加快能源变革助推工业转型发展

何大春 卞康麟 李志杰

能源是我国工业转型的重要因素。在新的工业体系形成初期，工业系统变革会对能源系统提出新的要求；在新的工业体系逐渐成熟期，能源系统重新开始自我调整或者变革来适应未来工业体系；当能源系统出现根本性的变革时，能源系统成为未来工业转型的方向标，推动整个工业进入新的阶段。不同工业发展阶段我国能源变革有着不同的内涵与主要内容。当前阶段，能源系统应加快转型以推动工业转型发展，包括加快结构调整，节能减排；能源系统调整，支撑工业转型；谋划发展方向，超前布局工业发展战略；加强能源管理科学化。

一、能源是影响工业转型的重要因素

目前，我国工业转型主要面临三大背景。

一是第四次工业革命正在到来。18世纪中叶以来，世界先后发生了三次工业革命，人类发展进入了空前繁荣的时代，但也造成了巨大的能源、资源消耗，付出了巨大的环境代价、生态成本，急剧地扩大了人与自然之间的矛盾。进入21世纪，随着人工智能、清洁能源、机器人技术、量子信息技术、虚拟现实以及生物技术等突破，第四次工业革命呼之欲出。第四次工业革命本质上是一场绿色工业革命，它的基本特征就是大幅度地提高资源生产率，经济增长与不可再生资源要素全面脱钩，与二氧化碳等温室气体排放脱钩。我国工业要在世界范围内持续保持竞争力，必须顺应第四次工业革命的趋势和要求。

二是高质量发展成为政策主线。党的十九大明确提出了我国经济由高速增长转向高质量发展的根本要求，这将成为当前和今后一个时期各级、各类主体确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控必须牢牢把握的主线。高质量发展，是创新成为第一动力、协调成为内生特点、绿色成为普遍形态、开放成为必由之路、共享成为根本目的的发展。我国工业经过改革开放以来的高速增长之后也急需转向高质量发展，体现五大发展理念。

三是我国面临严峻的资源能源环境约束。随着经济规模不断扩大，我国对各类资源、能源的需求也不斷攀升，环境保护压力加大。我国很多城市地域有限、人口密集、资源稀缺，能源供应已经成为制约未来可持续发展的突出瓶颈。一些东部发达城市的碳排放强度与伦敦、纽约、东京等一些世界级城市相比差距明显，单位土地面积化学需氧量和二氧化硫排放强度远超全国平均水平。工业是二氧化碳排放量最大的产业部门。因此，促进工业转型发展，改善能源供应结构，提高能源利用效率，建设低碳城市，是我国突破资源和能源约束、实现可持续发展的战略选择。

由此可见，能源是我国工业转型的重要因素。从世界范围来看，曾经发生过两次能源转型，第一次是煤炭取代木材成为主导能源，第二次是油气取代煤炭成为主要能源，每次能源转型都对全球产业结构和经济增长产生了深远影响。党的十九大以来，习近平总书记多次强调，要立足我国国情，紧跟国际能源技术革命新趋势，以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，并同其他领域高新技术紧密结合，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。因此，厘清能源变革与工业转型之间的关系，让能源系统适应、支撑、引领我国工业转型就显得尤为迫切和重要。

二、能源变革与工业转型：历史演进逻辑

一般而言，传统工业转型理论更加强调从价值链的维度分析工业转型，能够很好的解释工业从初级阶段不断向高级阶段演进的驱动力。但是，这一理论忽视了支撑工业体系演变的技术层面驱动力，因此传统工业转型理论很难解释，当外部技术环境发生革命性变化，而导致的工业体系的革命。目前越来越多的学者开始将工业系统与能源系统相结合，从能源层面来解释工业转型或工业革命。例如，有学者认为从能源维度看，工业革命本质上是“能源革命”或“能源转型”，能源转型是工业革命的核心和原动力。煤炭为代表的化石能源系统取代了薪柴使得当时英国工业重新获得了竞争优势。英国的能源转型是工业革命的核心要素，以及工业革命得以发生的原动力。因此，我们透过这一视角对工业革命以来能源系统与工业体系之间的互动关系进行简单回顾，并将漫长的历史过程抽象地分为四个阶段。

