隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，傳統(tǒng)工業(yè)的很多概念都被顛覆，工業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化。同樣，此時(shí)煤炭、化石等傳統(tǒng)能源的利用方式也已經(jīng)難以為繼，而以美國(guó)頁(yè)巖氣革命為代表的“新能源”的開(kāi)發(fā)和利用，獲得了一定的成功，此時(shí)中國(guó)正力圖用國(guó)家“973”計(jì)劃實(shí)現(xiàn)能源的4.0，這是一場(chǎng)“能源賽跑”!
　　工業(yè)4.0是工業(yè)和信息的深度融合，那么能源4.0就是能源跟信息的深度融合。前所未有的信息技術(shù)正在滲透世界的每一個(gè)角落，世界上的能源結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)型，這就是我們所說(shuō)的能源4.0。就好像工業(yè)4.0并不是某種新設(shè)備、新機(jī)器的發(fā)明，而是整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)在運(yùn)作方面的升級(jí)一樣，能源4.0在不在于某種“新能源”的開(kāi)采和運(yùn)用，而在于整個(gè)能源系統(tǒng)的升級(jí)。
　　早在2014年召開(kāi)的2014第六屆世界非并網(wǎng)風(fēng)電與能源大會(huì)上，國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所、國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所、國(guó)家“973”計(jì)劃大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電項(xiàng)目組就共同舉行了新能源技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化助推高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)重大研究成果新聞發(fā)布會(huì)，發(fā)布非并網(wǎng)多能源協(xié)同供電和能源互聯(lián)網(wǎng)高耗能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的重大突破。世界風(fēng)能學(xué)會(huì)麥加德主席，國(guó)家發(fā)展改革委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院馬曉河副院長(zhǎng)、能源研究所韓文科所長(zhǎng)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所王昌林所長(zhǎng)、國(guó)家“973”計(jì)劃大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電項(xiàng)目首席科學(xué)家顧為東院長(zhǎng)及其團(tuán)隊(duì)骨干、世界風(fēng)能領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者和企業(yè)代表共計(jì)200多人出席發(fā)布會(huì)。
　　一、項(xiàng)目背景回顧
　　2007年7月，以江蘇省宏觀經(jīng)濟(jì)研究院顧為東院長(zhǎng)為首的團(tuán)隊(duì)，申報(bào)我國(guó)重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(“973”計(jì)劃)能源領(lǐng)域“大規(guī)模非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)三輪答辯，獲得科技部立項(xiàng)(編號(hào)：2007CB210300)，顧為東院長(zhǎng)為首席科學(xué)家，這是我國(guó) “973”計(jì)劃能源領(lǐng)域第一個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目。
　　項(xiàng)目主要研究風(fēng)電不并網(wǎng)，使之應(yīng)用于經(jīng)過(guò)改造能夠適應(yīng)風(fēng)電波動(dòng)的高耗能產(chǎn)業(yè)。這是首席科學(xué)家顧為東1980年開(kāi)始研究，并建立模型，1984年連續(xù)發(fā)表論文，歷經(jīng)30多年不懈研究完善，上升為國(guó)家“973”計(jì)劃重點(diǎn)研究項(xiàng)目。
　　在顧為東帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)7年研究及產(chǎn)業(yè)化工作，基礎(chǔ)理論取得重要突破，揭示了風(fēng)電應(yīng)用于海水淡化、油田抽油、電解鋁、制氫等生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行規(guī)律，把握了內(nèi)部機(jī)理以及新能源與高耗能產(chǎn)業(yè)之間的耦合關(guān)系，擁有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并建立了示范工程。如在江蘇大豐建成非并網(wǎng)風(fēng)電日產(chǎn)百?lài)嵑腿f(wàn)噸海水淡化示范項(xiàng)目;在遼河油田、大慶油田建成非并網(wǎng)風(fēng)電抽油示范項(xiàng)目;風(fēng)電電解鋁方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試和中試，模擬新疆達(dá)坂城風(fēng)電煉出第一塊鋁錠，目前正在著手建設(shè)年產(chǎn)1000噸鋁的風(fēng)電電解鋁示范工程，為年產(chǎn)40—60萬(wàn)噸/年風(fēng)電鋁一體化項(xiàng)目奠定基礎(chǔ);風(fēng)電制氫方面，在江蘇沿海成功以風(fēng)電直接制氫，進(jìn)行氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)運(yùn)行。
