能源革命

一部能源史，就是人类发展史。

——能源专家岳来群

人类自诞生以来，就开始了一场生生不息的伟大征程。在这一征程中，能源的使用起着至关重要的作用。文明之初，人类偶然发现了火，这是人类进化过程中一个重大突破。距今约180万～20万年的南非直立人[2]、100多万年前的元谋人、50万年前的北京人，都留下了用火的痕迹。人类对火的使用，是人类认识自然、利用自然力量来改善生产和生活的第一次伟大实践。火的使用，使人类摆脱了茹毛饮血的时代，形成了进食熟食的生活方式，扩大了食物的来源和种类。火还能御寒、照明，可以有效地突破气候和地域的限制，拓展了人类的活动范围。同时，火也提高了人类的生产能力。原始人以用火驱赶、围歼野兽的方式进行狩猎，焚草为肥，刀耕火种。火作为第一种被人类掌控的能源操控技术，极大地提高了生产效率，迅速地推动了人类社会的快速发展，最终把人类与动物区分开。

在刀耕火种的原始社会，人类对能源的需求极其简单。极易获取的草木、薪柴基本能满足人类初期的生存需求，成为当时的主要能源，人类开始进入“草木能源阶段”，这也是人类文明发展的起点。

原始的刀耕火种，只能是广种薄收，社会生产力极其低下。原始人发明人工取火以后，掌握了一种强大的自然力，并催生了金属工具的发明运用，人类开始告别石器时代。春秋战国之交，一个东方文明古国——中国开始进入铁器时代，铁器农具与牛耕技术开始被广泛使用。商鞅变法时期，针对秦国地广人稀、劳动力不足的局面，商鞅果断引入了畜力，广泛推广牛耕技术。畜力远比人力强劲，随着农业新动力的加入，耒耜作业被铁犁牛耕所取代，刀耕火种的农业经济开始发生质变。凭借着新式农业动力和运输动力上的优势，秦国的社会生产力和生产效率得到了极大的提高，一举获得了碾压东方六国的经济优势，奠定了统一中国的经济基础。中国也在世界范围内率先告别奴隶社会，走进了封建社会，中国历史由此掀开新的一页。

草木能源是人类文明发源的第一个伟大的动力，人类诞生以来的绝大部分时间都靠草木能源赖以生存，并以此达到了农耕文明的巅峰。而从柴薪到煤炭的转型，则花了数千年左右的时间。

中国是最早使用煤炭的国家。成书于春秋末战国初（约公元前5世纪）的《山海经·五藏山经》，已有关于煤的记载，书中称煤为石涅。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。西方的古罗马和希腊也是用煤较早的国家。古罗马大约在2000年前已开始用煤加热；公元前约300年，希腊学者泰奥弗拉斯托斯写作的《石史》记载有煤的性质和产地。

真正叩开化石能源大门的国家是英国。大约在13世纪，英国在诺丁汉、德比等地已经开始小规模采煤。煤在当时主要是用作家庭燃料，其燃烧时释放的黑烟和怪味让它并不受欢迎。14世纪，对煤炭黑烟深恶痛绝的英国政府甚至下令禁止在伦敦附近燃烧煤。也是在这一时期，随着农业耕作技术的改进、城市的发展、商品货币经济的渗透，英国封建经济发展到极盛，伦敦迎来了一场轰轰烈烈的城镇化运动，人口在1500年至1600年之间翻了两番，从5万人增加到20万人。随着人口的增加，英国对木材的需求也开始增加，木材变得珍贵起来，价格日益走高，柴薪成本在1500年至1592年间增加了一倍以上。由于伦敦城的扩张和人口的迅猛增长，柴薪已经很难满足伦敦的用能需求了。在当时的英国，一个普通的炼铁厂一年就需要消耗400英亩的林地，巨大的消耗带来了无止境的砍伐。英国森林覆盖率直线下降，木材甚至变成了稀有的战略性物资。这给刚萌芽的第一次工业革命带来了严重的能源危机。

在这时，煤炭作为一种易开采、热值高的新型燃料闪亮登场。但是，从柴薪到煤炭的转变并不是“换一种燃料放在火堆上燃烧”那样简单的事情。因为烧煤会产生烟雾和难闻的怪味，要是在没有烟囱的房屋中使用，时常会出现生命安全问题。为了烧煤但又不至于窒息，人们不得不用烟囱来解决这个问题，然而这又涉及更为复杂的问题——房屋构造的改变。高高的烟囱便成了解决这一问题的选择，煤炭的日益渗透使得烟囱成为英式建筑的一大特色，流传至今。

