張映紅

中國石油石化聯(lián)合會油氣專委會，北京，100101

世界能源轉型是人類文明史上最恢宏磅礴的全局性變革。這一輪能源轉型始于2007年，并將在2032年前后結束。雖然人們早已身處百年不遇的世界大變局之中，低碳經濟儼然已成世界主流，但人們對于世界能源轉型方向依然存在分歧。導致分歧的主要原因在于，世界能源轉型過程高度復雜且曠日持久，而相關術語概念不統(tǒng)一、學界對能源轉型規(guī)律研究不足。為此，筆者嘗試在重新厘定相關術語概念和關鍵事件判識標準的基礎上，圍繞世界主導性能源這一主要矛盾，以世界科技革命為主線，對世界能源轉型的規(guī)律進行分析，進而對本輪世界能源轉型的方向、時間、路徑和特征進行探討。筆者所有關于時間的預測均采用中值，誤差±2年。

一、技術體系的結構與世界科技革命

技術體系是指各行業(yè)為實現其社會功能而沿產業(yè)鏈形成的整體技術結構，由一系列技術系統(tǒng)組成，這些技術系統(tǒng)涉及測/傳/控/材料/動力五大核心技術要素，超出了單一工程學或工藝學范疇。其中，測/傳/控/材料要素的顛覆性變革主要表現為發(fā)明創(chuàng)造了一種或多種全新的工具、儀器、裝備、材料及其技術工藝；動力要素的開創(chuàng)性突破則表現為，創(chuàng)建了一種跨能級或跨能源形態(tài)的全新能源范式、技術體系和新能源產業(yè)，需要以同時代測/傳/控/材料領域的科技革命為基礎?？缒芗壍娜履茉捶妒揭孕乱淮澜缰鲗阅茉吹巧蠚v史舞臺為標志，體現了人類利用能源的技術高度，也意味人類文明邁上新臺階；跨能源形態(tài)的全新能源范式以電力等二次能源的創(chuàng)建為依據，體現能源多元融合的廣度。世界主導性能源是指在世界一次能源結構中占比持續(xù)居首位的一次能源類型。這類能源的資源總量和能源生產效率足以有效接替?zhèn)鹘y(tǒng)世界主導性能源，足以引領一個能源世代，形成一代能源文明。其技術體系和生產體系能支撐更先進、更高效、更環(huán)保的社會生產體系，為同時代先進生產力的代表。

世界科技革命是技術體系層級的全局性、根本性變革，將帶來新產業(yè)集群的崛起，為非連續(xù)性創(chuàng)新，底層驅動來自五大核心技術領域的開創(chuàng)性突破，具有RE、RT兩種基本類型。其中，RE型世界科技革命由動力要素的開創(chuàng)性突破所引發(fā)，主要是以新一代世界主導性能源登上歷史舞臺為標志的、對世界能源系統(tǒng)帶來全局性改變的能源技術革命，影響未來百年發(fā)展，為“*.0”級革命，如蒸汽機、內燃機技術突破標志著煤炭、石油登上歷史舞臺，對應世界科技革命1.0、2.0；RT型世界科技革命由測/傳/控/材料領域的顛覆性創(chuàng)新所引發(fā)，影響未來半個世紀發(fā)展，為“*.5”級革命，如1997年興起的以智能化為特征的為世界科技革命3.5。區(qū)分RE、RT的關鍵在于是否伴隨新一代能源巨嬰的降臨。

