世界能源技术革命特征分析
世界能源技术革命包括发生在一次能源和二次能源领域的技术革命,两者分别对能源生产和能源消费产生革命性影响。其中,世界一次能源技术革命具有两个层次:第一层次是决定世界未来主导性能源的技术革命(以下简称“世界一次新能源技术革命”),第二层次是发生在传统一次能源领域的技术革命(以下简称“世界一次传统能源技术革命”)。
世界一次新能源技术革命
世界一次新能源技术革命是指人类有史以来关于一次能源开发和利用方式上的重大技术创新,其使相关新能源被普遍应用于人类社会经济和工业活动中,进而发展成为世界主导性能源,并带来社会形态和工业形态广泛变革,因而通常也被用作世界工业革命兴起的标志。
如1769年瓦特的单动式蒸汽机和1886年戴姆勒的内燃机发明,其不仅是煤炭和石油能源领域的技术革命,同时也被视为世界第一、第二次工业革命的里程碑。1959年世界首艘LNG船(甲烷先锋号)的首航标志天然气进入国际化发展阶段,可视为低碳时代的开端,虽因天然气的“过渡性能源”地位,未对世界工业体系构成颠覆性变革,但该时间节点具有特殊的预测价值。
值得注意的是,以上世界一次新能源技术革命都出现在世界主导性能源的更替时期,都与世界科技革命或世界工业革命形影相随,相邻两次新能源技术革命的时间相距73~117年(上图)。如1769年煤炭能源利用技术革命(蒸汽机)伴随世界第一次科技革命和第一次工业革命;1886年内燃机发明与煤炭替代木柴时间基本一致,并伴随世界第二次科技革命和世界第二次工业革命;1959年LNG 船首航与石油替代煤炭时间基本一致,伴随世界第三次科技革命,此后人类文明进入信息革命时代。
根据IEA/NEA 核能技术路线图,受控核聚变(原型堆)技术将在2021-2030年设计建造原型堆,在21世纪中叶建成商业示范堆(DEMO)。其与笔者从两种不同视角独立预测的结果都显示,受控核聚变技术革命时间与天然气替代石油的时间都可能出现在2035年前后,该时间节点与LNG首航时间相距76年。因此,可能具有划时代的意义。
结合2000年以来各大国科技创新技术推断,2035年受控核聚变技术革命与
电力技术、量子信息科技等领域重大科技创新的结合,可能带来第四次世界科技革命和世界新工业革命。其中,第四次世界科技革命将主要集中在能源、电力、量子调控与信息、材料、仿生技术等领域。新工业革命将主要表现为能源结构多元化、组织形态网络化、生产系统智能化、产品制造个性化。
可再生能源技术革命与世界一次新能源技术革命大多同期出现。如标志水电工业兴起的水涡轮机技术创新与内燃机发明基本同期(1833—1870年);标志太阳能产业兴起的实用型硅太阳能电池和带石英窗的斯特林发动机技术创新与LNG 船首航基本同期(1945-1965年)。多种一次能源技术革命在世界主导性能源更替之际集中出现的原因,主要在于这一时期的人类社会往往出现广泛的能源忧患,后者将极大地激励能源技术创新。
由以上分析可见,世界一次新能源技术革命可能出现在核能领域,受控核聚变(原型堆)取得革命性突破的时间可能在2035年前后。而在世界主导性能源更替之际,下一代世界主导性能源便开始孕育,以此支撑人类文明的生生不息。面临多种新能源竞逐,需要科学甄别未来的世界主导性能源类型,做好国家能源战略布局。