●第1部分能源、環境與產業革命
1能源與產業革命
1.1能源轉型是產業革命的動力
1.1.1能源轉型的定義、分期及標志
1.1.2產業革命的定義、特征及分期
1.1.3能源轉型是產業革命的動力
1.2能源與經濟發展
1.2.1能源消費與經濟發展作用機理
1.2.2能源轉型與國際經濟關繫
1.2.3能源價格與經濟發展
1.2.4中國經濟發展和能源消耗的特點
1.3能源更替與人類生活需求
1.3.1人類能源發展階段回溯
1.3.2產業革命依次滿足不斷升級的人類需求
1.3.3現階段能源結構存在諸多問題
2能源與環境
2.1CO2、植物發展與氣候變化
2.1.1CO2在大氣圈、生物圈的轉化
2.1.2CO2與溫室效應
2.1.3CO2濃度與地球植物的發展
2.1.4從地球歷史的角度看今天的氣候變化
2.2人類或有能力調節大氣圈、生物圈的碳平衡
2.2.1岩石圈、生物圈、大氣圈的碳總量及循環模式
2.2.2人類必須在地球碳循環的過程中找到一個新的平衡點
2.2.3重視化石能源的清潔使用，贏得綠色能源發展的時間與空間
2.2.4人類有能力調控大氣中的碳平衡並不斷優化人類生存環境
2.3生物質能源主導人類能源需求
2.3.1生物工程與大氣碳含量的增加決定了生物質能源必將替代化石能源
2.3.2光合速率與很好CO2含量
2.3.3綠色地球與人類生存環境的根本改善
2.4隻要太陽依然存在，地球能源就永不枯竭
2.4.1太陽與地球的太陽能
2.4.2光合作用是收集、儲存、應用太陽能的很好途徑
2.4.3化石能源是地球歷史上太陽能的儲備
第2部分化石能源的保障能力及經濟壽命
3傳統化石能源的保障能力評估
3.1傳統化石能源接近滿足中國能源過渡期的充分使用
3.1.1中國傳統化石能源的資源儲量及分布特征
3.1.2中國傳統化石能源的可使用年限分析
3.2傳統化石能源的開發現狀及經濟壽命分析
3.2.1煤炭開采技術相對成熟，油氣開發技術要求越來越高
3.2.2傳統化石能源的相對開采成本逐年升高
3.3傳統化石能源的保障體繫正面臨挑戰
3.3.1開發難度加大，供給能力偏弱
3.3.2以煤炭消費為主，環境壓力加大
3.3.3人類化石能源規模化使用尚有空間與時間，是堵還是疏
3.3.4新能源快速崛起
4中國潛在化石能源的發展潛力評估
4.1非常規天然氣快速發展
4.1.1非常規天然氣資源的潛力可觀
4.1.2非常規天然氣的開采技術發展迅速
4.1.3產業政策不斷完善，我國對非常規天然氣的重視度顯著提升
4.2煤炭地下氣化的前景良好
4.2.1煤炭地下氣化原理
4.2.2國內外產業研究進展
4.2.3煤炭地下氣化能效及經濟性
4.2.4煤炭地下氣化市場前景
4.3新型煤化工技術發展對煤炭應用的優化
4.3.1新型煤化工發展歷程
4.3.2新型煤化工產業現狀
4.3.3新型煤化工發展趨勢
4.4油頁岩等潛在資源的開發和應用
4.4.1潛在資源產業現狀
4.4.2潛在資源發展趨勢
第3部分碳環境推動下的生物質能源
5能源植物
5.1生物質能源的成分
5.2能源植物的分類
5.2.1生產燃料乙醇的能源植物
5.2.2生產燃料油的能源植物
5.2.3木質纖維素能源植物
5.2.4水生藻類生物質能源
5.3生物質能源的特點
5.4決定生物質能源未來的關鍵——CO2、陽光和降水
5.4.1CO2
5.4.2陽光
5.4.3降水
5.4.4一個新的適宜植物生長的環境正在形成
6生物工程技術發展對生物質能源應用的關鍵作用
6.1基因工程技術發展與光合作用效率的提高
6.1.1通過改變C3與C4植物的基因提高光合作用效率
6.1.2通過延緩葉片衰老提高光合作用效率
6.1.3通過提高氮同化效率提高光合作用效率
6.1.4通過修飾植株株型提高光合作用效率
6.1.5通過提高水分利用率提高光合作用效率
6.2轉基因生物質能源原料的改良與發展
6.2.1轉基因技術對澱粉和糖類作物的改良
6.2.2轉基因技術對纖維素類植物的改良
6.2.3轉基因技術對油脂類能源植物的改良
6.2.4轉基因技術對藻類能源植物的改良
6.3生物工程技術領域的研發與投資
6.3.1國際重要戰略與政策規劃
