世界能源技術(shù)革命包括發(fā)生在一次能源和二次能源領(lǐng)域的技術(shù)革命,兩者分別對能源生產(chǎn)和能源消費產(chǎn)生革命性影響。其中,世界一次能源技術(shù)革命具有兩個層次:第一層次是決定世界未來主導(dǎo)性能源的技術(shù)革命(以下簡稱“世界一次新能源技術(shù)革命”),第二層次是發(fā)生在傳統(tǒng)一次能源領(lǐng)域的技術(shù)革命(以下簡稱“世界一次傳統(tǒng)能源技術(shù)革命”)。
世界一次新能源技術(shù)革命
世界一次新能源技術(shù)革命是指人類有史以來關(guān)于一次能源開發(fā)和利用方式上的重大技術(shù)創(chuàng)新,其使相關(guān)新能源被普遍應(yīng)用于人類社會經(jīng)濟和工業(yè)活動中,進而發(fā)展成為世界主導(dǎo)性能源,并帶來社會形態(tài)和工業(yè)形態(tài)廣泛變革,因而通常也被用作世界工業(yè)革命興起的標志。
如1769年瓦特的單動式蒸汽機和1886年戴姆勒的內(nèi)燃機發(fā)明,其不僅是煤炭和石油能源領(lǐng)域的技術(shù)革命,同時也被視為世界第一、第二次工業(yè)革命的里程碑。1959年世界首艘LNG船(甲烷先鋒號)的首航標志天然氣進入國際化發(fā)展階段,可視為低碳時代的開端,雖因天然氣的“過渡性能源”地位,未對世界工業(yè)體系構(gòu)成顛覆性變革,但該時間節(jié)點具有特殊的預(yù)測價值。
值得注意的是,以上世界一次新能源技術(shù)革命都出現(xiàn)在世界主導(dǎo)性能源的更替時期,都與世界科技革命或世界工業(yè)革命形影相隨,相鄰兩次新能源技術(shù)革命的時間相距73~117年(上圖)。如1769年煤炭能源利用技術(shù)革命(蒸汽機)伴隨世界第一次科技革命和第一次工業(yè)革命;1886年內(nèi)燃機發(fā)明與煤炭替代木柴時間基本一致,并伴隨世界第二次科技革命和世界第二次工業(yè)革命;1959年LNG 船首航與石油替代煤炭時間基本一致,伴隨世界第三次科技革命,此后人類文明進入信息革命時代。
根據(jù)IEA/NEA 核能技術(shù)路線圖,受控核聚變(原型堆)技術(shù)將在2021-2030年設(shè)計建造原型堆,在21世紀中葉建成商業(yè)示范堆(DEMO)。其與筆者從兩種不同視角獨立預(yù)測的結(jié)果都顯示,受控核聚變技術(shù)革命時間與天然氣替代石油的時間都可能出現(xiàn)在2035年前后,該時間節(jié)點與LNG首航時間相距76年。因此,可能具有劃時代的意義。
結(jié)合2000年以來各大國科技創(chuàng)新技術(shù)推斷,2035年受控核聚變技術(shù)革命與
電力技術(shù)、量子信息科技等領(lǐng)域重大科技創(chuàng)新的結(jié)合,可能帶來第四次世界科技革命和世界新工業(yè)革命。其中,第四次世界科技革命將主要集中在能源、電力、量子調(diào)控與信息、材料、仿生技術(shù)等領(lǐng)域。新工業(yè)革命將主要表現(xiàn)為能源結(jié)構(gòu)多元化、組織形態(tài)網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)系統(tǒng)智能化、產(chǎn)品制造個性化。
可再生能源技術(shù)革命與世界一次新能源技術(shù)革命大多同期出現(xiàn)。如標志水電工業(yè)興起的水渦輪機技術(shù)創(chuàng)新與內(nèi)燃機發(fā)明基本同期(1833—1870年);標志太陽能產(chǎn)業(yè)興起的實用型硅太陽能電池和帶石英窗的斯特林發(fā)動機技術(shù)創(chuàng)新與LNG 船首航基本同期(1945-1965年)。多種一次能源技術(shù)革命在世界主導(dǎo)性能源更替之際集中出現(xiàn)的原因,主要在于這一時期的人類社會往往出現(xiàn)廣泛的能源憂患,后者將極大地激勵能源技術(shù)創(chuàng)新。
由以上分析可見,世界一次新能源技術(shù)革命可能出現(xiàn)在核能領(lǐng)域,受控核聚變(原型堆)取得革命性突破的時間可能在2035年前后。而在世界主導(dǎo)性能源更替之際,下一代世界主導(dǎo)性能源便開始孕育,以此支撐人類文明的生生不息。面臨多種新能源競逐,需要科學(xué)甄別未來的世界主導(dǎo)性能源類型,做好國家能源戰(zhàn)略布局。