能源革命的“命门”

摘要

未来能源多元化，革命的两大真实画面：一是能源去碳化、清洁化；二是能源联网化、智慧化。第三次能源革命不在资源占有，而在材料（物质）革命与科技加速度。

能源转型已成全球共识，再生能源占比越来越大。相比21世纪前十年全球能源消费增长47%源于煤炭，再生能源只占12%，2010年至2016年可再生能源满足能源增长需求的比重达32%，而煤炭仅增长了10%。这些能源增长的来源除1/4为核电，剩下的再生能源约1/3来自中国。因为中国在水电、风电、核电在建规模、光伏发电装机量上居世界榜首，是全球最大的再生能源生产、销售和投资国。

早在2014年6月习总书记就首提能源“四个革命、一个合作”即能源消费、供给、技术、体制革命和加强国际合作；十九大又提出建设美丽中国、要求构建清洁低碳、安全高效的能源体系；尤其2017年集中出台了2030年能源革命战略和4个行动计划，以及能源十三五规划和14个配套专项规划，第一次如此完备的构建能源革命的战略框架体系。

可见，中国作为新能源的全球领头羊，启动能源创新革命摩拳擦掌、势在必得。那么未来能源革命究竟将如何展开？

能源革命背后的逻辑

众所周知，工业革命的背后是能源革命。第一次工业革命，蒸汽机的大规模应用，让煤炭取代了柴薪；第二次工业革命，发电机和内燃机等的发明和使用，使人类从煤炭时代进入石油时代。

这绝非木材或煤炭用光了，即供给端的短缺，而是蒸汽机、内燃机等对新能源的需求决定。再加上，相比煤炭，石油更经济、更实惠、更方便，自然就顺势取代了石油。

只不过，前两次能源革命，从木头到煤炭，从煤炭到石油，本质上仍是化石能源，却不料对生态环境的破坏远超人类想象，甚至有机构估算，20世纪的气候变化都是人类工业化、燃烧化石能源惹的祸。

据统计，燃煤每发100万度电就将排放8200公斤二氧化硫和3200公斤氮氧化合物，空气污染已成全球最大的环境健康杀手。更为严峻的是，2016年空气中的二氧化碳浓度（百万分之403.3）已达近百万年来的最高水平。

世界气象组织预警，温室效应照此发展会导致海平面上升20米、全球气温上升3度的可怕后果。毕竟，地球只有一个，“巴黎协定”应运而生，能源环保已成颠覆性变量，督促全球转向太阳能等新能源。

但正如石器时代的终结不是因为缺乏石头，石油时代的结束，也并非因为石油供应短缺，而将是新能源更经济、更实惠、更方便、更环保。

能源发展进入奇点时代

显然，能源革命的背后，比较的是“成本”。从经济性看，过去五年风电、光伏发电价格分别下降30%、75%，自1980年以来狂跌超90%。国际能源署预测，到2025年全球范围内的太阳能发电平均成本可能比煤炭便宜，2050年太阳能发电将从当前的1.8%暴增至16%，从而成为世界最大能源来源。

但人们往往只看到有形、直接的经济成本，却忽视了无形、间接的生态成本、机会成本，以及资源禀赋、获取难易等造成的成本。

风能、太阳能等若并不节能环保，又岂能带来新能源革命？即便各国政府大手笔的补贴砸钱，最终也在页岩气革命下让油气“王者归来”，天然气一度成了新能源的典范。

这意味，第三次能源革命并非简单的能源品种替代，而是在收拾前两次能源革命带来的环保烂摊子。

至少在当下技术水平下，能源还存在一个“不可能三角”：即经济性（廉价）、清洁性（环保）、稳定性（可靠），三者最多只能占据其二。比如燃煤发电，廉价、稳定却不环保；风电环保、廉价却不稳定；太阳能即便廉价也不稳定（关乎日照时间与转化率），环保还有待商榷；更别提核电陷于乏燃料难以处理、核电站造价高昂、核泄漏等重重安全隐患之下。