世界科技革命要經過多次科技浪潮的連續(xù)性創(chuàng)新，才能將科技發(fā)明轉變?yōu)槲拿髟隽?，并以新一代世界主導性能源領域的變革最具先導性、基礎性和全局性。世界科技革命以新一代技術體系雛形的首次形成為標志，具有斷代特征。這種全新技術體系需經過多個科技浪潮的連續(xù)性創(chuàng)新，才能從概念原型、初期專業(yè)化、深度專業(yè)化、一體化，逐步將科技發(fā)明轉變?yōu)樯a力，形成新生產關系、新生產函數、新消費文化；以浪潮形式，將變革由近及遠向整個社會生產體系和文明體系傳播，并驅動社會變革。RE、RT型世界科技革命形成的科技浪潮最早興起或波及的都是新一代世界主導性能源領域，這是由于新一代世界主導性能源的技術體系需要匯聚同時代最先進的科技成就才能實現能級跨越并走向引領。以世界科技革命3.5為例，這次革命興起于1982年，主要標志包括1982年IBM公司的掃描隧道顯微鏡發(fā)明（納米科技興起）、1982年MEMS芯片之父Kurt Petersen的Silicon as a Mechanical Material發(fā)表（MEMS產業(yè)興起）、1982年J.Hopfield將Lyapunov函數引入人工神經網絡（現代AI興起），以及1986年3D打印的出現（智能制造興起）。油氣行業(yè)作為同期世界主導性能源成為率先構建起高端智能化研發(fā)體系的行業(yè)領域。Schlumberger公司作為油氣行業(yè)的技術旗艦，于1979年收購了美國最優(yōu)秀的仙童半導體公司，1985年投資Kurt Petersen的NovaSensor公司，并于1987年成功研發(fā)出全球首件高溫MEMS壓力傳感器，1997年與Baker Oil Tools聯(lián)合開發(fā)的智能完井技術系統(tǒng)在挪威的Snohe油田首次試用，這成為油氣行業(yè)智能化興起的標志。

事實上，蒸汽機時代的炮膛機床、內燃機時代的大型磨床、低碳時代的集成電路和MEMS芯片光刻機，分別為機械化、自動化、智能化時代的工業(yè)母機，均代表同期世界科技革命的核心工業(yè)成就，最早出現或最早被應用于新一代世界主導性能源領域，以此為基礎形成了最早的創(chuàng)新范式、技術范式、生產范式，也是世界工業(yè)革命的源頭。因此，世界主導性能源為研究世界科技革命、能源革命、工業(yè)革命提供了重要視角。該領域的RE、RT兩類科技革命及其科技浪潮呈現出時變特征（見圖1）。

圖1 世界科技創(chuàng)新的周期特征（以世界主導性能源領域為例，示意圖）

二、世界科技革命的加速進化規(guī)律

對于特定的行業(yè)領域，其技術體系的科技革命和科技浪潮均以其最后一個關鍵技術系統(tǒng)的首次工業(yè)示范為興起的關鍵時刻和定時標準。例如，1876年內燃機技術革命，不僅是動力技術系統(tǒng)的歷史性突破，也標志石油業(yè)第一代技術體系（RE-1.0|石油）的興起；RE-1.0|石油還包括1823年蒸餾法煉油、1859年頓鉆法鉆井、1860年火花塞等一系列關鍵技術系統(tǒng)的開創(chuàng)性突破。RT-1.5|石油以1921年地震勘探技術革命為標志，但包含1902年旋轉法鉆井技術和1914年熱裂化等。油氣智能化技術革命以1997年智能完井工具的工業(yè)示范為興起標志，因為其不僅實現了MEMS芯片對測/傳/控要素的整合，而且使AI和智能制造等全套智能化研發(fā)體系得以完整呈現?；谠摱〞r標準，不難發(fā)現同一個行業(yè)領域的RE、RT兩類科技革命彼此相連，首尾銜接（見圖1）。

將歷代世界主導性能源的RE-1.0、RT-1.5按關鍵時刻進行有序排列，即構成貫穿世界科技發(fā)展和世界能源技術發(fā)展歷程的一條歷史紅線。該紅線顯示，世界能源技術革命具有加速進化規(guī)律，變革周期不斷縮短。在世界主導性能源的數百年生命周期內，要經歷多次RE、RT型世界科技革命，但以其中RE-1.0、RT-1.5最具代表性。因此，將煤炭、石油、天然氣的RE-1.0、RT-1.5的關鍵時刻按時間順序排列在雙對數坐標系中（橫坐標為世界能源技術革命興起時間的對數，縱坐標為相鄰技術革命間隔的對數），這些關鍵時刻將呈直線，且相鄰關鍵時刻之間的距離（世界能源技術革命的周期）△（ti）隨時間不斷縮短（見圖2a），其周期變化滿足e指數律：

式中，i為相對于特定文明拐點（如工業(yè)革命）的第i次世界能源技術革命；ti=ti-1+△（ti-1）為第i次世界能源技術革命興起的時間；k能源革命為直線斜率，也稱“加速進化系數”；τ0和b分別為時間基準點和截距。當τ0為公元2500年時，k能源革命=1.4975。將18世紀以來的世界能源技術革命放到人類文明的歷史長河中，不難發(fā)現世界能源技術革命與人類史上主要的歷史轉折點處于同一直線上（見圖2b），具有與圖2a相近的斜率（k文明拐點=1.417）。兩者的斜率差可能為遠古歷史事件的年代誤差所致。這意味著世界能源技術革命及其相應的世界科技革命為人類文明發(fā)展進程的有機組成部分。庫茲韋爾和大衛(wèi)·克里斯蒂安等的研究也揭示了科技發(fā)展和地球演進存在加速進化特征。[1-2]事實上，加速進化規(guī)律為人類文明發(fā)展的第一性原理。

