能源利用推动了人类文明进步，也带来了环境和生态问题
人类文明的进步离不开能源技术发展和能源使用方式变革。从钻木取火到光伏发电，人类文明史也是一部能源技术不断进步、人类使用能源方式不断改变的历史。自工业革命以来的近300年来，人类摆脱了主要使用生物质能源的漫长历史，开始进入以煤炭、石油、天然气等化石能源为主的时代。国际能源署（IEA）的报告显示，到2012年，全球能源构成中，传统生物质燃料不足10%，而煤炭、石油等化石燃料分别占31%和29%。以人均能源消费量的增加换来了人类生存环境的改善、生活质量的提高，以及衣食住行便利度的巨大改进。随着中国、印度等发展中国家的另外数十亿人正努力地进入现代社会，能源需求将在很长一段时间内持续快速增长。
然而，粉尘、酸雨、臭氧层破坏、全球气候变暖等区域和全球性问题的出现，使人类不得不共同面对能源消耗对地球自然环境的破坏问题。提高能源效率，发展清洁、低碳能源就成为人类的不二选择。能源问题因此受到世界各国的普遍重视，能源技术不断创新、能源效率不断提高。预计到2040年，在世界能源消费结构中，煤炭、石油等化石燃料将分别下降到21%和17%。
人类正推动面向未来的能源革命
进入21世纪以来，在全球气候变化问题越来越受到全世界关注的同时，关于能源技术突破的报道也越来越多，这从一个侧面反映了世界能源创新的活跃程度。自本世纪初始于美国的“页岩革命”，改变了我们对传统化石能源资源储量的悲观估计，特别是天然气储量巨大这一发现，让人类可以更多地使用较清洁的天然气，以替代污染比较严重的煤炭。最近十年来太阳能光伏发电装机的高速增长、风力发电的大规模应用，使人类看到了可再生清洁能源的广阔前景。特别是天然气发电可以同光电、风电等间歇性能源互补，提高电力生产总体清洁度的同时确保电力系统的稳定性。而互联网技术在能源领域的广泛应用，可以将能源生产管理与能源需求侧管理有机地结合起来，创造出全新的现代能源体系，实现真正的能源革命。
基于能源技术和信息技术的发展趋势，有的学者把未来清洁、低碳的能源发展概括为由五个支柱构成的能源革命：变燃烧碳基化石燃料的结构为使用可再生能源的结构；将每处建筑转变为能就地收集可再生能源的迷你能量采集器；将氢和其他可存储能源储存在建筑中，利用社会基础设施来储存间歇式可再生能源，并保证持久可依赖的环保能源供应；利用网络信息技术将电网转化为智能通用网络，从而使分散的个体将周围建筑生产的电能输送到电网中，在开放环境下实现与他人的资源共享；全球运输模式转向插电外充式和燃料电池型等以可再生能源为动力的运输工具构成的运输网络。美国著名能源问题专家、洛基山研究所创始人卢安武博士在其2011年出版的专著《重塑能源》中提出，到2050年，美国可以实现单位能耗产值增加3倍，而可再生能源比重从目前的不足10%增加到75%（其余25%为天然气），使美国摆脱对传统化石能源的依赖。
未来清洁、低碳能源的前景固然诱人，但当前可再生能源所占比例还非常小。 IEA统计结果显示，2013年全球消耗的一次能源中，传统可再生能源水能占2.5%，风能、光能和地热潮汐等可再生能源仅占1.3%。虽然可再生能源在过去10年发展迅速，但要成为人类的主力能源还需要较长的时间。越来越多的研究表明，从技术经济可行性角度看，在人类从以高污染、高碳的煤炭和石油等化石能源为主的能源结构，转向清洁、低碳、可持续新能源结构的几十年过程中，以天然气为主的气体清洁能源将承担承先启后的重要角色。
美国著名实业家和学者海夫纳在 《能源大转型》一书中把人类使用的能源按照存在形态分为固体能源、液体能源和气体能源，其中薪柴、木炭、煤炭为固体能源，石油为液体能源，天然气为气体能源的代表。海夫纳把天然气、风能、太阳能和氢能都称为气体能源或能源气体，他认为能源大转型是从过去不可持续的固体能源向清洁的可持续能源即气体能源的转型，即人类能源要经历从固体到液体再到气体的转型过程。固体能源向液体能源再向气体能源的发展过程，就是从高碳能源向低碳能源转变的过程。海夫纳认为，由于美国页岩气的突破以及全球天然气的大量开发，天然气“可在短期内扩大供应，可成为通向可持续能源未来的桥梁”。
我们的研究中，把气体清洁能源定义为在目前经济、技术条件下，其常温物理状态为气态、可提供能量或动力的物质，最主要的气体清洁能源是以甲烷为主的碳氢化合物、氢气、一氧化碳等低分子量的可燃气体，主要包括常规天然气、页岩气、煤层气、煤制甲烷、可燃冰（又称天然气水合物）、生物质气和氢能等。气体清洁能源具有高效、清洁、经济、安全的特点，是较理想的清洁、低碳优质能源，可作为人类通向以可再生能源为主的新能源结构过程中的过渡性能源，在今后几十年中不断替代石油、煤炭等高碳能源，使人类在扩大能源使用量的同时，逐步进入以可再生能源为主的能源新时代。
越来越多的证据表明，地球上天然气、页岩气和煤层气等气体清洁能源储量巨大。就我国而言，迄今为止的勘探表明，包括常规天然气、页岩气、煤层气和可燃冰在内的天然气地质资源量、可采资源量分别达336万亿立方米和92万亿立方米。即使天然气消费水平比目前的翻一番，即每年达到4000亿立方米（按等热值换算，相当于3.82亿吨原油），我国天然气资源仍可供开采200年以上。
但是，对饱受污染困扰的我国，目前气体清洁能源所占比例比较低，既不能满足替代燃煤锅炉、家庭煤炭消耗的需要，也不能满足平衡风能、太阳能等可再生能源迅速发展的需要。我们将在这一组“中国气体清洁能源发展—天然气报告”的系列文章中，分析我国天然气迅速发展的技术和资源条件、存在的问题和障碍，以如何通过加快深化改革，创造良好的制度和制定合适的政策，支持天然气的广泛应用，促进我国能源提高能效，实现清洁化、低碳化。
