第一节 能源开发利用与人类发展

一 能源利用与人类社会进步

人类社会进入到21世纪的今天，能源在人类文明的进程中发挥了积极的推动作用。从能源的变革历程来看，人类社会的发展历史经历了三个能源时代：薪柴时代、煤炭时代和油气时代。每一次能源的更迭都标志着文明的飞跃，从而也使人类生存发展的观念得到根本性转变。可以说，没有能源的发展作为支撑，就没有人类文明的进步。当前，能源利用又向以太阳能、核能为主体的新能源时期过渡，新一轮的能源革命正在到来。

火的发现，可谓是人类利用能源的开始。人类自从学会用火以后，人类文明才实现了历史性的跨越。自旧石器时代以来，人们以薪柴等生物质能为燃料，并利用一些简单的水力和风力机械从事生产活动，人力和畜力也是重要的动力来源。能源的利用主要满足炊事、照明、取暖这三项人类社会最基本的生存需求。在漫长的薪柴能源时期，人类控制能源的能力没有多大变化，生产和生活水平低下。时至今日，在广大发展中国家的农村地区，以薪柴、薪草和秸秆为燃料的现象仍很普遍。

煤炭的利用，开创了人类历史的新纪元，把人类社会带进了第一次工业革命，也使人类的能源利用进入了新的历史阶段——煤炭能源时代。蒸汽机的发明使煤炭成为第二代主体能源，特别是煤炭被加工转换成电能之后，电力成为一切社会、经济、文化活动须臾不能离的要素，促进了社会生产力大幅度提高，人类社会的面貌焕然一新。电灯、电话、电车和各种家用电器进入千家万户，人们的生活变得更加丰富多彩。

20世纪50年代中期，伴随着第二次工业革命的到来，全球石油和天然气的消费量超过了煤炭，意味着人类利用能源的历史进入第三阶段——石油能源时代。随着石油开采技术的成功和把石油作为燃料的新用途加以开发，汽车、飞机、内燃机车、远洋轮船等交通运输工具迅猛发展，大大缩短了国家和地区之间的距离，极大地促进了世界经济的繁荣，将人类社会飞速推进到现代文明时代。当今世界，石油作为一种战略性资源，已经成为全球能源供应体系中的核心。

化石能源的利用成为现代工业文明的标志。然而，由于世界各国经济的急剧增长促使人们对化石能源进行大规模地开发利用，资源供给的有限性与人类发展需求的无限性之间的矛盾日益凸显，人们开始寻找新能源和新技术。一些可再生能源陆续被开发出来，比如太阳能、风能、地热能、核能、海洋能等。与此同时，用能技术不断改进，用能效率不断提高。例如，生物质能的利用从直接燃烧转变为压缩成型、气化（发酵沼气）、液化，甚至发电等。清洁、高效、便利和可持续成为未来社会用能的主要趋势。

综上所述，人类发展伴随着能源的更替和演进。能源类型从低级到高级，能源种类从单一化到多元化，能源利用方式从粗放型到集约型，用能效率由低效到高效，用能器具由简单到复杂，人类对能源的消费也从生存型演变到发展型和享受型。由此反映出，社会越进步，人们的生活水平越高，对能源的依赖性越大。简言之，人类褔利的增进与能源开发利用的进步是密不可分的。

二 能源需求增长与经济发展

自20世纪70年代的两次“石油危机”爆发以来，能源的重要性逐步显现，成为全世界瞩目的焦点，也使人们深刻地认识到能源资源对经济增长有着极强的约束作用。随着国民经济的不断发展，社会生产和生活对能源的依赖程度日益强烈。作为支撑经济增长的“发动机”，能源要素的重要程度已经与资本和劳动力两大生产要素并驾齐驱，而由于当今主体能源的稀缺性，能源资源逐渐成为制约社会经济发展的巨大瓶颈。为保证宏观经济的平稳运行，实现能源的可持续利用是亟待解决的问题。

