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ֻ 4 ज ֻ 3 ௹ 经济的发展，能源安全更是影响和损害国家的形 成为这场“革命”的核心内容。因此，能源与低
象。化石燃料（煤炭、石油和天然气）是构成世 碳问题已经是世界热点问题，如何走好这条低碳
界经济和社会发展的关键物质基础，也是引起全 之路，如何将新能源开发和高效利用渗透到生活
球大气中 CH4 和 CO2 浓度增高和气候变暖的根 中的方方面面，是中国能源发展必须解决的问题。
收稿日期: 2012−07−18; 修回日期: 2012−07−31
基金项目: 中国科学院战略性先导科技专项课题(XDA05030100)
作者简介: 琚宜文(1963−), 男, 博士, 教授, 主要从事能源地质和构造地质方面的研究。E-mail: ******@
何家雄(1956−), 男, 博士, 研究员, 主要从事油气地质与资源评价预测方面的研究。246 工程研究——跨学科视野中的工程, 4 (3): 245-259 (2012)
前人对能源与低碳问题已有研究，但是将能 图所示：曲线从 A 点 (第一次转型，1850 年，可
源开发利用与低碳相结合还有待进一步综合探 再生柴薪能源占 80 %，煤炭占 20 %)开始，至 B
讨。本文对能源开发利用与低碳问题进行了深入 点前，煤炭比率一直在增加；20 世纪初的 20 年
剖析，阐述了能源发展对世界文明和人类发展的 间，主体能源从煤向石油转变，其推动力是汽车
重要影响，详细分析了能源开发利用的研究进展 和飞机的普遍使用，曲线从 B 点（第二次转型）
以及能源开发利用过程中所产生的环境问题，最 开始，化石能源的比例逐步上升。而从现在开始，
后列举了能源开发利用与低碳问题的重要举措， 人类将开始第三次能源大转型，即重点转向可再
探讨了未来能源的发展趋势。研究能源开发利用 生能源，并且能源内部结构发生重组[3]2，大致的
与低碳问题关系到国民经济命脉和社会发展，对世 发展方向如图 1 中的红色箭头所示。预计到 2030
界能源革命与经济发展具有极为重要的指导意义。 年，非化石能源的比例约占到 40 %，而油气和煤
炭的比例各占 30 %左右；到 2100 年，非化石能
1 能源革命的发展历史
源的比例则趋近 60 %，油气和煤炭的比例显著降
人类文明的每一次进步都和能源利用息息相 低，各占 20 %左右。由此可见，人类能源的利用
关。能源作为“工业的粮食”、“现代工业的血液”， 呈现出从高碳到低碳的发展趋势。
其开发利用也带来了相当大的负面效应。能源对 远古时代的人类完全靠采集自然物得以生
环境造成的巨大影响，远甚于其他产业。人类从 存，依赖自然界的太阳光热延续后代。自从火种
19 世纪开始工业化进程以来，已经经历了两次