煤炭和石油的發現與利用，使人類有了蒸汽機、內燃機，接著又有了電，從而大大提高了勞動生產率，促進了人類的文明進步，使人類告別了農耕文明，進入了工業文明。

二百多年工業文明的實踐表明，化石能源使用帶來的環境問題和氣候問題日益嚴峻，人類遭遇了“黑色困惑”。中國經歷了近三十多年的快速經濟增長，同時顯露了愈來愈尖銳的壓縮型、復合型的環境問題。由污染排放造成的環境污染問題和溫室氣體(GHG)排放造成的氣候變化問題，是兩個不同的概念，但在中國目前的能源結構下，兩者基本上同根、同源。例如：北京的PM2.5成份中，2/3來自煤炭和石油的使用;而中國的GHG排放總量中，以化石能源為源的也占到3/4以上。

未來中國、乃至地球的可持續發展呼喚著人類由工業文明向生態文明轉變，而這個轉變的基礎是新的能源革命：告別黑色、高碳，轉向綠色、低碳。

2.對中國環境容量的宏觀分析

發展的可持續性是一個全球性的問題，對中國則是一個尤為尖銳的問題，這不僅是由于中國人均資源(水、耕地、礦產資源等)顯著低于全球平均水平，更是由于中國環境容量的有限性。

中國80%的人口居住在愛輝-騰沖線以東的國土上，東部的土地面積約為全球陸地總面積的不到1/30，我們在這塊土地上每年消耗全球煤炭的40%，即在東部的單位國土面積上消耗的煤炭(可稱“耗煤空間密度”)是全球平均值的12倍。且我國煤炭消耗中，高達一半是直接燃燒(非發電)的，這是最污染的利用方式。數據還表明：這塊土地上的“耗油空間密度”已是全球平均值的3倍。而我國東部“碳排放的空間密度”已是全球平均值的6倍。我國目前每千人汽車擁有數，不到美國的1/5，但中國東部的“汽車空間密度”已超過了美國!如果單獨計算京津冀地區的數據，則更為嚴重。僅以“煤耗空間密度”為例，它又是我國東部地區平均值的2.5倍，是全球平均值的30倍之多!可見我國發展的高碳特征十分顯著。我國東部的霧霾成為世界之最，不是很容易理解的嗎?如果我們想呼吸質量說得過去的空氣，能去跟美國攀比人均車數、人均能耗嗎?顯然不能，也不應該!我國東部的人口密度是全球平均值的5倍，計及上述的能耗和能源狀況，我國東部的環境負荷已比世界平均值高出五倍以上!以上最簡單的算術，給出了最基本的國情，我們的環境容量顯著小于世界平均值。中國迫切需要改變粗放的發展方式，推動能源革命;迫切需要轉向 “新型工業化道路”，開創一條新型的發展之路，才能擁有可持續發展的未來。

3.化石能源的高效、潔凈化利用有重要現實意義

化石能源不會很快枯竭，今后幾十年間，煤炭和石油在一次能源結構中的占比會逐步下降，但仍將是主導能源之一，因此，化石能源的高效、潔凈化利用具有重要的現實意義。

在煤炭的勘采、洗選、加工、運送和終端利用的各個環節中，有一系列的提高能效、減少污染的技術，燃煤電廠的節煤減排尚有明顯潛力。終端能源中直燃的煤改電或氣、汽車的油改電也是有益的方向，有關的技術、標準、監管都很重要。這方面的進步使高碳能源可低碳利用，是重要的能源變革，但還不是治本的能源革命。

包括頁巖氣、煤層氣、天然氣水合物在內的非常規天然氣是相對潔凈的化石能源，對緩解環境污染和應對氣候變化會作出貢獻，因此要努力提高天然氣(含非常規天然氣)在一次能源結構中的占比。但是，定量和具體的國情分析表明：天然氣的占比能從目前的百分之五提高到百分之十幾，仍需付出巨大的努力。

在今后的幾十年間，天然氣將成為一個低碳能源支柱和重要的過渡性替代能源。但僅靠天然氣不可能完成對煤炭的高比例替代，所以，在中國“頁巖氣革命”或“頁巖氣時代”的口號并不恰當。

4.實現能源革命——能源結構演變的“三階段”