　　二、項(xiàng)目的戰(zhàn)略意義
　　項(xiàng)目構(gòu)建的非并網(wǎng)風(fēng)電-高耗能產(chǎn)業(yè)集成系統(tǒng)，將風(fēng)電與海水淡化、電解鋁、制氫、煤制天然氣等相結(jié)合，是一次全新的探索和嘗試，在世界范圍內(nèi)屬于技術(shù)首創(chuàng)。如非并網(wǎng)風(fēng)電應(yīng)用于海水淡化，既能解決風(fēng)電上網(wǎng)、脫網(wǎng)、棄風(fēng)等難題，又能將綠色能源直接應(yīng)用于電解鋁、制氫、煤制天然氣等高耗能產(chǎn)業(yè)，可以減少網(wǎng)電所用燃煤消耗，減少溫室氣體排放量，不但具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益、而且具有良好社會(huì)和環(huán)境效益。
　　此外，非并網(wǎng)風(fēng)電項(xiàng)目組根據(jù)研究，提出將大規(guī)模高耗能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造、功能轉(zhuǎn)變，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰的新思路，即建立“能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系”，為我國(guó)大電網(wǎng)配套，大幅度提高能源效率和經(jīng)濟(jì)效益，也使傳統(tǒng)的高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色、低碳的新型產(chǎn)業(yè)。這一轉(zhuǎn)變，使原來(lái)相對(duì)固化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的改變，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。
　　三、項(xiàng)目的創(chuàng)新與成果
　　項(xiàng)目在非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、非并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)負(fù)載適應(yīng)性理論、風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)集成以及社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)相融合的研究方法等方面取得了創(chuàng)新成果。
　　這些成果的基礎(chǔ)理論研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及配套的技術(shù)轉(zhuǎn)化工作已全部完成。在電解鋁、氯堿工業(yè)、海水淡化、制氫、煤化工、冶金、新能源汽車(chē)等高耗能產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)項(xiàng)目與企業(yè)合作建設(shè)了一批示范工程。
　　——將我國(guó)占全球48.5%的電解鋁產(chǎn)業(yè)功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變，讓電解鋁企業(yè)扭虧為盈，其生產(chǎn)成本下降40%，經(jīng)濟(jì)效益提高4-8倍以上。并可形成全球化的萬(wàn)億元新型鋁電解槽的市場(chǎng)，占領(lǐng)新型電解鋁高端裝備制造業(yè)高地。
　　——大規(guī)模實(shí)現(xiàn)氯堿工業(yè)的功能轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)效益提高2-4倍;形成完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的萬(wàn)億元市場(chǎng)的新型氯堿電解槽高端裝備制造業(yè)高地。
　　——新能源海水淡化可以風(fēng)生水起，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的夢(mèng)想，100%使用風(fēng)光等新能源實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海水淡化，解決我國(guó)淡水缺乏的世紀(jì)難題。海上大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)將變輸電上岸為直接輸?shù)习?，所有海水淡化裝備全部高度集約化、一體化和國(guó)產(chǎn)化裝進(jìn)風(fēng)機(jī)塔筒之中，裝備成本下降40%，節(jié)省土地50%以上，商業(yè)化后實(shí)現(xiàn)每噸淡水成本3-4元人民幣;形成完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、面向全球形成萬(wàn)億元市場(chǎng)的新能源海水淡化的高端裝備制造業(yè)高地,也將為我國(guó)發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)和海島建設(shè)提供淡水保障。
　　—— 發(fā)展大規(guī)模新能源直接制氫(氧)產(chǎn)業(yè)，用超低風(fēng)速直驅(qū)風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能光伏直接電解水制氫，為我國(guó)新型加氫天然氣和氫內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)、氫燃料電池(技術(shù)儲(chǔ)備)汽車(chē)及船舶提供強(qiáng)大的綠色動(dòng)力;
