生态文明建设与能源革命

李俊峰人类文明发展史上的几次能源变革阐述历次能源变革产生的问题能源发展的趋势分析新的能源变革的历史使命人类正在进行的能源变革探索新的能源变革需要发展观念的变革支撑问题的讨论2019/8/12NCSC2能源变革是指那些在人类文明发展过程中产生了重大影响的能源生产和消费技术的革命。迄今为止，已经证明的、可以称之为能源变革的能源生产和消费的技术革命有三次，尚未证实的有一次。生态文明与原始文明、农业文明、工业文明一起构成一个逻辑序列，是人类社会一种新的发展阶段的文明形态。生态文明强调人的自觉和自律，强调人与自然的相互依存、相互促进、共处共融，达到主动的适应自然。不少国家已经开始了生态文明建设，并从理论和实践上都积累了一定的经验和教训人与自然的关系是这几种文明形态最重要的区别在于：◦从顺从、崇拜、征服（改造）和适应（顺应）的不断升华◦在这一过程中能源起到了关键的作用人类历史上的几次能源变革都推动了人类文明的进程2019/8/12NCSC4•火的发现与使用•使得人类开始主动使用能源•开辟了人类更加丰富的食物来源•帮助人类制造和使用工具，改变了人类的生产和消费的方式•开启了原始文明时代的石器、铁器文明•加速了人类进化与发展•帮助人类告别原始文明向农业文明的转化•也开始了人类利用自然、改造自然的进程2019/8/12NCSC5•蒸汽机和内燃机的发明与使用•使得运输方式有了革命性的变化•改善了森林、煤炭、石油等大宗能源品种的运输条件•从而开启了能源的商品化时代•同时使得大机器的利用成为可能，奠定了大工业发展的基础，推动了第一次工业革命的产生•帮助人类社会由农业文明向工业文明的转变•增加了人类战天斗地的能力和信心，从而加剧了人类对自然索取•人类的能源消费从可持续能源向化石能源转化，煤炭和石油开始成为人类使用的主要能源2019/8/12NCSC6是电力技术和燃气轮机技术的发明与使用，大幅度提高了能源传输和转换效率，尤其是爱迪生发明了电，电改变了世界，它使得◦能源传输技术发生了重大的革命，能源输送不在受距离、时间的约束◦能源生产和消费进入网络化时代，奠定了工业现代化的基础◦并且催生了一系列的重大生产、消费、运输、通讯技术与产品的发展与革命变革，包括自动化、信息化和互联网技术◦推动了第二次工业革命的诞生和发展，帮助人类进入工业文明新阶段阶段◦同时也加剧了人类对地球的破坏2019/8/12NCSC7第三次工业革命的作者提出了第四次能源变革，亦被称之为互联网技术与能效和分布式能源技术的发展与应用，它试图把这一次能源变革描述为：◦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、储能技术等有机的结合起来◦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，开始人类进入生态文明的新时代。◦与前三次供能源变革是历史的总结，已经证实所不同，第四次能源变革还只是一些人的判断，是否正确还需要历史实践与验证2019/8/12NCSC8历次的能源变革在推动人类文明进程的同时，也产生的深远的正面的政治、经济、生态、环境影响，这里主要是谈问题，谈负面的影响三次能源技术变革，在加速人类技术进步的同时，也推动能源消费技术、装备和产品的革命与发展推动了人类生产与消费技术的变革和观念的改变，使得浪费型能源需求成为可能推动了能源消费的快速增长几乎要耗尽地球上赋存的化石能源0.02000.04000.06000.08000.010000.012000.01965196919731977198119851989199319972001200520092019/8/12NCSC10能源技术的变革，使得能源消费量不断攀升满足日益增长的能源需求、确保能源安全成为世界各国政府重要任务之一也是国际社会重要的热点、焦点和重点问题之一由此引发的贸易争端、摩擦，乃至战争连绵不断2019/8/12NCSC11能源技术的变革造成的能源消费的不公平部分发达国家和地区出现了能源浪费性消费，使得化石能源成为稀缺资源、高价资源高价能源，造成了能源只能满足少数发达国家的需要局面也造成了大多数发展中国家和地区出现了大量的能源贫困现象加剧了能源公平问题，能源普遍服务成为奢望◦美国人均10吨标煤是最不发达平均水平国家的100倍◦世界上还有20亿人没有电力或者稳定的电力供应，而美国、加拿大、挪威人均用电量都超过了10000千瓦时2019/8/12NCSC12能源消费不断增加，在加剧能源供应安全问题的同时，还产生了巨大的环境问题目前一些长时间（例如英国的伦敦雾事件、美国的洛杉矶光化学事件、三里岛等三次核事故）、大面积（大气污染，包括我国的阴霾事件）、跨流域（水电以及依居大江大河以及海洋建设的大型石化基地，例如墨西哥湾漏油事件）、跨国界（气候变化、酸雨和臭氧层）的环境问题主要是化石能源消耗形成的。2019/8/12NCSC13伴随着经济增长和人民生活水平的提高，能源消费的增长是必然的虽然一批学者、政治家都希望经济增长与能源增长脱钩，即以较少的能源增长或能源的零增长实现经济的快速发展但是到目前为止这还是一种理论，持续增长仍然是能源发展的基本面2019/8/12NCSC14世界能源消费格局开始由发达国家和发展中国家共享市场。发达国家在优质能源消费中仍然占据主要份额。国际能源供应，仍然只能满足少数高收入国家的能源需求和全球能源需求的低速增长。世界能源供需平衡趋紧，能源需求持续增长是能源发展的趋势。以化石能源为主的传统能源发展模式难以持续，清洁化和低碳化是能源发展的方向。