能源結構由目前的化石能源為主，逐步轉變為未來以非化石能源為主，是必然的發展方向，也是全球共同的發展趨勢。完成這個轉變約需百年的時間，中間將經歷一個 “多元結構階段”，其間，煤炭、石油、天然氣、可再生能源、核能五足鼎立，前者漸消、后者漸長。

化石能源估計還能使用百年以上，但是，它帶來的環境和氣候問題必須解決，它畢竟是不可再生的。所以，未來地球必將倚重非化石能源。可再生能源與核能將共同為此作出貢獻。在我國一次能源結構中，非化石能源2020年將占到15%，2030年應能達到25~30%，2050年應能超過40%。非化石能源的占比超過化石能源，可視為能源革命的一個標志。

5.可再生能源是未來地球的支柱能源

在可再生能源中，比較成熟的水電尚有一定的發展潛力，然后趨于飽和。

在一次能源結構中，貢獻可達近10%。

非水可再生能源，包括太陽能、風能、生物質能、海洋能、地熱能等。非水可再生能源在我國和全球，資源足夠豐富，技術上沒有原理性的障礙，近年來發展較快。

歐盟最近決定，2030年使可再生能源在終端消費中占比達到30%。當前必須解決的問題是：1.依靠科技創新，降低成本，使其經濟性具有市場競爭力;2.進一步降低其全生命周期的環境影響，例如：設備制造階段的排放;3.間歇性的風能和太陽能如何提高并網率。為此，必須發展智能電網和大容量儲能技術(包括物理儲能和化學儲能方法);4.發展分布式用能技術、微網技術和不并網用電，峰電的直接利用(如用于海水淡化、制氫等)。

6.核能是未來地球的可持續發展能源

日本福島事故對中國和全球核電發展有一定影響，但各主要核電國家通過認真分析，都確定了繼續發展核電的方針。究其原因，有以下三點：1.對核事故進行科學的分析、總結、吸取經驗教訓，核電安全的技術水平和管理水平將進一步提高，棄核并不理智;2.核電作為潔凈、低碳、高能量密度能源，其優點未被動搖;3.以非化石能源高比例替代煤炭的客觀需求，需要輸出穩定的核電與間歇式的可再生能源相結合。

中國的核電目前只占到發電量的2%，“安全、穩步、規模發展核電”是中國的理性選擇。從目前的核裂變電站到未來的核聚變電站，是一個必然的發展方向和歷史過程，在未來的綠色地球上，核能將成為一個可持續發展的能源　　支柱。

7.中國需要樹立新的能源安全觀并轉變能源供需模式

為了可持續發展的未來，中國需要樹立新的能源安全觀。除傳統的“能源供應安全”觀念外，必需注入“能源環境安全”的觀念，以及“占據未來能源科技戰略制高點”的安全觀念。

對“能源供應安全”的傳統觀念，也必須有新的思考和調整，即不能只一味要求供應側滿足一切需求，而應由供應側和需求側相向而行，達到供需平衡。

改變“以粗放的供給滿足增長過快的需求(后者包含有不合理需求!)”，轉變為“以科學的供給滿足合理的需求”的供需模式。2012年中國的GDP占全球的11.6%，卻消耗了21.9%的能源，即單位GDP的能耗是全球平均水平的一倍。大量的過剩產能、空置建筑物和短壽命建筑是浪費資源和不合理需求的典型。可見，抑制不合理需求、減少浪費、大力節　　能、提高能效，是中國能源可持續、環境可持續、社會與經濟可持續不可或缺的戰略，也是能源革命的內涵。

8.應對全球變化的出路只能是合作共贏應對

全球的環境問題和氣候變化，需要各國共同努力。世界各國盡管千差萬別，矛盾重重，卻共生在一個地球上，有著現實的和潛在的共同利益。能源革命旨在建立全球綠色、低碳的

能源新體系，這是未來地球可持續發展的基礎，在這一領域世界各國面臨著大同小異的科學、技術與產業發展的問題，國際合作空間廣闊。解決全球變化的問題，呼喚人類的良知和智慧，大家都輸，意味著災難;一部分人輸，另一部分人贏，意味著沖突和混亂。顯然，理智的、最終的出路只能是通過合作，實現共贏。

作者為中國工程院院士，原副院長，國家能源委員會專家咨詢委員會副主任。