　　——通過(guò)非并網(wǎng)多能源協(xié)同供電，實(shí)現(xiàn)煤炭多能源系統(tǒng)的清潔化利用，用新能源“嫁接”傳統(tǒng)能源，用新能源大幅度提升傳統(tǒng)能源的效率，可實(shí)現(xiàn)在同樣的煤制氣(油)的產(chǎn)量時(shí)，節(jié)煤50%、節(jié)水38%、二氧化碳幾乎零排放。簡(jiǎn)言之，汽車(chē)燒的油、家里燒的氣，有一半是“風(fēng)吹、日曬”而來(lái);
　　——走出一條中國(guó)特色、與高耗能產(chǎn)業(yè)功能轉(zhuǎn)型相配套的大規(guī)模太陽(yáng)能熱發(fā)電之路，系統(tǒng)運(yùn)行成本可降低40%，度電成本遠(yuǎn)低于目前的光伏電池，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
　　通過(guò)高耗能產(chǎn)業(yè)的功能轉(zhuǎn)變，使高耗能產(chǎn)業(yè)成為”柔性”負(fù)載, 實(shí)現(xiàn)為國(guó)家大電網(wǎng)配套調(diào)峰，將我國(guó)以煤電為主的“剛性”電網(wǎng)轉(zhuǎn)變“柔性”電網(wǎng)，將覆蓋我國(guó)全境的電網(wǎng)利用率從30%提高到55%-60%，達(dá)到世界先進(jìn)水平(美國(guó)電網(wǎng)每提高10%的利用率，年經(jīng)濟(jì)效益增加1千億美元)，使全國(guó)60萬(wàn)千瓦火力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量增加30%，經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)2倍以上，同時(shí), 徹底解決我國(guó)所有大規(guī)模風(fēng)電和太陽(yáng)能的100%、低成本全部利用的難題。使我國(guó)具有全球重大比較優(yōu)勢(shì)的大規(guī)模風(fēng)電和光伏電100%、低成本進(jìn)入電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光產(chǎn)業(yè)綠色、高效、爆發(fā)性增長(zhǎng)，使可再生能源對(duì)電網(wǎng)的貢獻(xiàn)率輕松達(dá)到40%以上，徹底解決我國(guó)的能源與環(huán)境的后顧之憂并全面達(dá)到世界先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)全國(guó)10年基本不需要再建大型火電廠,20年不需再建核電站。
　　四、今后打算
　　項(xiàng)目組還在進(jìn)行以下技術(shù)和應(yīng)用工程研究，按照產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展：
　　——通過(guò)風(fēng)光沼網(wǎng)電等與煤化工協(xié)同，實(shí)現(xiàn)工廠化大規(guī)模新能源煤基動(dòng)物蛋白生產(chǎn)，走出一條徹底轉(zhuǎn)變我國(guó)食品結(jié)構(gòu)與安全的特色之路，擺脫千百年來(lái)靠天吃飯的窘境，解決食品安全瓶頸，并為我國(guó)實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)一體化提供重要食品安全保障(在此基礎(chǔ)上探索高仿真型人工豬、牛、羊、魚(yú)肉工廠化生產(chǎn)，最終讓“動(dòng)物走下餐桌”)。同樣，生產(chǎn)的動(dòng)物蛋白中有一半是“風(fēng)吹、日曬“而來(lái)。這為我國(guó)真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模退耕還林、退耕還草、退耕還牧和還我碧水、藍(lán)天、白云奠定基礎(chǔ)。
　　——用新能源(風(fēng)光沼網(wǎng))協(xié)同供電實(shí)現(xiàn)鎳鐵等鐵合金的綠色冶煉，節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益;
　　——通過(guò)新能源(風(fēng)光沼網(wǎng)等)協(xié)同供電與我國(guó)城鎮(zhèn)化公共事業(yè)發(fā)展相結(jié)合，走出一條中國(guó)特色城市(鎮(zhèn))污泥、污水的自然高壓、高效處理和廢水高效回用、余熱回收(供熱、供冷)的新路。節(jié)省土地40%，為實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化、商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化自負(fù)盈虧發(fā)展城市大型基礎(chǔ)性公共事業(yè)奠定基礎(chǔ);
　　——通過(guò)新能源/煤多能源系統(tǒng)整合發(fā)展，走出一條中國(guó)特色非石油的烯烴產(chǎn)業(yè)路線，為下游近千種經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活必需品生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)原料。同樣，這些產(chǎn)品有一半也是“風(fēng)吹、日曬”而來(lái);
　　我們將堅(jiān)持科技創(chuàng)新、開(kāi)放合作，組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，完善產(chǎn)業(yè)鏈條，全力打造國(guó)家級(jí)新能源關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和裝備制造基地，為我國(guó)的新能源技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化助推高耗能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)做出更大貢獻(xiàn)。
　　正是因?yàn)閲?guó)家“973”計(jì)劃，在能源4.0方面，中國(guó)走在了前列。此次大會(huì)的召開(kāi)也說(shuō)明了中國(guó)已經(jīng)擁有了能源4.0方面的發(fā)言權(quán)。