能源供应的挑战和机遇（上）
矿物燃料资源不可再生   能源的“隐性成本”不容忽视
□中国化工信息中心教授级高级工程师  朱曾惠
  　能源是可持续发展战略的核心，能源问题是世界各国关注的首要问题。长期以来，学术界、产业界和政府部
门多从经济和技术的层面探讨资源短缺、需求增长、价格波动、环境和生态影响等问题以及开源节流的措施。最
近，德国期刊《应用化学》国际版（Anger. Chem. Int. Ed 2007，46，52～66）登载的两位意大利学者的《能
源供应的未来：挑战和机遇》一文，提出了不同的能源发展观点，认为要从认识理念上了解和解决能源问题，并
且要在提高人们生活质量基础上解决能源问题。该观点新颖，并有相当的说服力，论述依据和逻辑清晰、明确，
颇具启迪和参考价值，现将其基本观点和主要内容摘编于下，希望能为相关领域的决策者提供参考。
　　一、应对变化
　　每代人都会面临新的挑战和机遇。世界上，一代人发现和开拓的机遇会引出下一个挑战。在20世纪，西方
发达国家对矿物燃料的利用为人类提供了前所未有的机遇，但是现在人们则必须面对由于矿物燃料资源开发带来
的挑战，如探明储量不断下降将阻碍人类经济社会的进程，以及由矿物燃料产生的温室效应等。世界对油的需求
不断增长，已达到每秒1000桶，即全球范围内每人每天2立升，相当于10×1012瓦的电能。如此这般巨大的能
源需求，我们能坚持多久？
　　能源问题是21世纪全社会关注的焦点，它也是我们必须面对的基本挑战。其中包括许多需得到解决且相互
纠缠的重要问题，人们的福利和欢乐能得到最高能源消耗的保证吗？我们是否应当逐渐停止使用矿物燃料！科学
家能否找到可以替代矿物燃料的能源？化学能否解决能源问题？地球上的所有居民能否达到发达国家生活水平
而不损坏这个星球？单靠科学和技术能否在未来的几十年内将我们带入新的发展阶段？西方世界的公民是否应
当改变自己的生活方式，向创新型的社会和经济模式转变？发展中国家和贫困地区的人们能否提高生活质量？
　　40年前，看到从宇宙空间拍到的第一张地球照片，就像一艘太空船在无限的宇宙中无目的的航行。该太空船
上的专家、学者对找寻能源充满了希望，期望能为子孙留下良好的生存环境。作为科学家，有责任为攻克能源危
机作出贡献；化学家应当提高可替代能源的生产技术，找到突破口，从根本上解决能源供应紧张问题。总之，作
为发达国家和地区的人民应当扪心自问，能否帮助欠发达和贫困国家和地区的发展。我们知道现代的生活方式的
基础是消费主义，它可能带来不平等。实际上，不平等待遇是人类社会中的突出问题，从长远看，也是最危险的
问题。探求解决能源危机的正确方案可以提供机遇，减少不平等待遇和创建较为和谐的生存环境。现代人的生活
将完全处于能源挑战之中。
　　二、不平等世界中的不可持续增长
　　能源无疑是人类面临的首要问题。食物、水、健康、环境、教育、人口、战争、民主等也是人们生存必须解
决的重要问题，但是这些问题中，除民主外其他各类问题都与能源利用相关。医院要消耗很多能源是很容易理解
的，但是一颗定时炸弹本身有巨大能源，制造它也要用大量能源，人们对此就难以理解。现代农业向西方消费者
提供各种食品和美味，这也是一项能源消耗最为密集的人类活动。如每公斤牛肉需要7立升石油，所以有人认为，
现代的农业实际上是用土地将油和气转变为食物。
　　除地表来自太阳的光线外，地球是一个封闭的系统。热力学第二定律表明，能量是守恒的，一些限制是不可
能克服的。但是，一些经济学家却不承认这个原则。我们决不能忘记，人类经济活动依靠地球上的自然资源如氧、
