第23章 能源现状的阻击(1)
哥本哈根联合国气候变化大会因为巨大的国际分歧而分崩离析，这是国际社会利益博弈的结果。气候变化理论上的不确定性也给低碳发展带来了阻力。但除了这两者以外，世界各国不同的能源结构对低碳发展也起到了刚性制约作用。例如中美两国的化石能源存储量上，都是煤炭存储量大、石油存储量小，这是世界二氧化碳排放高速增长的能源分布结构性因素。随着低碳时代的呼声，这一现状必须得到改变。新能源替代化石能源能够实现碳的零排放，成为人类的首选，但是新能源的发展也面临着巨大的阻力。例如，核电的安全事故对人类具有毁灭性的打击；太阳能上下游产业链的能耗、污染、排放比较大，远超传统能源；风能的不稳定，水电破坏生态平衡等。这一切都使得低碳发展谈何容易！
化石能源的历史
人类社会的生存发展离不开能源，能源带来了人类社会的文明进步。在分析地球变暖的原因的时候，人们常常将责任归于人类活动造成二氧化碳等温室气体的增加，由于人类活动排放的二氧化碳的90%来源于人类使用的化石能源，因此要控制地球变暖的趋势，必先直面化石能源。
化石能源中有三大巨头，分别是煤炭、石油、天然气。回顾历史，人类的经济和社会在过去的300年里面，发生了突飞猛进的变化。这其中最重要的推动力量就是工业革命，而工业革命的推动力是能源的使用。
自古以来，各国之间的能源力量并不相同。在工业革命时期，西欧和北美洲每人可得到的能量分别为亚洲每人的11.5倍和29倍。这也直接导致了各国国力的不同。工业革命发现的能源主要是煤炭、石油和天然气。
在第一个大面积使用的化石能源煤炭之前，人类获取能源的主要方式是靠烧柴火。在柴火能源时代，全世界都处于低碳时代。包括欧洲工业革命的发源地英国，到处都是一派秀丽的田园风光。
全世界挖掘和使用煤炭的历史很悠久，中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品，河南省巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2 000年前已开始用煤加热。
但煤炭的推广并没有一帆风顺，在中世纪的欧洲，由于宗教统治者认为煤炭的燃烧会污染空气，会对神灵不敬，所以不允许使用煤炭。在中国古代，煤炭的能源价值也没有被发现。
这一历史开始改写于英国瓦特发明蒸汽机之后。蒸汽机提供了治理和利用热能、为机械供给推动力的手段，结束了人类对畜力、风力和水力由来已久的依赖。
蒸汽机直接导致煤炭替代柴火成为世界最主要的能源。英国早期开采的是一些露天或者位于地表层很浅的煤矿。蒸汽机以工业机械自动化的方式替代以前的手工方式去挖掘煤炭，人类可以开始大面积地挖掘煤炭。与此同时，鼓风机的发明使得开采煤炭更加方便。而且，蒸汽机也可以实现煤炭的能源大量应用于火车、轮船，最终改变了整个世界。
煤炭产量的提高是非常迅猛的，英国的煤产量从1770年的600万吨上升到1800年的1 200万吨，进而上升到1861年的5 700万吨。有了煤就能生产更多的铁。英国的铁产量从1770年的5万吨增长到1800年的13万吨，进而增长到1861年的380万吨。铁已丰富和便宜到足以用于一般的建设，因而，人类不仅进入了蒸汽时代，也跨入了钢铁时代。
在煤炭的推动下，英镑迅速超过了荷兰币，伦敦替代阿姆斯特丹成为世界金融中心，英国也登上了世界霸主地位。很不幸的事情是，清王朝成为了煤炭的牺牲品。英国因为煤炭而成为世界老大，也因为煤炭带来的能源动力，打败清军，逼迫清政府签订了《中英南京条约》。
回顾人类历史，我们会发现化石能源主宰着世界国家的实力变化。到1913年全世界整个煤炭的产量达到了创纪录的2.9亿吨，英国占了1.1亿吨。当时，英国处于国力的最巅峰。但从此以后，英国所占世界主要化石能源的比重逐步下滑。伴随着下滑的还有英国的国家实力。
接过英国化石能源霸主地位的是美国，因为美国发现一个比煤炭更强有力的化石能源--石油。1859年美国人德鲁克在宾夕法尼亚州的石油溪，第一次用钻井、蒸汽机、管道，打出了世界上第一口油井。后来，德国人奥托发明了四冲程的内燃机，诞生出了汽车等产业，最终使得石油的需求量逐渐??大，到了1966年，终于迎来了新的历史时代，石油占世界一次能源的比重，首次超过了煤炭的39.8%，达到了40.4%，人类从此进入了石油时代。