圖2 世界能源技術革命及人類文明演進的加速進化規(guī)律

世界科技浪潮具有相對穩(wěn)定的10年周期，與創(chuàng)新管理的內在規(guī)律有關。在世界能源技術革命的周期不斷縮短的過程中，科技浪潮不是通過周期時長的線性縮減，而是靠浪潮數量的減少或“視截斷”來適應變化的（見圖1）。約瑟夫·熊彼特在100年前觀察到的科技浪潮10年周期[3]迄今依然清晰可見，但各代世界能源技術革命的浪潮數在減少，科技浪潮的創(chuàng)新任務在不斷集約化。

三、世界能源轉型規(guī)律及其主要特征

世界主導性能源更替受世界科技革命和能源供需雙重驅動，其生命周期被兩者劃分為萌芽、發(fā)展、引領、輔助、存續(xù)5個時期。其中，萌芽期指RE-1.0的培育過程，發(fā)展期以RE-1.0的興起為標志，其他3個時期均以主導性能源更替點為劃分依據（見圖3）。

圖3 世界主導性能源更替與能源轉型的相關性[4]

世界能源轉型是指世界能源結構轉型從量變到質變所引發(fā)的社會劇變過程，包括能源革命、工業(yè)革命、社會革命，出現在新一代世界主導性能源發(fā)展期。其以消費激增拐點為轉型起點，以在世界一次能源結構占比首次超過傳統(tǒng)主導性能源為轉型終點，起止點之間為轉型期（見圖3）。由于世界能源消費具有復雜的影響因素，可能出現多個拐點，因此需要增加科技革命和科技浪潮等其他判斷依據。

轉型方向：人類文明從低級向高級的單向可持續(xù)進化趨勢決定了世界能源轉型的總方向。文明的單向進化特征決定了世界能源消費總量和社會結構復雜度的遞增趨勢，進而要求新一代世界主導性能源的資源總量、能量密度、技術形態(tài)（復雜度和先進性）、生產形態(tài)、經濟形態(tài)、消費文化、環(huán)境友好和能源生產綜合成本八大指標必須優(yōu)于被替代的傳統(tǒng)主導性能源。文明的可持續(xù)性不僅決定了世界主導性能源更替必然出現在傳統(tǒng)主導性能源消費的歷史高位，而且后者被接替后仍將作為重要的輔助性能源為“繼任者”保駕護航。故世界主導性能源更替具有儲備一代、發(fā)展一代、引領一代、輔助一代的發(fā)展范式（見圖3）。

轉型時間：世界能源轉型始于新一代世界主導性能源RT-1.5科技革命的第二次科技浪潮興起之后，止于RT-1.5最后一次浪潮結束后約10年內（見圖1、圖3）。RT-1.5第一次科技浪潮將對RE-1.0技術體系進行轉型升級，形成新的創(chuàng)新范式、技術形態(tài)、生產形態(tài)和能源消費形態(tài)，并圍繞作為未來引領者尚存在的其他短板（資源、成本等）展開攻關，但變革尚未傳遞到消費端。進入第二次浪潮后，新技術體系開始進行專業(yè)化發(fā)展，社會生產體系新舊動能轉換和工業(yè)革命蓬勃發(fā)展將帶來新能源消費激增，世界能源轉型由此開始。如煤炭和石油能源RE-1.0雖然興起于1769、1876年，RT-1.5興起于1825、1921年，但策源地英國和美國的煤炭、石油消費分別在1835、1932年后才進入激增期。RT-1.5最后一次科技浪潮將隨下一代世界主導性能源的降臨而告終。后者將使撲朔迷離的能源轉型方向頓然明晰，從而促進世界能源轉型最終實現。如石油替代煤炭的轉型結束于1964年，晚于1960年LNG技術革命。

