点击↑↑↑蓝色文字关注我们
人类对能源利用的历史，既是人类认识和征服自然的历史，更是人类文明的发展史。纵观人类的能源利用史，大体可分为柴草能源、化学能源、多能源三个时期。
能源利用的三个时期
火的使用，使人类第一次拥有了可支配的自然力。但是，古人还没有掌握把热能转换成机械能的技巧，能源推动生产的设想始终无法落地。祖先们只能依赖肌肉的力量和简单的工具，通过生物力（人的体力和牛、马等）来进行早期的农事生产活动——种田、犁地、织布等，维持和推动着人类群体发展（人多力量大，在那时绝对是正确的）。
煤的及时发现，解决了人类对热能和动力的需求。煤的主要成分是碳，除此之外还有氢、氮、硫、氧等元素。按含碳量的不同，又可将分为无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤，含碳量越高，发热量也越高。煤燃烧过程中，一些元素人类无法充分利用，就会产生废气、废渣、废液，积小成多对自然环境会产生一定的危害。
煤有多重要？北宋人口繁盛，林木滥伐后柴木匮乏，一度陷入能源危机。煤炭的兴起，不仅解决了能源问题，也促进了冶炼、烧陶业的繁荣。北宋年冶铁就可达15万吨，两宋年铸铜铁两币千万贯，而同期唐仅37万贯铜币。
自华北到东德，有一条漫长的褐煤带。公元476年，北方蛮族侵入罗马，西罗马帝国灭亡，欧洲进入漫长的黑暗中世纪。宋先于欧洲近九个世纪被煤炭照亮，拉动世界贸易。欧洲要等到19世纪60年代，也就是第二次工业革命的到来，才以煤炭照亮了自身，进而燃亮了全球。
第一次工业革命，人类对煤炭的使用从“燃烧”进化到“能量转化”。蒸汽机的诞生及改良，完美实现了，煤炭燃烧产生的热能到动能输出的转化。蒸汽机成为了工业革命的“心脏”，奠定了各国工业化的基础，也开辟了人类利用矿物燃料作动力的新纪元。
第一次工业革命末期，比煤炭更便捷、更高效、更清洁的能源——电力，被发现并广泛应用于生产生活之中。以汽油和柴油为动力的内燃机，也在这一时期出现的。于是人类社会开始了以内燃机和电力的广泛使用为标志的第二次工业革命，从“蒸汽时代”过渡到“电气时代”。
马力大、重量轻、体积小、效率高的内燃机，使人类社会迅速进入了“汽车文明”。石油逐渐成为世界经济发展的“血液”，成为关系各国经济命脉的战略性能源。也正因人类对石油及其背后能源利用的依赖，才导致了20世纪的三次世界性石油危机，及国与国之间的摩擦和冲突。
化石能源的潜力几乎被开发殆尽时，爱因斯坦提出了质能公式，为核能的利用打下理论基础。可控核反应就是我们的目标，包括核裂变和核聚变。前者我们已经见识到了威力，核武器和目前运行的核电站都是应用核裂变的原理。核聚变到处可见，满天的繁星和太阳发光发热，就是核聚变产生的效果。核聚变反应的原料，地球上随处可见，只是人类还无法控制其反应的规模和持续的时间。
反物质能源。物质由基本粒子构成，都有正负之分。科学家用粒子加速器来研究粒子和反物质粒子的性质，两者对撞后，便会发生湮灭反应，释放出伽马射线。只需要1克的反物质释放的能量，就足矣毁灭小半个城市。现如今的难点在于如何在自然界中寻找反物质，和合适的“容器”去储存它。反物质能源比可控核聚变的能量还大。
暗物质能源。暗物质可以说是宇宙的“隐形主宰”。引力透镜效应和微波背景辐射都证明了它的存在，这种粒子在宇宙温度下降时，会下降自身的能量密度。掌握了这些能源，都将给人类工业带来质的飞跃。
大自然的警示与中国的“碳中和”承诺
只要研发速度跟得上，人类可利用的能源只会越来越多。我从不担心能源会枯竭，只担心人类能否活到那一天。痛点在于，处于当今的经济形势下，旧能源必须保持足够的使用强度，才能维持经济稳定和提供开发新能源的资本。
化石能源的大量使用，导致近百年来全球气温明显上升。全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，不仅危害自然生态系统的平衡，还威胁人类自身地生存。全球变暖以来极端气候频发，给不少国家带来经济和环境的巨大损失，这是大自然的警告，减少碳排放是应对全球变暖的最佳选择。
在2016年的巴黎气候协定上全球主要国家达成共识，不再强迫全球190个国家平均分配4300亿吨碳排放任务，而是由各个国家制定目标自主决定，在未来三十年或者四十年内逐渐把自家排放清零。
