Plain Sight · 2026年5月English

框架

第一性原理札记。明摆着以人均能源、而非人均收入衡量发展:阶梯、建设,以及谁来供应。

中国的人均收入是英国的46%,人均能源消费却比英国高出23%。1后一个数字,才是衡量发展的那个。

能源是文明发展的第一驱动力。


Ⅰ · 分析真空

当代多数宏观分析与物理现实脱钩。它运行在金融流量核算和头条驱动的发展评估之上:GDP被当成国家能力的度量,资本市场被当成财富的创造机制而非分配机制,服务业经济的框架被整套搬进对工业化国家的评论,而发展进展则被逐事件、逐国家地评判,节奏跟着新闻周期。

这套金融化的视角遗漏了流量之下的物理基底:真正创造财富的能源、材料与基础设施,金融只是随后分配它们。它遗漏了人类发展的总体轨迹,而这条轨迹比逐国新闻叙事所暗示的更可预测。它也遗漏了文明转型所运行的时间尺度:以十年和世代计,而不是选举周期或季度财报。

有两位广为人知的作者做了弥合这些缺口的奠基工作。瓦茨拉夫·斯米尔(Vaclav Smil)自1976年起,以五十年、五十本书的体量构建了一部能源、材料与文明的详尽历史。汉斯·罗斯林(Hans Rosling)关于社会发展的作品流传极广,他的TED演讲有数千万次观看。但在我看来,他们的工作很少被操作化成一套统一的框架,用来推演宏观经济与文明的走向。人们读了斯米尔,认同文明是由物质造出来的,然后照旧用GDP思考发展;人们看了罗斯林,认同数字比新闻可靠,然后照旧把头条当作启发式。很少有人把其中任何一位真正当作分析的操作系统来运行。


Ⅱ · 人口惯性

罗斯林的核心主张是:人类发展在总体上所走的轨迹,比发达市场的评论所暗示的更可靠。儿童死亡率、预期寿命、女性教育、生育率、电力可及性、疫苗接种率这些头部指标,会随着国家沿发展曲线上行而以可预测的速率改善。他的主张不是每个国家都会成功,不是进步都是线性的,也不是挫折不会发生,而是:即便个别国家令人失望,总体轨迹依然可靠。西方典型的那种框架——把全球南方的进步看作脆弱的、处处是例外的、随时可能倒退的——在总体尺度上被经验证伪,哪怕它对特定国家的特定年份是对的。

为了让这条曲线可读,罗斯林把人类分成四个收入层级,大致以每天2美元、8美元和32美元为界,每一层对应一种可辨识的、截然不同的生活状态。2他用美元来划分层级,因为家庭调查收集的就是美元。

罗斯林工作的独特之处不在于乐观,而在于纪律:在数十年的窗口里看总体数据,而不是逐国追新闻流。关于全球南方的多数评论运行在新闻流上——这场选举有争议,那种货币崩了,这里爆发冲突,那个项目失败了。这种视角制造出一种永久的脆弱感,因为有传播力的正是这类故事。数十亿人接上电网的总体轨迹无人报道。把罗斯林操作化,意味着把人口的潮汐当信号,把政治新闻流当噪声,而这恰好是分析师们做法的反面。


Ⅲ · 能源约束

斯米尔的核心主张是:能源吞吐量是文明的基底。一切文明能力——粮食生产、医疗、教育、交通、通信、制造、国防——都是一个社会能生产多少能源、能多有效地部署它、能把多少转化为有用功的下游结果。GDP是能源吞吐量的滞后记账产物。金融流量分配由能源衍生的财富,但不创造它。财富来自焦耳和原子。

这话听起来很还原论,直到你去追它的推论。基础设施存量的更替极其缓慢:按斯米尔的估算,一种主导燃料要走完全球能源结构需要50至60年。原油在达到全球供应5%之后,又用了40年才到25%。3可再生能源同样不会快速取代化石燃料:不是因为缺政治意愿,而是因为基础设施资产的体量和资本规模摆在那里,它们的寿命是30到50年。你没法给一座吉瓦级电厂做软件升级。

