如前所述，前三次能源变革加剧了化石能源的利用，使得人类面临能源安全、能源贫困、环境恶化、气候事件等一系列问题，人类亟须彻底转变能源需求不断增长的趋势，摆脱对化石能源的依赖，才能维持文明的永续发展，这即是正在发生的第四次能源变革的历史使命。与前三次能源变革不同的是，第四次能源革命的历史使命决定了它面临的两大难点和挑战：一是要通过能源生产过程的改革，应对气候变化与环境污染，实现人类发展与自然环境的平衡和碳排放的大幅度减少；二是通过能源消费方式的转变，使得人们生活水平的提高不再依赖能源的持续增长，实现经济增长与能耗脱钩。主动选择新的文明形态是实现第四次能源变革的驱动力。

人类社会发展的历史经验显示，前三次能源变革和随之而来的文明过渡均是自然而然地发生和发展的。然而当前能源、环境和气候面临的紧迫形势决定了人类不能再任由能源与经济同步增长，而是要着力解决当前经济增长与可持续发展两难的问题，这不仅需要先进的技术措施实现能源生产与供应的清洁化、低碳化，更需要依靠发展理念的巨大转变扭转能源的消费模式。因此，人类需要主动选择一种新的文明形态，积极构建与之适应的能源和技术体系，通过强有力的干预手段和创新制度，实现新的经济增长方式，促使经济与能源尽快绝对脱钩。

世界主要的发达国家在20世纪初期均完成了工业化进程，在应对其发展过程中出现的环境问题和能源问题方面采取了大量措施，大多基本完成了能源生产的清洁化，正在向能源低碳化方向转变，对第四次能源变革的出现和发生进行了有益的探索和尝试。实现第四次能源变革，应包括以下几方面具体内容：一是确保全球能源供应安全的可持续性，维系人类文明的不断发展与延续。二是大幅度提高能源效率，合理控制能源消费行为，控制能源消费的无序增长。三是确保人人享有可持续的能源供应，消除能源贫困，实现能源公平。四是减少能源供应过程中环境、生态问题。五是应对气候变化，构建清洁、低碳的能源体系。从根本上看，可永续利用、清洁、低碳的可再生能源将是未来能源变革的最主要能源发展方向。

（一）可再生能源是能源变革根本方向和生态文明重要支柱

伴随着第一、第二次工业革命进程，人类已完成了两次能源变革，实现了从薪材到煤炭，从煤炭到油气、电力的转变。能源开发利用技术进步促使人类从自然经济状态的工场手工业转为机器化大生产时代，进而又迈入现代化生产时代。

21世纪以来，非常规天然气以及风能、太阳能等可再生能源利用规模迅速提高，智能电网、分布式能源、大规模储能等新型能源技术快速发展，能源生产与利用方式正发生重大变革，新型能源体系加速形成，一场以新能源与信息技术为代表的新工业革命正在孕育。世界主要国家积极采取措施，纷纷推动能源科技创新和能源变革。例如，美国支持零碳能源技术和清洁煤、碳捕获和碳储存（CCS）等低碳技术发展；日本重点发展超临界、IGCC、IGFC发电技术，布局氢能、宇宙太阳能和核电技术；欧盟大力发展可再生能源，积极建设智能电力系统，继续努力提高能源效率；巴西持续研发和推广生物质燃料。国际能源署（International Energy Agency，IEA）预计，到2030年非化石能源占能源消费总量的比重将达到24%，在世界能源供需平衡中发挥日益重要的作用。在2℃情景下，到2050年时，风能和光伏太阳能有潜力为每年的电力行业减排贡献22%的份额（见图2-4、图2-5）。

中国已错过了前两次机遇，未能在当时随之迈入近现代社会。目前经济取得较快发展，但仍处在以煤为主的能源时代，滞后于世界能源进程。如不能加快顺应世界第三次能源变革趋势，中国将可能长期锁定在以煤为主的能源时代，现代化进程势必将受到严重影响。必须紧紧把握这一机遇，努力顺应新的世界工业革命及能源变革趋势，加快推动中国能源转型，早日迈进绿色低碳、清洁高效、智能为主要特征的新的能源时代，并以能源转型推动经济社会发展，为建设现代化强国奠定基础。