2020年9月，中国在联合国大会上提出，要“提高国家自主贡献力度、采取更有力的的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值（碳达峰），努力争取2060年前实现碳中和”。“碳达峰”是指减排过程中的最高峰值，“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
这个承诺不是别人逼的，即便没有国家间的博弈，中国自己也想搞碳中和，想用这样一个目标来倒逼经济结构转型升级。改革开放以来中国逐渐成为世界第二大经济体，中国现在的二氧化碳排放量是每年98亿吨，碳排放量占全球的28%，经济规模占比（注：2020年我国经济总量占世界经济比重达到17%）远远小于碳排放量的占比，这说明我们的经济发展质量不够高，单位GDP的能耗比欧美高很多。
美国在2007年实现了能源消耗高峰，同时达到了碳排放高峰，之后往下走了，到2019年整体排放已经比2007年下降15.6%；欧盟2006年达到了能源消耗高峰，同年达到了碳排放高峰，到2019年整体排放比2006年下降22.4%。
中国还处在一个高碳能源发展的阶段，2019年的能源消费和碳排放分别比2006年提高了69.7%和47.2%，而且这两者上升的时间越长，峰值就越高，归零所需要付出的代价就越大。中国现在的经济增长速度是6%左右，比欧美国家平均2%、3%的增速高一倍多，还是世界工厂，这也在客观上造成了中国的碳排放比欧美国家更大，减排任务也更加艰难。
中国已经有碳交易所。因为减排量大，从潜力上讲，未来中国肯定是全球最大的碳交易市场。碳达峰和碳中和，不仅是国家的目标，还涉及企业、资本市场投资者，涉及我们每一个的个体，长期伴随影响我们的工作、生产、生活。中国企业和家庭都有减排困难，比如，华北平原到了冬天都在烧煤，中国煤炭资源丰富且便宜。谁都知道天然气好、干净，但它也贵。养殖场给畜牲取暖，以及澡堂烧水……不准烧煤就只能改用液化气，增加的生产成本最后只能转嫁给终端消费者。
作为欧洲能源转型的模范生，德国大力发展新能源，决定在2022年底实现弃核的同时，于2038年完全退出煤电。2021年1月，德国开始拍卖煤电装机容量，国家也由电力净出口国转变为电力净进口国，尤其是增加了对法国核电的依赖。在极端条件下，德国的电力供应尤其紧张。由于寒潮以及风电出力低等原因，德国2021年第一季度的现货电价曾出现飙，月均电价涨至四年来最高。电力供应最紧张时，原本该关停的煤电机组又临时启动，第一季度的煤炭发电量比2020年同期增加近30%。
尚方宝剑
好在中国并非全无准备。众所周知，我国清洁能源资源丰富，风电、水电、太阳能发电等集中分布于西部地区，而用电大省却在东中部，所以中国大规模投入建成了，由智能电网+特高压电网+清洁能源组成的中国能源互联网。
经过十几年的不懈努力，我国在特高压技术、装备、标准、工程等方面实现全面引领，建成世界上电压等级最高、配置能力最强的特高压交直流混合电网，破解了远距离、大容量、低损耗输电的世界难题。目前，中国已建成的特高压线路有22个，在建的特高压线路有9个，加在一起超过四万公里，有了特高压电网，中国跨越东西南北的电能输送不再是问题。
中国周边，从西部的阿富汗、巴基斯坦，到东部的韩国、朝鲜、日本，再到南部的东南亚国家，都是能源严重短缺的国家。如果用特高压技术，把亚洲四十多个国家的电网连起来，再配合一带一路，互联互通亚洲大陆，天上北斗、空中5G、特高压、地上高铁，大同世界不远矣。
其实，早在2018年3月，中国倡导成立的全球能源互联网发展合作组织，就发布了《全球能源互联网骨干网架研究》，该报告显示，全球将逐步形成18个主要同步（联合）电网，形成“九横九纵”的全球能源互联网骨干网架。
天下熙熙，皆为利来；天下攘攘，皆为利往。什么叫大国担当？无非先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。全球减碳对中国来说，既是挑战也是机遇，从化石能源到清洁能源是世界发展的必然选择，这也算是一种国运吧！
往期文章：
美国的粮食武器有多厉害？苏联因此解体，中国见招拆招