能源革命：為了可持續(xù)發(fā)展的未來

杜祥琬

摘要

化石能源的發(fā)現(xiàn)和利用使人類告別了農(nóng)耕文明進入了工業(yè)文明，同時，化石能源帶來的環(huán)境問題和氣候問題日益嚴峻，未來地球的可持續(xù)發(fā)展呼喚人類由工業(yè)文明邁向生態(tài)文明，這個轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)是新的能源革命。對中國環(huán)境容量和氣候容量的宏觀定量分析表明，中國迫切需要轉(zhuǎn)變粗放的發(fā)展方式，推動能源革命。目前和今后幾十年間，化石能源仍將是主導能源之一，因此，化石能源的高效、潔凈化利用具有重要意義，但還不是治本的能源革命。包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)天然氣，對緩解環(huán)境和氣候問題會作出貢獻，但天然氣在中國一次能源結(jié)構(gòu)中的占比最多可提高到百分之十幾，所以“頁巖氣革命”或“頁巖氣時代”的口號在中國并不恰當。能源結(jié)構(gòu)由化石能源為主階段，經(jīng)過一個多元結(jié)構(gòu)階段，轉(zhuǎn)變到非化石能源為主是必然的發(fā)展方向，可再生能源與核能將共同為此作出貢獻?？稍偕茉粗?，非水可再生能源的比重將逐步提高，其市場競爭力（經(jīng)濟性）的提高有賴技術(shù)創(chuàng)新，可再生能源是未來地球的支柱能源。中國乃至世界核能的發(fā)展雖受到福島事故的影響，但人類不可能棄核，安全、穩(wěn)步、規(guī)模發(fā)展核電是中國的理性選擇，從核裂變電站到未來的核聚變電站是一個必然的發(fā)展方向和歷史過程，核能將成為可持續(xù)發(fā)展的能源，成為未來地球的另一個能源支柱。中國需要樹立新的能源安全觀，大力節(jié)能、并轉(zhuǎn)變能源的供需模式，由“粗放的供給滿足增長過快的需求”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝煽茖W的供給滿足合理的需求”。應(yīng)對全球的環(huán)境問題和氣候變化，需要各國共同努力，能源革命是可持續(xù)未來的基礎(chǔ)，國際合作空間廣闊，人類解決全球變化問題的出路只能是合作共贏。

關(guān)鍵詞能源革命；可持續(xù)發(fā)展；全球變化

中圖分類號F206文獻標識碼A文章編號1002-2104（2014）07-0001-04doi：103969/jissn1002-2104201407001

煤炭和石油的發(fā)現(xiàn)與利用使人類告別了農(nóng)耕文明，進入了工業(yè)文明。200多年工業(yè)文明的實踐表明，化石能源的使用在帶來巨大社會進步的同時，它帶來的環(huán)境問題和氣候問題日益嚴峻，人類遭遇了“黑色困惑”。中國經(jīng)歷了近30年的快速經(jīng)濟增長，同時顯露了愈來愈尖銳的壓縮型、復合型的環(huán)境問題。由污染排放造成的環(huán)境污染問題和溫室氣體排放造成的氣候變化問題，是兩個不同的概念，但在中國目前的能源結(jié)構(gòu)下，兩者基本上同根同源。例如：北京的PM2.5成份中，2/3來自煤炭和石油的使用；而中國的溫室氣體排放總量中，以化石能源為源的也占到3/4以上。未來中國乃至地球的可持續(xù)發(fā)展呼喚著人類由工業(yè)文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)變，而這個轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)是新的能源革命：告別黑色、高碳，轉(zhuǎn)向綠色、低碳。

1對中國環(huán)境容量的宏觀分析

發(fā)展的可持續(xù)性是一個全球性的問題，對中國則是一個尤為尖銳的問題，這不僅是由于中國人均資源（水、耕地、礦產(chǎn)資源等）顯著低于全球平均水平，更是由于中國環(huán)境容量的有限性。

中國80%的人口居住在愛輝—騰沖線以東的國土上，東部的土地面積約為全球陸地總面積的不到1/30，我們在這塊土地上每年消耗全球煤炭的40%，即在東部的單位國土面積上消耗的煤炭（可稱“耗煤空間密度”）是全球平均值的12倍。且我國煤炭消耗中，高達一半是直接燃燒（非發(fā)電）的，這是最污染的利用方式。數(shù)據(jù)還表明：這塊土地上的“耗油空間密度”已是全球平均值的3倍。而我國東部“碳排放的空間密度”已是