水等，幸而有些资源是可以再生的，可以直接或间接依靠阳光对生物的作用而产生，但是超越了再生能力就会毁
坏资源。1961年人类的负载相当于全球生物圈能力的70%，到20世纪80年代增至100%，90年代则为120%，这
些统计数字表明我们生活在生态环境承载范围的边缘。而且，我们扩大应用生物圈不能再生的资源，不仅是矿物
燃料资源不能循环再生，金属的应用也是如此。地球的承载能力是有限的，据计算，如果全世界65亿人都以北
美人的标准生活，则需要再增加两个地球。欧洲也在对地球资源进行过度地开发，该地区的生物圈只能吸收其产
生的CO2的10%。
　　三、能源与生活质量
　　能源以各种形态存在于物质之中，生活中的各种服务也需要能源的支撑。因此，丰富的能源产生的物质和服
务就越多，人们普遍认为社会福利随着能源消耗增加而增加，人们的生活质量与能源消费关联紧密。但是，一旦
国家实现了工业化，就完全不相关了。当人均能源消费达到每年2.6t煤当量以上，生活质量就难以进一步改善
了。事实上，在能源消费和食品消费之间存在严格的平行关系。一个国家体胖超重比例高也是人均能量消费高的
表现，约占美国人口64%的群体其人均能耗为每年8t煤当量，每个美国人的能耗相当2个欧洲人，10个中国人，
20个印度人，30个非洲人。在一定范围内热量较高是生物和社会健康的标志，但是超过一定标准，对人类健康
造成威胁，产生肥胖症。对社会生活也是如此，引起交通堵塞，产生很多垃圾废料，增加医药费用，最后增加社
会的不平等性。在一个国家中发生停电情况，不论什么原因，多数政治家和经济家提出的解决方案都是建设新电
厂。2003年9月的某天意大利发生停电时全国电力需求低于发电能力的30%。在发达国家中，针对任何能源危机
的最明智的决策是降低能源需求，而不是增加能源供应。发达国家能源消费降低25%是不难做到的，防止工业生
产中废物的生产、提高产品使用寿命就可以节省大量能源。不幸的是这样便有悖于经济增长的意旨。
　　四、能源的已知成本和隐性成本
    什么是能源？其答案并不简单，我们可以用古人圣奥古斯塔关于时间的回答：“什么是时间？当无人问我时，
我知道其答案，但是当我要向提问者解答时我就不知道了。”能源是无处不在的，如热、电以及运动等不停地塑
造和驱动我们生命中的每一时刻，例如一台高效洗衣机全过程运行消耗的能量需要约15人劳动所得，一架满载
波音747飞机的起飞相当于160万人的劳动。这些事例给人们一个概念：我们应用了多少能量。然而，即使发达
国家受过高等教育的人也没有关心其重要性，我们过分地应用能源而对其知道的甚少，在这两者之间极不相称。
这种状况对知识型社会的欧洲来说并非好事。如果向普通人群提出简单问题，能源是如何生产的？你消费多少能
源？电力的成本是多少？如何节约能源？所得到的回答肯定是不尽人意的。而教育工作者应当问自己，在学校中
如何进行能源的教学？
　　近年来，能源价格大幅上涨，能源是十分昂贵的已是当今社会的共识。但是，我们能抱怨吗？当前最有价值
的能源——原油价格高达70美元/桶，约合0.44美元/L，比在超市购买的矿泉水还便宜。近来，欧洲加油站的
油价约1.3欧元/L，比餐厅中的水价还低。也就是说汽车喝的饮料比人喝饮料便宜。
　　能源工业的繁荣来自一种价格，这不是个人或能源公司直接支付的价格，而是整个社会的经济和环境等方面
的危害的集中反映。例如，在欧洲由于交通事故受害人的医疗费用是由公款支付的，是进入国家预算的。短期来
讲能源的已知成本包括勘探、开采、分销和动力资源的转换的花费，从长期效应看，又涉及由于空气污染而引起
