人類(lèi)歷史也是人類(lèi)利用能源的發(fā)展史。科學(xué)進(jìn)步推動(dòng)人類(lèi)的發(fā)展，其本質(zhì)仍是人類(lèi)對(duì)于能夠利用的能源范圍的不斷拓展，一方面不斷發(fā)現(xiàn)和利用原本無(wú)法利用的能源，另一方面是存量的挖掘，能夠提升已存在的能源利用水平。而這種對(duì)于能源利用范圍的擴(kuò)展也正是人類(lèi)社會(huì)的組織形態(tài)發(fā)生重大改變的時(shí)刻。

《能源百科全書(shū)》，“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類(lèi)所需的光、熱、動(dòng)力等任一形式能量的載能體資源”，確切而簡(jiǎn)單地說(shuō)，能源是自然界中能為人類(lèi)提供某種形式能量的載體物質(zhì)。

  人類(lèi)利用能源的最終目的就是擴(kuò)展自己的體能和智能。體能的進(jìn)化歷程表現(xiàn)為生物能（人和牲畜）、機(jī)械能（蒸汽機(jī)，電動(dòng)機(jī)）和電能。相對(duì)于體能，智能的進(jìn)化相對(duì)緩慢，主要表現(xiàn)為以利用生物能為載體的人腦，利用電能為載體的計(jì)算器、電腦、互聯(lián)網(wǎng)，AI等進(jìn)化下去。以把電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的載體例如電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)機(jī)器人、把電能轉(zhuǎn)化為智能的載體例如計(jì)算器、電腦、手機(jī)、智能穿戴，智能芯片以及在這些載體上智能(計(jì)算能力)的演化肯定是未來(lái)的發(fā)展方向。

  在做能源研究之前，我們要先清楚下能源的度量單位。

  1、焦耳(J)是能量的基礎(chǔ)單位，1J=1N*1m=1kg*m^2/s^2，1N=1kg*m/s^2(1kg的物體保持1m/s^2的加速度需要的力)。

  2、瓦(w)，瓦特是功率的單位，1W=1J/s(1s所消耗的能量)。電的計(jì)量單位通常為kWh，1kWh=1度電=1kW*hour=1000W*3600s=3.6*10^6J。這么看，焦耳的單位好小的。

  3、卡(cal)，不是標(biāo)準(zhǔn)單位，是根據(jù)水溫上升時(shí)需要的熱量計(jì)算出來(lái)的。1cal等于1kg的水溫度上升一度所需要的熱量。1卡=4.187J。1大卡=1000卡=4187J。國(guó)內(nèi)煤炭都用大卡度量，食物中含有多少大卡能力，消耗了多少大卡都是這個(gè)意思。

女：每日基礎(chǔ)能量消耗＝655.096＋9.563×(W)+1.85×(H)－4.676×（A）

男：每日基礎(chǔ)能量消耗=66+13.7×(w,kg)+5.0×(H,cm)-6.8×（A,age）

  成人男性一天平均消耗3000大卡，基礎(chǔ)消耗1800左右。成人女性一年平均消耗2000大卡，基礎(chǔ)消耗1200左右。體力勞動(dòng)者更多。腦力勞動(dòng)者男性平均一天2000大卡，女性1500大卡。一斤脂肪大概4000大卡。

  一個(gè)人每天的總能量消耗=基礎(chǔ)代謝+日常運(yùn)動(dòng)代謝+食物產(chǎn)熱效應(yīng)， 當(dāng)一天的食物量超過(guò)右邊的三項(xiàng)總和時(shí)，會(huì)以脂肪形式累積在體內(nèi)，減肥的同志們可以計(jì)算下自己每天累計(jì)多少脂肪在體內(nèi)。

  1kWh=3.6*10^6J=860cal。人體一天需要消耗3~4度電，比普通的冰箱消耗的能量還大。

 人體熱量的吸收主要通過(guò)食物獲取，不同食物的所含熱量也不盡相同。

 4、 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤(kgce)(kg of coal equivalent)=7000大卡。一噸標(biāo)準(zhǔn)煤(tce)(ton of coal equivalent)=1000kg標(biāo)準(zhǔn)煤=7*10^6kcal=7*10^9cal=8140kWh.

  1kgce=8.140kWh或者1kWh=0.123kgce=123gce。

   一般煤炭市場(chǎng)上有5800,5500,5000,4500大卡級(jí)別的，是沒(méi)有7000大卡級(jí)別的，也就是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)煤級(jí)別的煤炭。假設(shè)5500大卡級(jí)別的原煤的價(jià)格變動(dòng)100元/噸，那么其終端電價(jià)變動(dòng)為100*5500/7000/(1000/0.32))=0.041元/kWh。0.32為發(fā)電煤耗，單位為kgce/kWh。假設(shè)5500大卡的動(dòng)力煤價(jià)格為600元，按照0.32的能耗比，那么電廠發(fā)電成本價(jià)(不含其它費(fèi)用)為0.244元。

  國(guó)內(nèi)煤炭消耗量分為消耗標(biāo)準(zhǔn)量和實(shí)際量，標(biāo)準(zhǔn)量*1.4倍就是實(shí)際量，因?yàn)閲?guó)內(nèi)默認(rèn)的動(dòng)力煤是5000大卡的。

  5、人為設(shè)定1kg標(biāo)準(zhǔn)石油(toe)( tons of oil equivalent)=10000大卡.那么1kgtce=0.7kgtoe，1kgtoe=1.43tce。

   國(guó)際原油一般以桶作為單位，一般情況下，一桶42加侖，1加侖=3.79升，也就是1桶159升，按照0.9kg/L算的話(huà)，一噸原油能裝7桶。

  6、天然氣一般以J/立方米為單位，1J/m^3=38.9MJ/m^3=0.75kgce。

  7、熱力最基本的單位是焦耳（J）

   1kcal=4.187*10^3J.

