能源利用推動(dòng)了人類文明進(jìn)步，也帶來(lái)了環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題
人類文明的進(jìn)步離不開(kāi)能源技術(shù)發(fā)展和能源使用方式變革。從鉆木取火到光伏發(fā)電，人類文明史也是一部能源技術(shù)不斷進(jìn)步、人類使用能源方式不斷改變的歷史。自工業(yè)革命以來(lái)的近300年來(lái)，人類擺脫了主要使用生物質(zhì)能源的漫長(zhǎng)歷史，開(kāi)始進(jìn)入以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主的時(shí)代。國(guó)際能源署（IEA）的報(bào)告顯示，到2012年，全球能源構(gòu)成中，傳統(tǒng)生物質(zhì)燃料不足10%，而煤炭、石油等化石燃料分別占31%和29%。以人均能源消費(fèi)量的增加換來(lái)了人類生存環(huán)境的改善、生活質(zhì)量的提高，以及衣食住行便利度的巨大改進(jìn)。隨著中國(guó)、印度等發(fā)展中國(guó)家的另外數(shù)十億人正努力地進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，能源需求將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)快速增長(zhǎng)。
然而，粉塵、酸雨、臭氧層破壞、全球氣候變暖等區(qū)域和全球性問(wèn)題的出現(xiàn)，使人類不得不共同面對(duì)能源消耗對(duì)地球自然環(huán)境的破壞問(wèn)題。提高能源效率，發(fā)展清潔、低碳能源就成為人類的不二選擇。能源問(wèn)題因此受到世界各國(guó)的普遍重視，能源技術(shù)不斷創(chuàng)新、能源效率不斷提高。預(yù)計(jì)到2040年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油等化石燃料將分別下降到21%和17%。
人類正推動(dòng)面向未來(lái)的能源革命
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在全球氣候變化問(wèn)題越來(lái)越受到全世界關(guān)注的同時(shí)，關(guān)于能源技術(shù)突破的報(bào)道也越來(lái)越多，這從一個(gè)側(cè)面反映了世界能源創(chuàng)新的活躍程度。自本世紀(jì)初始于美國(guó)的“頁(yè)巖革命”，改變了我們對(duì)傳統(tǒng)化石能源資源儲(chǔ)量的悲觀估計(jì)，特別是天然氣儲(chǔ)量巨大這一發(fā)現(xiàn)，讓人類可以更多地使用較清潔的天然氣，以替代污染比較嚴(yán)重的煤炭。最近十年來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)的高速增長(zhǎng)、風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，使人類看到了可再生清潔能源的廣闊前景。特別是天然氣發(fā)電可以同光電、風(fēng)電等間歇性能源互補(bǔ)，提高電力生產(chǎn)總體清潔度的同時(shí)確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可以將能源生產(chǎn)管理與能源需求側(cè)管理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出全新的現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)真正的能源革命。
基于能源技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，有的學(xué)者把未來(lái)清潔、低碳的能源發(fā)展概括為由五個(gè)支柱構(gòu)成的能源革命：變?nèi)紵蓟剂系慕Y(jié)構(gòu)為使用可再生能源的結(jié)構(gòu)；將每處建筑轉(zhuǎn)變?yōu)槟芫偷厥占稍偕茉吹拿阅隳芰坎杉?；將氫和其他可存?chǔ)能源儲(chǔ)存在建筑中，利用社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)儲(chǔ)存間歇式可再生能源，并保證持久可依賴的環(huán)保能源供應(yīng)；利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為智能通用網(wǎng)絡(luò)，從而使分散的個(gè)體將周圍建筑生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)中，在開(kāi)放環(huán)境下實(shí)現(xiàn)與他人的資源共享；全球運(yùn)輸模式轉(zhuǎn)向插電外充式和燃料電池型等以可再生能源為動(dòng)力的運(yùn)輸工具構(gòu)成的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)著名能源問(wèn)題專家、洛基山研究所創(chuàng)始人盧安武博士在其2011年出版的專著《重塑能源》中提出，到2050年，美國(guó)可以實(shí)現(xiàn)單位能耗產(chǎn)值增加3倍，而可再生能源比重從目前的不足10%增加到75%（其余25%為天然氣），使美國(guó)擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴。
