论三次能源革命的共性与特性，本文主要内容关键词为：共性论文,特性论文,能源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
至今为止，人类历史上已发生过两次能源革命，当前正处于第三次能源革命的初期。一些人把人类利用火也视为能源革命是不正确的，其因为在人类进化过程中，就开始使用了火，是火的使用人类成为现代人。之所以对能源革命有不同的理解，源于对如何定义能源革命，或者什么叫能源革命，则有不同的理解和认识。笔者认为，可以从三个角度分析和研究能源革命，一是从技术创新的角度分析和理解能源革命，研究和分析能源革命的原因与动力问题。二是从能源革命自身的角度，分析能源革命所要达到的目标、任务与条件，这个研究角度主要服务于政策制定。三是从世界能源发展过程的角度，分析能源革命的一般规律和发展方向。这三个角度互相补充，对于充分理解和推动能源革命很有帮助。运用上述思路，本文在分析第一次能源革命和第二次能源革命的过程与结果的基础上，分析了当前第三次能源革命的特征、任务，最后分析了中国能源革命的一般性和特殊性问题。 一、第一次和第二次能源革命的动力、过程与结果 能源是重要的生产要素。能源革命往往不是独立发生的，而是伴生于产业革命。至今为止，人类历史上已发生过两次工业革命和能源革命，当前正处于第三次革命的初期。从历史的角度来看工业与能源革命的结果都是表现在结构变动上。因此，能源结构的变化可以作为区分能源革命代次的重要标志。 18世纪末至19世纪初，蒸汽机的发明及其广泛运用，促进了英国的重工业不断发展，英国率先开始了工业化进程。英国重工业的大规模发展，增加了能源的需求，以木材为主的生物质能已不能满足大工业生产的需求。与此同时，蒸汽机在煤炭开采中的运用，也极大地提高了煤炭生产效率，促进煤炭工业的发展，为满足快速增长的能源需求提供了保障。煤炭工业是英国工业化进程中最早发展起来的以蒸汽机为核心技术的机械化产业。 第一次能源革命成功的标志，是煤炭取代木材成为主导能源。1850年，煤炭在英国能源消费中的比重达到92%。与木材相比，煤炭能源密度高，便于运输，生产不受季节限制。以煤炭取代木材，使能源行业从农业中分离出来，改变了农业作为能源提供者的角色，节约下来的土地用于生产粮食，增加了农业供养人口，并使更多的劳动力从农业转移到工商业活动之中，加快了纺织、钢铁等行业的发展，英国的产业结构、人口结构随之发生了一系列的革命性变化。工业革命和能源革命的伴生性，也就是说英国的工业革命触发了能源革命，能源革命成就了工业革命。而以蒸汽机为核心技术的第一次工业革命，也在一定程度上锁定了煤炭需求，使得煤炭作为主要能源在人类历史上持续百余年，直到第二次工业革命才有所改变。 19世纪70年代至20世纪初，以发电机、内燃机、电动机的发明与运用为标志的第二次工业革命爆发。内燃机使用液态能源，能源效率更高。发电机的发明，使得人类所需的能源形式——光、热和机械动都转换成电能，并可以通过电网远距离传送。第二次能源革命产生两个结果：一是内燃机、发动机不像蒸汽机那样直接燃烧煤炭，而是使用由原油炼制的成品油，由此促进了能源加工业的发展，即石油炼制行业和发电业的发展，能源生产由第一次产业(煤炭采掘与石油开采)延伸到第二次产业。二是生产和生活中更多地使用“加工过”的能源，形成了能源原料和能源产品之分，即一次能源和二次能源之分。 与第一次能源革命相比，第二次能源革命不仅为产业部门提供了更加方便、高效的电力与液体燃料，而且促进了新兴产业的发展，丰富了工业原料供应。例如，石油炼制不仅为航运、汽车、航空行业提供高效率的燃料，而且还为纺织等加工行业提供了替代天然原料的化工原料，解决了天然原料不足的问题，极大地丰富了物质生产。电的发明为各种电器生产制造和使用提供了便捷的动力，也为现代信息与通讯业发展奠定了重要的基础，是人类由第一次工业革命的机械化时代走进电气化时代的前提条件。第二次能源革命使得工业生产体系由加工天然原料扩展为加工化工原料，产业链进一步延长，能源结构又一次发生一次质的变化，即一次能源结构逐步由以煤炭为主转向以石油为主，生产与生活更多地使用二次能源。 