全球平均值的6倍。我國目前每千人汽車擁有數(shù)，不到美國的1/5，但中國東部的“汽車空間密度”已超過了美國。如果單獨計算京津冀地區(qū)的數(shù)據(jù)，則更為嚴重。僅以“耗煤空間密度”為例，它又是我國東部地區(qū)平均值的2.5倍，是全球平均值的30倍之多。可見，我國發(fā)展的高碳特征十分顯著。我國東部的霧霾成為世界之最，不是很容易理解的嗎？如果我們想呼吸質(zhì)量說得過去的空氣，能去跟美國攀比人均車數(shù)、人均能耗嗎？顯然不能，也不應(yīng)該。我國東部的人口密度是全球平均值的5倍，計及上述的能耗和能源狀況，我國東部的環(huán)境負荷已比世界平均值高出5倍以上。以上最簡單的算術(shù)，給出了最基本的國情，我們的環(huán)境容量、氣候容量顯著小于世界平均值。中國迫切需要改變粗放的發(fā)展方式，推動能源革命；迫切需要轉(zhuǎn)向“新型工業(yè)化道路”，開創(chuàng)一條新型的發(fā)展之路，才能擁有可持續(xù)發(fā)展的未來。

2化石能源的高效、潔凈化利用有重要現(xiàn)實意義

化石能源不會很快枯竭，今后幾十年間，煤炭和石油在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比會逐步下降，但仍將是主導能源之一，因此，化石能源的高效、潔凈化利用具有重要的現(xiàn)實意義。

在煤炭的勘采、洗選、加工、運送和終端利用的各個環(huán)節(jié)中，有一系列的提高能效、減少污染的技術(shù)，燃煤電廠的節(jié)煤減排尚有明顯潛力。終端能源中直燃的煤改電或氣、汽車的油改電也是有益的方向，有關(guān)的技術(shù)、標準、監(jiān)管都很重要。這方面的進步使高碳能源可低碳利用，是重要的能源變革，但還不是治本的能源革命。

包括頁巖氣、煤層氣、天然氣水合物在內(nèi)的非常規(guī)天然氣是相對潔凈的化石能源，對緩解環(huán)境污染和應(yīng)對氣候變化會作出貢獻，因此要努力提高天然氣（含非常規(guī)天然氣）在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比。但是，定量和具體的國情分析表明：天然氣的占比能從目前的百分之五提高到百分之十幾，仍需付出巨大的努力。

在今后的幾十年間，天然氣將成為一個低碳能源支柱和重要的過渡性替代能源。但僅靠天然氣不可能完成對煤炭的高比例替代，所以，在中國“頁巖氣革命”或“頁巖氣時代”的口號并不恰當。

3實現(xiàn)能源革命：能源結(jié)構(gòu)演變的“三階段”

能源結(jié)構(gòu)由目前的化石能源為主，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥硪苑腔茉礊橹?，是必然的發(fā)展方向，也是全球共同的發(fā)展趨勢。完成這個轉(zhuǎn)變約需百年的時間，中間將經(jīng)歷一個“多元結(jié)構(gòu)階段”，其間，煤炭、石油、天然氣、可再生能源、核能五足鼎立，前者漸消、后者漸長。

化石能源估計還能使用百年以上，但是，它帶來的環(huán)境和氣候問題必須解決?；茉串吘故遣豢稍偕?，所以，未來地球必將倚重非化石能源。在我國一次能源結(jié)構(gòu)中，非化石能源2020年將占到15%，2030年應(yīng)能達到25%-30%，2050年應(yīng)能超過40%[1]。非化石能源的占比超過化石能源，可視為能源革命的一個標志。非化石能源占比的提升要靠可再生能源和核能共同作出貢獻。endprint

4可再生能源是未來地球的支柱能源

在可再生能源中，比較成熟的水電尚有一定的發(fā)展?jié)摿Γ缓筅呌陲柡?，在一次能源結(jié)構(gòu)中，貢獻可近10%。

非水可再生能源，包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能等，在我國和全球，資源足夠豐富，技術(shù)上沒有原理性的障礙，近年來發(fā)展較快。歐盟最近決定，2030年使可再生能源在終端消費中占比達到30%。當前必須解決的問題是：依靠科技創(chuàng)新，降低成本，使其經(jīng)濟性具有市場競爭力。進一步降低其全生命周期的環(huán)境影響，例如：設(shè)備制造階段的排放。間歇性的風能和太陽能如何提高并網(wǎng)率，為此，必須發(fā)展智能電網(wǎng)和大容量儲能技術(shù)（包括物理儲能和化學儲能方法）。發(fā)展分布式用能技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)和不并網(wǎng)用電，峰電的直接利用（如用于海水淡化、制氫等）。我國可再生能源可能的發(fā)展情景和對減碳的貢獻如表1和圖1所示。