第一阶段：现代工业体系形成萌芽期。这一时期，由于技术、成本、环境等因素，传统工业增长缓慢，逐渐失去竞争力，整个工业体系面临转型的压力。事实上，在工业革命前夕，英国工业增长已经出现了能源约束瓶颈，薪柴为主的生物能源体系无法支撑工业进一步发展。煤炭的出现为英国工业体系转型乃至革命提供了更有效率的能源，提高了生产率，实现了第一次工业革命。

第二阶段：现代工业体系成熟期。当化石能源系统逐步建立完善后，依托于“新”的能源系统，诸如冶炼、有色金属等重化工业逐渐成为工业化初期、中期工业体系中最重要的部分，不仅成为经济增长的重要来源，更是将人类社会第一次拉出“马尔萨斯陷阱”，持续推进经济长达近300年增长。这一时期，以化石能源为核心构建的能源系统有力的支撑了现代工业体系的形成，并逐步成熟。

第三阶段：现代工业体系转型调整期。当前从世界范围来看，长期以化石能源为支撑的工业化，正在面临碳排放、环境污染的严峻挑战。尤其在中国，以重化工为主导的传统工业化道路正在制约经济的高质量发展。新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。特别是在中国发达地区，正在面临工业转型的重大历史机遇。总体而言，当下工业转型总体方向是需要“抛弃”能耗强度高、经济附加值低的传统工业，逐步转向高端制造环节，占据全球价值链顶端。比如，以大数据、人工智能为代表的新科技新产业已经成为发达国家再工业化、引领世界经济的重要领域。这一时期，工业结构转型调整对化石能源系统提出了新的要求，即化石能源系统能够提供更加清洁、更加有效的能源。

第四阶段：新一代工业体系萌芽期。从当前工业领域前沿技术发展趋势来看，新一轮工业系统将有以下特点：一是生产方式互联。把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。二是大数据。连接产品数据、设备数据、研发数据、工业链数据、运营数据、管理数据、销售数据、消费者数据。三是系统集成。将无处不在的传感器、嵌入式中端系统、智能控制系统、通信设施通过CPS形成一个智能网络。通过这个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器、以及服务与服务之间，能够形成一个互联，从而实现横向、纵向和端到端的高度集成。四是科技创新。新一轮工业转型是制造业创新发展的过程，制造技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新，将会层出不穷，从技术创新到产品创新，到模式创新，再到液态创新，最后到组织创新。五是生产方式转型。对于中国的传统制造业而言，转型实际上是从传统的工厂，从2.0、3.0的工厂转型到4.0的工厂，整个生产形态上，从大规模生产，转向个性化定制。实际上整个生产的过程更加柔性化、个性化、定制化。比如说，汽车工业，已经引入低成本的客户化“定制”概念。模块化和数字化，为多种系列的混合生产提供了更多的可能性。而高度自动化和智能化，使得生产流程更加高效。

在新的工业体系下，新的工业业态不断涌现，智能化、个性化的工业领域用能将会增加。现有化石能源系统虽然在总量上能够满足工业生产需求，但是化石能源系统因无法克服高碳、高成本的特征，而成为工业转型的障碍。因此，在未来工业化生产方式逐步智能化、分散化、个性化的趋势下，对支撑工业转型的能源系统进一步提出了全新的要求，即要求能源系统自身能够在供给方式、用能品质、用能成本上根据工业系统变化而进行调整，这种调整是通过化石能源自身的“挖潜”无法完成，只有通过深刻的变革。