材料吞吐量和能源一样,不是可选项。斯米尔指出现代文明的四大支柱——水泥、钢铁、合成氨、塑料——在文明所需的体量上,没有一样可以替代。4

材料全球年产量为何无可替代
水泥约38亿吨城市密度与供水基础设施的前提。中国在2011–2013年浇筑的水泥,超过美国整个20世纪的用量。
钢铁约18.5亿吨每一栋建筑、每一辆车、每一艘船、每一座输电塔、每一台机器的骨架。可回收,但初级生产不可避免地依赖高温。
合成氨约1.9亿吨合成氮肥。今天大约一半的人口靠它吃饭。5
塑料约4亿吨医药冷链、轻量化运输、电气绝缘和包装都离不开它。这些用途没有一样有规模化的替代品。

人均能源是发展的硬约束。一个年人均20吉焦(GJ)的国家,无论政策怎么选,都不可能拥有经合组织水平的医疗。一个人均200 GJ的国家负担得起;至于它是否兑现、惠及多少人,那是治理问题。

能源设定天花板。把这一条与燃料转型的五六十年时钟并排放着,推论是黯淡的:最穷的国家要等两代人,才等得到燃料结构翻转。但这两条主张只有在所讨论的转型是一次燃料替代时,才会这样叠加。

电子的例外

斯米尔对能源转型速度的怀疑有充分依据,而那是一个关于燃料的主张。电气化是另一回事。一台机器一旦电气化,它就不再关心电网靠什么发电。电子不是燃料:供给侧转型与需求侧转型就此解耦,可以同时推进。一座工厂可以烧自己的煤锅炉,也可以用电跑同一道工序;一个家庭可以去加油,也可以给车充电。

不论哪一种转型,领跑的都是造设备的那个国家。英国以煤运转时,世界还在烧柴;美国比所有人早几十年完成机动化,因为车是它造的,油是它抽的。电气化强国的机器§——光伏板、电池、电动车、热泵——在中国制造。英国引领煤炭时占人类的2%,战后美国引领石油时占6%,中国占17%,所以当制造者改造自己的市场时,世界总量会跟着一起动。6

明摆着研究以电力在终端能源中所占的份额来衡量电子转型,不问电从哪里来。一焦耳化石燃料做功时,伴随着两焦耳废热。用电动机替换内燃机,等于用一焦耳电力替换三焦耳燃料。因此,按焦耳计量的统计会让这场转变看起来比实际小:一个50%电气化的经济体,有75%的功由电子完成。7


Ⅳ · 斯米尔-罗斯林框架

斯米尔与罗斯林从未回应过彼此的工作:斯米尔是能源与材料的历史学家,罗斯林是全球健康统计学家。罗斯林观察到了人类发展的轨迹,斯米尔解释了它的物理成因。没有斯米尔的吞吐量,就得不到罗斯林的结果。预期寿命上升需要医院,医院需要电力、水、温控、设备和供应链;女性教育上升需要照明、交通,以及把女性从生存性劳动里解放出来的省力机器;战胜儿童死亡率需要冷链药品、卫生设施和通了电的诊所。

所以这个综合就是一次单位转换:保留罗斯林的层级,用斯米尔的焦耳重新表述。收入与能源彼此紧随,所以多数国家几乎不移位。例外者用的能源远超其收入所能预测的水平:产油国、寒冷国家、重工业国家,以及中国。

图表 1
能源对收入,2024年
人均一次能源 对 人均GDP(购买力平价),双对数坐标
中国的收入是英国的一半,烧掉的能源却多四分之一。在能源这根轴上,西班牙和意大利与它并排。
$3k $10k $30k $80k 2 10 50 200 400 能源强度相等线 每1,000美元3 GJ 埃塞俄比亚 尼日利亚 巴基斯坦 孟加拉国 印度 越南 中国 西班牙 意大利 英国 葡萄牙 美国 加拿大 韩国 人均一次能源,GJ(对数) 人均GDP,购买力平价国际美元(对数)
来源:Our World in Data,人均能源使用(Energy Institute / EIA,替代法),2024年;世界银行经Our World in Data,人均GDP购买力平价,2025年。两个数据年份,已注明。参考线:恒定能源强度,每1,000美元3 GJ,对照所示国家的中位数2.8;作者构建,推导B5。注释189 明摆着研究