美国在1945年的时候，石油开采量占了世界总量的50%左右。美国能够在1945年的时候石油产量居于全世界第一的位置，其中一个重要的原因是第二次世界大战的主战场不在美国本土，当其他国家都忙于战事，无暇顾及石油工业的发展的时候，美国石油工业却得到了飞速发展。随着第二次世界大战后成为世界的老大，美国进一步控制住了世界上的石油资源，而且成功地将美元设计成石油的计价货币，帮助美元成为世界第一货币。
但煤炭的发展，并不因为石油成为能源老大就停止了。由于中东战争引起两次全球石油危机，石油价格的暴涨导致了世界经济出现大衰退。这给各国带来了巨大的压力，于是，曾经被抛弃的煤炭又重新得宠。第二次世界石油危机时期，全球煤炭开采总量只有20多亿吨，随后开始迅猛增加，到了1988年达到了48亿吨，煤炭占世界能源的比例继续上升，到了2009年，全世界煤炭的产量进一步增加到60亿吨。
至于天然气，19世纪后期由美国开始使用。但天然气与石油工业不同，由于运输困难，天然气刚开始并没有形成一个有效的全球市场。因此它的发展相对缓慢，直到第二次世界大战后输气技术的发展以及石油危机对于天然气生产产生的刺激，还有后来人们对于清洁高效能源的需求，近代世界天然气工业取得了长足的进步，并且有可能超越石油成为第一能源。
据第21届世界天然气大会（WGC）资料，现已探明的全球天然气储量约152万亿立方米，最大储量超过400万亿立方米，探明储量与石油储量相当（20世纪70年代只相当于后者的35%，80年代只有50%），按照目前的消耗量，全球天然气至少还可使用65年，如果把非常规气考虑进去，天然气可以满足21世纪人类的需求。2009年，世界天然气产量相当于石油的58%（1980年只占45%），预测到2015年，天然气产量将超过石油。到2020年，在世界能源消费结构中天然气占29%~30%，石油占27%，煤炭占24%，核电和水电各占8%，其他能源占4%。近期，国际原子能机构关于21世纪世界能源的研究报告指出，约在2040年，世界天然气供应量将超过石油和煤炭，届时，天然气所占的比例是51.1%。可以看出，天然气将成为首要能源。
回顾这段化石能源史，我们可以发现，由于煤炭是三大化石能源中最容易被挖掘的东西，所以第一个站到了历史舞台。而且与其他能源相比，煤炭具有明显的成本优势。在所有石化能源中，煤炭是最经济的一种能源，同等的发热量，用煤炭的成本只相当于用石油的30％、天然气的40％。目前，煤炭消耗量还占世界一次能源消耗的27％，世界发电量的45％。
在工业革命期间，煤炭使用的时间是最长的，和工业革命之间最扯不清。但煤炭在制造二氧化碳方面真不是一个好东西，在三大化石能源中破坏力最大。在相同能耗的情况下，煤炭排放二氧化碳的浓度要高出石油排放浓度的30%，而天然气的二氧化碳排放量只有煤炭排放量的40%。煤炭也是自工业革命以来，大气层中二氧化碳浓度从280ppm上升到387ppm的罪魁祸首。
1850年之前，留在大气中的二氧化碳占其总排放量的比例长期稳定，几乎没有什么变化。但随着化石能源的大量使用，从那时到现在，人类排放的二氧化碳量已从每年约20亿吨增长到2007年的约276亿吨。
也是因为这段使用化石能源的历史，工业革命的获益者--发达国家在1960年，人均累计排放量已很高。其中，美国为234.48吨，英国为177.17吨，加拿大为149.49吨，法国为73.56吨。而1900～2005年，中国人均累计排放量为24.14吨，大致相当于美国或英国1900～1907年这8年的人均累计排放量。
在最近35年，全球一次性能源的年需求量就增加了近1倍。这些能源的增加主要是由化石能源来支撑的，再生能源占的比重极低。比如1975年全球能耗为60亿吨石油当量，2008年则超过110亿吨石油当量。20世纪80年代初之前，世界能源需求的增长主要来自欧盟、美、日等发达国家。例如，1965～1979年期间，联邦德国的年石油需求量增加了1倍，达到1.63亿吨；法国增加1.2倍，达到1.19亿吨；意大利增加1倍，达到1.03亿吨。而近30年来，亚太地区的油气需求量增长最快，例如，中国和印度每年的石油需求量均已增长4倍，分别超过3.7亿吨和1.2亿吨。
这些都说明了，化石能源的发展历程，也是人类大发展的历程。可以说，人类的发展是需要碳排放大量增长作为代价的。人类只要想发展，就必须增加碳排放，这是绕不过的现状。到现在还没有哪个国家，能够在完全低碳发展模式上，实现了经济的大增长。这是低碳遇到的最大挑战。
世界能源分布的无奈
哥本哈根联合国气候变化大会期间，权威的世界资源研究所（WRI）公布了全球二氧化碳排放前10名的数据。
右边一栏为该国每人平均排放量，括号内为人均量全球排名。