正因如此，当下世界一边在纠偏对新能源的误解，一边又在多点押注能源技术，以致各种新能源百花齐放、市场混战，世界能源发展由此进入奇点时代，在混沌中大爆发，就看谁节能环保，降成本越快，率先攻占市场了。

未来能源革命图景

这就不难预料，未来能源多元化，革命的两大真实画面：

能源去碳化、清洁化

一方面，伴随新能源开发成本突破平价线，传统能源被打劫已避无可避。从“煤改气”到储能替代，燃油车被电动汽车加速替代，都已崭露新能源更替的头角。

但另一方面，能源去碳化并非完全去煤、去石油，更非去工业化。尤其对中国来说，其资源禀赋决定未来煤炭仍将占据主导，又岂能一弃了之？更何况，太阳能转化效率才20%，弃水弃风至今难以消纳。因此，不单新能源本身面临节能环保提升，传统能源亦将加速清洁技术改造，进而改头换面成为真正的清洁能源。

能源联网化、智慧化

因为伴随水电、核电、太阳能等新能源接入及电池技术等各自为政地单向突破，能源碎片化发展导致能耗浪费极其严重。好在互联网席卷而来，并不止于能源信息化，即1.0版仅是IT硬件投入、ERP联网、能源数据中心等建设；更在于能源互联网，即2.0版，从硬件到软件，从单一能源到多能源优化互补，进行能源系统集成，在需求侧响应下进行高效能源管理。

尤其伴随芯片武装到任一物体，未来或许能源将物物相通，所有灯泡连接形成灯泡互联网，所有汽车连接形成车联网。而且，由于供电从集中式到分布式，甚至每个物体都能自己发电，实现能源产销一体，进而达到能源物联网，即3.0版。

而未来能源智慧化也势必与人工智能相结合，因为神经芯片将让能源机器自我学习，自我分析数据进而自我调整与管理，届时，能源AI化甚至强AI化（4.0版），将让庞大而又错综复杂的能源系统犹如装上大脑般聪明，轻松自如地自我运作。

以此看中国，各阶段因地区差异各有体现，整体处于2.0-3.0版间，并预示，未来能源本身将成为物联网的新入口。

能源的未来取决于技术

其实，能源革命说到底取决于科技突破。

一方面是需求端，比如蒸汽机、内燃机的技术突破。

起初原油替代煤炭只用于照明，内燃机发明时价格高昂，是传送带的发明让内燃机得以大众负担起并实现量产，才让原油替代煤炭成为了首选。如今创新电池技术正让电力传动系统有可能成为内燃机的“终结者”，一旦成功无疑将颠覆现有油气为主的能源基础。

另一方面是供给侧，如能源勘探、开采等技术升级，仅是水力压裂技术就开启了页岩气革命。

尤其是美国启动S-BTF技术可在井下把粘稠的石油处理成液体甚至气体，吹响稠油革命的号角，或比页岩油革命来得更猛烈！

更何况，未来，能源不存在资源枯竭的风险。仅从资源角度看，全球水能、陆上风能、太阳能理论开发潜力分别超过100亿千瓦、1万亿千瓦、100万亿千瓦，仅开发万分之五就可以满足全球能源需求；而所谓煤炭峰值论、石油枯竭论等都被越勘探越多的现实“打脸”，越来越倾向于煤炭石油等可再生。

因为换个思维看能源，从物质角度看，看得见、摸得着的能源或许是稀缺的；但从化学角度看，能源是各类分子组合，只要世界上存在此类分子就可以化学合成；从生物角度看，能源是基因演化，自然可通过基因重组或再造。

因而，石油在矿井抽干了竟还能自然生长；海里藻类经太阳暴晒数周后，竟有液态油滴生成；更有甚者，石墨烯等新材料正对现有常规能源形成冲击之势。

因为从量子角度看，物质的本质是能量，能源又是能量的释放，既然任何物质若都可释放能量，那么能源将无处不在，关键是如何转化、重组、再造与获取，一旦掌握，大自然中的能量就将取之不尽、用之不竭，又何愁没有能源？

鉴此，第三次能源革命显然不在资源占有，而在材料（物质）革命与科技加速度。

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