根据中国工程院的部署，自 2026 年第 1 期起，中国工程院院刊能源分刊Frontiers in Energy正式更名为ENGINEERING Energy。在ENGINEERING Energy 第 1 期，期刊主编、国产原创av 国产原创av 创始院长黄震院士发表题为 “The unprecedented transformation in energy: The Third Energy Revolution toward carbon neutrality” 的社论文章。文章对人类历史上能源革命的发展脉络、第三次能源革命的基石和新能源体系构建需要的新认知框架和新思维进行了探讨。

文章主要内容

随着工业化、城市化和现代化的快速推进，人类对能源的需求持续增长。而传统化石能源，煤炭、石油和天然气的大量使用不仅导致了资源的日益枯竭，更引发了一系列严重的环境问题。特别是持续增加的温室气体排放，使得全球气温不断攀升，冰川融化、海平面上升、极端气候事件频发，对地球生态系统和人类的生存与发展构成了巨大威胁。 在全球气候变化的严峻背景下，2023年11月举行的《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）达成“阿联酋共识“，就制定“转型脱离化石燃料”的路线图达成一致，被视为“化石燃料终结之路开启”。至今全球已有150余个国家已宣布2050前后实现零碳或碳中和，正发生一场深刻而意义深远的第三次能源革命，这是能源领域百年未有之大变局。本文将对人类历史上能源革命的发展脉络、第三次能源革命的基石和新能源体系构建需要的新认知框架和新思维进行探讨。

1.人类历史上能源革命的发展脉络

理解当下正在发生的能源革命，需要我们从人类能源演进的历史维度进行审视，第一次能源革命，始于18 世纪中叶，瓦特发明蒸汽机，实现了用机器代替手工工具劳动，推动了煤炭的大规模利用，实现了从分散的薪柴能源向相对集中的化石能源利用的转变，开启了现代工业文明。第二次能源革命，始于 19 世纪中叶，法拉第发现电磁感应现象，发电机、电动机等的发明及电力和内燃机技术的突破，使石油和电力成为主导能源，建立了集中发电、远距离输送的现代能源体系，使人类进入到电气化时代。

图1 第一次能源革命的内涵与意义

图2 第二次能源革命的内涵与意义

当今，我们正站在第三次能源革命的起点上，与前两次不同，这次革命的核心驱动力来自地球气候变化和全球碳中和共识，特征是可再生能源与数字智能的深度融合，是从化石能源走向新能源的革命，将摆脱对碳基能源（煤、油、气）的依赖，转向以非碳基能源为主导。能源开发利用的逻辑发生了根本性转变，过去的能源开发主要依赖煤、石油、天然气等埋在地下的资源禀赋，将转向基于科技创新的新能源开发利用，通过科技进步，把风和光等新能源转化为人类可以方便利用的稳定电力，能源开发利用将从资源属性走向科创属性。我们可以看到，每一次能源革命都不仅仅是能源品种的简单替代，更是整个能源技术和体系的根本性重构。

图3 第三次能源革命的内涵与意义

2.第三次能源革命的基石与新认知框架

第三次能源革命的基石是新能源，新能源将从补充能源向主体能源转变。能源智库Ember报告显示，2025 年上半年，全球太阳能与风力发电量分别同比增长31%和7.7%，全球可再生能源发电量首次超过燃煤发电量，这是全球能源转型具有里程碑意义的突破。这一转变在中国表现得尤为显著，截至 2025 年底，中国太阳能、风力发电装机容量达到18.4 亿千瓦，超过火电装机，非化石能源装机占比超过61%，发电量占比达43%以上。去年9月我国宣布新一轮国家自主贡献：到2035年，风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上、力争达到36亿千瓦。这些数字背后反映的是整个能源体系正在发生根本性重构，中国依托完整的产业生态、广阔的应用场景与持续的科技创新能力，为全球能源转型提供了重要的技术路径与实践范式。

