在過去的工業(yè)革命中，技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了對當(dāng)時經(jīng)濟(jì)的全面改革，而第三次產(chǎn)業(yè)革命中，個人技術(shù)和一體化系統(tǒng)正在創(chuàng)造一個人類共同渴望的生態(tài)系統(tǒng)，并最終將跨越到第四次工業(yè)革命中去。因?yàn)樾乱惠喒I(yè)革命關(guān)乎的不僅僅是經(jīng)濟(jì)競爭問題，更是包括能源在內(nèi)的人類生存發(fā)展的生態(tài)問題。

三次產(chǎn)業(yè)革命的周期性

產(chǎn)業(yè)革命的周期性

1939年，奧地利人熊彼特總結(jié)和分析前人的觀點(diǎn)，以“創(chuàng)新理論”為基礎(chǔ)首次提出經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中同時存在著長、中、短“三種周期”理論。“長周期”即為“康德拉季耶夫”周期，“中周期”即為“朱格拉周期”，“短周期”為“基欽周期”。熊彼特還宣稱，上述幾種周期并存而且相互交織的情況。在他看來，一個“長波”大約包括有六個“中周期”，而一個中周期大約包含有三個“短周期”。熊彼特沿襲了康德拉季耶夫的觀點(diǎn)，把百余年來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程進(jìn)一步分為三個“長周期”，而且用“創(chuàng)新理論”作為基礎(chǔ)，以各個時期的主要技術(shù)發(fā)明和它們的應(yīng)用，以及生產(chǎn)技術(shù)的突出發(fā)展作為各個“長周期”的標(biāo)志。

熊彼特在1934年的《經(jīng)濟(jì)發(fā)展理論》中對三次長周期的劃分為：第一波長周期從18世紀(jì)80年代到19世紀(jì)50年代，是所謂第一次“產(chǎn)業(yè)革命時期”，這個周期的基本特征是手工制造或工場制造的蒸汽機(jī)逐步推廣到所有工業(yè)部門和工業(yè)國家，也可以說是煤炭成為主要能源階段；第二波長周期從19世紀(jì)50年代末年到19世紀(jì)末，是所謂的“蒸汽機(jī)和鋼鐵時代”或“鐵路化時代”，即第二次產(chǎn)業(yè)革命，其特征是機(jī)器制造的蒸汽機(jī)成為主要的動力機(jī)，并得到普及，也可以說是石油和煤炭共同主導(dǎo)的時代；第三波長周期從1898年開始（當(dāng)時這個“長周期”尚未最后結(jié)束），是所謂“電氣、化學(xué)和汽車時代”，即第三次產(chǎn)業(yè)革命，其特征是電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)在工業(yè)部門中的普遍應(yīng)用，可以說是電氣、石油和煤炭共同使用階段；后來，人們把以電子計算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用以及信息化和智能化作為第四波長周期的標(biāo)志，現(xiàn)在正在確定標(biāo)志性方向，對能源來說，是將能源更加優(yōu)化可控和在控。因此，迄今為止，伴隨著四次科技和產(chǎn)業(yè)革命也產(chǎn)生了四波康德拉季耶夫周期（每周期為45～60年），當(dāng)然，第四波應(yīng)該到達(dá)第三至四個中周期。

