1.3 能源发展史与能源革命

1.3.1 能源发展史

降低温室气体排放迫在眉睫，而经济的发展离不开能源的使用。为了应对日益加剧的温室效应，必须对当前能源利用的方方面面做出改变，一场新的能源革命在所难免。能源的发展史也是人类的发展史。如表1-6所示，能源开发和有效利用的广度和深度，是生产技术和生活水平的重要标志之一。每次能源革命都标志着人类文明的发展进入了新的阶段。

表1-6 人类不同文明形态及能源利用形式

在人类社会发展史上，对能源的利用可分为4个时代：柴薪时代、煤炭时代、油气时代和多能源时代，未来又将步入能源数字时代。其中，煤炭时代和油气时代又统称化石能源时代。

1.柴薪时代

柴薪是人类第一代主体能源，18世纪前，柴薪在世界一次能源消费结构中长期占据主要地位。恩格斯曾在《自然辩证法》中指出：“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开”。以柴薪为主要能源的时代延续了很长时间。随着农业、手工业、商业和远航贸易等的发展，木材的砍伐量大大增加，森林资源急剧减少，造成木材供应日趋紧张，价格暴涨，木材作为主体能源的传统面临崩溃之势，引起了人类历史上第一次能源危机。

2.煤炭时代

17世纪中叶，蒸汽机的发明吹响了第一次能源革命的号角，煤炭伴随蒸汽机的推广而得到大规模应用，并以其高热值、分布广的优点一跃成为全球第二代主体能源，引发各领域技术创新与相关产业的兴起，开创了18世纪的工业文明。以煤炭作为燃料的蒸汽机，使纺织、冶金、采矿、机械加工等工业获得迅速发展。同时，蒸汽机车的出现使铁路、军事等工业获得巨大进步，大大促进了世界工业化进程，煤炭时代所推动的世界经济发展超过了以往数千年的时间。1860年煤炭在世界一次能源消费结构中的占比为24%，1931年占比达到70%的峰值。

3.油气时代

19世纪末，人们发明了以汽油和柴油为燃料的内燃机，引发继蒸汽机之后又一次交通运输动力的革命。此后，以内燃机为动力源的汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车等将人类社会飞速推进到现代文明时代。由于石油热值高，比煤炭清洁，使用方便，转换效率高，石油的消费量迅速增长。1965年，石油的消费量首次超过煤炭，一举成为全球第三代主体能源，世界进入了“石油时代”。随着人类工业化大生产的大规模进行，石油供应与消费的矛盾频出，生态破坏和环境污染问题开始显现，引发了人类历史上第二次能源危机。

与煤炭替代柴薪、油气替代煤炭的两次能源转型相比，当前人类正在经历的第三次能源转型具有去碳化、去中心化、数字化的显著特征。

4.多能源时代

以煤炭、石油为主的传统化石能源为人类社会发展做出了巨大贡献，但高消费量带来的高碳排放量促使世界各国重视节能，加快新能源开发利用的进程。20世纪30年代以来，随着科学技术的进步，天然气、太阳能、风能、水能、地热能等清洁能源的利用规模开始增长，世界一次能源消费结构向低碳方向演变。地球上的水能资源超过50亿千瓦，风能资源超过1万亿千瓦，而太阳能资源更是超过100万亿千瓦。多家机构预计，2025—2030年，天然气将超过煤炭成为全球第二大能源；2030—2035年，人类将进入非化石能源与天然气主导的“低碳时代”。

5.能源数字时代

能源数字时代也叫能源数字化时代。能源互联网（Energy Internet）是能源和互联网的新型结合体，能够将能源的开发、运送、存储及消耗的整个过程和能源市场的环境条件深度融合，是一种新的能源产业发展形式，具有开放互动等主要特征。它以能源系统作为核心，以互联网和其他高科技技术作为结构支点，以分布式可再生能源作为主体能源，与天然气网络、交通网络等其他相关的网络体系密切融合，构成庞大的多网络体系。通俗来说，它就是一个集成了各类能源信息的网络系统，所有能源信息都可以通过网络的相互联系得到及时的反馈，并根据需求予以选择控制。