基于对能源变革与工业转型历史演进的回顾，如果我们从更长的时间来理解工业转型与能源变革，便能够相对清晰的理清两者之间的内在逻辑：在新的工业体系形成初期，工业系统变革将对能源系统提出新的要求；在新的工业体系逐渐成熟期，能源系统则在供给总量、供给结构等各方面支撑了整个工业体系的运行，在新的工业体系逐步被替代，能源系统重新开始自我调整或者变革来适应未来工业体系；当能源系统出现根本性的变革时，两者关系发生了变化，能源系统成为未来工业转型的方向标，契合全新的能源系统特点的工业业态将会出现，组成未来工业体系，推动整个工业进入新的阶段。

三、工业发展不同阶段能源变革的主要内容

基于以上理解，我们认为不同工业发展阶段我国能源变革有着不同的内涵与主要内容。我国工业转型可以分为：结构调整过渡期、高端制造主导期、未来工业体系形成期。

结构调整过渡期。我国工业面临环境、能耗压力下的结构调整，传统高耗能、低价值工业逐步退出，依托现有工业基础向高技术、高价值转型，将是短期内我国工业面临的主要任务。短期工业结构调整的过渡期，工业结构主要特点：传统工业依旧会占主导地位，高端制造、智能制造逐步开始嵌入到现有工业体系。而现有能源系统需要通过自身调整来适应工业结构调整。具体来说，一是能源系统能够保障总量需求，并且通过能源系统自身挖潜，有效控制工业能源消费强度，不断提高部门能源利用效率。二是能源系统供给消费方式的变化。在智能化、数字化背景下，电能替代将成为过渡期能源系统调整的重要特征。

高端制造主导期。我国工业结构调整基本完成，一些新兴产业将成为主导工业，结构更加优化，优势更为突出，创新驱动能力更强。这一时期，工业用能主要特点体现在：工业部门能耗占比仍然很大，但是工业能耗强度显著下降，工业用能效率处于世界先进水平。与此对应，传统化石能源系统已经不适应新的工业系统，通过现有系统的自身调整已经很难实现新的工业体系绿色发展的要求，需要通过向更加低碳、绿色的能源系统变革来支撑新的工业结构。具体来说，一是能源系统品质上的变革。低碳能源将成为能源系统重要构成。可再生能源因地制宜开发利用，电网系统智能化，能源供应更加清洁化、智能化和安全化。二是能源供应成本降低。随着可再生能源成本的大幅下降，工业的用能成本有可能在未来得到降低。能源系统的绿色化和成本降低的趋势，为打造具有竞争力的工业体系提供有力支撑。

未来工业体系建立期。我国工业转型完成，传统集中式、大进大出的工业生产方式已经过渡为个性化、分散式的生产方式。在此基础上，适应新的分布式、低成本能源系统的新工业产业及其服务体系逐步衍生并建立。这一时期，工业用能主要特点体现在：一是用能方式的分散化，不用于集中式的传统工业用能；二是用能近零排放；三是用能成本近零化。

此外，该阶段工业系统与能源系统关系发生了重要的改变。新的能源系统建立，不仅为工业转型提供了能源保障，更重要的是能源系统开始成为工业发展的重要引领。一是能源工业本身作为工业体系中的重要部门，自身发展方向也是整个工业体系转型的方向。能源产业链条带动新兴高端产业发展。在能源系统适应、支撑工业转型发展的过程中，新的能源技术得以发展，围绕能源系统的产业链条会发生革命性变化，清洁能源产业、节能环保产业将会更进一步壮大。风电、光伏、节能环保等行业的装备制造和相关服务业会得到极大发展，同时商业模式将不断创新，独立服务商全面向综合服务商转型，生产制造型企业向生产服务领域延伸，储能服务、智慧用能以及电动汽车充电、共享租赁等新兴业态将进一步发展。围绕能源而发展出的生产制造和服务将在工业规模中占有重要比重，成为工业发展的有力增长点，也是带动工业向高质量发展的新引擎。二是新的能源系统零排放、低成本、分布式特点，将引导工业进一步向分散化、个性化的方向转型，成为未来工业发展风向标。从历史规律来看，当新的能源系统逐渐替代传统的能源系统，依托于新的能源系统而建立的工业以及与之相配套的生产性服务体系，将逐渐成为工业领域下一个引领者。当前向可再生能源转型已经成为世界能源转型的方向，围绕基于可再生能源构建的新的能源系统的各个环节都将有可能成为工业领域下一个主导者。