Ⅴ · 斯米尔-罗斯林阶梯

四个阶梯,分界在人均每年30 GJ、70 GJ和150 GJ的一次能源。只有地板是已发表的。70 GJ是本文设定的,大致落在一个国家从配给能源转向用能源建设的位置;150 GJ大致落在它从建设转向维护的位置。10

阶梯能源它买来什么
Ⅰ. 地板以下低于30 GJ烧生物质做饭,电网时有时无,水靠肩挑或手压。诊所没有冷链。在这个阶梯上,一个婴儿能不能活过第一年,仍然由能源而不是医学决定。
Ⅱ. 生存30–70 GJ不停电的电力、卫生设施、冷藏,货物有了机械化运输,人还没有。生存类指标基本饱和,其余几乎都还没有。
Ⅲ. 建设70–150 GJ水泥、钢铁、铁路、家电普及、温控、私人出行。一个国家在建造未来50年要用的物理基础设施时,就处在第三阶梯。
Ⅳ. 发达150+ GJ基础设施已经在那里,能源用于运行和更替它。航空出行、大型车辆,以及一个混凝土已经浇完的经济体的吞吐量。

在140个国家的范围内,实测指标很早就越过了各自的门槛:电力可及性在人均每年12 GJ,基础卫生在15 GJ,婴儿存活在24 GJ,预期寿命在30 GJ。11这些是表现最好的国家在每个能源水平上所达到的结果,而这层关系并非决定性的:一个典型国家走到那里,并不会得到同样的结果。

中国把整条曲线走完了:1978年预期寿命接近63岁,当时刚过半数的农村家庭通了电;到1995年越过70岁,人均30 GJ。此后增加的95 GJ,买来了七年寿命,以及其他一切。12

“其他一切”正是没有门槛的那部分。肥皂会饱和,钢铁不会。女性教育、城镇化、机械化交通、空调,还有四大支柱本身,都在越过生存地板之后继续随吞吐量攀升。过了生存线,能源就不只是让人活着;它决定人住在哪里、坐什么出行、日常生活是什么质地。生存是在跨越第一阶梯的过程中买到的。第三阶梯的攀登,则是对材料的索取。


Ⅵ · 人类的现状

图表 2
人类的能源可及性
按阶梯划分的人口份额与一次能源份额,2024年
国家平均值压缩了分布——最底下那层是地板,不是计数。按个人衡量会更大。
人口份额 能源份额 低于30 GJ 44% 35.2亿 10% 30–70 GJ 15% 12.0亿 10% 70–150 GJ 31% 24.8亿 47% 150+ GJ 10% 7.7亿 33% 人均一次能源,国家平均值,2024年
来源:作者依据Our World in Data grapher系列构建,2024年:120个国家,覆盖世界人口的97.7%、世界一次能源的98.2%。人口由同一版本的总量除以人均值推导得出。推导B1、B4,含完整国家列表。 明摆着研究

三十五亿人,占人类的43%,生活在平均低于30 GJ的国家,他们加在一起消费不到世界能源的十分之一。13最富的十分之一人口消费35%。最穷的一半只消费12%。

第三阶梯是唯一在长大的那个。二十五亿人,占人类的30%,如今生活在70 GJ到150 GJ之间的国家,其中过半是中国人。14按收入,中国是罗斯林第三层级里的中等收入国家;按能源,它与德国、日本同列。

国家平均值本身已经是两种可用口径里较温和的一种。按国家平均值,只有8%的人年消费低于10 GJ;但按个人衡量,38%的人低于10 GJ,也就是说国家平均值把能源贫困低估了五倍。15尼日利亚在每一个阶梯上都有人口,印度也是。攀登曲线的不是国家,是人,在同一条国界之内、在不同的时间点上。我主要使用国家平均值,因为那是每个国家每年都以一致口径发布的数据,所以这里的每一个计数、每一笔成本,都已经偏乐观。