產(chǎn)業(yè)革命的特征

回顧過去的三次產(chǎn)業(yè)革命，似乎至少可以總結(jié)出三個顯著特征：一是產(chǎn)業(yè)革命必須是符合人類社會變革的需要，從而滿足人類消費(fèi)意愿。前三次產(chǎn)業(yè)革命都是在人類要提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)大生產(chǎn)和生活水平提高的需要，人類因此愿意去投資和改變；二是產(chǎn)業(yè)革命必須是深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活方式。第一次產(chǎn)業(yè)革命將人類從手工制造時代帶入機(jī)器生產(chǎn)時代，從第二次到第三次產(chǎn)業(yè)革命，通過火車鐵路、汽車公路和計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對地域限制的突破，甚至形成了全球的無形網(wǎng)絡(luò)，深刻改變了人類的經(jīng)濟(jì)交往和生活方式；三是產(chǎn)業(yè)革命必須能夠形成相當(dāng)長的產(chǎn)業(yè)鏈，使生產(chǎn)者大量轉(zhuǎn)移到新的生產(chǎn)方式中。汽車產(chǎn)業(yè)從現(xiàn)在的眼光看屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但作為第三次產(chǎn)業(yè)革命的產(chǎn)物，汽車產(chǎn)業(yè)形成了至今為止最長的產(chǎn)業(yè)鏈，極大地解決了就業(yè)問題。因此，正在發(fā)展中的計算機(jī)、通訊、信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也分散形成了很長的產(chǎn)業(yè)鏈，只是沒有像汽車產(chǎn)業(yè)顯得那樣集中而已。

新一波產(chǎn)業(yè)革命方興未艾

新一波產(chǎn)業(yè)革命進(jìn)入信息思維空間

2018年初，世界經(jīng)濟(jì)論壇估計，100個國家已經(jīng)為工業(yè)4.0做好了準(zhǔn)備。工業(yè)4.0起源于德國政府推動制造業(yè)數(shù)字化的一項(xiàng)高科技戰(zhàn)略。它包括網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和認(rèn)知計算。工業(yè)4.0的小單元通常被稱為“智能工廠”，因?yàn)樗鼈儗⒓删W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和工廠的制造過程無縫銜接，并由去中心化的決策支持。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時通信和協(xié)作。下面十項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為是工業(yè)4.0包括的主要內(nèi)容：

1.大數(shù)據(jù)分析：現(xiàn)在，隨著計算能力的增強(qiáng)，我們現(xiàn)在可以實(shí)時分析大量的數(shù)據(jù)。從生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)等不同來源收集的數(shù)據(jù)，以及企業(yè)和客戶管理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，都需要進(jìn)行整理，最終成為支持實(shí)時決策的基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)還將決定企業(yè)的重大決策，因?yàn)樗诒举|(zhì)上更具預(yù)測性，能夠洞察因果關(guān)系、未來趨勢和行為。

數(shù)據(jù)集的互操作性、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)安全問題是挖掘大數(shù)據(jù)潛力需要解決的關(guān)鍵問題。另外，目前的分析能力與數(shù)據(jù)生成速度之間也需要縮小“分析差距”。

2.智能機(jī)器人：制造業(yè)為提高生產(chǎn)效率和精度，機(jī)器人首先推動了工業(yè)4.0的發(fā)展，因此，制造業(yè)是第一個擁有機(jī)器人的行業(yè)，這些機(jī)器人將在自身和人類之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，以擴(kuò)大現(xiàn)有的生產(chǎn)能力和效率。

3.模擬系統(tǒng)：是指利用實(shí)時數(shù)據(jù)，在虛擬模型中反映物理世界。該模型旨在幫助用戶在虛擬模型中測試活動，以便根據(jù)時間、成本和總體效率提前調(diào)整，以應(yīng)對現(xiàn)實(shí)中的變化。

4.橫向聯(lián)系和垂直集成：當(dāng)一個任務(wù)與制造流程中的其他任務(wù)銜接脫節(jié)時，可以通過流程自動化將這些任務(wù)相互聯(lián)系在一起，為突發(fā)事件、同步活動、優(yōu)化資源甚至可能與框架之外的系統(tǒng)通信做好準(zhǔn)備。它的目標(biāo)是跨越整個價值鏈、公司、部門、職能和能力來創(chuàng)建一個更具凝聚力的網(wǎng)絡(luò)。跨系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)集成和互操作性旨在真正實(shí)現(xiàn)整個價值鏈的自動化。

5.物聯(lián)網(wǎng)：這將使更多的設(shè)備通過嵌入式計算相互“交談”。這種通過集中控制器進(jìn)行的通信還將分散分析和決策，從而實(shí)現(xiàn)更多的實(shí)時響應(yīng)。這一領(lǐng)域在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速增長，反過來又轉(zhuǎn)化為更大的機(jī)遇。