改革开放以来，我国经济快速发展，带来了社会的繁荣和人民生活水平的提高，社会经济发展必然导致能源需求的迅速扩大。特别是城市化进程的推进使人们的生活方式发生改变，促使整个社会的生活能源消费结构和模式发生重大变化，增加高质量的清洁能源成为必然要求。例如，家用电器的多样化和室内取暖降温需求促进了用电量的增加，电网负荷高峰连续攀升；近些年来，汽车数量的迅猛增长扩大了成品油的消耗，2015年我国原油对外依存度已超过60%，这意味着我国主体能源对外依存度上升，不仅迫使我国每年支付巨额的经济成本，而且国际市场石油价格的剧烈波动将对我国的经济发展和社会稳定造成巨大冲击。由此可见，长期以来，由于能源供应紧张，我国的经济增长更加依赖于能源进口，能源安全保障将面临严峻挑战。

我国作为世界上人口最多、经济增长最快的发展中国家，目前已经超过美国成为世界上最大的能源消费国。从世界范围来看，一个国家所处的经济发展阶段对能源消费水平有很大影响。我国与先行工业化国家一样，在完成工业化和城镇化建设的过程中，能源需求的较快增长体现了经济发展阶段对能源需求的客观规律性。在当前以及未来较长一段时间内，我国仍将保持以煤炭为主的能源结构，这种以化石能源为主的能源消费结构将严重制约中国的可持续发展。为此，中国政府在《中国的能源状况与政策》白皮书中提到，到2020年，可再生能源消费量在能源消费总量中的比重将上升到15%，重点发展水电、风电、太阳能和现代生物质能。^[1]能源结构的调整可在一定程度上缓解能源短缺问题，但如何在保障经济总量增长的前提下降低能耗，则需要加快推进能源技术的进步。在国家“十一五”规划中，首次将单位产值能耗以量化指标的形式设定为考核经济发展的指标。在新一轮世界科技革命的战略机遇下，我国提出走新型工业化道路，推动经济发展更多依靠科技创新驱动，对能源资源的依赖尽可能降低，为合理控制能源消费总量提供了必要条件。

三 能源消费对环境的影响

能源消费在带来大量经济增长的同时，也带来了日趋严重的生态和环境问题，引起国际社会的广泛关注。能源的开发利用与环境变化具有复杂和紧密的关联，在不同的空间尺度、自然条件和发展水平下，表现出不同的影响程度和方式。

（一）宏观层面：能源消费对全球气候变化的影响

迄今为止，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）自1990年起发布了五次关于全球气候变化的评估报告，认为气候变暖是当今世界最主要的环境问题，而能源消耗排放的大量温室气体则是导致全球变暖的重要原因，已成为影响人类生存与发展的严重威胁。许多学者基于较长时间序列的资料和对面板数据模型的研究，得出了能源消费与经济增长、碳排放三个变量之间存在着内在因果关联的结论，验证了能源消费对二氧化碳排放的贡献。在全球气候变暖背景下，环境问题关系到人类的可持续发展，应对气候变化成为国际社会的共同关注。许多国家积极参与国际气候谈判会议和温室气体减排计划，承担相应的减排义务。1997年，149个国家和地区在日本京都通过了里程碑式的《京都议定书》，这是国际社会第一次在跨国范围内设定具有法律约束力的温室气体减排或限排额度。2007年，“巴厘岛路线图”最终绘制成功，一直游离在全球减排框架之外的美国的加入使它变成一份应对气候变化的真正的全球协议。2009年，哥本哈根气候谈判会议提出发展中国家也应当承担减排义务，但对于不同发展水平国家的碳排放配额的确定存在很大争议。2015年12月，在巴黎气候变化大会上达成了《巴黎协定》，其成为历史上首个关于气候变化的全球性协定，也说明了各国人民应对气候变化的努力和决心。2016年11月4日，《巴黎协定》的正式生效，开启了全球合作应对气候变化的新阶段。根据协定，发展中国家应依据不同的国情继续强化努力减排，并逐渐实现减排或限排目标。总的来说，遏制全球气候变暖必须减少人类活动带来的温室气体排放，国际社会对此已达成共识。以低能耗、低排放、低污染为特征的低碳经济正在成为全球经济发展的新趋势。

