能源革命：从化石能源时代到新能源时代外文翻译资料

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能源革命：从化石能源时代到新能源时代

摘要：本文旨在预测全球能源发展的未来形势。鉴于此，我们回顾了能源利用的历史，并认识到新能源将迎来继油气、煤和木材之后的新时代。尽管世界上化石能源仍然充足，但一些关键技术取得了重大突破，对生态环境保护的需求不断增加，推动了油气向新能源转化的第三次。在新的时代，石油、天然气、煤炭和新能源将占到全球能源消耗的四分之一，具体而言，交流计数分别为32.6%、23.7%、30%和13.7%。中国作为最大的煤炭消费国，将不可避免地面对的煤炭、油气和新能源三方竞争的局面。预测结果如下：首先，石油将处于稳定期，年产量峰值将在2040左右，达到450000000吨。第二，天然气将进入鼎盛时期，其年生产高峰将在2060左右，达到4500000000000立方米 ，这将在未来的能源可持续发展中发挥举足轻重的作用。第三，煤炭进入从高碳排放向低碳排放的过渡期，其直接利用和排放污染物将显著减少。2050，煤炭的使用量在能源结构中将下降到25%。最后，新能源的开发和利用已进入黄金时代，其在能源组合中的比重将大大提高。在此基础上，我们提出了在中国未来能源发展的几点建议。首先，我们应该明白，中国的能源生产和消费有其自身的特点。在当前形势下，我们要加强煤炭资源的清洁高效利用，这是解决我国能源和环境问题的关键。其次，在低油价的情况下，应将每年2亿吨的石油产量作为“底线”，以确保国家能源安全，加快致密气、页岩气等非常规资源开发。2030年天然气产量将达到300立方厘米以上。最后，新能源的开发和利用应进一步加强，预计到2020年，非化石能源在能源结构中占比将高达20%。

关键词：能源革命；化石能源；新能源；石油天然气；煤；可再生能源；非常规油气；页岩气；致密油；纳米技术；石墨烯；互联网

能源、水和食物是确保人类生存的三大要素。世界能源发展正进入一个新的历史时期，清洁能源和低碳能源势在必行。非常规油气使美国40年的“能源独立”战略梦想成真。2008，美国政府提出了“以绿色改造美国”的大能源战略，特别是以页岩油气和致密油为代表的非常规油气的革命“四个创新”，即以地质理论为中心的创新、圆形连续油气藏、以威尔斯为核心的体积压裂技术创新、生产方法创新。美国非常规油气革命正在改变全球石油和天然气甚至能源的格局，对全球政治和经济发展产生深远影响。中国政府最近提出了“推进能源消费革命，遏制不合理能源消费，促进能源供应革命，建立多元化供应体系，推动能源技术革命，带动产业升级”的能源革命战略。推进能源系统革命，为能源发展开辟一条快车道。本文首先回顾了世界能源发展的总体趋势和世界能源发展的历史。然后分析了中国能源发展面临的挑战，并提出了相应的对策。

1.世界能源发展的大趋势

1.1能源发展的三大转变

从木材到煤再到石油和天然气的转变，未来将看到从石油和天然气到新能源的第三次重大转变。由于原始人类开始使用火，能量已经成为人类生存的必要资源。易得木材满足加热、烹饪等原始人类生存的基本需求。随着煤炭开采技术的进步，煤具有较高的能量密度，得到了广泛的应用。瓦特在1769年发明了蒸汽机。法国在1875年建造了世界上第一座燃煤发电厂。人类文明的进步加速了煤炭工业的发展。1780年，煤炭第一次在能源市场上占比最大，首次超过了木材。这是从木材到煤的第一次转化。1886年，戴姆勒发明了内燃机，刺激了对石油和天然气需求的巨大增长，成为有效的能源来源。地质理论、钻井技术、钻井技术和炼油技术的进步推动油气产量大幅度提高。因此，油气在一次能源混合中的份额在1965年迅速增长到50%以上。这些能源取代了世界上最大的能源，记录了煤与石油、天然气的第二次转化。

随着能源经济和社会需求的持续增长和低碳社会的到来，从传统化石燃料向非化石新能源的第三大转变将不可避免。近年来，煤、石油等高碳排放能源资源所造成的生态环境问题日益突出。煤炭等高碳排放能源资源集约利用的主要原因是在二十世纪初在伦敦的雾和在中国的严重雾霾现在。随着对绿色生态环境需求的增加，天然气和新能源作为清洁能源将在一次能源结构中占有更高的比重。

石油、天然气、煤炭和新能源将占全球能源消耗的四分之一。然而，重要的是要清楚地认识到，新能源在很长一段时间内很难起到至关重要的作用。

1.2能源发展的三个趋势

在能源的种类、生产方式和利用方法上，世界能源发展已由高向低转变，从简单生产转向技术生产，从一次性利用转向多能源利用。

1）能源类型：从高碳排放到低碳排放，或从化石能源到非化石能源。煤的单位面积碳含量为26.37 t/tJ，原油为20.1 t/tJ，天然气为15.3 t/tJ。水电、风能、核能和太阳能几乎都是无碳的。在从煤到烃、从烃向新能源的过渡过程中，各种能源所产生的污染物和碳排放量日益减少，已经满足了生态环境的绿色发展的需要。