轉型速度：世界能源轉型具有加速進化的規(guī)律，進化速度比世界能源技術革命略快。世界能源轉型起始時間與能源轉型期在雙對數坐標系中也呈直線，呈現出加速進化的特征（見圖4a、4b），但斜率k轉型時間=1.65、k轉型期=1.96，明顯大于k技術革命和k文明拐點。這可能是由于能源結構轉型為新舊兩代世界主導性能源消費此消彼長的結果，能源技術革命需通過變革傳導函數才能轉變?yōu)槟茉聪M結構變化，故這種斜率差一方面來自傳導函數不斷進化或新能源消費方式傳播速度不斷增快，另一方面也因能源多元化趨勢導致更替門檻不斷降低（見圖3）。煤炭、石油轉型期分別為44、34年，預計本輪低碳轉型和未來核聚變的零碳轉型期將縮短為25、20年。

圖4 世界能源轉型的加速變化趨勢

轉型過程：世界能源轉型是以新一代世界主導性能源為階梯，將人類文明托舉到新高地的過程，具有底層卷入式全局性多期幕變革特征。每一代世界主導性能源登上歷史舞臺都意味能級跨越和人類文明發(fā)展邁上了新臺階。將人類文明向新高地托舉的能源轉型過程通常具有3個階段：第一階段以工業(yè)革命興起為主要特征，新舊動能轉換導致能源消費結構快速調整，推動其他能源領域革命，對應RT-1.5第二次科技浪潮；第二階段以社會革命的“破舊”為主要特征，隨能源革命和工業(yè)革命進入高潮期，國際社會新舊勢力矛盾突出，多伴隨大規(guī)模戰(zhàn)爭，對應RT-1.5第三次科技浪潮；第三階段以社會革命的“立新”為主要特征，代表文明進步的新勢力最終戰(zhàn)勝舊勢力，重建國際秩序并形成新能源消費文化，能源革命和工業(yè)革命接近尾聲，傳統(tǒng)主導性能源走向輔助，對應RT-1.5第四次科技浪潮。受加速進化規(guī)律制約，能源轉型期會不斷縮短，但從世界主導性能源革命向上遞進式轉型過程不可跨越。

轉型路徑：世界主導性能源的演替之路是沿著人類文明之脊不斷向上攀援和開拓的一場苦旅。國際社會、國家、行業(yè)的能源轉型路徑需根據戰(zhàn)略需求，在當前轉型起點與未來世界主導性能源更替點之間尋找最優(yōu)路徑。每一代世界主導性能源登上歷史舞臺都意味著人類利用能源的水平實現了史無前例的能級跨越，要經過“點火”、連續(xù)可控的能量釋放等關鍵環(huán)節(jié)。其中，“點火”作為實現跨越的第一步，需要以上一代能源技術為階梯，如內燃機的火花塞采用電點火機制，核聚變采用核裂變[5]、激光炮[6]、超燃沖壓（或超高速）[7]3種點火機制；連續(xù)可控的能量釋放則需在上一代主導性能源的工業(yè)母機等核心技術基礎上，匯聚同期最先進的世界科技成果才能實現開創(chuàng)性突破。因此，傳統(tǒng)世界主導性能源在被接替后的轉型之路為揚棄，舍棄的是傳統(tǒng)能源消費形態(tài)（而非能量），傳承的是工業(yè)母機等核心技術；新一代主導性能源為世界貢獻的不僅是更先進的能源，同時還有全新的生產力、生產關系和能源文明；世界主導性能源的創(chuàng)新難度、強度、技術復雜度會單向遞增。那些世界能源技術革命的策源地國家將率先站在全新的文明高地，基于新視野、新世界觀，以成為新時期世界領導者和攀登下一個高峰為目標，選擇最優(yōu)發(fā)展路徑，將策劃并力求主導世界能源轉型。跟隨者則需根據自身的轉型起點和比較優(yōu)劣勢，以迎趕潮流、彌補短板、創(chuàng)建優(yōu)勢為目標進行轉型路徑設計；重點圍繞新一代主導性能源資源、新一代工業(yè)母機及其他核心技術，以及國際政治經濟格局重建三大任務進行整體戰(zhàn)略布局，而非簡單的能源結構占比調整。

四、本輪世界能源轉型及其主要特征

在2021年世界一次能源結構中，石油、天然氣、煤炭、核能、水電、可再生能源占比分別為30.95%、24.42%、26.90%、4.25%、6.76%、6.71%[8]。盡管天然氣儼然已成為“房間里的大象”，本輪能源轉型也已進入高潮期，但人們對于世界能源轉型的分歧依然明顯。有幸的是核聚變技術進展迅速，故下面將從未來世界主導性能源著手進行倒序論證，用遠見減少歧見。

