能源革命的本质是人类获取和利用能量方式的跃迁,它从根本上重塑了人类的生产方式与文明进程。人类生产方式的每一次质变,本质上都是对更高效能源的驯服与驾驭。
一、 远古时代,人类依赖人力进行打制石器、磨制石器。打制石器和磨制石器的生产完全依赖人力敲击与摩擦,单件工具需消耗数小时甚至数天。旧石器时代早期的工具以粗糙打制石器为主,到新石器时代(约1万年前)才出现磨制技术,百万年间技术迭代几乎停滞。这种低效制造模式严重限制了工具普及率和功能复杂度。
人工取火技术(钻木取火、燧石取火)虽在旧石器时代晚期出现,但操作困难:钻木取火需持续摩擦3-5分钟,成功率仅60%,且依赖干燥环境。更多族群仍以保存自然火种为主要方式,一旦火种熄灭需长途跋涉寻找新火源,这种不确定性极大制约了定居生活与食物加工能力。
掌握人工取火后(考古证据显示至少40万年前),人类首次突破生物能限制:火提供取暖、照明、驱兽功能,更关键的是通过烹饪使食物营养吸收率提升30%-50%,直接促进脑容量进化。北京人遗址(70万-20万年前)的用火遗迹显示,火已成为生存核心要素。
新石器时代的农业革命(约1万年前)本质是太阳能捕获:通过种植谷物和驯养动物,人类首次实现能量主动存储。河姆渡遗址出土的7000年前人工栽培水稻,标志着人类从"采集能量"转向"生产能量"。定居生活进一步催生陶器(储存粮食)和灶台(高效用火),形成能源利用正循环。
远古时代生产力落后的核心症结在于人类长期依赖人力这种极低密度的能源形式,这既限制了工具制造效率,也束缚了能源获取能力,导致社会发展进程极其缓慢。
二、青铜时代,人类使用木炭炼制青铜,青铜用于军事与社会上层的生活用具、礼器,推动手工业与城邦崛起。农耕区民众主要依赖薪柴和稻草作为能源,能源密度较高,支持定居农业与技术积累。木炭的高温特性(可达1200℃以上)使铜锡矿石得以熔化提纯,然而木炭生产依赖大规模林木资源,游牧区因缺乏稳定林场,被迫放弃冶炼技术路径,转而通过贸易或劫掠获取青铜制品。在游牧区域,民众则以牲畜粪便(牲畜粪便热值仅为薪柴的1/3,且收集受制于牧群规模与迁徙路线;气候波动导致草场退化时,燃料危机直接引发部落冲突)为主,辅以柴火和稻草,受气候与草场限制,流动性强,难以形成稳定的技术与生产体系。农耕区域的能源密度与能源利用里明显高于游牧区域,导致游牧区域生产力落后农耕区域。
三、铁制时代,人类的能源由木炭转为煤炭、焦炭炼铁、炼钢。在农耕区域,民众所需的能源以薪柴为主,辅以稻草等生物质燃料,一些地区用天然气煮盐。农耕区因能源结构升级(由木炭转为焦炭)和技术整合,实现冶铁规模化,推动农具革新和农业产出提升,形成正向循环。在游牧区域,大多数民众使用的能源是牲畜的粪便,辅之一定的柴火、稻草。粪便燃料无法支撑高温工业(如炼铁、炼钢),金属工具依赖外部交换,生产力停滞。游牧区域生产力继续落后农耕区域。 铁器时代的能源转型本质是集约化与分散化的分野。农耕区通过焦炭技术整合了燃料、工业与农业需求,奠定集约生产基础;游牧区受限于生态和能源形态,陷入"燃料低效→技术滞后→产出受限"的循环,成为生产力落后的深层动因。
青铜/铁制时代,由于主要依赖的能源不同,人类有着明显的农耕文明与游牧文明的分野。在青铜/铁制时代,中华文明的能源密度、能源利用率高于其他区域,使得中华文明领先于其他区域。不过,这时全球都整体处于冷兵器时代。青铜/铁制时代,人类长期困于马尔萨斯陷阱——人口增长抵消产出增量,人均收入停滞不前,全球大多数民众处于贫困中。