2）生产方式：从原产到技术生产。根据能源发展的总体趋势，原始人类直接从自然界获取木材，从煤矿开采到油田开发，工程技术的重要性日益凸显，。核能、风能、太阳能等新能源的开发是技术密集型的。在任何类型的能源的开发过程中，技术的重要性也很高。例如，在早期的油气开发中，采用垂直井钻井，水平井钻井和水力压裂技术的应用使大量低产量的威尔斯得到了有效的发展。近年来，分段压裂在水平威尔斯中的应用推动了能源领域的“页岩油气革命”。

3）能源利用：从直接利用到能源转化。在第一次工业革命之前，火木和煤只用于取暖。随着1769年蒸汽机的发明和1875年内燃机的发明，能量被用于发电。随着法拉第1831年电磁感应的发现，能源被用于电力，迎来了电能利用的时代。

1.3能源发展的三种模式

随着社会文明和科学技术的进步，“油”与“天然气”、“常规能源”和“非常规能源”协调发展的新格局，“化石能源”和“非化石能源”正在形成。

1）“油”和“天然气”的新模式。从国际能源发展和石油企业的勘探发展趋势来看，“稳定石油生产，增加天然气供应”是大势所趋。天然气将成为石油的“第一次革命”；天然气开发的时代即将来临。

2）“常规能源”和“非常规能源”的新模式。传统油气资源和非常规能源一直是石油大公司发展战略中的重点，主要集中在常规油气勘探方面，深入研究非常规能源的关键技术和理论。从长远来看，页岩气、页岩油、天然气水合物（以下简称“NGH”）等非常规资源蕴藏着巨大的潜力。一旦技术突破，“第二次革命”，特别是“NGH革命”，将迎接传统的油气，它可能比页岩气革命更激进。

3）“化石燃料”和“非化石燃料”的新模式。传统的化石能源是不可再生的，而可再生的非化石能源将完成对传统能源的“终极革命”。如果承认石油工业有300年的发展周期，则从1859年世界石油工业开始已经有150年了，现在剩下的150年可能是化石能源的生命周期。风能、太阳能、地热能、储能和氢能发展迅速，显示出良好的发展前景。也许“新能源革命”将在化石能源枯竭之前到来。

1.4能源发展的三大推动力

社会文明的发展带动了能源需求。能源主要用于满足原始社会的生存需求。由于封建社会的生活质量和初级工业生产的提高，人类对能源的需求大大增加。由于工业革命以来社会文明的加速发展，人类对交通、信息和文化娱乐的需求量大幅度增加，现代工业对能源的需求已达到了前所未有的水平。近年来，随着高碳能源开发利用中产生的废水、废气和废渣等一系列生态环境问题的出现，能源生产和消费的生态需求已被纳入能源发展领域。

科技进步推动能源发展。例如，石油工业的历史就是一个科技发展的历史。油气地质理论与技术的不断创新，为经济社会的可持续发展注入了不竭的动力。在油气工业150年的历史中，油气发现理论有两大创新。第一个创新是发现传统被困的“水库”，第二个是发现非传统的“甜蜜点”。石油科学技术革命推动了传统油气向非常规油气的过渡，包括常规圈闭油藏理论、非常规油气连续富集理论、常规油气垂直钻井和纳米技术和天然气驱，提高油气采收率，促进了石油工业的持续发展，促进了世界油气储量和产量的稳步增长。2014年，世界剩余油气可采储量分别为239800000000吨和187000000000000立方米，产量约7350000000吨。科技进步促进了油气资源的开发利用，满足了人类和社会对油气的需求。

2.新世界能源地图

由于地壳形成和演化的差异，世界各地的化石能源分布十分明显，勘探开发、生产和消费的巨大不平衡。随着社会文明的进步，人类对可再生能源、水电、核能和生物质燃料的需求也在不断增加。近年来，由于非常规油气的快速发展，中国、印度和其他发展中国家提出了快速不断增长的能源需求，极大地影响供需双方的传统能源模式。形成了四个油气区和四个非常规油气区。煤炭分布在亚洲、北美洲和欧洲三个地区，而欧洲、北美洲和亚洲的新能源正在开发中。