Ⅶ · 未来25年的算术

如果把每个国家都提升到各个阶梯,世界每年需要多少增量能源?这个练习给出的是量级的概念,不是预测。16

图表 3
把人类推上发展曲线的代价
把每个国家提升到各阶梯所需的额外能源,单位为EJ/年。衡量需求的量级,不是预测。
今天实测世界所用的全部能源 – 620 EJ 所有人越过30 GJ 基本服务地板 +46 EJ +7.5% 所有人越过70 GJ 今天的中间阶梯 +211 EJ +34% 所有人越过150 GJ 富裕世界的标准 +666 EJ +107.5% 不含人口增长:到2050年多出的14亿人,在30 GJ处再加42 EJ,在70 GJ处再加98 EJ。
缺口(阶梯)  =  Σ 人口 × (阶梯 − 人均能源)
已经处在或高于该阶梯的国家,不贡献缺口。
来源:作者依据Our World in Data grapher系列构建,2024年。推导B6,含基于另一数据年份的独立重建。 明摆着研究

把每个国家提升过30 GJ地板,需要每年46艾焦(EJ),相当于在实测世界已经使用的620 EJ之上再加7.5%(1 EJ = 10亿 GJ)。把所有人提升到每年70 GJ——走出配给,进入建设——需要211 EJ。把所有人提升到每年150 GJ这个富裕世界的标准,需要666 EJ,等于把世界能源总量翻一倍还多,本世纪这二十五年内不会发生。人口增长再叠在上面:联合国预计到2050年多出14亿人,在地板处再加42 EJ,在人均70 GJ处再加98 EJ。17

7.5%的增量世界能源,用在对的地方,就能终结生存门槛所定义的能源贫困。这个数字几十年前就负担得起,它没有发生的原因是政治的和金融的,不是热力学的。昂贵的是攀登:按现有人口大约要34%的增量世界能源,把人口增长算进来大约50%。生存阶梯是便宜的,其余的攀登不是。

用化石单位给一场电气化建设记账

这个缺口是以一次能源计算的,而一次能源把一焦耳太阳能电力记作2.44焦耳:那是一座火电厂为交付它本该烧掉的燃料。18于是内燃机换电动机这一步——三焦耳燃料降到一焦耳电力——记账时成了三降到2.44,交付能源上67%的节省,在账面上只显示为19%。这个单位吸走了大约七成的电气化红利。

因此,211 EJ按这场建设最终有多电气化的比例高估了它。完全电气化时它记作171 EJ,两者之间的40 EJ,差不多就是终结能源贫困的全部成本。


Ⅷ · 谁来供应基底

斯米尔-罗斯林提供了框架和能源核算,但基底究竟由谁来造?混凝土由拥有水泥厂的实体浇筑。光伏阵列由施工队安装,而组件总得有人制造。输电线路由拥有吊车队和工程人员的公司架设。谁能以所需的规模和节奏做完这些活,谁就成为自己所供应的那个时代里主导的经济与政治角色。

二战之后的十五年间,美国是物理现实无可争议的供应者。它握有制造深度、工程能力和耐心资本,足以供应欧洲的重建与日本的工业化。它走出战争时已经是地球上最富的国家;把这份领先变成三十年复利优势而不是一个高点的,正是它供应了战后的那场建设。1955年若只用金融视角分析美国,就会彻底错过未来五十年全球财富正在何处成形。

