能源革命

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　　能源革命是指推動人類文明進步的根本性能源變革，具體表現為資源形態、技術手段、管理體制、人類認知等方面出現一系列顯著的變化。

　　縱觀人類的發展史，共經歷了三次能源領域的重大變革。發現火併利用火是人類文明的開端。能源利用的第一次質的變化大約是在4O萬年前，以人工火代替自然火的利用為標誌，木材、秸稈等柴薪能源成為人類社會生產和生活的主要能源，人類進入植物能源時代。植物能源時代主要是利用地表上的生物質能，促進了農業的發展，推動了農業文明。但由於植物能源密度較低、運輸不便，植物能源主要用於人類取暖、照明和炊事等活動。生產過程中的動力主要是使用人力和畜力，對生產效率的改進作用有限，植物能源時代經濟長期處於極慢增長。

　　第二次能源利用的變革開始於18世紀的英國，以蒸汽機的發明和19世紀煤炭的大規模使用為主要標誌。19世紀初期，英國煤礦、法國的加萊海峽地區和德國魯爾地區的煤礦的發現與開發，使1850年到1869年間，法國的煤炭產量由440萬噸上升到1330萬噸，德國煤炭產量由420萬噸迅速上升到2370萬噸。整個世界從1830年煤炭消耗量占整個能源消耗量的不到30％，在1888年迅速達到48％，隨後迅速超過木材使用量，成為主要能源。而這一過程中，煤炭的大規模應用使得蒸汽機從實驗室成功地走向現實，使人類擺脫以人力(或畜力)和手工工具為主的生產方式，極大提升了社會勞動生產率。人類社會進入了利用機械力的工業文明時代。這一時代也被稱為化石能源時代的第一階段——煤炭時代，即固體能源。人類可利用的能源由地表轉向地下。

　　化石能源的第二階段始於l9世紀下半期，一是電力的發明，使人類對化石能源進行延伸利用，生產出二次能源，使人類用上了清潔、便利的電力。電的發明改變了人類用能方式，也為各種電器生產製造和使用提供了便捷的動力。二是石油資源的開發，尤其是汽車的生產與使用，對液體能源的依賴進一步加強，液體能源逐步接替固體煤炭，成為世界經濟發展的主要動力。

　　第三次能源利用的重大變革是正發生於當下的新能源革命。持續使用了200多年的化石能源不僅面臨戰略性資源枯竭，而且給地球的生態環境造成極大的破壞。把埋藏在地下的化石能源挖出來用作燃料，向大氣釋放了大量的二氧化碳和其他有害物質，使人類的生存環境面臨著威脅。而新能源革命是利用自然能，如風能、太陽能等可再生能源滿足人類不斷增長的能源需求，並逐步替代化石能源。與此同時，能效問題受到極大的重視，被視為第五種能源(煤、油、氣、可再生能源、能效)。需指出的是，第三次能源利用的重大變革仍以開發不同電源的方式體現出來，例如風力發電、光伏與光熱發電等。從能源終端消費來看，電力將成為主導能源。尤其是隨著電動汽車的發展，其他化石能源在終端消費的比例會進一步下降。

　　歷史上工業革命與能源革命幾乎是同時發生的。能源革命促進了工業革命，促進了社會生產力的極大提高，也促進人類文明的進步。總的來看，能源的歷次重大變革所產生的作用具有以下幾個特征：

　　(一)能源利用方式的變革帶動新的產業發展

　　植物能源只能提供有限的能量，第一次工業革命把人類社會帶人了以機器為動力的社會化生產時期。煤炭的大規模應用解決了社會發展的動力瓶頸，促進了紡織工業、鋼鐵行業、冶金礦產等重：業的發展和城市建設的快速發展。石油與天然氣的開發利用，為飛機、汽車及化工產業的發展提供了高效燃料和原料，促進了相關產業的發展，同時也使石油和天然氣成為主要能源。風能、太陽能等可再生能源的開發利用，則帶動了新型裝備製造、輸配電產業、儲能產業、新型原材料產業等的快速發展。

　　按照1噸秸稈的熱值約為0．7噸普通煤炭或者相當於0．5噸標準煤的效果測算，煤炭對秸稈的替代意味著單位能量成本下降30％一50％。與煤炭相比，石油是一種物理性更加優越的化石能源：按照傳統的演算法2噸煤炭等同於1噸石油的熱值，而石油的燃燒效率又高於煤炭30％～50％。如果考慮運輸、設備的投資，石油的能量效果更高，其總體效果是1噸石油的實際作用等同於3～5噸煤炭。另一方面，石油極易氣化，因而，使傳統能源使用方式發生一個重大革命，即可以實現連續性燃燒；同時，汽化燃燒比煤炭的錶面性的固體燃燒優越，可實現能量效率的大幅度提高。柴薪～煤炭～石油的演變過程，是單位能源能量不斷提高的過程，也是單位能源成本不斷下降的過程。從運營成本來看，風能、太陽能接近於零，因此，新能源的開發利用形成相當規模後會極大地降低生產過程中的能源投入成本。

　　(二)能源利用方式的變革促進經濟效率的改進

　　能源使用效率是指單位能源投入所取得的產出。在農耕時代，經濟發展非常緩慢，柴薪能源的使用效率處於較低水平。而化石能源時代，是工業革命爆發的時代，也是社會勞動生產率極大提高的時代。從工業化國家的發展過程來看，能源利用效率隨著柴薪一煤炭一石油的替代演變過程逐步提高。

　　據資料顯示，19世紀初期的化石能源時代以來，能源消費與經濟基本保持同步增長的態勢。煤炭時代，發達國家經濟增長與能源消費增長(即能源消費彈性)大致保持了1：1的比例關係。1950年以後，石油成為主導能源，平均而言，能源消費彈性繫數大致為1：0．6—1：0．7的比例關係，這意味著從煤炭到石油，能源使用效率平均提升了30％～40％。電力對煤炭的替代，提高煤炭轉換電力的比重，也是目前各國提高能源利用效率的優選方法，而且還能夠集中控制和治理污染。與化石能源相比，風電、光電的物理轉換效率較低，主要是在於化石能源的能量是多年累積形成的，可在短期內集中使用。從廣泛上講，新能源的利用意味著人類可以對世界上存在的低密度的能源形式加以利用，這本身也是一種使用效率的提高。

　　(三)能源利用方式的變革指向可持續發展

　　與柴薪相比，煤炭的能量高，便於運輸。與煤炭相比，石油天然氣熱值更高，而且可以通過管道運輸，更加方便，而電力則更加清潔、便利。可再生能源發電則是使整個生產過程實現了清潔化。尤其是可再能源發電可實現分散式利用，不依賴大規模能源基礎設施投資，因此，三次能源革命是朝著更加清潔、更加便利使用的方向發展。

　　第三次工業革命正在悄然發生。這場由信息、通信技術，新材料技術，互聯網技術等通用技術的突破和大規模應用所驅動的第三次工業革命將促進位造技術向一體化、智能化、微型化、全周期化和人機關係更加友好的方向快速發展，並最終促使整個工業生產方式呈現出高度柔性化、可重構化和社會化的特征。能源消費方式將面臨重大變革：信息技術、互聯網技術不斷突破，智能化電網，分散式電源得到較快發展，越來越多的家庭成為能源消費者和生產者，由單向接受、模式單一的用電方式，向互動、靈活的智能化用電方式轉變。人類社會將會進入到以高效化、清潔化、低碳化、智能化為主要特征的能源時代。