纵论世界能源“四分天下”研判中国能源“三足鼎立”！

　　能源是一个国家强盛的动力、安全的基石。每一个国家都提出了能源战略，如美国的“能源独立”、中国的“能源”、日本的“氢能社会”等。从传统化石能源向非化石新能源大跨越，是能源发展的必然趋势与必须选择。或许还等不到化石能源枯竭，新能源接替就将提前到来。

　　新能源是指接替传统能源的非化石无碳能源，主要类型有太阳能、风能、氢能、地热能、海洋能、生物质能、核能、新材料储能等。与煤炭、石油、天然气等传统含碳化石能源，在理论技术、利用成本、环境影响、管理方式等有显著不同。

　　当前世界能源一次消费正在形成煤炭、石油、天然气和新能源“四分天下”新格局，中国能源的煤炭、油气、新能源“三足鼎立”能源结构正在提速。本文全方位立体揭示世界能源发展的基本规律，分析世界能源生产、消费现状与趋势，研判能源科技与颠覆性技术。

　　薪柴时代占据人类99.9%的时间。地球形成距今已有46亿年，人类诞生也已有600万年。如果说学会制造和使用工具，将人与动物区别开来，学会用火则大大加速了人类的进化。容易获取的木材满足了人类初期的取暖、烹饪等基本生存需求。其间虽有其他能源利用形式，如利用水能的水磨、水车以及对煤炭、油气的原始利用，但一直到18世纪后半叶，人类利用的能源都以薪柴为主。

　　柴薪向煤炭的第一次重大转换。随着煤矿开采技术的进步，能量密度较高的煤炭得到了广泛应用。1769年瓦特蒸汽机的发明，燃煤电厂的建设，促进了煤炭产业的快速发展；18世纪80年代在一次能源消费比例中超过木柴，成为总量最大的一次能源，完成了柴薪向煤炭的第一次重大转换。

　　煤炭向油气的第二次重大转换。1859年，美国宾夕法尼亚州由德雷克上校钻的一口井出油，标志着现代石油工业的开端。1886年由于内燃机的发明和应用，油气作为高效能源资源的需求大幅提升。油气地质开发理论、钻完井工程和炼化等技术的进步，促进油气产量大幅提升，在一次能源消费结构中的比例快速增长，到1965年占比超过50%，取代煤炭成为第一大能源，完成了煤炭向油气的第二次重大转换。

　　化石能源向非化石新能源的第三次重大转换。随着社会文明的进步，煤炭、石油等高碳能源利用带来的生态环境问题日益突出，引起人们的高度警醒和深刻反思。随着人类对绿色生态环境需求的提升和低碳社会的到来，传统化石能源向非化石新能源的第三次重大转换将成为必然。

　　协同发展的新格局。稳油增气是发展大势，天然气将形成对石油的超越，21世纪中叶将进入天然气发展时代；常规与非常规油气并举，已是各大石油公司的发展战略，坚持以常规油气为勘探主体，开辟非常规油气战略新领域，通过水平井大平台工厂化实现“人工油气藏”开发。按照资源预测，石油工业发展的生命周期将超过300年，从1859年世界石油工业开启至今已经过160年，现在还将至少剩下140年发展期。传统化石能源不可再生，可再生的非化石新能源必将完成对传统能源的终极。风能、太阳能、地热能以及当下快速发展的储能、氢能、核能等，均展现出广阔的前景。

　　转换，能源碳数将从高碳（木材+煤炭）、低碳（石油+天然气）向无碳（新能源）延伸。未来能源将沿资源类型减碳化、生产技术密集化、利用方式多元化三大趋势发展。一次能源类型由高碳向非碳发展，即由化石能源走向非化石能源，世界终将进入清洁化能源时代。能源资源生产方式由简单生产，向技术生产发展。原始人类从自然界中直接获取木柴作为能源，从煤矿开采到油田开发越来越体现工程技术的重要性，核能、风能、太阳能等新能源资源的开发均为技术密集型产业。

　　能源利用方式由一次能源向二次能源或多次能源发展，电力、氢能等是未来能源利用的重要方向。氢能与电能易于互换，且有相对更好的储能效果，可作为三次能源或多次能源进行转换，故氢能与电能的协同互换多次能源转化，将是能源利用的新方向。

　　世界能源进入煤炭、油气向新能源第三次转换的新阶段，正在形成石油、天然气、煤炭、新能源“四分天下”的世界能源结构（2017年全球能源产量133.2亿吨油当量，其中石油占32.93%、天然气占23.76%、煤炭占28.29%、新能源占15.02%）。