从19世纪初以煤炭为主，到从20世纪中期以石油为主，人类大规模地利用化石能源已有两百多年。第二次能源革命和工业革命使人类进入有史以来物质最为丰富、能源消耗最多的工业化中期阶段。到20世纪50年代，世界上已有十多个国家进入工业化中后期发展阶段，工业生产体系进一步完善，对化石油能源的需求量级成倍地增长。经济学家在上世纪80年代就指出，当耐用消费品高度普及，后工业化过程行将结束，经济增长速度就要下降，其原因是工业化国家遇到普遍的问题与制约：一是公害的制约；二是能源资源的制约；三是国际关系摩擦制约；四是规模经济效益殆尽；五是技术革命停滞的制约。事实也是如此，上个世纪由于中东国家石油禁运导致的二次石油危机曾引发工业发达国家的经济危机，经济发展受到严重的影响。一些国家对石油能源资源的争夺成为世界地缘政治不稳、局部战争不断的导火索。随着新兴工业化国家的发展，世界化石能源资源的紧缺性日益突显，根据BP的数据，石油储采比世界为53年，天然气储采比世界为56年，煤炭储采比世界109年。化石能源的不可持续性以及对环境和生态的破坏性日益被人们认识，并受到世界各国高度重视。科学家预计，今后几十年里，地球吸收碳排放的能力将下降，世界生态系统的巨大变化可能进一步加快地球变暖的进程，全球大气温度将在21世纪末或此后不久升高6度，地球的冰帽与冰盖融化，海平面上升7米，一些海洋国家从此消失。此外，还会在陆地形成干旱和洪水等多种自然灾害，威胁人类的生存环境。 二、第三次能源革命的特征、动因与任务 第一次和第二次石油危机之后，在工业发达国家掀起了能效革命，能源效率极大地改善，能源消费增速减缓。与此同时，生态环境的恶化，使人类逐步接受可持续发展的概念，也逐渐意识到减少化石能源消费对改善生态环境、减排温室气体的重要性。以1987年联合国环境与发展委员会《我们共同的未来》的调查报告为标志，能源与气候变化问题成为国际谈判和国际合作中的重要议题，以利用可再生能源为标志的第三次能源革命已经开始酝酿。近年来，人们对能源革命的重要性和革命方向的认识更加清晰。与前两次能源革命相比，第三次能源革命具有以下特征： (一)第三次能源革命需要全球的能源合作 第一次和第二次能源革命是在少数国家率先进行，分别经历上百年时间的不断发展和深化，主要是解决经济快速发展所需的燃料与动力问题。当今正在进行的第三次能源革命，重在寻求人与自然、人与社会和谐永续发展的途径，其意义与作用远远超出前两次能源革命。第三次能源革命的意义不仅是关系到经济的可持续发展，而且关系到人类的可持续发展。国际合作是第三次能源革命的重要任务。此外，第三次能源革命所要解决的资源问题、气候变化问题和安全问题均是全球性问题，仅依靠少数国家不能取得明显效果。需要在全球范围内形成国际合作机制，促进世界各国共同行动。能源的清洁、低碳发展，是第三次能源革命的重要组成部分，也是区别前两次能源革命的主要特征。 然而，迄今为止，世界还没有摆脱对化石能源的依赖，化石能源仍是经济增长与发展的动力源。在当前经济增长模式下，减排在一定意义上会影响经济增长。根据“共同但有区别责任原则”，“巴厘岛路线图”已经为包括发展中国家在内的各国确定了减排行动“可测量、可报告、可核实”的要求。但是，从气候变化的国际谈判和减排实践来看，各国的承诺多于行动，甚至更多的是“讨价还价”。哥本哈根峰会无果而终、坎昆气候变化会议不欢而散，都表明全球温室气体减排尚未达成共识、仍处于国家利益博弈阶段。 中国在减排问题上，显示了一个大国家应尽的责任。2008年，中国宣布2020年中国温室气体比2005年下降40%～45%。2015年6月30日，中国政府再次宣布，中国温室气体到2030年左右达到峰值并且要争取提早达峰，温室气体比2005年再下降60%～65%。非化石油能源占一次能源的比例达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米等，2020年后强化应对气候变化行动目标与措施。