太瓦

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绿色浪潮下的低碳技术与新能源革命

赵建军，杨博

1低碳技术的出现与人类能源的变革

（中央党校哲学部，北京100091）

摘要：纵观人类历史，能源利用经历了农业社会的柴薪能源利用阶段、工业社会的化石能源利用阶段，以及现代

社会的电力、核能等能源利用三个阶段，如今在“绿色浪潮”的背景下，又即将出现生态文明社会的新能源利用阶

段。但是，能源利用逐渐遇到的瓶颈与生态环境的恶化促使低碳技术出现。低碳技术与“蒸汽机技术”和“内燃机技

术”同样都是具有划时代意义的新技术，因此低碳技术也必将引起一次新的技术革命。两次技术革命带来了两次

能源革命，并产生了两个超级大国英美的地位更替。低碳要求下的新能源革命即将爆发，这也必将是实现我国“伟

大中国梦”的重要契机。

关键词：绿色浪潮：新能源革命；低碳技术；

Low-carbonTechnologyandNewEnergyRevolution

undertheGreenWave

ZHAOJianjun,YANGBo

（DepartmentofPhilosophy,thePartySchooloftheCPCCommittee,Beijing,100091,China）

Abstract:Broadlyspeaking,energyutilizationhasgonethroughthreestages:fuelwoodenergy’s

utilizationinagriculturalsociety,fossilenergy’sutilizationinindustrialsocietyandtheuofelectric

ys,theworldhassprunga“GreenTide”,whichwillbring

r,theemergingbottleneckofenergy

uandtheaggresteam

enginetechnologyandinternalcombustionenginetechnology,low-carbontechnologyisofepoch-

n,low-carbontechnologywillalsocauabrandnewtechnical

hnologyrevolutionsbroughtabouttwoenergyrevolutionsandtwosuperpowers.

Likewi,thecomingNewEnergyRevolutioninthecontextoflow-carbondevelopmentcanbeagreat

chanceforthenationtorealizetheChineDream.

Keywords:greenwave,newenergyrevolution,low-carbontechnology

1.1人类能源的利用与变革

人类的能源利用起始于原始人力自身的体能，再到火的发现开始的柴薪化学热能的利用，主要是用于

食物的烤食，后又经历了黄色农业文明的原生态能源例如牲畜畜力的使用，船航与风车风力等简单机械能

的使用，到此时虽有化石能源的发现但没有大规模的开始使用，这些可以称之为前化石能源时代。到17

作者简介：赵建军，教授，博士生导师，研究方向为可持续发展、创新理论等；E-mail：***************

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世纪工业革命开始，人们开始了煤炭的大规模开采使用，这就开启的化石能源的序幕。1883年汽油机的出

现，1897年柴油机的发明，是世界进入了内燃机时代，因此也开始了石油的大规模开采利用。第二次工业

革命以电能的大规模利用为标志，人类开进入了电气时代。后来又以电能为载体出现了核能、太阳能、风

能、水能、地热能、海洋能等新型能源的出现。可以说人类的能源利用开始以增碳发展却可能又会以减碳

结束。

1.2低碳技术的出现

随着两百年的工业历程，人们对于化石能源的大规模开采使用使化石能源的利用逐渐成为能源利用的

瓶颈并且对生态环境造成了逼迫性的压力，特别在哥本哈根会议后，降低碳排放成为了能源利用的一项重

要标准。低碳技术本身就是相对于高碳来说的，其目的就是想在人类生活生产过程中降低碳排放，同时又

可以达到能源高效利用的结果。低碳技术涉及电力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部门以及在可再生