6.云計算：這是如軟件開發(fā)平臺、服務(wù)器、存儲和軟件等服務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上的使用，通常被稱為“云”。系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和功能將超越站點(diǎn)和公司邊界，將通信和反應(yīng)時間縮短到幾毫秒，極大地促進(jìn)更多用于生產(chǎn)和服務(wù)集成的數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù)。

7.網(wǎng)絡(luò)安全與區(qū)塊鏈：設(shè)備的連接性增強(qiáng)，以及開放網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的不斷流動，使得系統(tǒng)容易受到惡意軟件和間諜軟件的網(wǎng)絡(luò)威脅。識別這些威脅并保護(hù)數(shù)據(jù)對于維護(hù)工作協(xié)議和系統(tǒng)的完整性以及數(shù)據(jù)本身的保密性非常重要。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以保護(hù)虛擬世界的地步。

8.增材制造：這一領(lǐng)域最常見的示例是3D打印，用于模型制作和小規(guī)模生產(chǎn)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的長足發(fā)展對于生產(chǎn)小批量的定制產(chǎn)品很有吸引力，這些定制產(chǎn)品優(yōu)勢明顯：例如可以使用不同的材料，并將復(fù)雜輕型的設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

9.智慧能源:大數(shù)據(jù)中心和智能控制系統(tǒng)運(yùn)行，需要能源支撐，多數(shù)需要電能的保障，同時也是高能耗設(shè)備，如何發(fā)展智慧能源是可持續(xù)發(fā)展的需要。

10.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)：它在真實(shí)的特性之上添加了一個虛擬層以提供更多的信息和維度，增強(qiáng)理解和可視化。預(yù)計它將為工人和用戶提供更廣泛的用途，為改進(jìn)決策和工作程序提供實(shí)時信息。

新一波產(chǎn)業(yè)革命已經(jīng)開始

顯然，問題不在于新一波工業(yè)革命是否會發(fā)生，而在于它發(fā)生的速度。在歐洲、亞洲和美洲的許多國家，已經(jīng)開始了一場為工業(yè)4.0做好準(zhǔn)備的競賽，因?yàn)楣I(yè)4.0被越來越多地視為生產(chǎn)率提高的關(guān)鍵決定因素，同時它的成本效益將最終決定快速變化的技術(shù)和流程生態(tài)系統(tǒng)的收入增長。

德國被公認(rèn)為第四次工業(yè)革命的先驅(qū)，它以強(qiáng)大的教育成果、先進(jìn)的技術(shù)培訓(xùn)計劃、高素質(zhì)的現(xiàn)有勞動力和經(jīng)過證明的創(chuàng)新能力而脫穎而出。德國正在加快制定自己的標(biāo)準(zhǔn)，隨著工業(yè)4.0在2011年的推出，它是第一個加強(qiáng)產(chǎn)品、價值鏈和商業(yè)模式的數(shù)字化和互聯(lián)互通，推動數(shù)字制造業(yè)向前發(fā)展的國家之一。

另一個主導(dǎo)制造業(yè)的國家是美國。美國在生產(chǎn)要素驅(qū)動因素方面得分最高，在除可持續(xù)資源和制度框架外的所有驅(qū)動因素方面得分均排在前5名。目前處于圍繞第四次工業(yè)革命新興技術(shù)的主要發(fā)展前沿。此外，由于其強(qiáng)大的高等教育機(jī)構(gòu)，美國還能夠培養(yǎng)、吸引和保留先進(jìn)的人力資本。

2015年，中國為提升中國制造向高質(zhì)量發(fā)展，也為制造業(yè)創(chuàng)新提供資金。

工業(yè)4.0與循環(huán)經(jīng)濟(jì)在很多地方交叉。例如，機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步將使制造商能夠在越來越多的應(yīng)用中使用機(jī)器人，從而提高產(chǎn)量和減少浪費(fèi)，并延長產(chǎn)品壽命。利用3D打印技術(shù)按需生產(chǎn)零部件，可提高維修性，延長產(chǎn)品和設(shè)備的生命周期。這也將影響產(chǎn)品設(shè)計，未來的3D零件維修可以內(nèi)置到流程中。