5核能是未來地球的可持續(xù)發(fā)展能源

日本福島事故對中國和全球核電發(fā)展有一定影響，但各主要核電國家通過認真分析，都確定了繼續(xù)發(fā)展核電的方針。究其原因，有以下三點：對核事故進行科學的分析、總結(jié)、吸取經(jīng)驗教訓，核電安全的技術(shù)水平和管理水平將進一步提高，棄核并不理智。核電作為潔凈、低碳、高能量密度能源，其優(yōu)點未被動搖。以非化石能源高比例替代煤炭的客觀需求，需要輸出穩(wěn)定的核電與間歇式的可再生能源相結(jié)合。中國的核電目前只占到發(fā)電量的2%，“安全、穩(wěn)步、規(guī)模發(fā)展核電”是中國的理性選擇。從目前的核裂變電站到未來的核聚變電站，是一個必然的發(fā)展方向和歷史過程，在未來的綠色地球上，核能將成為一個可持續(xù)發(fā)展的能源支柱。

綜上，我國能源結(jié)構(gòu)定性變化的情景如圖2所示。

6中國需要樹立新的能源安全觀并轉(zhuǎn)變能源供需模式

為了可持續(xù)發(fā)展的未來，中國需要樹立新的能源安全觀。除傳統(tǒng)的“能源供應(yīng)安全”觀念外，必需注入

“能源環(huán)境安全”的觀念，以及“占據(jù)未來能源科技戰(zhàn)略制高點”的安全觀念。

對“能源供應(yīng)安全”的傳統(tǒng)觀念，也必須有新的思考和調(diào)整，即不能只一味要求供應(yīng)側(cè)滿足一切需求，而應(yīng)由供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)相向而行，達到供需平衡。改變

“以粗放的供給滿足增長過快的需求（后者包含有不合理需求）”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙钥茖W的供給滿足合理的需求”的供需模式。2012年中國的GDP占全球的11.6%，卻消耗了21.9%的能源，即單位GDP的能耗比全球平均水平高出近1倍。大量的過剩產(chǎn)能、空置建筑物、短壽命

建筑和堵車等是浪費資源和不合理需求的典型?？梢?，抑制不合理需求、減少浪費、大力節(jié)能、提高能效，是中國能源可持續(xù)、環(huán)境可持續(xù)、社會與經(jīng)濟可持續(xù)不可或缺的戰(zhàn)略，也是能源革命的重要內(nèi)涵。

7應(yīng)對全球變化的出路只能是合作共贏

應(yīng)對全球的環(huán)境問題和氣候變化，需要各國共同努力。世界各國盡管千差萬別，矛盾重重，卻共生在一個地球上，有著現(xiàn)實的和潛在的共同利益。能源革命旨在建立全球綠色、低碳的能源新體系，這是未來地球可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，在這一領(lǐng)域世界各國面臨著大同小異的科學、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，國際合作空間廣闊。解決全球變化的問題，呼喚人類的良知和智慧，大家都輸，意味著災(zāi)難；一部分人輸，另一部分人贏，意味著沖突和混亂。顯然，理智的、最終的出路只能是通過合作，實現(xiàn)共贏。

（編輯：李琪）

參考文獻（References）

[1]中國工程院研究組.中國能源中長期（2030， 2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究報告[R].北京：科學出版社，2011. [Research Group of Chinese Academy of Engineering. Report on Midand Longtem Development Strategy of Chinese Energy （2030， 2050） [R]. Beijing： Science Publisher， 2011.]endprint