能源及新能源、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、二氧化碳捕获与埋存等领域开发的有

效控制温室气体排放的新技术。在这些领域，低碳技术的应用可以节能和提高能效。具体地讲，低碳技术

是指更低的温室气体排放的技术。

目前看，低碳技术包括两个方面，一方面是获取已排放空气中的碳，另一面是降低向空气中排放碳的

量。因此在此基础上，目前现存三类低碳技术：第一类是减碳技术，就是在高排放、高消耗的领域，通过

新技术减少碳的排放，煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发技术等。第二类是无碳技术，其

本身就是新能源的一部分，就直接发展非化石能源的新能源技术，比如核能、太阳能、风能、生物质能等

可再生能源技术。而这第三类就是捕碳技术或者叫去碳技术，典型的就是二氧化碳捕获与埋存技术（CCS），

或者是碳捕获、利用和封存技术（CCUS）。

1.3新能源革命与低碳技术兴起了绿色浪潮

世界金融危机风暴过后，一场以新能源革命和低碳经济为主的绿色浪潮将席卷全球。化石能源利用的

瓶颈与生态环境恶化的倒逼压力；电子信息产业对能源产业的替代，新的经济市场的角逐；新的能源技术

不断突破的积累；各国政府在环境保护与新能源开发方面激励政策措施和有效合作形成促使了此次绿色浪

潮的兴起，开启了新能源革命与低碳技术兴起的开端。

科技进步是推动产业升级革命浪潮的主要因素。20世纪50年代后兴起了电子信息技术革命，到90年

代就演化成了产业革命性的信息化浪潮，从而推动了社会生产力的快速跨越，极大提高了劳动生产率，对

人类的生产、生活方式都有着深刻变革，人类开始了工业化时代向信息化社会转变。这次以新能源革命和

低碳技术为职称的绿色浪潮，其影响丝毫不逊于工业化和信息化，其已经超出了一般意义的产业升级，而

是将把人类文明向前推进一大步，目的是实现人与自然的和谐，经济社会和生态环境的协调的可持续发展。

2新能源革命与低碳技术是绿色浪潮的主要驱动力量

能源动力革命我们并不陌生。工业革命主要源于蒸汽机的发明和应用，之后百年中相继发生了内燃机、

电力为代表的技术革命，以及相关联的火车、汽车、飞机等重大技术创新和广泛应用。但历史决不是简单

的周期重复。这次的新能源革命与历次本质不同的是，通过永续利用、清洁能源技术上突破，探索出开发

利用可再生能源及其他新能源，摆脱化石能源的制约，为经济社会发展提供不竭动力，实现人与自然、经

济社会与生态环境协调可持续发展。这场技术革命经过几十年的积累已面临全面突破和广泛的应用，将持

续几十年时间。首先是太阳能、风能和生物质能为代表的可再生能源的广泛应用。

2.1无碳技术的创新和快速发展是新能源革命最活跃力量

在化石能能源利用的末期，人类对于能源利用最大瓶颈的突破口就是需找可以代替化石能源的新能

源，而这新能源技术就是摆脱化石能源里碳的束缚，因此就是低碳技术中的无碳技术创新。目前人类在无

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碳能源的开发利用上主要集中在太阳能，即光能的开发利用的创新上面。以光伏产业为代表的新能源产业

也是世界经济市场上比较热的部分。据美国能源部报告（2005年4月）世界上潜在水能资源4.6TW

（1TW=1012W），经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2～4TW；生物质能3TW；海洋能

不到2TW；地热能大约12TW；太阳能潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW1

2.2化石能源清洁化利用是低碳经济的首要任务

。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元

件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制

器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有

安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。

我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任

何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超

导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。利用太阳能的最

佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发

形成的光电转换产业链条称之为“光伏产业”，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池

组件生产、相关生产设备的制造等。2014年我国新增并网光伏发电容量1060万千瓦，约占全球新增容量

的1/5，占我国光伏电池组件产量的1/3。

低碳技术的利用，使传统的煤炭、石油、天然气等化石能源清洁化，使传统化石能源得到了更新换代

的效果。在目前，世界能源利用的主题依然还是化石能源，煤炭约占28%，石油约占36%，天然气约占

24%，这些集合的总成达到了88%。而且从《东京议定书》的签订开始，世界所谓的减排协议主要还是以

化石能源可以利用的多少划分为目的的。因此，传统化石能源的清洁化是当前节能减排低碳经济发展的首

要任务。

其是清洁煤炭的技术已经达到了非常的成熟的程度，在伦敦经历了“伦敦毒雾事件”事件以后，西方发

达工业国家就已经开始重视了清洁煤炭的使用。目前主要是通过“洗煤”再进行高强度燃烧来实现的。目前

在火力发电方面，有几种利用率可达50%的超超临界机组发电。一种是整体煤气化联合循环（IGCC）发

电机组，发电效率可达45％～50％。如采用纯氧气化，合成气中N

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很少，主要是高浓度的C0

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和H

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，有

利于C0

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的减排。现全球有30台左右，我国天津滨海有一台。另一种是煤炭多联产技术，其是国际上正

