人類數(shù)百年的文明。天然氣不含硫、氮等污染物質(zhì)，分子結(jié)構中只有一個碳原子，是最清潔低碳的碳氫化合物，是最高效、靈活、經(jīng)濟的能源，也是至今地球上仍在生成產(chǎn)出的“化石能源”。人類的能源進程不可能超越天然氣時代，而靈活的天然氣的大規(guī)模利用，可以大幅度增加人類使用可再生能源的比例，降低其使用成本。天然氣一個碳原子，產(chǎn)生溫室氣體最少，溫室氣體并非完全有害，沒有溫室氣體地球上的高等級生物，其中也包括人類，將無法生存?，F(xiàn)在的問題是溫室氣體排放過量，而人類轉(zhuǎn)向天然氣時代，這一問題將會逐步達到平衡與和諧的狀態(tài)。

美國在“頁巖氣革命”的推進下，正在快速恢復制造業(yè)，推動美國實行一次“再工業(yè)化革命”。低廉的天然氣不僅壓低了油價，替代了煤炭和石油，還大幅度降低了運輸和多種化工與金屬原料的成本。頁巖氣在美國吸引了全球大量投資，增加了150萬美國人的新就業(yè)和政府財政稅收，幫助美國逐步擺脫了經(jīng)濟危機。美國的能源戰(zhàn)略經(jīng)過2008年金融危機之后已經(jīng)越發(fā)清晰，依靠“頁巖氣革命”增加天然氣供應，通過發(fā)展分布式能源和天然氣交通，直接替代煤炭和石油，以天然氣分布式能源為核心組成微電網(wǎng)，更多地容納各種間斷而不穩(wěn)定的可再生能源，將這些微電網(wǎng)與用戶互動，再將微電網(wǎng)彼此連接成為智能電網(wǎng)，并將智能技術進一步延展到天然氣、供熱、供冷、供水、排水系統(tǒng)。通過技術優(yōu)勢降低能源成本，保持美國發(fā)展先進制造業(yè)的競爭力，并通過智能化維持信息技術的戰(zhàn)略優(yōu)勢和戰(zhàn)略遏制能力。

“頁巖氣革命”和分布式能源的結(jié)合，讓美國實現(xiàn)了“能源獨立”。在未來，當能源互聯(lián)網(wǎng)的時代來臨，各種分布式的可再生能源、利用各種工業(yè)或生活廢棄物制造的能源、加之蓄能和電動汽車，人們將徹底實現(xiàn)一種協(xié)同共享的能源獨立。人們能源獨立的夢想，將越來越朝著現(xiàn)實的方向演進。一個沒有黑暗尷尬、能源與信息一體、互聯(lián)互動的時代，正在向我們走來。