的健康危害。这种隐形成本可能会成为能源问题中的最大难点，能源消费如核废料的一些副作用将延续到下一代。
此外，为了保证能源供应安全而支出的巨大军费将进一步增加社会负担。1990～1991年的第一次波斯湾战争，大
约花费了800亿美元，而这与正在进行的第二次波斯湾战争相比就微不足道了。即使在和平时期，也有巨大的安
全机器设施在运作，保卫关键能源运输航线和相关设备如管线、海运线、炼油厂等，这些费用并没有直接加在每
桶油的成本上。
　　欧洲在建立科学合理的能源隐形成本体系方面是领先的，近来计算了不同资源的电力生产的额外费用。例如，
德国用煤发电每kWh的额外费用为0.73欧元，比风力发电成本高10倍。由此可以看出，如果将这些隐性成本计
入能源成本，一些可再生技术将在纯经济层面上可以与传统技术竞争。能源消费大户使全世界人民遭受CO2大量
排放而导致的全球气候变暖，他们就要支付更大的额外费用。目前我们每年排入大气的CO2约7×109t，这与生
物圈和大气的交换量2×1011t相比看似甚少。然而，长期来看，CO2不断增加（自工业革命以来已增加30%）足
已改变地球辐射平衡，造成自然波动的重迭，增加气候异常变化的机率，如飓风、干旱、暴雨、热浪等。因此，
过分的能源消费是造成灾害的主要原因，而欠发达国家和地区便是这些灾害的无辜承受者。
   五、矿物燃料资源
   在世界贸易中，石油是最有价值的商品，每天的贸易额约60亿美元。石油的日消费量为8500万桶，其需求
量不断增加主要是来自亚洲国家中汽车保有量的增长。如果中国和印度从当前每千人拥有汽车低于20辆的水平
达到欧洲国家每千人约70辆的水平，则两个国家的汽车每天将消耗2800万桶油，相当于沙特阿拉伯目前原油产
量的3倍。
　　我们追求的石油文明正在遭遇阻碍，能否奇迹式的改变能源前景，变更石油供应的峰值时期，从20世纪开
始石油的需求就持续增加，而供应量也能与之适应，满足市场需要。而现在的供应则不能满足不断增长的需要，
石油储量虽未耗尽，但开采的黄金时期已经过去。部分学者认为我们现在已是产油高峰期，而持乐观观点的人将
峰值期推迟30年，即便如此，产油峰值期距今也不远了。
　　石油是理想的燃料，开采和运输都很方便。在某些方面的应用是其他能源难以替代的，如驱动波音747大型
客机能用固态或气态燃料吗？
　　天然气的峰值开采期会比石油晚些到来。但是从2006年冬季俄罗斯向欧洲供应天然气短缺表明，这种有价
值的能源的分销基础设施很不灵活，且非常脆弱。我们也应当考虑大量俄罗斯的天然气可能运送到亚洲的发展中
国家。当然，从理论上讲分销问题可以通过建设液化石油气储罐和再气化终端来解决，但是这类基础设施是十分
昂贵的，且伴有更大的安全问题，这也许就是加洲液化石油气终端建立远离墨西哥湾的原因。虽然发生事故的几
率不大，但是却是人们难以预测的。
　　煤是地质储量相对丰富也是污染较严重的矿物燃料资源，根据环境的可持续性观点，在今后100年内最低限
度的减少煤的应用。一座标准的1000MW电站，每天要用100节车箱的煤，由于全球的气候政策，煤的利用受到
限制。为了缓和煤的应用对气候产生的影响，各个国家和地区在煤气化和CO2捕集于地下的研究方面投入了大量
资金，以使发电厂尾气中CO2不直接排入大气。煤炭资源的另一个特点表现为，富裕国家消耗最大，但是从业人
数很低。
　　从上述情况可以明显地看出，我们迟早要面临能源的转变，从矿物燃料向一些可再生能源转变。其实这个问
题，早在100年前科学家已经指出了这个趋势。（未完待续）