核聚變將在2030年前后登上歷史舞臺，2069—2088年經歷“零碳轉型”，2089年后人類將走向能源自由。核聚變具有無窮大能量總體/高能量密度、弱地緣依賴和零碳三大特征，為未來世界主導性能源；目前具有可控核聚變和低能核聚變（或冷聚變）[9]兩個主要方向，每個方向的若干條技術路線都在快速發(fā)展中。其中，可控核聚變將主要替代現有集中式供能系統(tǒng)，需配套電網和儲能系統(tǒng)；聚變直驅技術尚處于原理樣機試制階段，將告別渦輪、渦扇等輪式動力引擎范式[10]。美國2022年成功實現激光點火[6]，擬2025年實現連續(xù)性輸出[11]。中國將在2028年實現核聚變技術革命[12]。低能核聚變主要替代分布式供能體系，更具顛覆性，美國處于領先地位，2015年布里淵公司宣稱其低能核聚變的能效系數達到5[13]，其他世界主要大國都在加快探索[14-17]。根據核聚變兩個方向的前沿進展，結合圖2、圖5預測，核聚變將可能在2030年獲得突破，“零碳轉型”將發(fā)生在2069—2088年，2089年后將成為世界主導性能源。因核聚變能將不再具有貨幣載體所需的稀缺性，故需借助電力平臺、能量芯片或油氣碳基材料的反向定價才能發(fā)現和形成價格。其零碳特則性決定了需要與化石能源的碳基材料產業(yè)長期共存。弱地緣依賴性與油氣時代的強地緣依賴性截然不同，需要大國加快對未來世界政治經濟格局的全面轉型做好戰(zhàn)略準備。

天然氣將在2032年前后成為世界主導性能源，并完成低碳轉型。2021年，世界天然氣消費總量為145.35艾焦，同比增長4.99%，過去5年平均同比增長2.6%；石油消費總量為184.21艾焦，過去5、10年平均同比增長分別為-0.1%和0.665%。假定天然氣按4.99%、2.6%兩種方案同比增長，石油按0.665%同比增長，預計天然氣將在2027、2034年達到并超過石油消費總量。[8]鑒于低碳經濟和俄烏局勢將帶來天然氣市場快速擴張，石油金融屬性在2008年后已向天然氣領域遷移，目前，各大國正在博弈中尋求未來方案，加之轉型期不斷縮短和能源轉型不早于核聚變革命時間（2030年）的規(guī)律制約，綜合判斷天然氣將在2032年前后替代石油成為世界主導性能源。可再生能源2021年消費規(guī)模為39.91艾焦，同比增長14.96%[8]，過去5年平均同比增長12.57%。按14.96%、12.57%兩種方案預測，其將在2033、2035年達到并超過石油消費總量（0.665%同比增長）。[8]鑒于可再生能源與油氣能源相比具有低能量密度、低技術密度和“靠天吃飯”的弊端，不符單向進化規(guī)律，難以應對未來極端氣候變化；尚未形成能源金融體系，難以有效接替石油的金融屬性；其零碳特征將面臨與核聚變同質競爭，因此，可再生能源在2032年前后接替石油的概率很小。但在2069年核聚變能消費激增之前，可再生能源將作為重要的輔助性清潔能源存在，以助于緩解從化石能源體系向核聚變能源體系轉型的強度。但核聚變對油氣為屬性替代，對可再生能源則為產業(yè)替代，因此需科學布局可再生能源。

