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关于能源消费革命的思考

2015-08-27 10:40:49来源:论文网浏览:评论:0

  面对日趋紧迫的能源资源环境问题,党的十八大报告提出了“推动能源生产和消费革命”的口号。这一新要求是直接针对我国能源消费总量大、增速快、效率低、污染重、温室气体排放高、能源发展不可持续的问题提出的,体现了党中央、国务院对能源问题的高度重视,以及对走能源可持续发展道路的坚定决心。

  虽然目标已经明确,但什么是能源生产和消费革命?历史上有哪些能源生产和消费革命的重大事件?这些事件对未来推进能源生产和消费革命有何种借鉴意义?未来能源生产和消费革命的可能方向是什么?这一系列问题都亟待回答。

  一、我国能源消费的基本状况

  2012年,我国一次能源消费总量36.2亿吨标准煤①,位居全球第一,比美国高23.8%②。进入21世纪以来,我国能源消费也进入高速增长期。2000—2012年,我国能源消费年均增长8.93%,而前十年(1990—2000年)我国能源消费增速仅为3.96%③。我国近12年8.93%的能源消费增速远远高于同期世界2.44%的增长速度。除去中国以外,全球其它国家的能源消费年均增速只有1.28%④。美国2005年以后一次能源消费逐步下降,2012年与2005年相比已下降6.05%;日本2005年以后一次能源消费也开始下降,2012年比2005年能源消费已经下降了10.01%。近5年来,虽我国能源消费年均增长1.8亿吨标准煤,每年新增能源消费量超过英国、法国全国的一次能源消费总量。在这种背景下,中国的能源消费增长问题引起了全世界的关注。

  能源消费过高给我国能源安全和环境保护带来了一系列严峻挑战。我国2012年石油进口依存度已经达到58%,新增石油消费主要依靠国外资源供给。天然气进口依存度加快提高,2012年已经高达28.9%,接近1/3的天然气消费依赖进口。一次能源消费大规模、长时间的高速增长,是我国环境污染长期难以彻底解决的重要根源之一。2012年,我国酸雨区面积已占国土面积的12.2%,监测的466个市(县)中,出现酸雨的市(县)215个,占46.1%。2013年1月份我国从东北、华北到中部乃至黄淮、江南地区出现大范围、长时间严重雾霾,影响面积130多万平方公里,受影响人口达6亿。化石能源利用带来的温室气体排放,已使我国成为世界上最大的温室气体排放国。我国能源相关温室气体排放2011年为72.7亿吨,占全球的24.0%,比位居第二的美国高35.4%⑤,国际气候变化谈判面临严峻形势。

  我国能源消费目前仍处于高速增长阶段。如果不能改变当前的能源消费增长趋势,不仅资源无法支撑,环境无法容纳,而且社会也无法承受。我国能源发展已经到了一个关键的门槛,寻求破解资源环境约束之路已经成为当务之急。

  二、关于能源消费革命概念的探讨

  (一)能源消费革命的基本概念

  研究能源消费革命,首先要对能源消费、革命和能源消费革命进行更加清晰的界定。

  所谓“能源消费”,是指一定时期内,全国物质生产部门、非物质生产部门和生活消费的各种能源资源。一个国家和地区的能源消费与经济结构、经济体制、技术水平、能源结构、人口、气候条件等因素紧密相关。一般而言,经济越发达,人均能源消费水平越高。

  所谓“革命”,在这里泛指事物发生根本变革,引起事物从旧质变为新质的飞跃。与“变革”相比,“革命”的变化范围更广、速度更快、影响更深入。

  能源消费总量由活动水平和能源利用效率共同决定。其中,活动水平指提出能源服务需求的经济社会活动的数量或规模,如工业企业生产产品的数量、需要供热或制冷的住房面积等。能源效率一般指单位活动水平的能源消费数量,也称为能耗强度。一般而言,活动水平与能源消费行为及其合理性有很大关系,制造的产品越多、享受的住房面积越大,能源消费量就越大。能源效率与科技进步有直接关系,科技水平越先进,能源利用效率越高,单位活动水平的能源消耗就越少。