工業(yè)革命對環(huán)境和氣候的影響一直是一個令人關(guān)注的問題。因此，工業(yè)4.0不只是通過自動化、提高生產(chǎn)率，同時開發(fā)創(chuàng)新的商業(yè)模式來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長，同樣重要的是如何管理廢物，并向循環(huán)經(jīng)濟(jì)邁進(jìn)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)不像線性經(jīng)濟(jì)那樣遵循“使用-處理”模型，而是遵循“使用-再用”模型。工業(yè)4.0支持循環(huán)商業(yè)模式，只消耗可再生資源。除了環(huán)境影響的可持續(xù)性作為生產(chǎn)驅(qū)動因素外，工業(yè)4.0本身也關(guān)乎傳統(tǒng)企業(yè)的生存和成長。隨著對非可再生能源依賴的增加，該行業(yè)的利潤遲早會受到影響。

智慧能源托起空間智能網(wǎng)絡(luò)

在未來，世界是否醞釀出一場轟轟烈烈的新一波產(chǎn)業(yè)革命是決定未來全球能否獲得新的經(jīng)濟(jì)增長引擎的關(guān)鍵。對于新產(chǎn)業(yè)革命形成，也將帶來世界新一波的朱格拉周期(中周期)，這會是智慧能源的興起嗎?回答應(yīng)該是肯定的，因?yàn)檫@是人類生存的需要。

新能源戰(zhàn)略給經(jīng)濟(jì)帶來增長希望

智能能源是指將能效技術(shù)與智能技術(shù)相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)具體的技術(shù)及其物質(zhì)或物理屬性，還沒有延伸到觀念、制度等非物質(zhì)或非物理的范疇。就其能源形式而言，新能源屬于智慧能源，但智慧能源的外延要大于新能源，例如相對傳統(tǒng)能源的清潔、高效利用技術(shù)也屬于智慧能源的范疇。

當(dāng)人們意識到科技革命可以成為經(jīng)濟(jì)增長引擎時，人們就會在經(jīng)濟(jì)衰退階段主動去尋找新的技術(shù)革命。奧巴馬當(dāng)美國總統(tǒng)時，向世人拋出了他的新能源戰(zhàn)略，為人們勾勒出新一輪產(chǎn)業(yè)革命的構(gòu)想。從產(chǎn)業(yè)革命必須具備的三個特征來看，新能源戰(zhàn)略給人們帶來希望。第一，新能源符合人類減少對地球資源過度消耗和環(huán)保的需求，只要全球?qū)Υ诉_(dá)成共識，人類就愿意投資和消費(fèi)新能源，即使在初期要承擔(dān)比使用傳統(tǒng)能源更高的成本。第二，新能源可以改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活方式，通過節(jié)能就可以大大提高生產(chǎn)效率。第三，新能源可以分散形成很大的產(chǎn)業(yè)鏈，由于人類生產(chǎn)和生活已經(jīng)離不開能源，因此新能源將不僅僅局限于新型能源生產(chǎn)過程，還將滲透到很多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，如汽車和建筑業(yè)等，形成新的新能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)，從而創(chuàng)造更多的就業(yè)。當(dāng)美國這項(xiàng)技術(shù)研制成熟后，就會掀起新一輪的全球擴(kuò)張，從而帶動新一輪全球經(jīng)濟(jì)增長。

掌控新一波工業(yè)革命再次點(diǎn)亮“中國制造”

在全球經(jīng)濟(jì)增長持續(xù)低迷的背景下，達(dá)沃斯年會似乎找到了破解全球經(jīng)濟(jì)難題的辦法，這次新工業(yè)革命將會給全球經(jīng)濟(jì)增長帶來新的動能。同時，也將在資本市場找到新的投資機(jī)遇，工業(yè)機(jī)器人等先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域有望迎來新一輪發(fā)展。