2.1化石能源

2.11化石燃料资源

全球化石燃料能源包括石油、天然气和煤炭。随着理论知识的不断深化和勘探技术的不断进步，全球化石能源的新格局也在重塑。

非常规油气资源的开发改变了传统油气资源的布局。世界上常规油气的可采量分别为487800000000 吨和471000000000000立方米，主要集中在四个区域：中东（35%）、俄罗斯（14%）、北美洲（13%）和南美洲（9%）。自2000年以来，随着认识和技术水平的不断提高，以北美洲为代表的非常规油气大规模开发已实现。非常规油气的潜力已被重新认识。据最新估计，全球非常规石油资源的可采储量为620000000000吨，与常规石油资源大致相同；非常规天然气资源的可回收量约为4000000000000000立方米，约为常规天然气资源的八倍；它主要集中在四个具有丰富非常规油气资源的地区，即北美国（34%）、亚洲石油（23%）、南阿米尔ICA（14%）和俄罗斯（13%）。

煤炭是世界上最丰富的化石能源，总量超过100兆吨。它主要分布在三个地区：欧洲和欧亚大陆、亚洲和北美洲。截止2014年底，世界探明煤炭储量为891500000000吨。欧洲和欧亚大陆、亚洲和北美洲的煤炭储量分别占34.8%、32.3%和27.5%。美国拥有最丰富的煤炭储量共计237300000000吨，其次是俄罗斯（157000000000吨）和中国（114500000000吨）。

2.1.2化石能源制造

技术进步推动的非常规油气革命正在推动世界油气生产格局的深刻调整。近10年来，世界石油产量稳步增长，天然气产量迅速增加。与2004年相比， 2014年度全球采油量分别为4220000000吨，上升了8.1%，天然气产量为3460000000000立方米，上升了27.6%。三个常规油气产区（即中东、俄罗斯和南美洲）的产量稳步增长，分别为石油的11.7%、15.3%和6%，天然气的102.6%、0.9%和29.9%。2014年，中东、俄罗斯、南美洲三个传统油气产区分别占世界总产量的31.7%、12.7%和9.3%，天然气产量分别占17.3%、16.7%和5%。近10年来，北美洲非常规油气勘探开发取得重大突破。超稠油、焦油砂等非常规石油的迅速发展，使北美洲的石油产量迅速增长了31%，成为全球石油生产的主要增长点。页岩气和致密气等非常规天然气的迅速发展，使美国天然气产量迅速增长了38.4%，掀起了世界各地非常规油气开发的浪潮。两个主要产区，即西半球的非常规油气和东半球常规油气，正在形成。

通过对中国和其他新兴经济体的煤炭产能扩张的影响，在世界煤炭生产的不平衡日益增加，在亚洲煤炭的主导地位逐渐加强。尽管北美洲和欧洲煤炭资源丰富，但产量却呈下降趋势。亚洲的煤炭产量快速增长，使该地区成为主要的生产商。中国有近一半的世界煤炭生产总量。2004年，世界煤炭总产量为5590000000吨，亚洲、北美洲、欧洲分别占56.1%、21.5%和15.8%。2014年，世界煤炭总产量分别为8165000000吨，亚洲、北美洲和欧洲分别占69.2%、14%和11.2%。与2004年的数字相比，煤炭总产量增长了38.4%。中国是煤炭生产的主要贡献者，占到全球产量增长67%。

2.1.3化石能源的消耗

新兴经济体能源需求的强劲增长和生态环境承载力的接近，迫使人类在不同的能源之间做出选择。这一选择将影响和重塑世界化石能源消费的新格局。

全球能源消费取决于社会经济发展水平和资源的可获得性。美国、欧洲和其他发达国家的能源需求保持稳定，而亚洲新兴经济体的需求增长迅速。世界能源消费已从北美洲、欧洲和亚洲三方对立转向东半球和西半球的两极分化。2004年，全球化石能源消耗量为9010000000吨，北美洲、欧洲和亚洲分别占27.1%、27.6%和33%。2014年，全球化石能源消费量达到11160000000吨，北美洲、欧洲和亚洲分别占21.3%、20.1%和43.1%。与2004年的数字相比，全球化石能源消费增长了23.8%。北美洲和欧洲的能源消费分别增长了2.7%和9.7%，呈现负增长趋势。2004～2014年间，亚热带地区的总能源消耗从2970000000吨增加到4820000000吨，上升了62.3%。煤、石油和天然气的消耗分别增加了81.9%、29.5%和79.3%。

2.2新能源

发电已成为可再生能源利用的主要目的，并引领可再生能源发展的未来。随着风能、太阳能等可再生能源开发利用的不断科技进步，欧洲、亚洲和北美洲已初步成为新能源的三大产区。2014年，风力发电总装机容量为51.477 GW，太阳能装机容量为177 GW。可再生能源发电总发电量为317000000吨，欧洲、北美洲和亚洲分别占39.3%、23.2%和29.7%。

生物质燃料的生产是高度区域特定的，并且受到诸如甘蔗等农产品的生产的影响。它发展缓慢，北美洲和拉丁美洲的两个主要生产国已经初具规模。2004年，生物质燃料的生产量为16000000吨，其中北美洲和南美洲分别占39.4%和44.5%。在2014年，总产量增加到71000000吨，其中北美洲、中部和南美洲、欧洲和亚洲分别占44.1%、28.7%、16

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