  因此,能源消费革命可以定义为“通过在生产和生活过程中采用新的技术手段或改变消费行为等途径,使能源消费状况和人类社会发展形态发生重大改变乃至质的飞跃的过程”。

  (二)能源消费革命范围的界定

  从能源系统的角度看,能源消费一般指最终消耗能源的终端设备,不包括能源开发(如采煤、采油)、能源加工转换(如发电、炼油、炼焦)、运输配送(如电网、天然气管网)、能源储存(如储油、储气)等环节。

  从内部结构看,能源消费一般有以下几种划分方式:

  1、按部门划分

  能源消费可以分为工业能源消费、建筑能源消费、交通运输能源消费等。其中,工业能源消费指物质生产部门的能源消费;建筑能源消费指宾馆、餐厅、体育场馆、政府办公楼、住宅小区等与商业、服务业、居民生活等部门相关的能源消费;交通运输能源消费指公路、铁路、民航、水运、管道运输等部门的能源消费。

  2、按能源品种划分

  能源消费可以分为煤炭消费、石油消费、天然气消费、电力消费、热力消费等几大类,具体还可以按照实际消费的品种分为原煤消费、焦炭消费、汽油消费、柴油消费等更细的类别。在汇总分析时,这些能源品种需要按其热值折算为标准煤(或标准油)。

  值得一提的是,与能源开采、加工转换、输配、储存等环节相比,能源消费的覆盖面最广,涉及部门最多,与人们的生产、生活结合最紧密,是能源嵌入经济社会发展的关键结合点;技术和工艺呈多样化特征,与各个行业的科技进步都紧密相关,受行业发展方向的影响相当大;能源消费行为受价值观、文化传统、风俗习惯、管理体制、市场信号等非技术因素影响很大,“合理”消费与“不合理”消费的区别很难严格界定。因此,推进能源消费革命是一个复杂的系统工程,也是一项重大的社会工程,其难度不容小觑。

  三、回顾能源消费革命的历史

  纵观人类发展历史,得到公认的、称得上能源消费革命的重大事件并不多。共经历了三次能源消费革命。   (一)火的使用,使人类摆脱茹毛饮血的原始状态

  几十万年前,火的利用使得人与其它动物出现了本质区别,摆脱了野蛮状态,迈上了人类社会发展的新台阶。火的使用对人类的贡献主要表现在三个方面:第一,人类能够借助火驱赶野兽更好地保护自己;第二,火使人类由吃生的食物改为吃熟食,熟食、开水使原始人更少生病,平均寿命显着提高;第三,火使人类能够更好地改造自然,并开发出新的工具。刀耕火种,促进了农业的发展,增加了农作物产量。人类懂得了使用火这一重要工具,才使得人类的发展得以发生质的改变。从时间尺度上看,这个过程经历了几十万年。

  (二)第一次工业革命,使人类社会从农业社会迈入工业社会

  第一次工业革命开始的标志是1769年瓦特发明的蒸汽机。蒸汽机的发明和使用,标志着人类摆脱了以人力(或畜力)和手工工具为主的生产方式,极大地提升了劳动生产率,为第一次工业革命提供了经济基础和技术基础。从18世纪晚期开始,蒸汽机在采矿业、冶炼业、纺织业、机器制造业中得到了迅速推广,随后蒸汽机船和蒸汽机车的发明,大大提升了海运和陆运能力,开启了一个全新的时代。

  蒸汽机的大量使用,使得人类从手工时代进入机械化大生产的新时代,这是人类历史上又一次重要的质的飞跃。直到20世纪初,蒸汽机仍然是世界上最主要的原动机,之后才逐渐让位于内燃机和汽轮机。从时间尺度上看,这个过程经历了100年多年。