我国也提出推动能源革命。能源革命的本质是主体能源的更替，替代煤炭首当其冲，煤炭要做到清洁化利用，首先应该是减量化，设置煤炭利用的天花板，并逐年降低煤炭的使用量。根据国家发改委能源研究所、国家可再生能源中心研究结果，到2050年，我国的煤炭使用量要降低到10亿吨以内，才能留住碧水蓝天，成就“美丽中国”。其次是通过技术创新，提高效率，对不可替代的煤炭实现清洁化利用。能源供给侧结构性改革的本质是供给侧的绿色电力革命，供给侧绿色电力革命的核心是能源消费向低碳绿色电力转型，低碳绿色电力的主力军就是风电和太阳能发电。能源消费向低碳绿色电力转型为能源供给侧结构性改革解决了后顾之忧，大规模、高比例的风电、太阳能发电为能源供给侧变革带来了生命力。但是，目前还存在着一系列体制和机制方面的障碍，可再生能源发电比重的不断提升将对需求侧转型提出新的挑战。实现供给侧绿色电力革命是能源供给侧结构性改革的终极目标。

如果说现在的发达国家走了一条主要依靠化石能源实现现代化的道路，成为世界的榜样，引领了世界的发展方向，中国则可以走一条化石能源与非化石能源并重的现代化道路，成为更后来的国家实现现代化的榜样，引领世界能源转型的方向，为21世纪末用可再生能源或非化石能源取代化石能源作出自己的贡献。

（二）可再生能源已成为我国新增能源供应主力

中国在2014年开始了能源转型的征程，首次出现了燃煤发电量和煤炭消费量的负增长。2015年可谓中国能源转型取得重要成就的一年，全年发电量只有5.5万亿千瓦时，比2014年减少了0.2%，即减少110亿千瓦时左右。当年风电增加近400亿千瓦时，太阳能发电增加200亿千瓦时，水电增加700亿千瓦时，核电增加300亿千瓦时，也就是说，非化石能源发电净增加了1600亿千瓦时。火力发电净减少了1700亿千瓦时，其中大部分减少的是燃煤发电，一般估计，2015年燃煤发电减少1600亿千瓦时以上，降幅4%。一增一减，导致了煤电占比从2013年的74%下降到2015年的69%，两年降了5个百分点。同时，2015年煤炭消费量也减少2亿吨，煤炭占比也比2013年下降了3个百分点。仅仅减少煤炭发电一项，2015年新增的非化石能源发电就替代了接近7000万吨煤炭。近两年中国的实践也证明了非化石能源不仅可以满足新增能源的要求，也可以大量替代化石能源，特别是煤炭。

2015年，全国电力消费增速明显放缓，全社会用电量55500亿千瓦时，同比增长0.5%，比上年回落3.6个百分点。全国基建新增发电设备容量1.3亿千瓦，可再生能源发电新增装机容量6480万千瓦，其中水电新增1493万千瓦，并网风电新增3297万千瓦，并网太阳能发电新增1513万千瓦。截至2015年底，全国发电装机容量达到15亿千瓦，累计可再生能源发电并网装机容量达到5亿千瓦，占全部发电装机容量的33.3%。可再生能源发电量13925亿千瓦时（折合4.39亿吨标准煤），占全部发电量的24.8%。

（三）可再生能源是生态环境友好的能源

随着社会经济的发展，全世界都开始重视对可再生能源的利用，加上近几年环境恶化、资源枯竭等问题日益严重，可再生能源因在利用过程中对生态环境友好，能够有效减缓气候变化，降低对土壤、大气和水体等的污染，日益受到人们的重视，是能够真正实现“发展和保护”相统一的环境友好型能源。

可再生能源可以有效减少大气污染物和温室气体的排放。相比传统化石能源发电所排出的大量污染物，以风能、太阳能为代表的可再生能源不产生或极少产生污染物，其发电过程无须外界其他能量介入，不会排放氮氧化物、硫氧化物等污染性气体、颗粒及水蒸气，也能减少大量温室气体二氧化碳的排放，是清洁的绿色能源。以风电为例，根据美国能源部研究结果显示，风电每度电的二氧化碳排放量相当于亚临界燃煤发电的1%，燃气联合循环发电的3%，同时也低于其他在发电过程中不排污电源的全生命周期内的排放量。根据测算，2015年我国可再生能源发电量共计13767亿千瓦时，可以替代标准煤约4.1亿吨，减少向大气中排放二氧化碳10.5亿吨，减少排放二氧化硫329万吨、氮氧化物288万吨，节能减排效果非常显著。

