一、2009：世界和中国能源的第三次大转型
人类从19世纪开始工业化进程以来已经经历了两次能源构成的转型。图1 给出了世界能源构成变化的历史轨迹。图中三角形坐标的三个顶点分别表示纯非化石能源（右下角）、纯煤炭（左下角）、和纯油气（顶角）；黑色曲折线为文献[1]给出的人类耗用的一次能源利用构成变化的历史数据。第一次大转型开始于19世纪，由蒸汽机的发明和推广应用所促成的由薪柴为主的可再生能源向煤的转化。在图上，曲线是从1850年，再生能源占80%，煤炭占20%，油气为零的A点开始，一直朝煤炭比率增加的右方延伸的。第二次是始于20世纪初的20年间；从煤转向石油。推动力是汽车和飞机的普遍使用。在图上可以看到曲线在1900和1920附近转折的B点；然后一直向上。到1990年至今的近20年间，在油气占60%多、煤炭占约30%、非化石能源占10%的区域徘徊。而从现在开始，人类将开始第三次能源大转型。即重点转向可再生能源，并且化石能源内部结构重组。发展的大方向就是图上的两个直朝向右下方红色的箭头。2030年的目标是非化石能源占到40、油气和煤炭各占30%左右；到2100年，非化石能源趋近60%、油气和煤炭各占20%左右。这次大转型的推动力主要是气候变化.工业化100多年来，特别是1990年开始的近20年来，由于化石能源加速消耗，大气中温室气体浓度急剧增加而导致的气温上升、冰山融化、海平面上升和各种灾害性气候增加的频度和速度都大大增加了。
图1 世界一次能源构成的变化轨迹以及发展趋势
（注：图中其它颜色的线条、阴影区和英文标记，是原文意欲阐述的其他观点，在此无用。）
气候变化是我们这一两代人面临的最严峻挑战之一。化石能源的过度使用加速了气候变化和地球表面升温人为的过程。科学家预测，地球生态警戒线是大气中CO2浓度不超过450ppm，以控制地表温升在2℃以内；一旦超过2℃的“非线性气候引爆点”，就会朝着6～7度的严酷升温发展，全球变暖将无法控制。2008年，全球CO2的总排放量已达300亿吨/年，大气CO2浓度已达400ppm。IEA预测，照此趋势，2050年地表温升就将达到2℃！此外，气候变化导致的风暴、热浪、洪水、冰灾等灾害也正在加剧。人类需要有一个所有国家参与的国际协议来划分责任，落实避免灾难的规划和进程。
1997年的《京都议定书》，要求发达国家在1990年基准上，2008～2012年的5年间减排5.2%。2002年通过了《联合国气候变化公约》之后，在2007年制订的《巴厘行动计划》是气候科学的关键一年。开始了“双轨谈判”；坚持在可持续发展框架下应对气候变化，坚持“共同带有区别的责任”原则。并且提出了“巴厘岛路线图”，指出了减排的具体途径和措施、目标[2]。
图2 巴厘岛路线图指出的能源转型的7项内容[ 2 ]
2009年12月将在哥本哈根举行的会议是一次更加重要的人类共同行动。目标是发达国家以1990年为基准年（总排放量约为 21.5Gt/a），到2020年减排40%，全球CO2排放浓度将在2020年左右达到峰值（450ppm），以后逐步降低；底线是控制温升不超过2℃。 美英等国带头表示了积极的态度。今年6月28日，美国奥巴马政府已宣布到2020年，减排2005年（5.87Gt/a）的17%，2050年减排83%（仅排放1 Gt/a）。英国政府在7月15日发布的《英国低碳转换计划》白皮书中提出到2020年和2050年将CO2排放量在1990年基础上分别减少34％和80％。
相应于这些强制减排目标的措施，就是能源利用的大转型。如图2右侧所概括，大体可分为两类措施。自下而上的前3项：提高终端利用能效，提高电网效率（“智能电网”），和天然气替代煤，旨在减少能源消耗的总量；而后4项：发展可再生能源、核能、工业和发电用能产生的CO2的扑集和封存（CCS），则着眼于大幅度增加零排放的清洁能源的比率。
二、气候变化对世界和中国能源消耗总量和构成的约限
1、按年增长0.8%计，2030年世界人口将从目前的67亿增加到83亿人。世界能耗总量约为240亿吨标煤[3]（人均能耗为2.9tec/人年）。基于巴厘岛路线图和能耗与二氧化碳排放关系数据的分析，可以估算出2030年控制气温升高不超过2°C的世界CO2总排放量约为230亿吨。为了满足230亿吨排放总量的约限，在240亿吨能源消耗中，可再生能源（包括核能）必须占40%以上；石油和天然气约占30%，煤约占30%,但是煤的一半须采用CCS利用。图1中标志为2030年的红点示出了这种能源构成的位置。从2030到2100（绿色点），继续朝这个方向前进；排放量进一步减低。
2、由于世界各国、各地区发展程度和时间不同，能耗和碳排放也存在极大的差异。图3 给出了1990～2002年世界各地碳排放的比较数据。
图3 2002年世界各个地区CO2排放总量和人均量比较
1990年，世界约排放21.5 Gt/a CO2当量；其中发达国家排放约17Gt/a，占80%。自工业化以来的百多年间累计的排放比率，大致也是如此。而1990年中国温室气体净排放量约为3.1Gt/a，占世界14.4% 。由于中国经济近20年起飞所带来的能源消耗，特别是煤炭消耗急剧增长，到2008年全世界排放的30Gt/a CO2中，中国占了6.2Gt/a，即20.7%；成了第一位的排放大国。曾几何时，60年前的1950年，中国CO2排放量为0.079Gt，仅占当时世界1.31%[4]。
分析各项数据的走势可以看出， 1990年以来导致世界气候变化的各种因素中，中国因素起着相当大的作用：1990年以来中国新增能源消耗占世界的40%，其中中国新增煤炭消耗占世界的70%。这就导致世界新增温室气体排放量中，中国新增部分占了50%[2]。
美、欧、日等发达国家先后在上世纪中、晚期完成了工业化。他们已经经历过了人均能耗较高的历史时期；也积累了强大的经济实力和科技基础。低碳发展对于他们，首先是通过发展各种新能源科学技术进一步提高能效、降低能源消耗总量和人均能耗，然后才是加速发展无碳能源来实现的。特别是美国，奥巴马政府期望藉领先发展新能源科学技术和能源金融机制，以保持世界领先地位。表1给出了各国达到人均1万美元时能耗的历史数据[ 5]。
表1 人均GDP达到1万美元的时间和能耗