4可再生能源是未來地球的支柱能源

在可再生能源中，比較成熟的水電尚有一定的發(fā)展?jié)摿?，然后趨于飽和，在一次能源結(jié)構(gòu)中，貢獻可近10%。

非水可再生能源，包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能等，在我國和全球，資源足夠豐富，技術(shù)上沒有原理性的障礙，近年來發(fā)展較快。歐盟最近決定，2030年使可再生能源在終端消費中占比達到30%。當前必須解決的問題是：依靠科技創(chuàng)新，降低成本，使其經(jīng)濟性具有市場競爭力。進一步降低其全生命周期的環(huán)境影響，例如：設(shè)備制造階段的排放。間歇性的風能和太陽能如何提高并網(wǎng)率，為此，必須發(fā)展智能電網(wǎng)和大容量儲能技術(shù)（包括物理儲能和化學儲能方法）。發(fā)展分布式用能技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)和不并網(wǎng)用電，峰電的直接利用（如用于海水淡化、制氫等）。我國可再生能源可能的發(fā)展情景和對減碳的貢獻如表1和圖1所示。

5核能是未來地球的可持續(xù)發(fā)展能源

日本福島事故對中國和全球核電發(fā)展有一定影響，但各主要核電國家通過認真分析，都確定了繼續(xù)發(fā)展核電的方針。究其原因，有以下三點：對核事故進行科學的分析、總結(jié)、吸取經(jīng)驗教訓，核電安全的技術(shù)水平和管理水平將進一步提高，棄核并不理智。核電作為潔凈、低碳、高能量密度能源，其優(yōu)點未被動搖。以非化石能源高比例替代煤炭的客觀需求，需要輸出穩(wěn)定的核電與間歇式的可再生能源相結(jié)合。中國的核電目前只占到發(fā)電量的2%，“安全、穩(wěn)步、規(guī)模發(fā)展核電”是中國的理性選擇。從目前的核裂變電站到未來的核聚變電站，是一個必然的發(fā)展方向和歷史過程，在未來的綠色地球上，核能將成為一個可持續(xù)發(fā)展的能源支柱。

綜上，我國能源結(jié)構(gòu)定性變化的情景如圖2所示。

6中國需要樹立新的能源安全觀并轉(zhuǎn)變能源供需模式

為了可持續(xù)發(fā)展的未來，中國需要樹立新的能源安全觀。除傳統(tǒng)的“能源供應(yīng)安全”觀念外，必需注入

“能源環(huán)境安全”的觀念，以及“占據(jù)未來能源科技戰(zhàn)略制高點”的安全觀念。

對“能源供應(yīng)安全”的傳統(tǒng)觀念，也必須有新的思考和調(diào)整，即不能只一味要求供應(yīng)側(cè)滿足一切需求，而應(yīng)由供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)相向而行，達到供需平衡。改變

“以粗放的供給滿足增長過快的需求（后者包含有不合理需求）”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙钥茖W的供給滿足合理的需求”的供需模式。2012年中國的GDP占全球的11.6%，卻消耗了21.9%的能源，即單位GDP的能耗比全球平均水平高出近1倍。大量的過剩產(chǎn)能、空置建筑物、短壽命

建筑和堵車等是浪費資源和不合理需求的典型。可見，抑制不合理需求、減少浪費、大力節(jié)能、提高能效，是中國能源可持續(xù)、環(huán)境可持續(xù)、社會與經(jīng)濟可持續(xù)不可或缺的戰(zhàn)略，也是能源革命的重要內(nèi)涵。

7應(yīng)對全球變化的出路只能是合作共贏

應(yīng)對全球的環(huán)境問題和氣候變化，需要各國共同努力。世界各國盡管千差萬別，矛盾重重，卻共生在一個地球上，有著現(xiàn)實的和潛在的共同利益。能源革命旨在建立全球綠色、低碳的能源新體系，這是未來地球可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，在這一領(lǐng)域世界各國面臨著大同小異的科學、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，國際合作空間廣闊。解決全球變化的問題，呼喚人類的良知和智慧，大家都輸，意味著災(zāi)難；一部分人輸，另一部分人贏，意味著沖突和混亂。顯然，理智的、最終的出路只能是通過合作，實現(xiàn)共贏。

（編輯：李琪）

參考文獻（References）

[1]中國工程院研究組.中國能源中長期（2030， 2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究報告[R].北京：科學出版社，2011. [Research Group of Chinese Academy of Engineering. Report on Midand Longtem Development Strategy of Chinese Energy （2030， 2050） [R]. Beijing： Science Publisher， 2011.]endprint

