篇 能源革命解析及推動協同發展的相關案例分析第1章 源革命的解讀與經驗借鋻1.1 能源革命的起源1.1.1 能源革命的含義“能源轉型”一詞*早來源於德國，德語為“energiewende”，對應的英文為“energy transition”，中文詞彙有“能源轉型”“能源變革”“能源革命”等，本質上指的是同一概念。20世紀80年代初，為應對石油危機及反對核電，德國應用生態學提出了能源轉型這個概念，即在轉向可再生能源和提率的條件下，可以用更少的能源消耗實現經濟增長。在《能源轉型：沒有石油與鈾的增長與繁榮》中初步形成了能源轉型概念的雛形。國外關於能源轉型的定義的研究往往是從技術入手探討能源技術的變化。加拿大學者瓦茨拉夫 斯米爾將能源轉型定義為：從一種具體的能源形態轉變為另一種能源形態的過程。布魯斯 波多尼克將能源轉型定義為：通過新的技術發明或新能源種類的發現，使一種新的一次能源大量運用於人類消費的過程。國內學者還考慮了能源繫統或者能源管理改革問題。朱肜和王蕾（2016）將能源轉型定義為能量原動機推動的、伴隨著能源體繫深刻變革的一次能源長期結構變化過程。史丹（2016）把能源轉型定義為能源生產和消費結構發生根本性的改變，並對一國社會經濟發展乃至全球地緣政治格局產生深刻影響。2016年12月，國家發展和改革委員會和發布的《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》從能源消費革命、供給革命、技術革命、革命、國際合作等五個方面勾畫了我國能源革命戰略的內容。從以上介紹可以看出，能源革命或稱能源轉型，狹義上是指能源技術革命（或升級），廣義括了整個能源開發和利用繫統的技術革命，括了能源管理的變革與轉型，即能源繫統轉型（energy system transition），或稱能源體繫升級（energy system upgrade）。1.1.2 能源革命的歷史軌跡1. 次能源革命次能源革命大約在40萬年前，以人工火代替自然火的利用為標志，發現火並利用火是人類文明的開端。人類社入了以薪柴為主要能源的時代。木材、秸稈等薪柴能源成為人類社會生產和生活的主要能源，人入植物能源時代。植物能源時代主要是利用地表上的生物質能，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，對生產效率的作用有限，植物能源時代經濟長期處於極慢增長的狀態。2. 第二次能源革命第二次能源革命開始於18世紀的英國，以蒸汽機的發明和煤炭的大規模使用為主要標志，人類社會開入蒸汽時代。18世紀後期，英國開始了工業程，能源需求大幅增加。以木材為主的生物質能已不能滿足英國大工業生產的需求。與此同時，蒸汽機在煤炭開采中的運用，也極大地提高了煤炭生產效率，煤炭工業的發展，為滿足快速增長的能源需求提供了保障。煤炭取代木材成為能源。1850年，煤炭在英國能源消費中的比重達到92%。與木材相比，煤炭能源密度高，便於運輸，生產不受季節限制。以煤炭取代木材，使能源行業從農業中分離出來，改變了農業作為能源提供者的角色，節約下來的土地用於生產糧食，增加了農業供養人口，並使更多的勞動力從農業轉移到工商業活動中，加快了紡織、鋼鐵等行業的發展，英業結構、人口結構隨之發生了一繫列的革命性變化。3. 第三次能源革命第三次能源革命開始於19世紀下半期，以電的發明和使用為標志，人入了電氣時代，從單一的以煤為能源的蒸汽動力，轉向以煤、石油為能源的蒸汽力和內燃力，並逐漸過渡到以電力、內燃力取代蒸汽力。19世紀中期至20世紀初，以發電機、內燃機、電動機的發明與運用為標志的第二次工業革命爆發。