　　全球石油储量总体充足，储采比一直保持在50以上，特别是中南美洲、中东地区储采比分别高达120、70。全球石油产量持续保持稳定增长，近10年平均增长率为8%，已迈入发展的稳定期。天然气有巨量资源（471万亿立方米），主要集中在中东、俄罗斯、北美和南美四大区域。天然气产量年均增长率约4%，保持快速增长，将步入发展的鼎盛期。

　　煤炭作为最廉价的化石能源，将在世界能源结构中继续发挥重要作用。随着人类对生态环境的保护增加，煤炭利用将向高效清洁的方向转型，进入煤炭发展的转型期。新能源是指传统能源之外的各种刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、氢能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源正在进行时，互联网+、人工智能和新材料等技术不断进步，新能源逐渐步入发展的黄金期。

　　煤炭集中、高效、清洁发电是煤炭资源利用的主要方向，减少散煤燃烧，超过一半的煤炭集中用于发电。以地上地下煤制气为例，其能源转化率可超过50%，在生产过程中可较好地控制硫、氮及粉尘等有害物质的排放，在当前技术经济条件下可实现效益发展。

　　随着常规石油勘探向深水、深层和北极拓展，全球新增探明石油储量仍在不断增加。理念创新和技术突破推动石油工业从常规向非常规跨越，非常规石油成为未来石油开发的全新领域。全球石油资源较为充足，已迈入发展的稳定期，预计在2040年石油生产达到50亿吨峰值。

　　天然气将成为化石能源向新能源跨越中不可逾越的桥梁，或成为新能源共生共荣的伙伴。以美国页岩气为代表的非常规天然气，大幅提高了世界天然气产量规模。全球常规天然气与致密气、页岩气、煤层气三类非常规天然气资源丰富。

　　随着技术进步，新能源开发利用成本不断下降，与化石能源相比已经具有较强的竞争力。基于人工智能的网络大数据体系、互联网＋能源网络的智能能源网络体系、纳米材料、石墨烯、电池储能等技术日新月异，新能源发电成本的降低和电池储能技术的突破，将强力推动新能源时代的来临。

　　氢气有很多优点，质量最轻，标准状态密度为0.09克/升，-252.76℃达到液化；导热最好，比大多数气体导热系数高出10倍；发热值高，是除核燃料外最高的，是汽油的3倍；燃烧性好，可燃范围大、燃点高、燃烧快；多种形态，以气态、液态或固态金属氢化物出现；资源广泛，以化合物形式广泛存在于水中；无毒环保，反应产物清洁，减少温室效应。

　　氢能被视为21世纪最具发展潜力的二次绿色能源之一，美国、日本、德国等发达国家相继把氢能产业提升到国家能源战略。高电能储存难度大，风、光和地热等能源发电对电网有冲击性，通过电—氢的相互转化，可解决电力的储存难题，是目前较理想的新能源解决方案。

　　氢能和电能可以互换，实现跨界能源的互联互通。通过一次能源（太阳能、风能、海洋能、热能等）的转换，获取氢和电能。氢气可以通过燃料电池技术来发电，电也可用于水制取氢气，实现整个能源网络的互联互通。在电网延伸的范围内，可取电之便利，在电网之外用氢气储能和供能。氢能可能成为未来极具战略性的新能源。

　　能源互联网是指互联网信息技术与可再生能源相结合的产物。发展能源互联网，将从根本上改变对传统能源利用模式的依赖，推动传统产业向以可再生能源、信息网络为基础的新兴产业转变，是人类社会生活方式的一次根本性。推进能源与信息等领域新技术深度融合，统筹能源与通信、交通等基础设施网络建设，建设“源—网—荷—储”协调发展、集成互补的能源互联网。以可再生能源、分布式发电、储能、电动汽车等为代表的新能源技术，以及与物联网、大数据、云计算、移动互联网等为代表的互联网技术深度融合，能源互联网成为能源领域继智能电网后的又一战略性方向。

　　石油被美称为20世纪的“黑金”，石墨烯被称为21世纪的“黑金”。被称为第二“黑金”的石墨烯具有电子迁移率快、强度高、导电导热性俱佳、透光率高、质量小等优异特性，被誉为“新材料之王”。优越的材料性能使其在新能源、石油化工、电子信息、复合材料、生物医药和节能环保等领域有望引发关键技术变革。石墨烯有望成为引领新一代工业技术的战略性新材料。石墨烯在电化学储能领域的应用，特别是在超级电容器和电池领域有突破，将加快新能源进程。近年来，随着石墨烯电池技术的发展，石墨烯技术已在新能源领域产生重大影响。