4可再生能源是未來地球的支柱能源

在可再生能源中，比較成熟的水電尚有一定的發(fā)展?jié)摿?，然后趨于飽和，在一次能源結(jié)構(gòu)中，貢獻可近10%。

非水可再生能源，包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能等，在我國和全球，資源足夠豐富，技術(shù)上沒有原理性的障礙，近年來發(fā)展較快。歐盟最近決定，2030年使可再生能源在終端消費中占比達到30%。當前必須解決的問題是：依靠科技創(chuàng)新，降低成本，使其經(jīng)濟性具有市場競爭力。進一步降低其全生命周期的環(huán)境影響，例如：設(shè)備制造階段的排放。間歇性的風能和太陽能如何提高并網(wǎng)率，為此，必須發(fā)展智能電網(wǎng)和大容量儲能技術(shù)（包括物理儲能和化學儲能方法）。發(fā)展分布式用能技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)和不并網(wǎng)用電，峰電的直接利用（如用于海水淡化、制氫等）。我國可再生能源可能的發(fā)展情景和對減碳的貢獻如表1和圖1所示。

5核能是未來地球的可持續(xù)發(fā)展能源

日本福島事故對中國和全球核電發(fā)展有一定影響，但各主要核電國家通過認真分析，都確定了繼續(xù)發(fā)展核電的方針。究其原因，有以下三點：對核事故進行科學的分析、總結(jié)、吸取經(jīng)驗教訓，核電安全的技術(shù)水平和管理水平將進一步提高，棄核并不理智。核電作為潔凈、低碳、高能量密度能源，其優(yōu)點未被動搖。以非化石能源高比例替代煤炭的客觀需求，需要輸出穩(wěn)定的核電與間歇式的可再生能源相結(jié)合。中國的核電目前只占到發(fā)電量的2%，“安全、穩(wěn)步、規(guī)模發(fā)展核電”是中國的理性選擇。從目前的核裂變電站到未來的核聚變電站，是一個必然的發(fā)展方向和歷史過程，在未來的綠色地球上，核能將成為一個可持續(xù)發(fā)展的能源支柱。

綜上，我國能源結(jié)構(gòu)定性變化的情景如圖2所示。

6中國需要樹立新的能源安全觀并轉(zhuǎn)變能源供需模式

為了可持續(xù)發(fā)展的未來，中國需要樹立新的能源安全觀。除傳統(tǒng)的“能源供應(yīng)安全”觀念外，必需注入

“能源環(huán)境安全”的觀念，以及“占據(jù)未來能源科技戰(zhàn)略制高點”的安全觀念。

對“能源供應(yīng)安全”的傳統(tǒng)觀念，也必須有新的思考和調(diào)整，即不能只一味要求供應(yīng)側(cè)滿足一切需求，而應(yīng)由供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)相向而行，達到供需平衡。改變

“以粗放的供給滿足增長過快的需求（后者包含有不合理需求）”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙钥茖W的供給滿足合理的需求”的供需模式。2012年中國的GDP占全球的11.6%，卻消耗了21.9%的能源，即單位GDP的能耗比全球平均水平高出近1倍。大量的過剩產(chǎn)能、空置建筑物、短壽命

建筑和堵車等是浪費資源和不合理需求的典型?？梢?，抑制不合理需求、減少浪費、大力節(jié)能、提高能效，是中國能源可持續(xù)、環(huán)境可持續(xù)、社會與經(jīng)濟可持續(xù)不可或缺的戰(zhàn)略，也是能源革命的重要內(nèi)涵。

7應(yīng)對全球變化的出路只能是合作共贏

應(yīng)對全球的環(huán)境問題和氣候變化，需要各國共同努力。世界各國盡管千差萬別，矛盾重重，卻共生在一個地球上，有著現(xiàn)實的和潛在的共同利益。能源革命旨在建立全球綠色、低碳的能源新體系，這是未來地球可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，在這一領(lǐng)域世界各國面臨著大同小異的科學、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，國際合作空間廣闊。解決全球變化的問題，呼喚人類的良知和智慧，大家都輸，意味著災(zāi)難；一部分人輸，另一部分人贏，意味著沖突和混亂。顯然，理智的、最終的出路只能是通過合作，實現(xiàn)共贏。

（編輯：李琪）

參考文獻（References）

[1]中國工程院研究組.中國能源中長期（2030， 2050）發(fā)展戰(zhàn)略研究報告[R].北京：科學出版社，2011. [Research Group of Chinese Academy of Engineering. Report on Midand Longtem Development Strategy of Chinese Energy （2030， 2050） [R]. Beijing： Science Publisher， 2011.]endprint