一、 历史回顾：迈入化石能源时代

化石能源为现代文明的发展、繁荣提供了物质基础。然而，化石能源不可再生、分布不均的特性同 样导致当前全球能源安全受到挑战。保障能源安全、满足国家经济发展所需的能源供给，成为世界 各国的重要议题。

1.1 两次能源革命回顾： 从生物质能到化石能源时代

人类文明所必须的能量，通常被认为有三大来源：地外天体（主要是太阳）、地球、地球及其它天体 的相互作用。其中，太阳除直接提供光和热，还催生了风能、水能、生物能等；地球本身的能量包 括地热能、核能等；地球和地外天体之间的相互作用，则催生了潮汐能等其它能量。而能源，即提 供人类可用能量的各类载体。能源的开发与利用，为人类维持社会运转提供基础；而随着能源利用 能力的提升，人类社会得以不断突破发展瓶颈，达到更高的文明水平。

在人类对能源开发利用的过程中，有两次关键转折。第一次是火的使用，标着人类利用能源的开始， 生物质能成为人类的主要能源；第二次是工业革命后，化石能源成为人类主要能源，而电力则成为 重要的能源运用方式。每次能源革命背后，都是人类社会的长足进步。

1.1.1 第一次能源革命：生物质能与农业文明

火在人类文明起源中具有不可或缺的地位。虽然历史过于久远导致难以确切知晓人类究竟何时开始 用火，以及火对人类的确切影响，但火的重要性是确定的：在东西方神话体系中，为人类带来火的 神祗均具有崇高的地位，燧人氏被尊为“三皇之首”，普罗米修斯被视为人类之师，均暗示着火与人类文明的起源密不可分；在考古研究中，火被认为改变了人类的饮食与工具使用，并成为人类进 化的重要因素。

火的使用，即是人类利用初级生物质能的开始，人类由此逐渐进入农业时代。通过燃烧柴薪，人类 得以获取、利用除阳光之外的更多光和热，并学会了冶炼和烧制金属、陶瓷工具与器皿，最终告别 茹毛饮血的原始文明，进入农业文明。

农业文明期间，生物质能是人类的主要能源，风能、水能也有少量使用。在农业文明期间，人类的 主要需求是满足温饱。与之对应，以木柴、木炭为代表的生物质能被用于取暖、做饭；而风能、水 能则通过风车、水车等原动力进行转化，以用于谷物的碾磨、田地的灌溉。与此同时，化石能源也 在部分地区小范围使用，如东汉时中国已有烧煤瓦窑存在，但受限于开采运用能力，化石能源的使 用比较有限。

1.1.2 第二次能源革命：化石能源与工业文明

随着人类文明的发展，第二次能源革命与工业革命相伴到来。进入十八世纪，纽科门蒸汽机与瓦特 蒸汽机的运用，令煤炭的供给能力与需求水平大幅提升，化石能源逐渐取代生物质能成为人类的首 要能源。十九世纪，内燃机、汽轮机的出现，则令石油、天然气等其它化石能源走上舞台。二十世 纪，电力的广泛商用改变了人类利用能源的方式，电力成为全新的商业能量，并为信息网络的建设 提供了基础。

第二次能源革命改变了人类的能源结构和能源利用方式，对人类社会带来了巨大影响。农业文明时 期，人类利用能源的方式以即时的太阳辐射为主，而对其转化使用极少；工业文明时期，人类开始 依赖于提取巨大的能量储蓄（煤炭、石油、天然气等化石能源），并将其转化为其它形式的能量进 行使用。从全人类的角度看，第二次能源革命后，全球生产力大幅提升，人口也随之出现爆发式增 长。其背后，既是机械推动的工业化生产，又是交运进步带来的全球贸易扩张，更是城市化带来的 生活质量改善。从国家角度看，十八世纪，英国作为全球主要煤炭生产国和第一次工业革命的诞生 地，在七年战争后建立起庞大的日不落帝国，曾经的世界霸主“风车之国”荷兰则逐渐没落；十九 世纪，优质煤与油、气驱动了美国经济的腾飞，奠定了其列强地位，为后来的超级大国打下基础。

回顾两次能源革命的历程，我们可以清晰地发现：人类文明很大程度是建立在能源之上的。能源的 利用水平不仅从整体上影响着人类文明的进步，还从结构上深刻影响了各国的发展前景，潜移默化 地塑造着地缘政治格局。一国在能源争夺与能源发展中的胜出，就几乎奠定了其中长期历史发展中 的优势地位，英国如是，美国亦如是。而站在第三次能源革命的起点，未来能否在本轮能源结构调 整与新能源的发展过程中占据主导地位，可能是一国在较长历史时期中占据优势地位的决定性因素。 因此，如何紧跟当前全球的能源结构调整趋势，掌握下一轮能源革命的主动权，对一国的中长期发 展至关重要。

1.2 化石能源时代：利用远古的太阳，造就现代的繁荣

化石能源是太阳辐射的储蓄，它由古代生物的化石历经千百万年沉积而来，以碳氢化合物或其衍生 物的形式存在。人类通过开采化石能源，为人类社会活动提供了充分的能量基础。在此基础上，全 球生产力不断发展，经济总量飞速提升。

1.2.1 化石能源占绝对主导

现代能源利用方式更为复杂，以电力为主的二次能源利用广泛。如前所述，现代社会对于能源的使 用方式愈发复杂，不仅有直接的使用，也有转化使用。由此，能源可以分为一次能源（Primary Energy） 与二次能源（Secondary Energy）。其中，一次能源即未经过转化、直接从大自然中获取的能源，如 原油、天然气、煤炭、生物质、水、风等；二次能源即经过转化才可间接获得的能源，如电、热等。 在各类二次能源中，电是最为特殊的二次能源：它易于生产、输送和使用，同时也可以方便地转化 为热能、机械能、光能、声能等其他形式的能量，广泛应用于工业、农业、交运、第三产业等。

为方便统计及解读，我们可直接通过一次能源消费量观察当前全球能源消费情况。如下图所示，全 球一次能源消费量仍处于快速上升阶段；而以煤、石油、天然气为代表的化石能源占全球一次能源 消费量的比重自 1965 年以来就一直在 80%以上。

1.2.2 全球经济飞速增长

化石能源的广泛使用，为全球经济增长提供了基础。十九世纪以来，人类利用化石能源创造了繁荣 的现代文明。以 2011年美元不变价计算，全球 GDP 自 1820年的 1.1万亿美元快速提升至 2018年的 113.6万亿美元，实现了百倍的增长；与此同时，全球一次能源直接消费量自 1820年的约6000TWh 提升到了 2018 年的约157000TWh。

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