英国的能源转型始于1550年，煤炭在英国能源消费结构中的比重开始超过5%。至1619年，历时70年左右，煤炭在英国能源消费结构中的比重超过原先居主导地位的柴薪，这标志着英国完成了从柴薪能源向煤炭能源的转型。1776年，英国人詹姆斯·瓦特通过改良，制造出第一台有实用价值的蒸汽机。它通过烧煤把水变成蒸汽，进而通过蒸汽驱动机器。机器动力开始替代人力畜力进入工业生产领域，蒸汽机作为大型工业普遍应用的发动机开始武装人类。1875年法国建成世界上首座燃煤发电厂，煤炭产业开始加快发展。19世纪80年代，煤炭在一次能源消费比例中超过了木柴，成为总量最大的一次能源。到20世纪初，煤炭在世界一次能源消费结构中的占比超过了一半。至此，被人们誉为“黑色金子”“工业食粮”的煤炭成功替代了柴薪，成为人类生产生活的主要能源。

人类开始告别农耕文明，进入工业文明，以化石为主要能源的纪元自此开始。这也标志着从柴薪到煤炭的第一次能源革命完成。然而，与草木能源主宰了几个纪元相比，煤炭只辉煌了短短数十载。19世纪中后期的一系列事件又迅速推动世界进入了下一个能源时代。

1846年，加拿大地质学家亚伯拉罕·皮诺·格斯纳成功地从煤炭里炼制出煤油，并将其变成照明燃料。1859年，美国人埃德温·德雷克在宾夕法尼亚州泰特斯维尔镇的一个村庄，用现代深水油井的钻井技术挖掘出了世界上第一口油井。德雷克钻井成功的消息不胫而走，并迅速掀起了一阵石油“淘金热”。随着人口的增长和石油工业的发展，在仅五六年的时间里，一个村就变成了一座城。淘金客索性把它改名为“石油城”，而它的原名则很快被人们遗忘。1863年，24岁的洛克菲勒在石油城以西百英里的克利夫兰建立起美国最早的炼油厂，从而开创了洛克菲勒家族的石油王国。1870年，美孚石油联合公司建立起百余年不衰的石油垄断集团，世界近代石油工业也由此在美国诞生。1886年，世界上第一辆现代汽车诞生，这些都带动了作为高效能源的石油资源需求量迅猛提升。

与同样是化石能源的煤炭相比，石油有着很明显的优势。以流体形式存在的石油产品更便于运输和储存。同时，因为燃烧值高，以石油为燃料的内燃机比蒸汽机体积小，动力更强大，既不需要源源不断地加水，燃烧后也没有废渣需要处理，产生的废气更是可以直接排出。同时，以石油为化工原料生产的化石材料，如乙烯、丙烯、三苯、润滑油、沥青、石油焦、溶剂油等，可以广泛用于塑料、化纤、医药、精细化工、道路、汽车、机械、电子、农药、涂料等行业，支撑起现代工业体系的蓬勃发展。

20世纪20年代，随着柴油机、汽油机的发明和大规模使用，石油、天然气的使用量迅速增大，油、气能源在很大程度上开始代替煤炭能源。到20世纪中叶，油、气消费占比超过50%，成功取代了作为“黑色金子”“工业食粮”的煤炭。人类社会开始进入煤炭、石油、天然气并存的油气能源时代。

全球经济的迅速扩张、全球人口的爆炸增长以及现代化工业和科技的出现，使得石油的需求量大增。“黑色金子”的头衔开始落在石油的头上。石油的大规模生产和使用使得工业革命更大规模地在全球推广，而科技、经济的发展使得石油在一次能源结构中的占比不断攀升，并成为近代工业经济的血液。

时至今日，人类的衣食住行无一处没有石油及其化工行业的身影，生活和生产的持续改善和提升，都需要化石能源的支持。当下，以煤炭和石油为代表的化石能源消费需求还在不断上升。毫不夸张地说，现代工业与现代文明是建立在化石能源的基础之上的。现代的繁荣，更像是一场石油沸腾后的狂欢。自从蒸汽动力、内燃动力装置介入人类的社会经济系统之后，人类社会基于化石能源利用方式所建构起的诸种秩序已经形成了向化石能源找寻解决方案的系统惯性。