面对第三次能源革命，我们必须对既有的认知框架、发展路径和评价体系进行系统性反思，必须建立与新能源相适应的新认知框架和新思维，推进能源科技创新，构建新型能源体系。

（1）新电力观

第三次能源革命的核心是 “能源的电力化” 与 “电力的零碳化“，实现碳中和的过程实质是基于零碳电力的再电气化过程。在能源的供给侧，电力脱碳是关键，新能源发电，特别是风、光发电，在这一过程中扮演着至关重要的角色，将逐步从补充能源向主体能源转变，提供取之不尽用之不竭的绿电，但由于风光发电具有间歇性和波动性的特点，配置CCUS的火电以及核电将既提供零碳电力，又作为保障性、调节性电源，其作用不可或缺。

图4 能源电力化的核心内涵

在能源的消费侧，要重塑能源利用底层逻辑，即基于零碳电力的“再电气化”。 “再电气化”包含双重内涵：其一是直接电气化，即能电气化尽电气化，以电代煤、以电代油、以电代气，在工业领域，采用电力驱动的设备来替代传统化石燃料驱动的设备，如用电锅炉、电窑炉替代煤锅炉、煤窑炉；在钢铁生产中，采用电弧炉炼钢取代传统的高炉炼铁和转炉炼钢工艺；在交通领域，电动汽车是一种典型的以电代油的交通工具；在建筑领域，采用电供暖、电热水器替代传统的依赖煤或天然气的建筑供暖和热水供应，由此实现各行各业的脱碳和走向零碳。

其二是更具变革意义的间接电气化，通过将富余绿电转化为氢氨、醇醚和合成燃料等绿色燃料，既提供绿色可再生燃料，解决难以直接电气化领域脱碳难题，更创造了一种实现能量跨时空转移的新路径，是一种新型储能方式，在储能规模和储能时间方面具有独特优势。绿色燃料便于储存与运输，可实现跨季节大规模储能与广域共享。

在新电力观中，电力的时间属性，排碳属性将越来越重要。电力的时间属性，即随着高比例、波动性、间歇性风光电力的快速发展，电的价值和价格在不同时间呈现出巨大的变化，当电力稀缺时，电价将出现飙升，欧美电力市场在供应短缺情况下，电价会大涨至平时的十几、二十多倍；而在低谷时段，又会跌至负电价。这种价格的大幅波动，反映了电力在不同时间的供需关系和价值差异。电力的排碳属性，即电力生产过程中所产生的碳排放，传统火电依赖化石能源燃烧发电，其碳排放量大，对环境造成了严重的负面影响，每发一度煤电，电碳因子约为 0.8 千克二氧化碳。而可再生能源太阳能、风力发电，几乎不产生碳排放。要大力推进分时分区电碳因子，尽快建立国际通用的电碳因子核算标准，准确地反映电力在不同时刻、不同地域的变化，进而有效引导电力生产和消费朝着更加绿色、高效的方向发展。

新电力观可促使发电企业更加注重新能源的开发和利用，加大对太阳能、风力发电等项目的投资，不断提高绿电在电力供应中的占比，通过基于零碳电力的直接电气化和间接电气化，实现各行各业的脱碳和走向零碳。要高度重视电力的时间属性和排碳属性，引导用户合理调整用电行为，鼓励在绿电供应充足、电价较低时多用电，减少在火电供应为主、电价较高时的用电需求，以此促进绿电的消纳，有效平衡电力供需。

（2）新能效观

在传统能源体系中，化石能源资源不可再生，燃烧得越充分、转化效率越高，成本和环境代价就越低，发电成本呈线性增长。传统思维将提升能源效率置于最优先级。在以太阳能、风力发电为主体的新型能源系统中，传统能效观已难以适配，亟需建立新的能效认知体系。太阳赋予人类的能量是免费的，风光等新能源电力取之不尽用之不竭，具有 “零边际成本” 的独特属性，同时风光发电具有间歇性、波动性的固有特质，因此在新能源体系中，必须跳出单一维度的能源效率执念，从单一“物理效率”向多维“系统效能”转变，新能源观不应是单一设备的效率，而应是新能源消纳效益，包括环境效益、能源安全效益等。新能源发得出电、用得好，让每一度电都在最合适的时间、以最合适的价格流向最合适的地方，这是最重要的。