四、当前能源系统推动工业转型发展的对策建议

（一）加快结构调整，节能减排

一是淘汰高耗能，发展高端制造业。通过市场机制实现空间布局上的优化。促进土地资源高效配置，引导土地经营权有序流转。强化企业项目用能管理。加快淘汰落后产能。加强污染物排放总量控制。集中收储工业用地，鼓励部分产业和企业梯度转移。二是严格控制总量，提高工业能效。对于工业重点耗能行业、企业进行节能潜力发掘，把能效提升作为第一能源，通过开展能效领跑者、能效对标等手段，完善能源管理体系建设等手段提升企业等微观主体的能源管理水平。三是構建多能综合利用系统。构建多能综合利用系统，以电力作为能源互联的核心与纽带，与信息互联网、物联网等技术深度融合，可实现多能协同，促进各类能源合理消费。四是逐步推进工业领域终端能源电能替代。在工业领域推进电气化，实施电能替代，提升电能占终端能源消费比重，主要包括动力设备电气化、工艺过程电气化、以电子设备管理及控制生产等。

（二）能源系统调整，支撑工业转型

一是保障清洁能源供应。以促进全球能源互联网战略构想在城市层面落地，推进清洁替代最大化为目标，打造坚强能源跨区输送通道，持续提升大受端电网安全稳定水平与电力消纳能力，实现区外清洁能源的大规模高比例消纳。二是提升能源系统智能化水平。以“安全、节约、清洁、低碳、经济、普惠”为目标，以全面提升能源系统效率为中心，推动“互联网+”智慧能源发展，提高能源需求侧响应能力，建设“坚强、智能、高效、集成、协同、灵活、互动、泛在”的智慧能源系统。三是因地制宜发展可再生能源分布式利用。围绕屋顶资源、可再生能源资源分布特点，因地制宜推广光伏等可再生能源自发自用、就近消纳的分布式利用模式。四是建立基于大数据技术的能源生产运行系统。加强能源产业链上下游企业的信息对接和生产消费智能化，支撑电厂和电网协调运行，促进非化石能源与化石能源协同发电。

（三）谋划发展方向，超前布局工业发展战略

一是重点发展新能源装备制造。重点发展智能电网、储能等新能源成套装备，积极开拓地热能、生物质能等新能源技术装备产业，推进智能化开关设备、智能电表等智能电网技术装备。积极发展储能产业，推动储能技术在能源系统中的应用，推进大型储能电池产业化进程。二是大力推广可再生能源高效开发利用技术。研发推广和示范应用可再生能源发电、并网和消纳技术，在太阳能高效利用、氢能与燃料电池、生物质能、储能等前沿领域，开展技术创新和示范工程建设。大力推进充电基础设施建设，促进新能源汽车推广应用及规模化发展，积极扩大太阳能光伏和光热系统应用规模，全力打造可再生能源高效利用关键技术和设备的研发、制造、应用基地。三是大力发展以能源为核心的服务业。积极推动“互联网+”能源服务。培育发展综合能源服务产业。

（四）加强能源管理科学化

能源系统变革必将呼吁能源管理的科学化。传统基于单向垂直的能源系统构建的能源管理体制需要向适应市场化改革、建立市场化机制转型。现有的能源管理体制是围绕化石能源而建立起来的，手段更加偏向行政化，管理体系更加偏向垂直化。随着能源变革步伐加快，特别是对波动式电源接入的更加智能友好，需要建立一套满足清洁低碳、安全高效的现代能源体系要求的管理体制。要加强能源变革与工业转型统筹规划，建立工业领域能源信息管理平台，建立健全能源监测和评价系统。

（何大春，高级经济师，国网江苏省电力有限公司副总经济师。卞康麟，教授级高级工程师，国网江苏省电力有限公司企协分会主任。李志杰，高级经济师，国网江苏省电力有限公司企协分会处长。）