中国的行动和减排目标不仅为全球温室气体减排提供了有力的支撑，而且加快了我国清洁和可再生能源开发利用的进程。 按全球现在能源、经济发展的趋势和各国减排的实际，到2030年，温室气体的排放不会回落到2010年的水平，反而会提高25%～30%。从这个角度来看，如何促进更多的国家采取切实可行的减排行动，形成世界各国低碳绿色转型的良性竞争与共同减排的非对抗机制，变负担和挑战为发展机遇和发展动力，促进建立发达国家向发展中国家提供清洁可再生能源技术的国际交流机制，减少清洁能源贸易壁垒等等都是能源国际合作方面的任务。2015年12月在法国巴黎召开的第21次全球气候变化大会，是一次最富有成效的会议，会议上达成了到2050年全球达到碳中和的协议，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃以内为目标，并为把温升控制在1.5℃而努力。 (二)形成清洁、低碳发展机制是第三次能源革命的重要内容 第一次和第二次能源革命，煤炭与石油分别成为主要能源，其成本核算和市场评价只包括其经济价值，而没有包括其外部成本(也许当时尚未认识到外部成本的存在)。然而，当前包括外部成本的低碳发展机制并未形成，温室气体减排和能源转型所发生的成本仍然不能得到合理的补偿。或者说，当前用新能源替代化石能源无论是从成本上还是从效率上都没有给生产者和消费者带来经济意义上的收益，绿色低碳发展需要各种制度约束和经济激励。推进发展机制的改革，为清洁低碳能源发展创造良好的市场条件，是第三次能源革命的重要条件。用清洁、可再生能源替代化石能源不仅从根本上改变能源开发利用方式，也从根本上改变社会价值判断和成本收益的计算方式。要实现以化石能源为基础的经济体系向以非化石能源为基础的经济体系转变，必须要有建立起相应的碳价机制，使清洁低碳发展成为收益最佳的发展模式。 (三)若没有干预第三次能源革命也将是一个较长的市场选择过程 能源革命的基本前提是新的能源技术发明与应用。然而，能源革命能否成功取决于新兴能源能否在市场中取得一定的份额。或者说，形成优于传统能源的竞争优势。从第一次能源革命到第二次能源革命，能源结构转换持续了近百年时间，这一百年之久实际上是市场逐步接受和选择的过程，最终使得石油取替煤炭成为主要能源。第三次能源革命的技术基础是可再生能源发电技术、生物质燃料技术及其能源互联网，但受其成本高、效率低、出力不稳等因素所限，若没有政策干预第三次能源革命也不会较短时期内完成。若以清洁能源的占比作为第三次能源革命的一个标志，第三次能源革命刚刚揭开序幕，实现可再生能源为主的能源结构，最短需要数十年的时间。在这个过程中，煤炭、石油等化石能源占比渐消、清洁低碳能源占比渐长。中国能源革命的阶段性将是更加显著：在2020年之前，化石能源消费尤其是煤炭消费过快增长的势头会转向低速增长或者负增长，预计2020年前后煤炭消费达到峰值，2020年之后的10年左右时间，清洁的化石能源天然气的消费比例大幅度提升，为大比例提高可再生能源比例奠定基础。从2030年或者2035年之后，清洁可再生能源开始大规模替代化石能源，在本世纪中后期，有望完成中国能源的清洁低碳转型。 (四)第三次能源革命会进一步促进多元清洁的能源结构形成 从前两次能源革命的结果来看，能源革命也不是一种能源革另一种能源的命，而是某种能源发展得较快并占有较高的比例，最终结果是能源结构越来越多元化。例如，第二次能源革命之后，煤炭在世界能源消费仍占20%以上，是仅次于原油的第二大能源品种。第三次能源革命将是使能源结构由以化石能源为主转向以可再生能源为主，多元化特征会进一步突出。就某个较小的区域来看，有可能实现百分之百利用可再生能源，但从一个国家或者从全球来看，百分之百利用可再生能源则是不现实的。近年来，在全球能源结构占比明显上升的是天然气和核电，而新能源只是与能源消费增长保持同比例增长。随着碳捕捉技术的成熟，化石能源仍会有用武之地。以可再生能源为主的多元能源结构应是第三次能源革命的最终结果。 (五)能源互联网是第三次能源革命相关的关键技术平台 如同第一次能源革命的蒸汽机、第二次能源革命的内燃机和发电机，第三次能源革命的技术引擎除了高效可再生能源技术(风能利用技术、光伏利用技术、生物质能技术)外，还有一个非常重要的技术平台，即能源互联网。《第三次工业革命：新经济模式如何改变世界》的作者杰里米·里夫金认为，历史上数次重大的经济革命都是在新的通讯技术和新的能源系统结合之际发生的。由于化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题，在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结。互联网技术和可再生能源结合起来将为第三次工业革命创造强大的新基础设施，以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的“能源互联网”即将出现。里夫金认为，能源互联网应具有以下四大特征：(1)以可再生能源为主要一次能源；(2)支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入；(3)基于互联网技术实现广域能源共享；(4)支持交通系统的电气化(即由燃油汽车向电动汽车转变)。能源利用方式最终由化石能源集中式消费为主转向以消费分布式可再生能源为主。 里夫金的观点得到国际社会和能源界的响应，一些主要发达国家的政府已开始关注和重点推动能源互联网的发展。2012年5月，欧盟在布鲁塞尔召开了题为“成长任务：欧洲领导第三次工业革命”的会议，欧盟理事会副主席Antonio Tajani在会上明确提出“第三次工业革命将围绕能源互联网展开……我们的2020战略让我们已经走在了正确的道路上，但我们需要加快投入……”。德国对于能源互联网的发展尤其积极，已经率先提出了“E-Energy”计划，力图打造新型能源网络。在整个能源供应体系中，实现数字化互联及计算机控制和监测。我国有关部门也开始布署能源互联网的研究。 能源互联网是以互联网及其他前沿信息技术为基础，以电力系统为核心，能源供给网络与能源消费网络紧密耦合，在传统的工业控制网络基础上增加了互联网等开放特性，可再生能源、清洁、高效能源能够得到充分利用，能源消费得到最大节约、并且是更为便利和公平的获得，能源生产者和消费者都可以平等使用能源互联网，每个能源生产者和消费者都是网络的结点，并且能够实现双向转换。此外，更重要的是，互联网使得可再生能源在更大范围内与需求耦合，可以较大限度地消除风电、太阳能发电的不稳定性与间歇性问题，平滑发电出力。里夫金所预言的能源互联网正是基于这一发展需求。 总之，能源革命与产业革命总是相伴生的，同时也会催生新的产业。能源革命的结果不仅改变原来的能源结构，而且也会由于新的能源行业形成、发展改变整个产业结构。需要强调的是：随着能源技术的进步，人们可利用的能源种类会越来越多，一次能源结构的多元化程度将是越来越高。但是，对于终端消费来看，电力占比将越来越高，以智能制造和3D打印机为核心技术的第三次工业革命，可能会改变传统化石能源时代的大规模、标准化和集中式的生产模式；用户订制、个性化、单件生产改变能源需求特征，为分布式能源发展创新提供了可能和需求。产业革命和社会人口结构的变化对能源产生新的需求，技术创新则为能源革命提供了工具，能源革命支撑了产业与社会变革。 三、中国能源革命的特殊性 如上所述，第一次和第二次工业革命和能源革命是在为数不多的几个工业化国家中发端，中国作为新兴工业化国家没有经历前两次革命。新中国成立后，中国的工业化是压缩式进行的，能源结构的变化与工业化进程并不同步，目前中国的能源结构仍停留在以煤炭为主的阶段。然而，在第三次能源革命中，中国却要成为主角。其原因在于：一是中国温室气体排放大国，而且在2030前还将继续增长，目前中国温室气体排放已占全球的23%。二是能源环境问题已严重影响到中国经济的可持续发展。由能源生产与消费引发的水质下降、土地塌陷、空气污染问题已经非常严重，已到不得不解决的程度。 与其他国家相比，中国能源革命所面对的国情比较复杂：一是以高碳化石能源为主的资源禀赋，煤炭消费占全球的一半以上，能源结构仍处于世界第一次能源革命的水平。