第一篇 能源革命解析及推动协同发展的相关案例分析
第1章 全球能源革命的解读与经验借鉴
1.1 能源革命的起源
1.1.1 能源革命的含义
“能源转型”一词*早来源于德国，德语为“energiewende”，对应的英文为“energy transition”，中文词汇有“能源转型”“能源变革”“能源革命”等，本质上指的是同一概念。20世纪80年代初，为应对石油危机及反对核电，德国应用生态学研究所提出了能源转型这个概念，即在转向可再生能源和提高能源效率的条件下，可以用更少的能源消耗实现经济增长。在《能源转型：没有石油与铀的增长与繁荣》中初步形成了能源转型概念的雏形。
国外关于能源转型的定义的研究往往是从技术入手探讨能源技术的变化。加拿大学者瓦茨拉夫 斯米尔将能源转型定义为：从一种具体的能源形态转变为另一种能源形态的过程。布鲁斯 波多尼克将能源转型定义为：通过新的技术发明或新能源种类的发现，使一种新的一次能源大量运用于人类消费的过程。
国内学者还考虑了能源系统或者能源管理体制改革问题。朱彤和王蕾（2016）将能源转型定义为能量原动机推动的、伴随着能源体系深刻变革的一次能源长期结构变化过程。史丹（2016）把能源转型定义为能源生产和消费结构发生根本性的改变，并对一国社会经济发展乃至全球地缘政治格局产生深刻影响。
2016年12月，国家发展和改革委员会和国家能源局发布的《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》从能源消费革命、供给革命、技术革命、体制革命、国际合作等五个方面勾画了我国能源革命战略的内容。
从以上介绍可以看出，能源革命或称能源转型，狭义上是指能源技术革命（或升级），广义上包括了整个能源开发和利用系统的技术革命，也包括了能源管理体制的变革与转型，即能源系统转型（energy system transition），或称能源体系升级（energy system upgrade）。
1.1.2 能源革命的历史轨迹
1. 第一次能源革命
第一次能源革命大约在40万年前，以人工火代替自然火的利用为标志，发现火并利用火是人类文明的开端。人类社会进入了以薪柴为主要能源的时代。木材、秸秆等薪柴能源成为人类社会生产和生活的主要能源，人类进入植物能源时代。植物能源时代主要是利用地表上的生物质能，促进了农业的发展，推动了农业文明。但由于植物能源密度较低、运输不便，植物能源主要用于人类取暖、照明和炊事等活动。生产过程中的动力主要是使用人力和畜力，对生产效率的改进作用有限，植物能源时代经济长期处于极慢增长的状态。
2. 第二次能源革命
第二次能源革命开始于18世纪的英国，以蒸汽机的发明和煤炭的大规模使用为主要标志，人类社会开始进入蒸汽时代。
18世纪后期，英国率先开始了工业化进程，能源需求大幅增加。以木材为主的生物质能已不能满足英国大工业生产的需求。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。
3. 第三次能源革命
第三次能源革命开始于19世纪下半期，以电的发明和使用为标志，人类进入了电气时代，从单一的以煤为能源的蒸汽动力，转向以煤、石油为能源的蒸汽力和内燃力，并逐渐过渡到以电力、内燃力取代蒸汽力。
19世纪中期至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、热和机械动能都转换成电能，并可以通过电网远距离传送。第二次工业革命产生两个结果：第一，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，能源生产由第一产业（煤炭采掘与石油开采）延伸到第二产业。第二，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。
4. 第四次能源革命
第四次能源革命发端于21世纪初，它是以新能源和信息技术融合为标志，开启了高效化、清洁化、低碳化、智能化为主要特征的能源时代。其目标是消除化石能源消费所引发的环境问题，塑造一个经济、可持续的能源供应新格局。《第三次工业革命》的作者认为第四次能源革命，亦被称为互联网技术与能效和分布式能源技术的发展与应用，它是指利用互联网技术把分散在五大洲的能效技术、分布式能源技术、储能技术等有机结合起来；解决化石能源形成的环境污染和气候变化问题；构筑清洁和低碳能源的新世界。
第一次和第二次石油危机之后，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年联合国世界环境与发展委员会《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。许多构架开始酝酿利用可再生能源。随着信息技术发展和互联网的普及，能源与互联网技术相结合，推动了能源网络的智能化。
当代正在进行的第四次能源革命，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三次能源革命。第四次能源革命的意义不仅关系到经济的可持续发展，而且关系到人类的可持续发展。国际合作是第四次能源革命的重要任务。此外，第四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，是第四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。
历次能源革命的特征和影响见表1-1。
表1-1 历次能源革命的比较
关于人类历史上能源革命的次数尚无权威定论。有的学者认为人类社会已经经历了三次能源革命，第四次能源革命刚刚兴起。而有些学者认为人类社会经历的能源革命与工业革命同步，只有两次，目前正在经历第三次工业革命和第三次能源革命，而不应包括人类开始使用火，以薪柴为主要能源的时代。本书认同前一种观点，认为从人类社会发展的角度而言，应该将火的应用作为第一次能源革命。
1.1.3 能源革命的作用
历史上工业革命与能源革命几乎是同时发生的。能源革命促进了工业革命，促进了社会生产力的极大提高，也促进人类文明的进步。总的来看，能源的历次重大变革所产生的作用具有以下几个特征。
1. 能源革命带动新的产业革命
以蒸汽机的发明和煤炭的大规模应用为特征的第二次能源革命解决了社会发展的动力瓶颈，促进了纺织工业、钢铁行业、冶金矿产等重工业的发展和城市规模的快速扩张。与此同时，以蒸汽机的发明和应用为主要标志，机器开始大规模替代人力、畜力、水力等自然力的第一次工业革命把人类社会带入了社会化大生产阶段。
以电的发明和使用为特征的第三次能源革命，为飞机、汽车及化工产业的发展提供了高效燃料和原料，促进了相关产业的发展，同时也使石油和天然气成为主要能源。与此同时，以电力的广泛应用和一系列电气发明为标志的第二次工业革命，逐渐以电气化取代了机械化。
从发展趋势看，新一轮能源革命（第四次能源革命）和新一轮工业革命（第三次工业革命）已初露端倪。新一轮的能源革命以新能源与信息技术的融合为主
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