氣體清潔能源是能源革命的重要領(lǐng)域
未來(lái)清潔、低碳能源的前景固然誘人，但當(dāng)前可再生能源所占比例還非常小。IEA統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2013年全球消耗的一次能源中，傳統(tǒng)可再生能源水能占2.5%，風(fēng)能、光能和地?zé)岢毕瓤稍偕茉磧H占1.3%。雖然可再生能源在過(guò)去10年發(fā)展迅速，但要成為人類的主力能源還需要較長(zhǎng)的時(shí)間。越來(lái)越多的研究表明，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性角度看，在人類從以高污染、高碳的煤炭和石油等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向清潔、低碳、可持續(xù)新能源結(jié)構(gòu)的幾十年過(guò)程中，以天然氣為主的氣體清潔能源將承擔(dān)承先啟后的重要角色。
美國(guó)著名實(shí)業(yè)家和學(xué)者海夫納在《能源大轉(zhuǎn)型》一書中把人類使用的能源按照存在形態(tài)分為固體能源、液體能源和氣體能源，其中薪柴、木炭、煤炭為固體能源，石油為液體能源，天然氣為氣體能源的代表。海夫納把天然氣、風(fēng)能、太陽(yáng)能和氫能都稱為氣體能源或能源氣體，他認(rèn)為能源大轉(zhuǎn)型是從過(guò)去不可持續(xù)的固體能源向清潔的可持續(xù)能源即氣體能源的轉(zhuǎn)型，即人類能源要經(jīng)歷從固體到液體再到氣體的轉(zhuǎn)型過(guò)程。固體能源向液體能源再向氣體能源的發(fā)展過(guò)程，就是從高碳能源向低碳能源轉(zhuǎn)變的過(guò)程。海夫納認(rèn)為，由于美國(guó)頁(yè)巖氣的突破以及全球天然氣的大量開(kāi)發(fā)，天然氣“可在短期內(nèi)擴(kuò)大供應(yīng)，可成為通向可持續(xù)能源未來(lái)的橋梁”。
我們的研究中，把氣體清潔能源定義為在目前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，其常溫物理狀態(tài)為氣態(tài)、可提供能量或動(dòng)力的物質(zhì)，最主要的氣體清潔能源是以甲烷為主的碳?xì)浠衔?、氫氣、一氧化碳等低分子量的可燃?xì)怏w，主要包括常規(guī)天然氣、頁(yè)巖氣、煤層氣、煤制甲烷、可燃冰（又稱天然氣水合物）、生物質(zhì)氣和氫能等。氣體清潔能源具有高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)，是較理想的清潔、低碳優(yōu)質(zhì)能源?熏可作為人類通向以可再生能源為主的新能源結(jié)構(gòu)過(guò)程中的過(guò)渡性能源，在今后幾十年中不斷替代石油、煤炭等高碳能源，使人類在擴(kuò)大能源使用量的同時(shí)，逐步進(jìn)入以可再生能源為主的能源新時(shí)代。
越來(lái)越多的證據(jù)表明，地球上天然氣、頁(yè)巖氣和煤層氣等氣體清潔能源儲(chǔ)量巨大。就我國(guó)而言，迄今為止的勘探表明，包括常規(guī)天然氣、頁(yè)巖氣、煤層氣和可燃冰在內(nèi)的天然氣地質(zhì)資源量、可采資源量分別達(dá)336萬(wàn)億立方米和92萬(wàn)億立方米。即使天然氣消費(fèi)水平比目前的翻一番，即每年達(dá)到4000億立方米（按等熱值換算，相當(dāng)于3.82億噸原油），我國(guó)天然氣資源仍可供開(kāi)采200年以上。
但是，對(duì)飽受污染困擾的我國(guó)，目前氣體清潔能源所占比例比較低，既不能滿足替代燃煤鍋爐、家庭煤炭消耗的需要，也不能滿足平衡風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源迅速發(fā)展的需要。我們將在這一組“中國(guó)氣體清潔能源發(fā)展—天然氣報(bào)告”的系列文章中，分析我國(guó)天然氣迅速發(fā)展的技術(shù)和資源條件、存在的問(wèn)題和障礙，以如何通過(guò)加快深化改革，創(chuàng)造良好的制度和制定合適的政策，支持天然氣的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)能源提高能效，實(shí)現(xiàn)清潔化、低碳化。 來(lái)源：和訊新聞