天然氣低碳能源轉型始于2007年，受頁巖氣和智能化兩大技術革命驅動。天然氣在1960年前的100余年中一直作為石油的伴生資源被開采，但因對管線的依賴性而積壓了龐大的困氣儲量。1960年，“甲烷先鋒”號投運標志著天然氣正式登上歷史舞臺（RE-1.0|天然氣），該技術體系還包括同期的燃氣輪機、天然氣發(fā)動機，以及與石油共享的數字地震、科學鉆井等重大關鍵技術。事實上，1954年核能發(fā)電的突破更具顛覆性，但因能源安全與環(huán)保難題，在經歷“剪掉核玫瑰之花運動”[18]后便退出了世界主導性能源之爭。RT-1.5|天然氣興起于1997年，由頁巖氣革命和智能化兩大技術革命組成。其中，頁巖氣技術革命以1997年米歇爾公司大型水平井壓裂首次工業(yè)示范[19]為興起標志；油氣開采的智能化技術革命以1997年第一件智能完井工具在挪威首次工業(yè)示范為里程碑，兩者分別彌補了天然氣的資源和成本兩大短板。RT-1.5|天然氣的第一次科技浪潮（1997—2006）以早期智能化系統(tǒng)研制為主要特征，實現了頁巖氣技術系統(tǒng)的早期商業(yè)化。RT-1.5|天然氣的第二次浪潮以油氣智能技術體系專業(yè)化發(fā)展為主要特征，形成的典型技術系統(tǒng)包括智能鉆頭[20]、油藏納米機器人[21]、海底工廠[22]；高端智能制造包括金剛石3D打印[23]、機器實時學習[24-26]等。頁巖氣技術系統(tǒng)實現了智能化升級，天然氣化工產業(yè)革命[27]，高端智造形成新的生產函數，推動了社會生產體系智能化熱潮。作為天然氣兩大技術革命的策源地，美國的天然氣儲、產、消在2007年后均進入激增期，能源結構快速調整（見圖5a）。同期，美國實施了能源、科技、金融、環(huán)保等一系列國家戰(zhàn)略調整和布局和配套政策，石油定價機制向天然氣領域遷移（見圖5b），工業(yè)革命全面提速，形成了新一代綜合競爭優(yōu)勢。在世界范圍內，隨著油氣兩大技術革命的快速擴散，2007—2010年全球石油和天然氣證實可采儲量均出現臺階式增長，平均同比增長率分別達到4.3%和3.77%。盡管《京都議定書》在1997年簽訂，但2007年美國的《低碳經濟法案》、我國的《中國應對氣候變化國家方案》及2008年的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》才標志著低碳經濟和低碳消費文化的興起。

圖5 2007年天然氣低碳能源轉型特征

目前，低碳能源轉型已進入第二階段（2017—2026年），油氣業(yè)上游形成智能化技術體系，下游減油增化轉型提速，工業(yè)革命如火如荼，世界政治經濟格局劇烈變革。在油氣行業(yè)上游形成了節(jié)點化油氣探測、單井閉環(huán)智能化鉆完井、智能油田/海底工廠三大技術系統(tǒng)或亞體系，形成了以開放式、網絡化、集約化協(xié)同制造為生產范式，以個性化定制和以服務為中心的新商業(yè)模式[28]。2017年，美國開始進行組織系統(tǒng)變革[29]，2018年啟動智能化體系的標準化進程（OSDU）[30]，油氣開采綜合成本已戲劇性降至16美元/桶以下[31]。油氣行業(yè)下游則處于2014年以來的30年技術周期中，油氣直接裂解制烯烴[32，33]等技術將全面加快石油向化工領域轉型，超燃沖壓、等離激元[34]和新一代催化劑技術[35]正在掀起碳基材料生產技術革命，可能在2030年前后形成原子經濟范式。美國分別在2017、2020年成為天然氣和石油凈出口國。中國油氣進口持續(xù)快速增長，2021、2022年LNG和原油進口量均居世界首位，石油進口依存度已達72%，2018年上海國際能源交易中心正式掛牌交易并以人民幣結算。世界能源轉型引發(fā)的全局性變革已自2017年傳導至國際政治經濟領域。2017年為中美關系的歷史轉折點，2019年全球新冠疫情，2020年迄今美國實施無限QE政策，2021年英國脫歐和重掀可再生能源熱潮，2022年俄烏沖突和大國博弈……一場深刻的社會變革正在越來越緊迫且強烈地沖擊著舊世界。基于能源轉型規(guī)律，預計這場世界百年未有之大變局將在2027年之前完成“破舊”主體任務。

2027年之后，低碳轉型將進入第三階段（2027—2032年）。核聚變將登上歷史舞臺，世界科技革命4.0由此興起，世界能源轉型將塵埃落定。世界政治經濟體系格局、規(guī)則和秩序將被重塑（“立新”）。國際社會將在新的世界組織框架下探討應對共同威脅、共建生態(tài)文明，各大國將致力于核聚變時代的總體戰(zhàn)略布局。核聚變技術革命不僅將使人類走向能源自由，同時將使化工等材料生產體系全面實現原子經濟。二氧化碳將變廢為寶，成為碳基材料的重要原料。人類既不能決定全球海平面何時下降（冰期），也不能決定何時上升（變暖），但與史前人類比較，現代人類已通過油氣智能化等技術發(fā)展，擁有了應對極端氣候變化所必需的構建智慧浮島城市體系、智能海底工業(yè)體系，以及井下原位智能化生產體系的能力，2030年后將可能基于碳基材料生產芯片，用化石能源在井下進行各類碳基材料和合成食物的個性化生產。