注：（a）计量单位为百万吨，包含6种温室气体的排放量，以二氧化碳当量表示；（b）计量单位为吨，按人均量排名的全球四大碳排放国分别为卡塔尔（每人55吨）、阿拉伯联合酋长国（38.8吨）、科威特（35.0吨）与卢森堡（27.5吨）。
资料来源：世界资源研究所2009年气候分析工具，总共评估186个国家。数据为2005年资料。
从表7-1不难看出，中国、美国是世界上碳排放总量最多的国家，目前两国累计起来就占了全球的37.56%。按照现在的趋势发展下去，到2030年，这两个国家占世界的碳排放比例将要达到44%，其中中国会占到27%。要控制二氧化碳排放，中国和美国责无旁贷。
我们先来看看三大化石能源的全球地域分布情况。
煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料。76个国家和地区分布有煤炭资源，欧洲、亚洲和北美的煤炭储量较为集中，非洲、中南美洲储量很少。其中有60多个国家进行了规模性开采。根据英国石油公司的统计，截至2003年年底，世界煤炭探明可采储量为9 844亿吨。尽管全球煤炭资源分布很广，但储量分布极不平衡。截至2003年年底，世界煤炭探明储量中的一半以上(52.9％)集中在美国、俄罗斯和中国。8个储量最大的国家依次为美国、俄罗斯、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。上述8大产煤国的煤炭探明储量占到了世界总储量的81.5％。
其中中国探明可直接利用的煤炭储量为1 886亿吨，排名世界第二。2003年年底美国煤炭储量为2 499亿吨，占世界总储量的25.4％，居世界第一位。美国是世界上煤炭资源储量最大的国家，煤炭资源赋存广泛，地区分布也比较均衡。全美50个州中，有38个州有煤炭，含煤面积占国土面积的13％。
石油是目前化石能源中的老大，2009年世界石油剩余探明储量为1 855亿吨，2008年实际产量为36.4亿吨。在这其中，石油输出国组织剩余探明储量为1 303亿吨，2008年实际产量为16亿吨。这也是几次石油危机都是由石油输出国组织中的中东国家制造出来的原因。
世界石油的分布极端不平衡：从东西半球来看，约3\/4的石油资源集中于东半球，西半球占1\/4；从南北半球看，石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看，主要集中在北纬20°～40°和50°～70°两个纬度带内。而波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20°～40°内，该带集中了51.3％的世界石油储量；北纬50°～70°纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。
注：石油吨和桶之间的换算关系是：1吨（原油）=7.33桶（原油）。在这张名单上面，没有中国、美国这些能耗大国，美国原油探明储量是29.8亿吨，中国是21.9亿吨，印度只有7.7亿吨。
天然气，尽管是三大巨头中的老幺，但其储存量也不小。据美国能源信息署站上的最新数据显示，截至2010年1月1日，世界天然气探明储量为177.104万亿立方米。其中，北美地区为8.744万亿立方米，中南美地区为7.548万亿立方米，欧洲地区为4.788万亿立方米，前苏联欧亚地区为56.458万亿立方米，中东地区为73.387万亿立方米，非洲地区为13.991万亿立方米，亚太地区为12.188万亿立方米。
作为目前世界上最大的碳排放国，最大的两个经济体--中、美两国在化石能源存储量上，都是煤炭存储的大国，石油存储的小国。这是世界二氧化碳排放高增的能源分布结构性因素。
目前世界上能源消耗，经济总量最大的两个国家就是中国和美国，加上这两个国家都是多煤少油少气的能源存储结构，使得这两个国家更多地依赖煤炭而成为碳排放大国。2009年，中国一次性能源消费结构中，煤炭占68.7％的比例，石油只占18％，天然气占3.4％，非化石能源，即可再生能源消费比重上升到9.9％。2009年，中国开采了29.1亿吨煤炭，占世界煤炭开采总量的45%以上。更悲观的是，中国这个二氧化碳排放的世界老大即使到2050年，煤炭所占比例也不会低于50％。这些数据，最终导致了中美这两个国家二氧化碳排放量占了世界总排放量的37.56%。
最大的碳排放国的能源存储结构直接阻挠了低碳的发展。
新能源的阻力