可再生能源不会造成重金属污染。重金属元素普遍存在于化石燃料、矿石等原材料中，其中，有害有毒重金属元素汞、砷、硒、镉、铅、铬、镍、锑等广泛赋存于煤炭、油品等燃料中，会在燃烧等高温过程中被释放出来，不仅对土壤、大气、水体等造成污染，还会对公众健康和生态环境造成危害。要想解决重金属污染问题，需要从源头进行预防和控制。燃煤电站是重金属污染的主要排放源之一，据统计，每年因燃煤进入大气的砷就有1500吨，其中降落在地面的重金属化合物又会由于洗刷而流进水体，不能被微生物降解，只能发生重金属迁移。在能源领域，大力发展可再生能源，减少化石燃料的使用，是预防缓解重金属污染的一个有效途径。与传统化石能源相比，可再生能源电力在生产过程中不需要排放太多的废弃物，在发电的过程中也没有重金属的排放，不会造成重金属的污染，属于环境友好型能源。

可再生能源能够节约水资源。我国的水资源相对匮乏，随着经济社会的发展，水资源日益紧张，水污染、水危机已经成为我国可持续发展的重要制约因素。能源部门严重依赖水资源，特别是煤炭产业，是对淡水资源需求量最大的产业之一。而且我国大部分燃煤电厂建在水资源相对匮乏的地区，过度取水给当地的生态环境和人体健康造成了巨大的危害。可再生能源电力在生产过程中不需要大量的水，可以避免大量的水资源浪费。Meldrum等研究总结了不同发电方式的生命周期耗水量，结果表明，燃煤发电的全生命周期耗水量为3.32立方米/兆瓦时，风电的耗水量最低仅为0.56立方米/兆瓦时，光伏（不包括聚光式发电）为1.69立方米/兆瓦时。其中燃煤发电的耗水量主要发生在发电阶段，风电和光伏的耗水量主要发生在设备制造等上游阶段，风电光伏等可再生能源的耗水量大大低于燃煤发电 。

可再生能源在一定程度上有利于水土保持和植被恢复。以光伏为代表的可再生能源项目在建设的同时，也会同步建设区域绿化带等，能够防风固沙、涵养水分，有效降低生态脆弱区的水土流失；且光伏电站的建设能够显著提高建设区的植被覆盖率，对生态脆弱区绿化起到良性的改善作用。例如，王涛等 为了探究光伏电站对植被、土壤的影响，通过样地调查和试验分析对靖边县光伏电站内光伏板未遮阴、遮阴及电站周边区域的土壤理化性质、植被种类等进行了分析比较。结果显示：3个区域同层土壤含水量的高低顺序是未遮阴>遮阴>电站周边区域，其中，表层（0～20厘米）未遮阴和遮阴区域土壤含水量相对于电站周边区域分别增加了34%和30%，表明光伏电站建设可以增加土壤含水量；另外，光伏电站建设后，电站区域内的植物种类、Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、生物量鲜重和干重均较电站周边区域有所增加。同时，风电和水电等其他可再生能源，也会在开发利用过程中做好水土保持和植被恢复治理工作，不会对水土保持和植被恢复造成太大影响。

风电也不是阻碍大气循环、积累雾霾的重要因素。近年来，随着我国中东部地区多次发生大范围、持续性的重污染天气，公众被某些媒体误导，认为京津冀大气污染与华北大规模风电开发有关系，并提出风电是造成雾霾重要元凶的观点。但国内外现有的研究均表明，风电根本不会引发雾霾。

美国斯坦福大学Maria通过建立风电机组叶片与大气相互作用的动量参数化关系，估算由于大型风电场建设带来的全球和区域大气能量的损失。结果表明，如果全部用风能满足全球对能源的需求，风能开发导致1千米以下大气层能量的损失为0.006%～0.008%，比气溶胶污染和城市化导致大气能量的损失小一个量级。丹麦科技大学Risoe实验室Frandsen则通过实验证明，大型风电场下风向风速减弱的影响经过30～60千米的距离以后就可以恢复。

国内方面，中国气象局的朱蓉教授通过分析风电场集中建设区的地面风速长年变化与北京市、天津市和石家庄市的污染气象条件长年变化，研究了风电大规模发展对局地大气扩散条件的影响。根据研究数据显示，河北省各种大气污染物的工业排放量和机动车排放量都位于全国前列或是首位，尤其2011年以后，氮氧化物和颗粒物或烟粉尘的排放量稳居全国第一。造成京津冀地区重污染天气的第一要素应该是过量的大气污染排放，相比之下，风电开发的大气污染环境影响微不足道 。由此可见，把风速减弱归结于风电，并认为发展风电会造成雾霾，是没有科学依据的臆想。治理雾霾的关键还是区域协同减排。