  (三)第二次工业革命,使人类全面迈入现代社会

  第二次工业革命以电力的发现和大规模利用为显着特点。从19世纪六七十年代开始,出现了一系列发电、用电设备的发明:1870年比利时人格拉姆发明了直流发电机,1866年德国人西门子发明了电动机, 1876年美国人贝尔发明了电话,1879年美国人爱迪生发明了电灯,这几大发明照亮了人类实现电气化的道路,电力开始用于带动机器,成为取代蒸汽动力的新型动力装置。进入20世纪后,一系列家用电器得以发明,并走进千家万户。1910年第一台电动洗衣机问世,1926年英国人发明了黑白电视……这一系列家用电器显着提高了人们的生活水平,丰富了人们的物质生活和精神生活。

  内燃机的发明和使用也是第二次工业革命时期的一大创举。19世纪七八十年代,以煤气和汽油为燃料的内燃机先后诞生,19世纪90年代以柴油为燃料的内燃机问世。内燃机的发明使得发动机能够迅速小型化、轻量化,解决了交通工具的驱动问题。1885年,德国人卡尔·本茨成功地制造了第一辆由内燃机驱动的汽车。之后,火车、远洋轮船、飞机等得到迅速发展。从时间尺度上看,第二次工业革命到现在,已经经历了140年左右,并还在继续。

  四、前几次能源消费革命的共性特征及启示

  (一)能源技术进步是人类社会进步的重要推手和主要标志之一

  人类发展历史中有相当一批具有划时代意义的里程碑与能源相关。作为经济社会发展的重要物质基础,能源已经深刻地嵌入到经济社会发展的方方面面,其覆盖范围之广、影响时间之久、作用程度之深,远远超出了其他矿产资源。越是现代社会,对能源的依赖程度越高。因此,能源革命对人类社会发展重要的推动作用和重要地位值得高度关注。

  (二)前几次能源革命主要源于能源消费侧的重大发明

  能源革命对人类社会的影响,主要通过能源消费侧大量的终端用能设备来实现。在前几次“能源革命”发生之前,火、煤炭、石油在自然界已经长期存在,但是由于缺乏合适的终端利用设备,并没有发挥出大规模改变人类社会形态的作用。

  未来具有划时代意义的能源革命,很可能也是来自于消费侧的重大技术突破。目前很多人把未来能源革命的希望寄托在能源生产侧(如可再生能源或者氢能),但仍然延续集中发电、远距离传输的传统思路,对实现能源革命、改变人类社会形态是远远不够的。因此,我们在研究未来的能源革命方向时,决不能把眼光仅仅局限于能源供应侧,应该充分考虑能源消费侧的新技术,把能源消费侧的新技术与新的能源形式结合,最终才能产生撼动人类发展全局的革命性效果。

  (三)能源消费侧重大发明源自于当时人类发展的最紧迫需求

  在原始社会,人类最迫切的需求是延长寿命;在第一次工业革命时期,人类最迫切的需求是战胜自然、实现机械化大生产;在第二次工业革命时期,人类最迫切的需求是移动更方便、排放更清洁。火的运用、蒸汽机的发明、电力和石油的利用设备,都是在人类最迫切的需求中应运而生的。因此,这些重大发明(或发现)既有其偶然性,更有其历史必然性。

  展望未来,全球气候变化已经成为人类生存和发展的最大现实威胁。为解决这一难题,人们正在下大力气开发新一代低碳技术产品,其中既包括高效节能型终端用能产品,也包括可再生能源和碳封存设备等。可再生能源虽然没有碳排放,但在生产生活中难以普及利用,最主要原因是其能量密度太低;而过去终端用能产品的功率消耗太高、自动控制水平太低。时至今日,高效节能家电已经日新月异,能源利用效率比过去有明显的提高,信息化手段使得终端用能设备的程序控制能力也有了前所未有的提高,这为未来实现能源消费革命指明了新的方向。