我国二氧化碳排放总量居全球前列，是世界温室气体排放增量的主要贡献者。我国目前正处于工业化和城市化加速发展阶段，能源需求迅速扩大导致二氧化碳排放量大幅攀升，进一步的发展还需要较大的排放空间，加之我国以煤为主的能源结构短期内难以改变，面临着国际上要求减排的巨大压力。尽管如此，我国一直遵循《联合国气候变化框架公约》“共同但有区别的责任”的原则，为抑制气候变化做出了不遗余力的努力。2009年11月25日，我国政府宣布，到2020年单位国内生产总值的二氧化碳排放比2005年下降40%—45%，这是对国际社会的庄重承诺。因此，“向低碳经济转型”既是我国自身经济发展的内在要求，也是应对国际减排压力的必然选择，关系到我国未来能源战略和可持续发展的大局。为此，我国将大力推进绿色低碳循环发展，采取有力行动应对气候变化。2015年6月30日，我国向联合国气候变化框架公约秘书处提交了《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，文件确定了我国2030年的四项自主行动目标，提出到2030年，中国单位GDP的二氧化碳排放要比2005年下降60%—65%。这是我国加快推进生态文明建设、实施国家绿色化战略的主动作为，展示了我国政府对国内人民和国际社会负责的自主、自信与自强。

（二）中观层面：能源开发利用过程对生态环境的影响

化石能源的开发占用大量土地，改变原有的地表景观，破坏植被。我国煤矿采空区已累计达100万公顷左右，70%的大型矿区均是土地塌陷严重区。煤炭开发已造成西北地区约245平方公里范围的水土流失，使当地原本生态环境脆弱、水资源严重匮乏的局面更加恶化。油气开采及炼化同样对环境造成巨大影响。我国陆上油气开发严重破坏地下水资源，降低地下含水层水位。海上石油储层往往埋藏浅、上覆岩层胶结性差，稍有不慎就会对海洋生态环境造成灾难性影响。煤层气、页岩气开采也会带来大面积地下水资源污染问题。

生物质能的大量利用不仅使林草植被的覆盖减少，水土流失严重，还中断了自然生态系统的物质循环过程，导致生态系统的退化。从传统农业社会开始，薪柴长时间作为主导能源而存在，但薪柴的储存量有限，人类不断的砍伐使世界森林面积日益缩小。同时，森林变成荒野，失去了调节气候、维持生态平衡的能力，环境质量日趋下降。例如，我国的黄土高原地区，原是森林茂密、草原肥美的森林草原地带，由于长期不合理开垦和乱砍滥伐，造成大面积的荒山秃岭，生态遭到严重破坏。有关研究表明，我国西部地区的水土流失、土地沙化在很大程度上与作物秸秆、薪柴、薪草和畜粪等生物质能的过度利用有关。

（三）微观层面：非清洁能源利用对空气质量的影响

传统生物质能和煤的利用带来的室内空气污染对居民，特别是妇女和儿童健康造成了很大影响。据世界卫生组织估计，在发展中国家每年有150万人（大部分是妇女和儿童）死于来自生物燃料炉灶的烟尘，由此导致的死亡率达到世界范围死亡人数的4%—5%。燃料及其燃烧后的灰烬堆放也影响人居环境卫生。另外，化石能源燃烧释放出二氧化硫、氮氧化物、烟尘、可吸入颗粒物等大气污染物，是造成酸雨、雾霾、浮尘天气的主要原因。发达国家在工业化早中期都出现过严重的空气污染，如20世纪中期发生的“伦敦烟雾事件”和“洛杉矶光化学烟雾事件”都曾震惊世界。研究表明，近50年来我国雾霾天气总体呈增加趋势，雾霾持续时间长、范围广、影响大、污染重，可吸入颗粒物正在成为城市大气污染的焦点，给人类健康带来不可忽视的负面影响。