二是中国的工业化和城镇化过程尚未完成，人均能源消费水平很低，能源需求仍处在上升期，2000-2011年，中国的能源需求增长了159%，占全球新增能源需求的55%，占全球新增石油需求的49%，占全球新增煤炭需求的84%，2014年能源消费量达到42.6亿吨标煤。三是中国能源消费能源利用效率低，能源消费强度高。虽然经济总量位居世界第二，但能源利用效率却只有世界平均水平的三分之一左右，在全球处于较低位置。中国的国情决定中国能源革命的特殊性： (一)以迭代方式实现能源结构的优化 总体上看，发达国家在完成工业化的过程中，也实现了由煤炭到油气的能源结构转化升级。目前我国的工业化进程已进入中后期阶段，但是能源结构的优化滞后于工业化进程，以煤为主的能源结构长期没有得到改变。能源革命要使中国能源结构发生迭代性的变化，具体表现为：一是中国的油气消费比重和可再生能源将同步快速增长，这是由于以油气为动力和燃料的产业发展尚未实现动力系统的变革，油气仍然无法被替代。但是，可再生能源发电与煤电相比，具有较大的替代性和市场竞争力，煤电市场逐步被可再生能源发电替代。二是煤炭和油气比重同时下降，中国能源结构跨越油气阶段直接进入以可再生能源为重要能源的阶段。近年来，中国第二种能源结构的迭代性变化已经非常明显，从规模上，我国的风电装机与火电装机位居世界第一位。然而，从能源结构来看，中国非化石能源占一次能源消费比重较低，2013年为9.6%，低于世界平均水平的13.3%，低于德国的17.3%。而煤炭消费比重仍然高达67.5%，而发达国家这一比重平均只有20%左右，世界平均水平也只有30.1%。2014年中国可再生能源发电占比不足5%，规模远远落后于欧盟，甚至低于世界平均水平，中国能源结构的优化任重道远。 (二)中国能源革命需要政策干预缩短市场选择的过程 发达国家进行第三次能源革命，是经过了一段较长时期的后工业化发展阶段，高耗能的制造业在产业中的占比降到10%以下，城镇化水平达到80%以上，产业结构轻型化，能源消费强度和能源消费量处于下降期，经济发展已由增长时代进入循环(经济)时代，第三次能源革命的技术准备和产业准备比较充分。而我国由于工业化和城镇化尚未完成，能源需求从总量上看仍处于上升期，以较少的能源消费压缩式地实现工业化与城镇化，即新型工业化是中国作为后发工业国的不二选择。然而，从经济发展水平对能源价格承受力来看，中国明显低于发达国家。若按照经济法则由生产者和消费者进行自由选择，中国实现能源转型的时间可能要比发达国家更长。因此，中国能源革命必须要有更强的政策干预，才能与其他国家同步进行。 能源革命具有以下特点：一是能源革命总是与产业革命相伴生，产业革命对能源提出新的需求，同时催生新的能源产业。新的能源产业不仅满足能源需要，而且还会成为经济发展的主导产业。新的能源产业发展成熟度和在国民经济中地位是判断能源革命成功与否的重要标志之一。二是能源革命的结果是促进能源结构不断优化，主导能源不断更替，并且向着高效、低效、可持续的方向发展。随着技术进步，人类可利用的能源越来越多，因此一次能源结构将是多元的，主导能源的更替是能源革命的重要标志。三是三次能源革命的影响一次比一次深远，煤炭开创了工业化时代，石油天然气则使人类进入享受高等耐用消费品时代，清洁可再生能源则是使人类进入可持续发展的社会。四是能源革命的范围越来越广泛，第一次工业革命和能源革命主要在以英国为首的欧洲大陆少数国家发生，第二次工业革命和能源革命则扩大到了北美洲地区，涉入国家较为广泛。第三次能源革命则需要全球各国共同的努力。中国在第三次能源革命中将成为主角。第三次能源革命成败取决多种因素，其中新能源产业的发展和新能源技术平台建设，有利于新能源发展政策机制和市场环境建设，共同减排，有区分原则基础上的国际合作，是第三次能源革命的重要影响因素。标签：可再生能源论文; 新能源论文; 化石能源论文; 能源消费论文; 能源结构论文; 能源论文; 能源互联网论文; 煤炭能源论文; 煤炭行业论文; 石油资源论文;