  未来能源消费技术革命,需要打破传统的终端用能装置的开发思路,开发新一代高能效、低功耗、负荷灵活管理且能实现可再生能源一体化的终端用能设备,很可能成为下一次能源革命的重要方向。例如,再生能源一体化的房间空调器在光照强度最大时,空调负荷的需求也最高,高供应能力和高需求负荷的匹配,可以有效降低传统能源的消耗。作为过渡阶段,也可以以传统能源为主、可再生能源为辅,配以符合灵活管理的软件,也可以在一定程度上降低传统能源消耗,实现温室气体减排。例如,利用太阳能热水器给火力发电厂的给水系统加热,通过系统运行管理软件按光照强度调节给水加热的来源,也可以在一定程度上实现温室气体减排的目的。

  (四)能源革命周期长、难度大,“扁平化”特征越来越明显   从时间尺度上看,前三次能源消费侧的重大革命从开始到下一次革命到来,都经历了100年以上的时间。因此,人类发展形态的改变是一个长期的过程。特别是重大能源技术的开发,往往开发周期长达十几年甚至几十年,需要大量资金持续的投入。在这一点上,能源革命和信息革命有着本质的区别。因此,能源生产和消费革命不可能一蹴而就,希望在短短五年或者十年内全面实现能源革命、彻底改变人类社会形态,几乎不可能。

  从技术细节上看,能源消费革命由一系列科技发明所组成。电冰箱、电视机、电话、空调等终端用能设备的每一个新发明,都为最终实现电力革命做了很好的铺垫。因此,能源革命是由很多次、基于类似方向的能源科技突破推动的,每一次大的突破或小的突破,都带来一定程度的能源消费变革。很多次、基于类似方向的能源消费变革加以常年累月的叠加和强化,就会“从量变到质变”,最终发生“能源革命”。随着人类掌握的技术越来越多,技术也正在呈现出“扁平化”特点,即社会发展从主要于某一重大的单项技术发明向众多同类技术发明共同推动社会发展演变。再次重复第一次工业革命时期,仅仅攻克一个技术,就能一劳永逸地实现能源革命的难度越来越大。

  五、关于能源消费行为的认识

  造成我国能源消费增长居高不下的原因,不仅仅是技术水平落后还有不合理的能源消费行为。后者越来越得到全社会关注。

  能源消费“合理性”问题是一个相当复杂的问题,它涉及经济建设、政治建设、社会建设、文化建设多个方面,表现多种多样:既有工业产能过剩、落后生产能力比重过高的工业发展问题;也有城市发展大拆大建、基础设施建设过于超前的城市发展问题;还有少数人生活奢侈浪费,大房子、大排量汽车屡见不鲜等个人消费问题。究其原因,既有经济发展方式不合理、管理机制体制不适应、市场信号扭曲、公共服务缺失等政府管理的问题;也有居民消费习惯难改变、国民素质教育不够等个人问题。不同的表象,对应不同的原因。很难一概而论。但上述问题主要属于社会治理和人与人之间的关系问题,不属于技术性问题。

  从生产力理论看,能源消费革命可以分为能源利用技术革命和能源消费行为革命两个部分。前者是由当时的生产力,即技术性因素决定;后者是由当时的生产关系,即人与人之间的关系所决定。从生产力与生产关系的基本理论看,生产力对生产关系起着决定性作用;生产关系对生产力起一定的反作用。因此,能源科技进步对能源消费行为具有决定性的作用,消费行为在一定程度上也能够影响能源科技的进步。以生产力水平提高为主导的能源消费革命,可以使人类社会产生质的飞跃,更具有划时代意义。能源消费行为的改变,与科技进步相比处于被动地位,影响的覆盖范围、持续时间、深入程度比科技进步要小,称之为“革命”略有些勉强。鉴于其复杂性和在社会发展中的从属地位,应该把能源革命的主要落脚点放在科技进步上。

 

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