为消纳富余的太阳能、风力发出的绿电，电解水制氢、电制绿色燃料、储能调峰等技术虽存在一定能量损耗，却有效避免了新能源“弃风弃光”的浪费，创造了一种能量跨时空转移和新能源消纳的新路径。 新能效观将促进太阳能、风力等新能源的消纳和利用，加快新能源非电利用。

（3）新安全观

传统的电力系统，主要以火电为主体，是“源随荷动”，电源随负荷的变化而变化，通过调度稳定、可控的火电，应对负荷的变化来满足社会的用电需求。随着风电、光伏等新能源逐渐成为主体能源，电力系统的运行模式将被颠覆，从传统的“源随荷动”转变为“荷随源动”，这就要求负荷侧需要具备强大的调节能力，主动去适应风光出力的波动性和间歇性，在风电、光伏发电顶峰时，通过调节负荷或聚合负荷全量消纳，在发电低谷时，通过负荷端的灵活性调节来保障电力平衡。

因此要摒弃 “新能源运行方式要像传统能源一样才安全” 的固有思维。由于风能和太阳能是不稳定的，传统的 “发 - 输 - 配 - 用” 单向刚性系统无法支撑，来实时平衡供需。这就要求新能源为主体的新型电力系统必须是“柔性”的，必须依靠大数据、云计算、人工智能，建立更加灵活的运行方式和更强大的调节手段，构建适配新能源主体地位的安全运行体系，而非强行、也不可能让新能源模仿传统能源运行模式。在能源供应侧，需要加强火电的灵活性改造，提高火电机组的调峰能力，使其能够更好地与风光电力协同运行；加大源端储能技术的开发和应用，包括常规飞轮、电池等短时储能，也要包括抽水蓄能、氢基绿色燃料等长时储能，平抑新能源发电的波动性，解决电力电量平衡问题，保障电力供应安全。在需求侧，推动工业负荷、空调负荷、用户侧储能、虚拟电厂、分布式电源、电动汽车和微电网等多元用户资源参与需求响应，通过电力价格信号引导用户调整用电行为，在电力供应紧张时减少用电负荷，在电力供应充足时增加用电负荷，实现电力供需的动态平衡。

新安全观将催生更智能的数字化电网，多能互补、虚拟电厂、工商业储能、V2G、负荷聚合等新业态、新商业模式，并对整个系统的规划设计、运行控制与市场机制提出颠覆性要求，保障高比例新能源接入下的能源供应安全，同时降低电力系统安全成本。

3.结论与展望

由于光伏、风电等新能源的波动性和间歇性，新能源为主体的新型能源体系的运行与管理是难以被“计划”的、必须是 “柔性”的，需要更加灵活的运行方式和更强大的调节手段。电力市场这只 “看不见的手”将发挥越来越重要的作用，让电力价格真实反映市场供需及碳减排成本，建立多元电力价格机制，支持需求侧资源常态化、市场化参与电力系统调峰，去配置能源电力资源，降低电力系统安全成本。

迈向碳中和的第三次能源革命的基石是新能源，核心是 “能源的电力化” 与 “电力的零碳化“。必须对既有的传统能源认知框架、发展路径和评价体系进行系统性反思，建立与新能源为主体的新型能源体系相适应的新电力观、能效观和能源安全观。

关于ENG.Energy

ENGINEERING Energy（原Frontiers in Energy）是中国工程院院刊能源分刊，由中国工程院、国产原创av 和高等教育出版社共同主办。翁史烈院士和倪维斗院士为名誉主编，中国工程院院士黄震、周守为、苏义脑、彭苏萍担任主编。加拿大皇家科学院、加拿大工程院、中国工程院外籍院士张久俊，美国康涅狄格大学校长、教授Radenka Maric，国产原创av 教授Nicolas Alonso-Vante和巨永林担任副主编。

ENGINEERING Energy已被SCIE、Ei Compendex、CAS、Scopus、INSPEC、Google Scholar、CSCD(中国科学引文数据库)、中国科技核心期刊等数据库收录。2024年影响因子为6.2,在“ENERGY & FUELS”学科分类中位列55位(55/182)，处于JCR Q2区。2024年度CiteScore为6.9，在“Energy”领域排名#77/299；2025年即时IF为7.9，即时CiteScore为9.0。

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