在发展的煤炭综合利用技术。煤气化后可生产电、油和化工产品。它可提高煤炭综合利用率10％～20％，

且C0

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易捕集排出，是提高煤炭利用率的发展方向。

而石油、天然气的能源转化利用率均高于煤炭，其发展的方向主要是在“捕碳技术”上，主要是在排放

的时候实现二氧化碳的捕捉、收集、转化利用。同样这项技术也在新型的火力发电上得到利用。世界首个

无二氧化碳排放的火力发电装置在德国正式投入试运行。科技界对二氧化碳转化利用的技术创新力度不断

加大。石油供应紧张和油价上涨，促进了深海石油和天然气勘探、开采技术的发展。石油天然气清洁利用

技术不断取得进展。液化天然气的生产线和终端建设步伐加快。海底天然气水合物（可燃冰）的开采和利

用正在成为各大国技术攻关的热点之一。

2.3核能——依然是人类未来解决能源问题的希望

根据专家估计，人类目前的化石燃料将于50年内告罄。化石能源都是无法再生的能源，是有限的，

无限制的开采必然会使得能源枯竭的到来。原子能的利用得益于现代原子核物理学的发展。原子能是有史

以来人类依靠科学进步出现的一种强大的新能源。1942年美国为制造原子弹在芝加哥大学由费米负责建造

了第一个原子能反应堆。1954年6月苏联在奥布宁斯克建成了世界上第一座核电站，1957年12月，美国

建成了希平港核电站，英、法、德等国也相继发展了核电站，中国自行设计建造的第一座核电站——浙江

秦山核电站于1992年前正式运行发电。从理论上说，地球上最为丰富的能源是氢能，很显然，这是由于

1来源于“太瓦”．知网空间．

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地球上的氢元素最为丰富，没有人会有理由担心原子能源会枯竭，但是氢能源的开发技术十分复杂。目前

利用氢能源的氢能汽车有望成为可实用的氢能源技术，它是以氢为燃料，排除的废弃物是水，不污染环境。

目前利用轻核聚变发电的设想十分的诱人，但是核聚变极度高温，不能用常规的方法来实现，科学界则是

希望通过磁约束或者其它可控的冷聚变技术，来摄取自然界最丰富的能源。根据目前的核物理学，氢聚变

的过程只发生在太阳上，人类的氢弹武器则是在模拟太阳之火，但要在实验室里可控的实现核聚变则并不

是一件容易的事情。但是人类还是把未来解决能源问题的希望寄托在核聚变电站上。

2.4清洁汽车对传统内燃机的革命

自从内燃机发明至今，130多年的历史，汽车已经完全的改变了人类的出行方式并成为了生产生活的

必需品，目前全世界有超过8.5亿的车辆行驶在地球的各个角落，而且还在以更快的速度在世界各地增加。

汽车是石油消费的大户，是城市污染的主要来源。因此汽车能源的清洁转变是汽车发展的重要方向。从而

有了清洁汽车的诞生。清洁汽车，主要是指那些耗能低及环境污染程度低的汽车，目前其主要类型有电动

车、混合动力车、生物燃料车以及太阳能车。

目前清洁汽车的发展主要集中在三个方面：

第一是电动汽车，而电动汽车的关键技术主要集中在如何提高提高电动汽车动力系统的能量效率；如

何收集制动能量以及车辆制动系统的优化；能量的储存装置如何实容量的现更大化已达到更大的续航力。

第二是如何使氢能源汽车得以实现。氢能是目前国际上最为看好的未来的主流燃料之一，是循环经济

的重要保障。重点开发氢能源电池是氢能源汽车研发的主要方向。如实现具有现实意义的氢燃料内燃机汽

车的关键技术和产业化技术，就会使氢能的高效利用在途径和选择上都会有很强的时代意义。

第三是合成燃料、醚类燃料汽车技术的研发。以天然气为原料生产合成燃料，是以气代油、实现能源

多样化的重要途径，因此对合成工艺技术、车辆发动机技术的研究非常重要。醚类燃料及车辆技术研究也

是一个重要的研究方向。

2.5其他领域的重大创新和突破

除了上述四个领域外，新能源革命在众多领域也将带来大的升级换代：

电力传输和智能电网：特高压技术的广泛应用，超导材料逐步取代现有输电线，新一代智能控制的电

网系统，将给电力工业带来革命性影响。

绿色建筑和建筑节能：从建筑材料、结构到太阳能与建筑一体化技术的应用、建筑内电器设备的智能

控制等，将改变现有建筑的理念和模式。

半导体（LED）照明：该技术的商业化应用，取代现有白炽灯、日光灯将大幅度减少照明能耗，作为

日用消费品市场巨大。

节能环保家用电器不断升级换代。

3抓住绿色浪潮机遇实现我国跨越发展

频繁发生的能源危机、不断涌现的全球性的气候灾难，这些都无一例外再次督促人类进行着新一轮的

能源革命。而这次能源革命的主题或许就落在了“低碳”的上面。化石能源面临的枯竭，核能发展的安全隐

患，可再生能源的集中收集，这些能源问题的一道道难题，就像前两次能源革命前，人类面临动力不足，

利用不便一样出现在现代的人类面前。而此次的能源革命也依然会像前两次的能源革命一样，会使人类生

活、生产的方方面面发生着翻天覆地的变化与影响。

第一次能源革命成就了英国的“日不落帝国”；第二次的能源革命成就了美国的“超级大国”。而这第三

次的能源革命或许也将促使世界格局的再次改变，而我们要实现“伟大中国梦”，也必然要搭载这趟新能源

革命的列车。或许将来谁先掌握了新能源的制高点，谁就会再次上演大国崛起的绚丽历史篇章。

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（责任编辑王爱萍）