五、對我國能源轉型的思考與建議

在世界能源轉型的統(tǒng)一框架下，我國應根據自身的國情、戰(zhàn)略定位，規(guī)劃轉型發(fā)展路徑。

核聚變技術革命后，其零碳特征決定了碳基材料產業(yè)必須與之長期共存才能滿足人類對物質材料的需求，故無論油氣行業(yè)或煤炭行業(yè)都將迎來二次輝煌，而且這場材料學技術革命將主要由中國等大國推動。未來的碳基材料生產不會是現有煤化工、油氣化工的簡單平移或放大，而是需要通過與核聚變時代的創(chuàng)新范式、技術范式、生產范式、文明范式相適應的一場材料學領域的技術革命。根據目前的前沿技術發(fā)展趨勢，這場革命的可能形態(tài)是以等離子化為基礎的原子經濟，核心技術包括超燃沖壓、等離激元等，即先將原材料等離子化，然后通過催化劑誘導重組，使參與反應的原子得到充分利用。具體實現途徑可能通過碳基材料芯片在井下原位生產。目前，美、中、俄在原子經濟核心技術方面均具有優(yōu)勢，但因我國需要在以煤炭能源為主體、高石油進口依存度和高碳排的條件下，在滿足能源消費增長的同時實現“雙碳”目標，對材料學革命需求最迫切，也是最大的受益國，因此，需要我國推動這場技術革命。

我國油氣行業(yè)智能化目前面臨“空心化”困境，沒有對井下和海底的新一代知識積累，這將嚴重制約未來智能化、原位化、個性化碳基材料生產。油氣行業(yè)上游的智能化技術體系處于世界工業(yè)體系智能化的頂端，我國與國際前沿差距已達20～25年，迄今沒有構建起行業(yè)專屬的MEMS芯片研發(fā)體系。由于鉆采作業(yè)絕大部分生產環(huán)節(jié)為傳統(tǒng)知識盲區(qū)，其智能化必須首先解決惡劣工程環(huán)境作業(yè)過程的數字化、可視化、知識化，為此需要基于各類專業(yè)MEMS芯片傳感器，結合數字孿生進行等高強度的知識挖掘，尤其是在邊緣計算、智能制造最具挑戰(zhàn)性和極高應用價值的領域。無論井下或海底工廠所形成的大量專業(yè)芯片及其知識系統(tǒng)，都將是低碳和零碳時代極其寶貴的知識財富和競爭優(yōu)勢，是未來碳基材料生產芯片和能量芯片的基礎。由于歷史原因，目前我國油氣行業(yè)只有物探技術系統(tǒng)初步實現了MEMS自主，井下和海底技術系統(tǒng)智能化因缺乏自主的專業(yè)芯片而舉步維艱。一旦實現核聚變革命，以碳基材料芯片和能源芯片為新技術形態(tài)、經濟形態(tài)和國際金融載體，我國將再度陷于十分被動的境地。

基于上述分析，對我國能源轉型建議如下：其一，集國家之力，由主要石油企業(yè)聯(lián)合投資，國內具有芯片產業(yè)優(yōu)勢的企業(yè)或機構主導，構建我國油氣專業(yè)芯片研發(fā)體系，實現我國油氣專業(yè)（井下和海底）芯片實質性的突破，加快井下和海底知識體系構建；其二，我國在超燃沖壓、表面等離激元和新一代催化劑技術等方向均處于國際先進行列，但超燃沖壓技術目前主要在國防和航天領域發(fā)展，未來需加快向材料領域的技術轉移，以推動材料技術革命；其三，高度重視低能核聚變及能量芯片技術發(fā)展；其四，浮島城市、海底工廠、井下工廠是未來應對極端氣候變化的重要途徑，解決方案將主要來自油氣行業(yè)智能化技術、原子經濟核心技術與核聚變技術的結合，因此應加快整體戰(zhàn)略研究和布局。