（四）可再生能源是真正的低碳无碳能源

削减煤炭消费的措施有很多种，主要包括活动关停或改燃气燃烧、燃煤锅炉改造、治理散煤等。不同限煤措施的减碳效应并不相同，表2-2为各地采用的限煤措施，以及各项措施每减少1吨标准煤所带来的二氧化碳减排量。减排效应最强的是淘汰落后产能和可再生能源替代，燃气替代的效益居中，一般外购电（假定外购电以煤电为主）减少本地燃煤碳减排的效应较差，而用煤制气替代燃煤总体上呈现负效应，即反而增加碳排放。

（五）可再生能源开发推动形成新型城镇化和经济发展空间格局

以蒸汽机（燃煤）技术为标志的第一次工业革命和以内燃机（燃油）、电力技术为标志的第二次工业革命不仅促进了科技在人类生产中的应用，而且带来了机器大工业生产方式。相应地，人们生活方式开始改变，越来越多的人口聚集在城镇特别是大城市。中国正在着力推动新型工业化和新型城镇化建设，要走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，并要建设以人为本、让所有城市居住人员都能公平享受城市的各项服务的城镇化模式。中国新型工业化布局不能过多地向大城市集聚，新型城镇化模式也应是大城市与中小城镇协调发展的格局。

新能源和可再生能源的分布式、离散化特征显著，与中国新型工业化和新型城镇化发展模式是相契合的。一方面，在信息技术、智能技术的带动下，未来能源系统的组织方式有望从集中式、大规模的工业化开发利用转变为分布式、小规模的开发利用，从主要通过远距离、大规模能源输送实现供需平衡将转变为更多依赖就地平衡，从供应被动满足需求转变为供需双方通过智能能源网络、大规模储能设施等实现互动平衡。另一方面，消费者同时又可能是生产者，生产和消费的界限将趋于模糊，能源普遍服务将成为可能。在这种情况下，既能获得现代能源服务，又融入现代工业文明，还能享受“田园牧歌”，显然将成为人们工作、聚居的取向。因此，加快推动能源革命，与信息化、智能化技术相结合，大力发展分布式、智能型能源体系，将成为中国新型工业化和新型城镇化建设重要的支撑。

（六）可再生能源促进绿色经济和就业

可再生能源领域投资助推绿色经济快速发展。可再生能源是永续利用的清洁能源，可再生能源投资大幅增加能够带来环境健康福利、经济增长利润与能源产业升级等诸多积极影响，是绿色经济新的增长点。FDI Markets发布的数据显示，2015年全球可再生能源领域投资达760亿美元，同比上升73%，增幅最大。且过去两年来，超过一半的净增产能来自可再生能源。国际研究结果表明，可再生能源在全球终端能源结构中的份额翻番，将使得2030年全球GDP与以往相比增加0.6%～1.1% ，相当于增加投资706亿美元至1.3万亿美元。根据清华大学的研究测算，我国风光发电所拉动的直接和间接投资增加值逐年上升，预计将从2015年的约0.31万亿元逐渐增加到2030年的1.57万亿元；所占GDP比重基本呈逐年上升的趋势，到2030年占比约达到1.1% 。

可再生能源创造了大量的就业机会。就业机会对经济和社会的发展具有非常重要的关键作用，能够保证GDP的可持续增长和社会福利的增加。在能源行业总体提供的就业机会逐渐减少的形势下，可再生能源行业提供的就业机会却逆势上涨，在过去十年对促进就业、维护社会稳定做出了重要贡献。根据国际可再生能源机构（International Renewable Energy Agency，IRENA）发布的报告显示，2015年全球可再生能源就业总量有所上升，而整个能源产业却出现下降。例如美国可再生能源就业上升了6%，而油气行业就业减少了18%。同样，中国可再生能源就业人数为350万人，远超油气行业的260万人 。与2012年相比，2015年中国的可再生能源就业人数翻了一番。可再生能源发电行业的发展创造了一批技术要求高和服务水平高的岗位，涵盖设计材料、设备制造、电力和自动控制等多个领域，其带动就业的优势已越来越明显。 xDZn27yGL0ccIgFjDCMGc7ejoreCOXq9R+5izMPD2emgL4t7i++CKKR5xgIfjGb2