移動通訊的迅猛發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，尤其5G的出現(xiàn)，我國已經(jīng)具有偉大的世界引領(lǐng)作用。4G改變生活，5G改變社會，網(wǎng)速、超低延遲、超多設(shè)備連接數(shù)是5G的三大優(yōu)勢，已經(jīng)滿足感知系統(tǒng)的高精度，使移動物體比人類更加精準(zhǔn)，當(dāng)然，結(jié)合邊界計算等技術(shù)，移動智能控制成為可能，尤其是移動服務(wù)更強(qiáng)大，但5G仍然是空間信息傳輸，空間信息網(wǎng)絡(luò)的各種問題并沒有徹底解決，為實(shí)現(xiàn)高智能化就要與大數(shù)據(jù)、云計算、甚至霧計算結(jié)合。

5G的發(fā)展也有能耗問題，5G基站必須比4G高密度布置，大功率發(fā)射，應(yīng)該說與4G相比，5G基站是高能耗設(shè)備。從整體功耗來說，中興5G基站在100%功耗下是3674.85瓦，華為也達(dá)到了3852.5瓦，而中興4G基站只有1044.72瓦，5G基站功耗約為4G的3.5倍，在其他負(fù)載下5G功耗也要比4G高得多，平均是4G功耗的3倍左右。另外，5G基站還有一個問題就是空載功耗降不下來，中興和華為的5G基站空載依然有2200到2300瓦功耗，比4G的837瓦功耗高得多。

當(dāng)然，這是直觀對比，由于5G速率快得多，從能效比較，5G要好些，但也要加上基站密度和投資綜合考慮才是應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)。

我國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略是新一輪周期出現(xiàn)的基礎(chǔ)

可再生能源是相對于不可再生能源而言的，強(qiáng)調(diào)一定時空下能源的可再生性，無疑是智慧能源的一部分，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了能源的可再生，體現(xiàn)了人類的智慧。但可再生能源不等于智慧能源，因?yàn)橹腔勰茉催h(yuǎn)比可再生能源的范圍寬泛，不可再生能源的技術(shù)創(chuàng)新也屬于智慧能源的范疇。

能量守恒是自然法則，能量只能轉(zhuǎn)換不能消失，如何通過智慧能源實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，才能不會使能量在自然界中形成危機(jī)環(huán)境的因素是人類重大課題。能量利用一方面要注意生態(tài)約束條件，不要將廢棄能量分散到我們的生存環(huán)境中，尤其基礎(chǔ)環(huán)境，如空氣和江河湖海，人的生活質(zhì)量需要能源滿足自身要求，沒有生態(tài)文明就沒有人與自然和諧共生。清潔是智慧能源的一個重要屬性，但不是說所有的清潔能源都能歸入智慧能源的范疇，清潔能源必須還要滿足高效、安全等其他條件才能成為智慧能源，因此清潔能源與智慧能源擁有交集，但又不完全重合。

堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為第一動力。當(dāng)前，我國能源市場結(jié)構(gòu)和市場體系深層次問題仍很突出，科技創(chuàng)新在能源發(fā)展中的作用還不顯著，長期形成的粗放發(fā)展方式亟待轉(zhuǎn)變。習(xí)近平總書記關(guān)于能源安全新戰(zhàn)略的重要論述，深入總結(jié)我國能源發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，明確新時代我國能源發(fā)展必須加快轉(zhuǎn)換發(fā)展動力，把能源技術(shù)及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)培育成帶動我國產(chǎn)業(yè)升級的新增長點(diǎn)，從根本上回答了順應(yīng)能源發(fā)展大勢“怎么干”的問題。我們要堅(jiān)定實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)能源領(lǐng)域向智慧能源發(fā)展，只有將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與智慧能源的結(jié)合，才能推動新一輪產(chǎn)業(yè)革命出現(xiàn)，并向可持續(xù)化方向發(fā)展。