今天,这一整套能力堆栈集中在一个地方。至于生产一样东西是否等于向世界供应它,因品类而异。19

品类中国的产出份额产出份额等于供应吗?
新增电源的机器
光伏,全链条>80%是。可贸易、可运输,实际上是非中国市场的全部来源。
风机约占2024年装机的2/3还不是。风机可以运输,但中国制造的机组有94%立在国内;2024年出海的是5.5 GW。
锂离子电池占全球制造产能>80%是。可贸易,而且电网储能几乎全部跑在中国电芯上。
核反应堆全球在建约60台中的29台不是。出口市场属于俄罗斯和韩国;中国出口的反应堆,每一台都在巴基斯坦。
四大材料支柱
水泥约45%(38亿吨中的17.0亿吨)不是。全世界的水泥只有3%到6%跨过国境。
粗钢约52%(9.61亿吨)部分是。钢铁走得动,但多数产出在国内消化。
合成氨约31%(全球约1.9亿吨)不是。全球产出不到十分之一进入贸易;工厂就坐在自己的原料上。
塑料33%(全球4.14亿吨)作为成品,是;作为树脂,正在变成是。供应以汽车和家电的形态离境,而国内产能正在把树脂的进口缺口补上。

尼日利亚人盖房子买的是尼日利亚水泥,而越南和印尼本身就是水泥净出口国。中国供应的不是基底的全部,而是其中会移动的那部分:发电的机器、储电的机器,以及越来越多用电的机器。这套堆栈组装起来,就是《电气化强国架构(上)》的主题。

电力目前约占世界终端能源的五分之一,20所以一场复制当前结构的建设,大约五分之一由中国供应。而一场跑在最便宜的新增电源——光伏加储能——之上的建设,则大部分由中国供应。份额和规模挂在同一根杠杆上:电气化每提高一个百分点,这场建设在一次能源上就更小,在中国含量上就更大。

2000年到2024年,美国发电量增长13%,中国增长约650%。中国今天的发电量是美国的两倍多,也超过美国、欧盟和印度三者之和。21

这不是一个政治论点。一场行星尺度的建设,无法靠意向宣言来供应,也无法靠运行在二十年时间线上的产业回流计划来供应。它由那些已经拥有工厂、施工队、资产负债表和制度耐心的实体来供应。能力先于偏好。认真对待中国的工业产能不是审美选择,而是一道算术题。


Ⅸ · 守成者与制造者

战后类比成立,但有一处不对称:今天的美国在结构上已经不是1955年的美国。它的能源消费这个世纪没有动过(2000年95.6 EJ,2024年95.5 EJ),人口却增长了23%,于是人均吞吐量下降19%,落在1979年的水平之下。22它在少数孤立的高利润品类上仍保有制造深度——航空航天、先进半导体、软件——但基础层被掏空了:水泥、钢铁、变压器、基础化工、重型机械。

它也丢掉了大规模建造的制度记忆。在有可比数据的地方,美国城市轨道交通的造价是中国同类项目的数倍。23而它的金融架构已经为短周期的、榨取式的回报和轻资产软件做过优化——恰好是文明基础设施所需的三十到五十年资本周期的反面。

中国则相反,是上升中的制造者:当代的工程能力、吞吐的势能、有耐心的融资。金融化的守成者与工业化的制造者之间的这层不对称,就是未来25年不会是过去25年延续的原因。这是本刊物的分析内核,也是我们把中国的五年规划当作有已验证执行能力和过往记录的部署指令、而不仅仅当作政治宣传来读的原因。过去25年验证了这个读法。未来25年取决于他们能否守住这条路。到目前为止,他们在能源与材料上的建设说他们守得住。


Ⅹ · 基本准则

物理产能是人类历史的上游变量。总体的人口轨迹比头条叙事更可靠。由具备执行能力的国家所公布的长期规划,是值得按面值对待的部署指令。未来25年的全球财富创造会跟着这场建设走,而不是跟着关于这场建设的金融评论走。

盯住物理堆栈和供应链。让总体数据的分量压过逐事件的评论。当框架指向那里时,愿意落在发达市场共识之外的结论上。

三十五亿人坐在一条每年46 EJ就能清除的地板之下。它上面的那段攀登要花四倍半于此,而让这场攀登得以电气化的机器,在一个国家制造。中国那套一体化的能源基础设施堆栈,正在成为全球南方发展的操作系统。把它建起来是一个问题,转换到它是另一个;把它卖出去,是第三个。