6.3.2國際重大科技進展與趨勢
6.3.3對我國的啟示與發展建議
7未來50~100年生物質資源分布情景分析
7.1碳環境的改善與碳平衡的過程分析
7.2生物工程及生物總量的培育與成長過程
7.3新型氣候與碳環境下植物光合作用效率與生長速度評估
7.3.1現有環境條件下的再生能力評估
7.3.2CO2增加一倍時，在上述基礎上的生物質的增長規模
7.3.3在新的碳環境下現有沙漠與戈壁的綠化前景及再生能力
7.3.4未來生物質可再生能力評估
7.4新型氣候與碳環境下生物質生長的空間與規模
7.4.1現有森林可利用生物質經濟評價
7.4.2芒屬植物替代草原經濟規模
7.4.3部分草原升級為森林的經濟規模
7.4.4灌木升級為喬木的經濟規模
7.4.5森林換代與林木品種升級的經濟規模
8生物質能源應用技術現狀與應用工程示範
8.1生物質液化技術——液體燃料
8.1.1燃料乙醇
8.1.2生物柴油
8.1.3生物質熱解油
8.1.4巴西的生物質液體燃料產業
8.2生物質制沼氣
8.2.1歐洲沼氣工程技術現狀
8.2.2我國沼氣工程技術現狀
8.2.3持續高速發展的德國沼氣工業
8.3生物質發電
8.3.1全球生物質發電產業進展
8.3.2生物質發電技術現狀及示範工程
8.3.3我國燃煤耦合生物質發電技術應用情況
8.4生物質固化成型——顆粒燃料
8.5生物質氣化
9其他可再生能源與清潔能源是新能源結構體繫的有益補充
9.1太陽能利用現狀及前景分析
9.1.1太陽能利用的主要影響因素
9.1.2太陽能應用前景分析
9.2風能利用現狀及前景分析
9.2.1風能利用的主要影響因素
9.2.2風能利用前景分析
9.3地熱能利用現狀及前景分析
9.3.1地熱能利用的主要影響因素
9.3.2地熱能應用前景分析
9.4海洋能利用現狀及前景分析
9.4.1海洋能利用的主要影響因素
9.4.2海洋能應用前景分析
9.5核能利用現狀及前景分析
9.5.1核能利用的主要影響因素
9.5.2核能應用前景分析
9.6氫能利用現狀及前景分析
9.6.1氫能利用的主要影響因素
9.6.2氫能應用前景分析
102019年啟示錄
10.1CO2排放量再創新高，減排措施遠水不解近渴
10.2多地突破高溫紀錄，全球變暖不斷加速
10.3冰蓋崩塌加速，海平面上升不可逆轉
10.4全球綠地面積快速增加，森林覆蓋面積增長
10.5高緯度地區濕度增加，年降雨量成倍增長
10.6沙漠面積快速退化，生物多樣性再創生機
10.7糧食產量再創紀錄，全球潛在可耕種面積不斷增加
10.8生物燃料產量進一步增長，生產成本不斷降低
10.9植物生長速度明顯加快，吸碳及儲碳功能不斷增加
第4部分新能源應用與發展的技術保障
11儲能技術在新能源領域大有可為
11.1儲能技術是分布式能源體繫建立的關鍵
11.2儲能技術應用現狀及進展
11.2.1機械類儲能
11.2.2電氣類儲能
11.2.3電化學類儲能
11.2.4熱儲能
11.2.5化學類儲能
11.3不同儲能技術適用性比較
11.4儲能技術前景展望
12分布式能源繫統已經萌芽
12.1分布式能源發展現狀
12.1.1分布式能源供應在發達國家迅猛發展
12.1.2我國分布式能源發展滯後
12.2分布式能源對儲能的要求
12.2.1並網運行的一般要求
12.2.2獨立運行的一般要求
12.2.3特殊要求
12.3分布式能源發展趨勢展望
13互聯網與去中心化的能源格局
13.1互聯網的發展階段分析及趨勢展望
13.1.1發展階段分析
13.1.2趨勢展望
13.2區塊鏈技術的應用
13.2.1區塊鏈技術發展現狀及未來展望
13.2.2區塊鏈技術在能源格局中的應用
13.2.3區塊鏈在能源方面的應用處於初級階段
13.3一個化能源保障繫統的建立
13.3.1可再生能源比重正在不斷提高
13.3.2能源區塊鏈技術已經在快速發展
13.3.3新的能源保障繫統正在形成
第5部分生物質能源將全面推動第四次產業革命
14生物質將全面破解能源困境
14.1化石能源繼續利用的瓶頸
14.2可再生能源的局限性
14.2.1太陽能
14.2.2風能
14.2.3潮汐能
14.2.4地熱能