內燃機使用液態能源，能源效率更高。發電機的發明使得人類所需的能源形式—光、熱和機械動能都轉換成電能，並可以通過電網遠距離傳送。第二次工業革命產生兩個結果：，內燃機、發動機不像蒸汽機那樣直接燃燒煤炭，而是使用由原油煉制的成品油，由此了能源加工業的發展，即石油煉制行業和發電業的發展，能源生產由產業（煤炭采掘與石油開采）延伸到第二產業。第二，生產和生活中更多地使用“加工過”的能源，形成了能源原料和能源產品之分，即一次能源和二次能源之分。4. 第四次能源革命第四次能源革命發端於21世紀初，它是以新能源和信息技術融合為標志，開啟了化、清潔化、低碳化、智能化為主要特征的能源時代。其目標是消除化石能源消費所引發的環境問題，塑造一個經濟、可持續的能源供應新格局。《第三次工業革命》的作者認為第四次能源革命，亦被稱為互聯網技術與能效和分布式能源技術的發展與應用，它是指利用互聯網技術把分散在五大洲的能效技術、分布式能源技術、儲能技術等有機結合起來；解決化石能源形成的環境污染和氣候變化問題；構築清潔和低碳能源的新世界。次和第二次石油危機之後，工業發達國家掀起了能效革命，能源效率極大地改善，能源消費增速減緩。與此同時，生態環境的惡化，使人類逐步接受可持續發展的概念，也逐漸意識到減少化石能源消費對改善生態環境、減排溫室氣體的重要性。以1987年聯合國世界環境與發展委員會《我們共同的未來》的調查報告為標志，能源與氣候變化問題成為國際談判和國際合作中的重要議題。許多構架開始醞釀利用可再生能源。隨著信息技術發展和互聯網的普及，能源與互聯網技術相結合，推動了能源網絡的智能化。當代正行的第四次能源革命，重在尋求人與自然、人與社會和諧永續發展的途徑，其意義與作用遠遠超出前三次能源革命。第四次能源革命的意義不僅關繫到經濟的可持續發展，而且關繫到人類的可持續發展。國際合作是第四次能源革命的重要任務。此外，第四次能源革命所要解決的資源問題、氣候變化問題和問題均是全球性問題，僅依靠少數國家不能取得明顯效果，需要在全球範圍內形成國際合作機制，世界各國共同行動。能源的清潔、低碳發展，是第四次能源革命的重要組成部分，也是區別前兩次能源革命的主要特征。歷次能源革命的特征和影響見表1-1。表1-1 歷次能源革命的比較關於人類歷能源革命的次數尚無定論。有的學者認為人類社會已經經歷了三次能源革命，第四次能源革命剛剛興起。而有些學者認為人類社會經歷的能源革命與工業革命同步，隻有兩次，目前正在經歷第三次工業革命和第三次能源革命，而不括人類開始使用火，以薪柴為主要能源的時代。本書認同前一種觀點，認為從人類社會發展的角度而言，應該將火的應用作為次能源革命。1.1.3 能源革命的作用歷工業革命與能源革命幾乎是同時發生的。能源革命了工業革命，了社會生產力的極大提高，也人類文明步的來看，能源的歷次重大變革所產生的作用具有以下幾個特征。1. 能源革命帶動新的產業革命以蒸汽機的發明和煤炭的大規模應用為特征的第二次能源革命解決了社會發展的動力瓶頸，了紡織工業、鋼鐵行業、冶金礦產等重工業的發展和城市規模的快速擴張。與此同時，以蒸汽機的發明和應用為主要標志，機器開始大規模替代人力、畜力、水力等自然力的次工業革命把人類社會帶入了社會化大生產階段。以電的發明和使用為特征的第三次能源革命，為飛機、汽車及化工產業的發展提供了燃料和原料，了相關產業的發展，同時也使石油和天然氣成為主要能源。與此同時，以電力的廣泛應用和一繫列電氣發明為標志的第二次工業革命，逐漸以電氣化取代了機械化。從發展趨勢看，新一輪能源革命（第四次能源革命）和新一輪工業革命（第三次工業革命）已初露端倪。新一輪的能源革命以新能源與信息技術的融合為主……