四、第一次工业革命时代,以煤炭为能源,通过瓦特改良的蒸汽机实现热能向机械能的高效转化,提供可规模化、可控制的动力源,这是一次能源革命,人类进入煤炭 能源时代。机器大规模替代人力,纺织业中珍妮纺纱机、骡机等大幅提升效率;冶铁业采用焦炭炼铁与先进鼓风技术,推动钢铁产量增长并取代木材成为主要工业材料。工厂制兴起,集中化、机械化的大规模生产取代分散的手工工场,催生现代工业体系,推动生产力指数级跃升。蒸汽动力推动铁路、轮船发展,重塑运输格局,并为后续电气与信息时代奠定基础。 第一次工业革命还大幅提升了枪炮等热兵器的规模化生产能力与性能,使得完成第一次革命的国家对其他国家在战争上具有代差优势。
五、第二次工业革命,人类能源依赖由煤炭转向化石能源。石油因更高的能量密度成为内燃机的理想燃料。内燃机与电气化催生汽车、航空产业、重化工业,推动钢铁、化工等重化工业产业升级,流水线生产与远距离能源传输成为现实。电力则凭借传输高效性和通用性,成为工厂机械、城市照明的主力能源。
第二次工业革命还推动了热兵器的升级,出现了坦克、机关枪、军用飞机,使得完成第二次革命的国家对其他国家在战争上有更明显的代差优势。 六、第三次工业革命以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的突破为主要标志,虽然在信息技术和科技领域实现了重大飞跃,但能源结构上仍以化石能源为主,火力发电占据主导地位,核能等新能源并未成为主要能源形式,因此从能源革命的角度看,其革命性相对有限。
六、第三次工业革命通过核武器、导弹和潜艇等军事技术的突破性发展,军事装备从机械化向信息化转型,让率先完成变革的国家获得了压倒性优势,但这种代差不单纯由军事技术决定,还涉及工业基础与战略体系的整体跃升。
七、第四次工业革命,从化石能源时代转为全面电能时代,是一次能源革命,人类进入全电时代,全电社会、智慧社会是第四次工业革命最明显特征。全电社会,就是通过电网把各种能源所发电力,输送到用电负荷中心,在所有的能源消费末端,不光家电、取暖设施,还有各类交通工具等等,尽可能都用上电,就是所有行业实现全面电气化或电动化、联网化、智能化, 智慧电网、智慧家居、智能汽车、智慧城市、智慧医疗、智慧教育、智慧交通等在全电社会普及。与此同时,垃圾严重过剩,污染严重将成为过去式,垃圾出现短缺,绿水青山成为可能,人类进入绿色工业时代。
特高压输电
在全电社会下,电能是整个社会能量供给和利用的主要桥梁,就是我们在一次能源环节有核能、煤炭、天然气 、太阳能、风能、生物能、地热能、潮汐能、波浪能等发电,这些能源最终要大部分转变成电能后,再被这个社会广泛使用。
全电社会是智慧社会的基础,是实现第四次工业革命的抓手,其核心要素主要有三个,就是充足的电力供应、高效的电力调度和高效且充裕的储能系统。
智慧社会核心要素主要也有三个,就是数字化、网络化和智能化。数字化奠定基础,实现数据资源的获取和积累;网络化构造平台,促进数据资源的流通和汇聚;智能化展现能力,通过多源数据的融合分析呈现信息应用的类人智能,帮助人类更好认知复杂事物和解决问题。当前,我们正进入智能化阶段,即以数据的深度挖掘和融合应用为主要特征,以“万物均需互联、一切皆可编程”为目标,实现人、机、物三元融合,实现数字化、网络化和智能化融合发展。
目前中国在全电社会、智慧社会的核心三要素方面都是处于世界领先地位,且中国拥有14亿人口超级大市场,超过其他任何一个国家的人口市场,包括美国,也超过所有发达国家人口规模,是全球唯一全产业链国家,拥有全球最广阔的应用场景,拥有全球最先进最发达的基础设施,这其实意味着中国正在引领第四次工业革命,正如英国靠第一次工业革命笑傲全球,美国借信息技术革命领跑世界。第四次工业革命也将全面改变中国乃至整个人类社会的生产、生活方式,使得人类进入全电智能社会。



