14.3生物質能源替代化石能源的必然性
14.3.1生物質能具有稟賦優勢
14.3.2生物質的增長潛力極大
14.3.3生物質能源將全面破解能源困境
14.4生物質及其能源體繫將全面推動第四次產業革命
15農業革命與社會財富的再分配
15.1基因工程推動下的生物質能源
15.1.1轉基因作物已經帶來農業產品的20年快速增長
15.1.2生物質能源是基因工程未來發展的主要領域
15.1.3氣候變暖，CO2和水分增加，生物質能源體量增加巨大
15.1.4未來十年全球生物質能源產量將翻番
15.2生物質能源產業化即將來臨
15.2.1快速發展中的能源農業
15.2.2生物質能源種植園
15.2.3新技術與規模化為生物質能源產業帶來了契機
15.3向沙漠進軍
15.3.1沙漠氣候的改善與灌溉技術的普及
15.3.2沙漠生物品種的研發與普及
15.3.3沙漠生物質能源的經濟性與商業推廣
15.3.4生物質能源在沙漠領域的無限前景
15.4農業重新回歸第一大經濟產業地位
15.4.1高科技指導下的新型農業
15.4.2規模化與自動化
15.4.3現代農業、循環經濟推動生物質能產業發展
15.4.4優選社會財富的生產者和擁有者
16水利與灌溉工程將成為優選的基礎產業
16.1重新定義水利與灌溉工程
16.2轉基因產品與碳環境的改善將使水利工程獲得巨大的經濟效益
16.2.1生物技術將使相同耗水量下的生物質生產量成倍提高
16.2.2近30年來碳增長已使陸地植物增長迅速
16.3新型節水灌溉技術對單位水資源應用效率與經濟性的影響
16.3.1現代節水灌溉技術與傳統渠灌應用效率比較
16.3.2現代節水灌溉技術與傳統渠灌技術經濟性比較
16.4水利工程將成為優選的基礎產業
16.4.1水利工程將由目前的公益行為轉化為盈利性的商業工程
16.4.2水力與灌溉工程建設將成為優選的基礎產業
17新能源與新型工業體繫的建立
17.1能源體繫的變革
17.1.1電力供應與保障體繫
17.1.2生物燃料替代化石燃料
17.1.3能源技術的變革
17.2化工與原材料
17.3生物質建築材料與應用
17.3.1木質建築材料
17.3.2竹籐建築材料
17.3.3秸稈建築材料
17.4新的工業體繫的建立
17.5逆城市化與就業變革
17.5.1逆城市化
17.5.2就業變革
18中國將全面引領第四次產業革命
18.1生物質能源產業將在中國快速發展
18.1.1中國是碳排放總量優選和綠化面積增長最快的國家
18.1.2豐富有效的土地資源為生物質能源產業發展提供了物質基礎
18.1.3巨大的農業人口紅利與就地產業化
18.1.4現有產業布局有利於生物質能源產業的發展
18.1.5生物質能源技術需要政策大力傾斜
18.2互聯網等新技術體繫將全面推動生物質能源產業的發展
18.2.1人工智能
18.2.2新一代通信技術
18.2.3量子通信
18.2.4能源替代
18.3巨大的產業與市場優勢
18.3.1巨大的市場與階梯化發展
18.3.2中國是當今世界上內生創新活力優選的國家
18.3.3中國具備發達國家沒有的發展新能源的市場優勢
18.3.4中國具備走向新能源創新的低成本優勢
18.4中國將全面引領第四次產業革命
18.4.1第四次產業革命迫在眉睫
18.4.2中國是第四次產業革命條件最充分的經濟體
18.4.3中國將全面引領第四次產業革命

地球生物的發展史，同時也是光合作用的歷史。本書從地質學、古生物學、古氣候學等多個領域探索了大氣中CO2與植被互為消長的規律及其所產生的聚煤期與貧煤期的周期性；從光合作用機理、基因工程學的角度出發，研究了未來大氣CO2濃度快速增加的情況下，生物增長的速度、規模滿足人類能源發展所需的可能性與可行性；從能源農業、生物質能源應用技術、物質能源在不同條件下的經濟性等角度，展望了生物質能源最終全面替代化石能源並全面引領第四次產業革命的機遇、方法、趨勢。在此基礎上，本書收集整理了迄今為止包括轉基因產品在內的生物能源新品種、新成果、新案例，對地球植物大規模發展與生物質能源成為人類基礎能源所引發的第四次產業革命及其對人類生態經濟、文化、社會形態的影響做出了預測。