四 能源消费与人民生活

人们的日常生活处处离不开能源，从衣、食、住、行、通信、教育、文化、卫生到娱乐，能源的利用影响到人类生活的方方面面，有学者描绘了能源与人民生活息息相关的各部分之间的关联（见图1-1）。能源消费与人类生活各方面的密切关联使之成为测度人民生活质量和国家发展水平的标准。家庭能源消费也成为衡量一个国家文明发达程度的重要指标。人民生活水平状况与能源利用息息相关。按照人类发展报告（1997）所述，关于人类贫困的定义更多被看作是对过一种可承受范围的生活的选择和机会的放弃，而不仅仅是经济贫困。从另一个方面来说，贫困是指没有足够的社会经济发展所需的能源来提供这些选择和机会，而这一点是至关重要的，能源贫困将会影响人类的生存与发展。

在世界上主要发达国家的总能源消费中，家庭用能与工业用能、交通用能已形成明显的“三足鼎立”之势。家庭能源消费的增长速度已经超过了工业能源消耗，成为能源消费新的增长点。有相关研究表明，2000年经合组织（OECD）国家的生活能源消费量已占到国家能源消费总量的15%—20%，其中瑞典的比例更是达到38%。欧美等国的生活能源消费产生的二氧化碳排放量占总排放量的比重也较高，英国为27%，美国达到了41%。根据UNDP和世界银行对15个国家的调查显示，发展中国家的家庭生活用能占总能源消耗的30%—95%。由此可以看出，除了生产方面的用能，对生活能源消费领域也需要高度关注和深入探究。生活能源作为居民的必需消费品，其供求关系和利用方式对人们的生活改善和当地生态环境保护具有重要影响。

图1-1 能源影响人民生活的方方面面^[2]

生活能源消费虽然并不直接参与国民经济价值的创造，但关系着居民生活水平的质量和消费行为的偏好。随着人们生活水平的提高，所需的能源也在逐渐增加。因此，从一个国家人民的能源消费量就可以看出一个国家人民的生活水平。例如，生活最富裕的北美地区比贫穷的南亚地区每年每人的平均能耗要高出55倍。美国电力研究院C.F.Anderson等用生活质量模型分析能源、国民生产总值和生活质量间的关系，把能够度量的社会、经济、文教卫生、环境及国家实力与安全五大类共50个变量输入模型，对人均国民生产总值超过1000美元的50个国家和地区进行生活质量对比。结果表明，人均能耗尤其是人均用电量与生活质量具有直接的正比例关系（见图1-2）。

图1-2 人均能耗与生活质量的关系^[3]

在我国一次能源消耗比例中，工业部门的能耗占70%左右，居民生活能耗成为仅次于工业用能的第二大能源消耗部门，占到10%，其余为交通运输、农业等部门消耗。然而值得注意的是，工业产品最终是被人们所消费的，从终端消费来看，将间接能源消费量也纳入考虑，则居民生活能源消费占能源消费总量的比例超过50%。因此，城乡居民家庭的能源消费将成为我国未来能源需求增长和二氧化碳排放增长的主要来源。我国居民的生活用能结构正在向高效化、清洁化和可持续的方向转变。随着居民消费水平的不断提高，消费结构日益升级，能源消费也在不断增长。城市化带来了社会经济的巨大进步，一方面促进了农村居民对于商品能源的需求增加；另一方面使越来越多的农村人口进入城镇，改变了他们的能源消费行为。随着城市居民生活方式的改变，其能源消费结构以及消费模式也在发生着转变。在农村地区，电力、煤炭、液化气等现代能源逐渐替代传统生物质能；在城市地区，家用电器的种类和数量不断增加，使得电力消费持续上升，家用汽车拥有量的大幅增长扩大了交通能耗。由此，城乡居民家庭的生活用能从数量到质量都得到了提升和改善。另外，人们的生活内容更加丰富，对生活舒适性的追求使得用能的途径日趋多样化。除了炊事、照明、取暖三项维持人们最基本的生存需求以外，清洁卫生、交通、通信、文化、娱乐等发展型和享受型的能源消费也在快速增长。