   1toe=10000*1kcal=4.187*10^7J

   1tce=0.7toe=2.93*10^7J.

  能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，也是上面的各能量單位相互轉(zhuǎn)化的的原因，

  其實(shí)人類(lèi)所利用的能量主要包括直接的或者間接的從太陽(yáng)能獲取的能源，核能(地球內(nèi)部)和天體相互作用產(chǎn)生的能量（潮汐能）。

  我們來(lái)看看人類(lèi)直接或者間接利用太陽(yáng)能的發(fā)展形式和歷史進(jìn)程趨勢(shì)

  1、生物能，我們吃的各種食物經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化成熱能，以脂肪的形成存儲(chǔ)能量，通過(guò)我們的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。雖然自古到近，食物的有些變化，但是轉(zhuǎn)化成的熱量、動(dòng)能沒(méi)有變過(guò)。

  2、遠(yuǎn)古時(shí)代火的出現(xiàn)，將柴草等植物能源轉(zhuǎn)化成熱能，火的出現(xiàn)更使得人類(lèi)骨骼變小，智力更為發(fā)達(dá)，把人和動(dòng)物分開(kāi)，可以說(shuō)火對(duì)人體智能的改變絲毫不亞于對(duì)于體能的改變。使用動(dòng)能主要是人力和畜力。儲(chǔ)能主要是肌肉。特點(diǎn)是轉(zhuǎn)化效率低，存儲(chǔ)少，而且更為關(guān)鍵的是這種能量的培育時(shí)間很長(zhǎng)（人要成年，畜力也要成年），并且本身也在不斷消耗（人要生病，要休息，要死亡）。

 3、煤炭的發(fā)現(xiàn)和蒸汽機(jī)的使用，使人類(lèi)講更多的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能量轉(zhuǎn)化的效率得以提升；其次，突破了人類(lèi)吃飯，體能，動(dòng)能的限制。特點(diǎn)是效率提升，但是不能存儲(chǔ)也不能運(yùn)輸，必須產(chǎn)后立即使用，也必須是原地產(chǎn)能，原地使用。

  4、內(nèi)燃機(jī)的使用，引起了能源結(jié)構(gòu)的一次又一次變化，石油登上了歷史舞臺(tái)。世界各國(guó)依賴(lài)石油創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的奇跡。

  5、電能的出現(xiàn)改變了蒸汽機(jī)的局限性，通過(guò)蓄電技術(shù)和高壓傳輸技術(shù)，電能能夠被傳遞到很遠(yuǎn)的距離，并且能夠方便地轉(zhuǎn)化為其他的能源形勢(shì)。這樣一來(lái)能源的利用效率得到了提升，而且之前無(wú)法利用的能源形勢(shì)，比如水能，風(fēng)能，太陽(yáng)能等也成為了可供利用的能源，人類(lèi)利用能源的范圍又?jǐn)U展了。電池的使用解決了小規(guī)模電能的存儲(chǔ)問(wèn)題，但是大的儲(chǔ)能問(wèn)題依然沒(méi)有解決。

  6、火的出現(xiàn)對(duì)人類(lèi)的智能是一個(gè)大的飛躍，但是蒸汽機(jī)，電能的發(fā)展對(duì)于人類(lèi)智能發(fā)展有限。直到計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，但從計(jì)算能力看，計(jì)算機(jī)已經(jīng)超過(guò)了人類(lèi)，如果從能源的維度看，計(jì)算能力這種智能超過(guò)人類(lèi)智能并不能說(shuō)是天方夜譚。這一次的突破相較之前更為徹底，在這之前體能并非人類(lèi)所特有，但智能一直被認(rèn)為是人類(lèi)所特有，這是對(duì)人類(lèi)特殊性的一種突破。人類(lèi)在獲取了更大范圍的可利用能源的同時(shí)，也將自己的獨(dú)特性打破了。圖靈計(jì)算機(jī)到量子計(jì)算機(jī)肯定是個(gè)大趨勢(shì)，而人工智能作為完全可以獨(dú)立于人類(lèi)的智能能源，一旦出現(xiàn)更會(huì)帶來(lái)徹底的顛覆。

  7、如果把人類(lèi)、各種生物、各種能源都作為生態(tài)圈的一個(gè)節(jié)點(diǎn)（傳感器）的話(huà)，互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值就在于將原先散落的節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，以一種更為經(jīng)濟(jì)低廉的方式利用這些能源存量。原先人們存量的智能要發(fā)生交互需要通過(guò)交通工具發(fā)生身體的移動(dòng)才可以，且不說(shuō)這種方式的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，單就發(fā)現(xiàn)這些存量智能就近乎是一件浩大的工程?；ヂ?lián)網(wǎng)從根本上改變了這點(diǎn)，本質(zhì)來(lái)說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)是一種新的對(duì)存量能源利用的方式，降低了能源被利用的成本，從而使得人類(lèi)能源利用的效能提升了，實(shí)際可用的能源變多了。

   人類(lèi)對(duì)能源的突破，先是體能的突破，而后是智能的突破。智能上的突破一定是未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)。這種突破又無(wú)外乎發(fā)現(xiàn)新的智能和提升對(duì)存量智能的利用效率。

  歷史潮流浩浩湯湯，順之者昌，逆之者亡。也許并非人類(lèi)在創(chuàng)造著歷史，而是能源本身借由人類(lèi)之手延展著自己的邊界。