0.01000.02000.03000.04000.05000.06000.07000.0发达国家发展中国家发达国家的消费比例从1965年的接近70%，下降到2012年的40%，相反，发展中国家的比例从当时的30%，上升到当前接近60%2019/8/12NCSC160.0500.01000.01500.02000.02500.03000.0美国墨西哥巴西法国德国英国中东地区南非非洲澳大利亚中国印度俄罗斯日本2019/8/12NCSC17中国从不显山不露水，到世界第一2019/8/12NCSC18美国的比重从1965年的33%，下降到2011年18%，我国则从当时的不到5%，上升到20123年的22.1%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%美国中国2019/8/12NCSC/CREIA19煤炭、石油、天然气和其它能源并驾齐驱2019/8/12NCSC/CREIA202019/8/12NCSC/CREIA212019/8/12NCSC/CREIA222019/8/12NCSC/CREIA232019/8/12NCSC/CREIA242019/8/12NCSC/CREIA252019/8/12NCSC/CREIA262019/8/12NCSC/CREIA272019/8/12NCSC/CREIA282019/8/12NCSC/CREIA292019/8/12NCSC/CREIA30煤炭27.0%石油33.1%天然气21.2%核电5.8%水电2.2%生物质能10.0%其它可再生能源0.7%全球2012年消费了125亿吨油当量的能源，其中水电占2.2%，核电占5.8%由于能源持续增长和环境产生了巨大的矛盾，唯有走向清洁化和低碳化才能化解能源和经济脱钩的困局。这一点自1952年的伦敦雾开始，逐步成为世界的共识。上世纪50年代的爱丁堡“大烟囱”、“伦敦雾”、宾夕法尼亚“煤烟污染”、洛杉矶的“光化学”事件，有铅汽油事件都造成了成千上万人的死亡1984年的印度联合碳化物事件和1986年的切尔诺贝利核事件都造成了大量的人员伤亡，至今还有大量畸形婴儿2006年我国松花江事件、2010年的墨西哥湾事件和2011年的日本福岛核事件都造成了严重环境破坏和重大经济损失2013年我国的大面积阴霾事件，肯定是化石能源消耗过度引起的，但是究竟有多大损失，尚不得而知！2019/8/12NCSC/CREIA321952年英国伦敦由于大量燃用煤炭以及机动车排放的烟尘污染，形成了持续数天的阴霾天气，导致了上万人死亡◦英国和伦敦市政府痛定思痛，1956年出台《清洁空气法》下决心改善能源结构，大幅度引入天然气替代煤炭，开创了液化天然气之先河，励精图治，经历十年，彻底根治了伦敦雾问题◦英国治理能源污染的经验和教训成为世界各国效仿的楷模，此后能源的清洁化成为世界能源技术发展的主流和能源政策的核心。◦此后英国的煤炭消耗开始大幅度增长1955年美国联邦政府由于宾夕法尼亚污染事件出台了《空气污染控制法》◦严格限制煤炭消费，此后美国的煤炭消费增长缓慢◦美国的能源战略长期坚持清洁、安全和高效，把清洁放在首位2019/8/12NCSC/CREIA3305010015020025019651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009英国1965—2008年各种能源消费煤炭水电石油天然气核能2019/8/12NCSC/CREIA34010020030040050060019651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009日本1965—2008年各种能源消费石油天然气煤炭核能水电05001,0001,5002,0002,500196519681971197419771980198319861989199219951998200120042007美国1965-2009年各种能源消费石油天然气煤炭02004006008001000120014001600180020002200196519681971197419771980198319861989199219951998200120042007百万吨标准油当量中国1965-2009年各种能源增长状况水电核能煤炭天然气石油2019/8/12NCSC/CREIA35？？？2020年，我国实现GDP碳强度比2005年降低40-45%，80%的努力依靠提高能源效率和节能然而节能技术的潜力是有限的◦钢铁，发电，照明，锅炉，电动机的技术已经接近其理论极限因此，提高能源效率的关键在于转变经济增长方式，而非仅仅是技术进步，走低碳发展之路◦智能电网◦智慧能源◦智能社区◦智慧地球2019/8/12NCSC/CREIA37IAEA指出，没有核电的参与，2050年全球温室气体限制在1990年50%水平上，根本没有可能IPCC第四次评估报告也指出，恢复核电建设是减排温室气体的重要手段核电提供了与水电相当的电量核聚变是人类对核电的美好憧憬，也是一劳永逸的解决能源问题的奢望2019/8/12NCSC/CREIA382019/8/12NCSC/CREIA39水能还有很大的潜力，但是还有许多问题困扰着水电的开发，诸如：◦生态◦移民◦环境2019/8/12NCSC/CREIA40地位：◦生物质能源历史上曾经是人类依赖主要的能源◦目前生物质能源仍满足了人类10-15%的能源消费需要◦但是传统生物质能逐步退出市场◦现代化的生物质能发展迅速，但是增长的潜力很有限◦总之，许多科学家对生物质能源有很多憧憬，但是，在藻类技术没有突破之前，生物质能源对于解决能源问题的贡献不会很大，其在能源消费中的比重还会继续降低前景：◦以现有的技术，世界上每年生长的植物总量，全部用于生产替代燃料，还不能满足人类摆脱对石油消费的依赖◦全世界的粮食大约可以生产5亿吨乙醇或3.5亿吨汽油◦中国全部的秸秆用于发电也仅够1亿千瓦的装机2019/8/12NCSC/CREIA41世界风能资源几乎分布在所有的国家与地区，技术上可以转换成电力的风能资源每年约53万亿kWh。相当于2020年世界电力需求预测值的两倍多。至205