　　地热能是仅次于太阳能的第二大清洁能源。近年来，全球地热产业蓬勃发展，到2020年中国地热能利用量占总能源消费比例将从目前的0.5%上升到1.5%。中国石化已基本完成中深层地热产业布局。中国石油地热和余热资源丰富，具有地热勘探开发技术和市场优势，正在优选地热利用方向、扩大地热利用规模、打造具有社会影响力的地热利用示范工程，促进中国石油节能减排、降本增效，实现油田清洁生产。

　　加快中国能源结构转型的最终目标，是构建新时代现代化能源体系，核心要义是优化提升能源体系清洁低碳和安全高效双重维度。需从中国地下资源禀赋客观实际，探寻一条低能耗可持续发展之路。预测2030年中国能源消费量将达到高峰值44亿吨油当量。面对全球气候变化、大力发展低碳能源的新时期，中国需加快常规—非常规油气、煤层气、水合物、氢气的生产，加快煤炭清洁化、新能源“两个规模”提前到来。

　　当前，需要加快实现常规—非常规油气的“生产”，煤炭发展的“清洁”，新能源发展的“速度”，力争2050年前后实现能源结构从“一大三小”向煤炭、油气、新能源“三足鼎立”转换的能源结构。届时煤炭约占一次能源消费比例的40%，油气占30%，新能源占30%；2100年前后依靠新能源实现国家“能源自主”，化石能源约占一次能源消费比例的30%，非化石能源占70%，实现二者历史地位的转换。

　　1963年9月生于重庆，非常规油气地质学理论奠基人与能源战略研究科学家，2017年当选中国科学院院士。1987年毕业于西南石油学院，2004年获中国石油勘探开发研究院博士学位。现任国家能源页岩气研发（实验）中心主任、页岩气勘探开发国家地方联合工程中心学术委员会主任，主持建成国家能源致密油气研发中心并任首任主任。主要从事常规—非常规油气地质理论研究与勘探实践，推动了我国油气勘探战略转变与重大发现；提出“只有枯竭的思想，没有枯竭的能源”理念；研判世界能源发展大势，提出我国能源发展建议。

　　创建了非常规油气地质学理论。第一个发现北美以外更古老的页岩气层系和具工业价值的纳米孔隙，建立不同储层油气充注下限运聚模型，揭示非常规油气大面积“连续型”聚集规律，提出非常规油气“甜点区”概念与评价指标，阐明水平井缝网驱替压裂“人工油气藏”开发概念。建立细粒沉积与湖盆中心砂质碎屑流沉积模式，揭示岩性地层油气成藏机理，阐明岩性型与地层型“大油气区”分布规律。构建了古裂陷、古台地、古圈闭、古油藏“四古”油气成藏模式，揭示古老碳酸盐岩大气田形成分布规律。提出常规- 非常规油气“有序聚集、协同发展”理念。

　　提出我国能源“结构转型”建议。阐明世界能源呈现煤炭、石油、天然气、新能源“四分天下”新格局。提出建立我国石油天然气“安全消费峰值”对外依存度天花板预警机制，我国油气公司从常规向非常规、国内向海外、油气向新能源“三个更大跨越”新布局，加强国内油气、管道油气、储库油气、LNG“四个产能”超前建设；加速煤炭清洁化、新能源低廉化“两个规模”提前到来，加快我国能源结构从“一大三小”向煤炭、油气、新能源“三足鼎立”的智能化性转型等建议。

　　出版《非常规油气地质学》《新能源》等第一著者中英文专著7 部，发表学术论文200 余篇（SCI 收录94 篇，其中第一作者43 篇），5 篇论文获中国百篇最具影响国内学术论文、1 篇获中国精品科技期刊顶尖学术论文。2019 年1 月入选爱思维尔2018 年中国高被引学者榜单。获批页岩气、致密气、致密油地质评价方法3 个国家标准，获国家科技进步奖一等奖1 项、二等奖1 项、省部级奖10 余项、李四光地质科学奖等。

　　编写《新能源》的目的是揭示世界能源发展的基本规律，分析世界能源生产、消费现状与趋势，研判能源科技与颠覆性技术，基于中国能源禀赋提出能源发展策略、油气等能源公司战略发展的新布局，推动低碳天然气与新能源时代的到来。

　　本书力求科普性、实用性、战略性与前瞻性，可以作为能源相关院校的教材或参考书，也可以作为能源公司、国家相关部门制定相关政策的参考资料和依据。