一、以信息通訊技術(shù)為支撐

　　工業(yè)4.0是德國(guó)在制造工程領(lǐng)域掀起的革命浪潮，也是德國(guó)為在工業(yè)信息化技術(shù)上占據(jù)先鋒優(yōu)勢(shì)而提出的一個(gè)發(fā)展戰(zhàn)略，它將使德國(guó)在全球保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位。工業(yè)4.0的核心是信息物理系統(tǒng)(CPS)，可提升勞動(dòng)生產(chǎn)力和資源利用率，構(gòu)建工作組織的靈活模式。具體表現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)深度融入生產(chǎn)領(lǐng)域，機(jī)器與機(jī)器(M2M)交互改變工廠運(yùn)行、分布式控制、信息物理新型生產(chǎn)流程等。比如嵌入式數(shù)字產(chǎn)品存儲(chǔ)器靈活地引導(dǎo)工件穿梭在智能工廠的柔性生產(chǎn)線上，低成本、高效率地實(shí)現(xiàn)小批量、多品種的流程生產(chǎn)制造。

　　工業(yè)4.0有6個(gè)設(shè)計(jì)原則：互操作性、虛擬化、分散化、實(shí)時(shí)性、以服務(wù)為向?qū)Ш湍K化，其核心是信息物理系統(tǒng)CPS理念，即通過CPS系統(tǒng)通訊技術(shù)幫助實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。到目前為止，4G移動(dòng)通訊技術(shù)已能部分滿足要求，而第五代通訊技術(shù)(5G)則將實(shí)現(xiàn)在工業(yè)、能源、移動(dòng)終端和實(shí)體間的互動(dòng)和溝通。第五代通訊技術(shù)網(wǎng)絡(luò)組織是一種被稱為NGMN的5G架構(gòu)設(shè)想，這個(gè)構(gòu)想的基礎(chǔ)層面是一些M2M終端設(shè)備，比如車車的終端設(shè)備。而不同的終端之間通過節(jié)點(diǎn)鏈接形成基礎(chǔ)資源層；在基于所有接入技術(shù)和終端設(shè)備基礎(chǔ)之上是一個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)施層；然后再加上更上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用層，這些都由一個(gè)統(tǒng)一的E2E管理系統(tǒng)(OSS)來進(jìn)行管理和編排。

　　在實(shí)現(xiàn)了所有終端間的連接和溝通之后，將會(huì)衍生出許多新的服務(wù)，如分布式能源、車車通信、實(shí)時(shí)導(dǎo)航、未來工廠、房地產(chǎn)、健康等。

  二、由集中化轉(zhuǎn)向分布式

　　在當(dāng)今能源領(lǐng)域，分布式能源值得關(guān)注。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，電能生產(chǎn)是集中化的，然后電力通過電網(wǎng)被分配到每一個(gè)消費(fèi)者。而在分布式能源系統(tǒng)中，會(huì)出現(xiàn)許多消費(fèi)者自身就是能源生產(chǎn)者，則要求有新的能源輸送、能源分配和能源儲(chǔ)存等方式。實(shí)施分布式能源系統(tǒng)方案，要遵循以下五個(gè)原則：

　　1.自主性，即在當(dāng)?shù)亟鉀Q問題。

　　2.靈活性，即經(jīng)濟(jì)上必須要有收益。

　　3.可接受性，即成本、收益和風(fēng)險(xiǎn)間的平衡。

　　4.投資公平性，即在各環(huán)節(jié)進(jìn)行成本的合理攤派。

　　5.激勵(lì)性，即有利于促進(jìn)創(chuàng)新。

　　從中央集中化能源生產(chǎn)到分布式能源生產(chǎn)，并且要能儲(chǔ)存，而信息技術(shù)是關(guān)鍵部分。根據(jù)市場(chǎng)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要有靈活性和拓展性，便于可再生能源推廣應(yīng)用。這種全新市場(chǎng)格局的能源網(wǎng)，是通過電力網(wǎng)和信息網(wǎng)的互聯(lián)互通，將網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用整合到一起。在一個(gè)分布式的蓄電結(jié)構(gòu)中，每家每戶都可以購(gòu)買比較低廉的電源和電池組件，包括光伏設(shè)備，產(chǎn)生能源自行儲(chǔ)存。它們通過通訊和控制連接到一個(gè)中央集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)管理和數(shù)據(jù)分析以及能源交易。

　　對(duì)中國(guó)來說，分布式電站是一個(gè)很好的解決方案。世界上80%的電池在中國(guó)生產(chǎn)，而光伏電池80%以上的部件來自中國(guó)，所以分布式電站的解決方案可以使這些電池部件大規(guī)模得到應(yīng)用，減少污染實(shí)現(xiàn)減排。

　　關(guān)于不同的能源儲(chǔ)存技術(shù)方面，目前用的大多是鉛蓄電池和鋰離子電池技術(shù)，但新的儲(chǔ)存技術(shù)也層出不窮，例如鈉鎳電池就是一個(gè)新的方向。這種分布式能源儲(chǔ)存系統(tǒng)包括電池組、逆變器和電池管理系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)交互和優(yōu)化操作平臺(tái)，保證整個(gè)系統(tǒng)最佳運(yùn)行。在電池組之上有一個(gè)通訊和控制界面，能夠管理電池系統(tǒng)的載荷、卸載等信息。

　　對(duì)于智能電網(wǎng)，要實(shí)現(xiàn)從中央集成架構(gòu)轉(zhuǎn)換到分散式微電網(wǎng)架構(gòu)，涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括電能儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、分析控制、云計(jì)算以及風(fēng)電和光伏等。