门道 · Workings
注释

每一个承载论证的数字都附来源。凡属本刊物自行构建的数字都会注明,其推演过程见下方的推导,其中包含完整的国家列表,以便可核对的不只是总量,还有计数。

  1. 收入:世界银行经Our World in Data,人均GDP购买力平价(不变国际美元),2025年:中国25,066.52,英国53,993.12。能源:Our World in Data《人均能源使用》,2024年:中国34,514.457 kWh,英国28,015.771 kWh,按每kWh 0.0036 GJ换算为124.3 GJ和100.9 GJ。比值:46.4%与123.2%。注意两组数据相差两年;这对两个比值都没有实质影响。口径:领土口径,这是刻意的;见推导B2,那里也说明了这一比较在消费口径下会怎样,因为它会翻转。
  2. 汉斯·罗斯林,《事实》(2018),四个层级大致以2011年购买力平价每天2、8、32美元为界,人口约为10亿/30亿/20亿/10亿。这些是书中的数字。Gapminder此后把底层数据依次换到2017年和2021年购买力平价,同时保持边界不变,因此当前各层级的人口与书中不同。
  3. 斯米尔给出的主导燃料转型时间是50至60年,"两到三代人"是50至75年。他考虑的是一种新来源在世界一次能源份额中的攀升(原油达到全球供应5%之后,又用了40年才到25%),而不是一次完成的替换。他并未在光伏或中国的问题上让步;他2024年的著作仍以化石份额仅从86%降到82%作为主线。
  4. 四大支柱的框架出自瓦茨拉夫·斯米尔《世界真正如何运转》(2022)。此处的吨位是明摆着研究的独立核实。斯米尔给出的是水泥约45亿吨、钢铁18亿吨、塑料4亿吨、合成氨1.8亿吨。当前数字:USGS给出2025年世界水泥38亿吨,worldsteel给出粗钢接近18.5亿吨,合成氨接近1.9亿吨。表中的比较:中国在2011–2013年浇筑了67.3亿吨水泥,而美国整个20世纪约为45亿吨。
  5. 斯米尔的这一主张贯穿《世界真正如何运转》("今天将近80亿人口中,至少40%、最多50%无法获得食物")、《大地的丰饶》("世界上约五分之二的人口将不会存在")以及他1997年在《科学美国人》上的文章。Erisman等(2008)在《自然·地球科学》上独立得出48%。另有一个流传很广的相关说法,称一个人体内的氮有一半来自哈伯-博施装置;它出自科普,附带的"生活在发达国家"这一限定通常被丢掉,而且结果依饮食而异。本文不使用它。
  6. 中国占世界人口的17.0%至17.6%,且在下降,峰值是1974年的约22.8%。英国在煤炭鼎盛期的约2%和美国在石油鼎盛期的约6%,都是本土人口口径;1900年的大英帝国体系有4.12亿人,约占人类的23.5%,那是另一个说法,不是这里所作的那个。
  7. 这个楔子来自燃烧转换的热效率:内燃机或凝汽式电厂中大约三分之一的燃料能量到达有用功,而电力驱动的损失只有高个位数。这是一个关于终端能源的主张。推导B7展示了它进入本文自身数字所使用的一次能源核算之后会变成什么样,而这也正是第Ⅷ节要带上那条限定的主要原因。
  8. 作者基于注释1中的两组序列,对30个大型经济体所作的构建。每1,000美元购买力平价GDP对应的吉焦数:埃塞俄比亚0.80,尼日利亚0.98,孟加拉国1.26,英国1.87,意大利1.92,德国2.17,巴基斯坦2.27,印度2.80,日本2.89,越南3.40,美国3.59,韩国4.52,中国4.96,俄罗斯5.31,沙特阿拉伯5.53,加拿大6.07,伊朗8.38。完整表格见推导B5。
  9. 人均能源,GJ,2024年:中国124.3,西班牙122.0,意大利102.9,英国100.9,葡萄牙93.3,对应的购买力平价收入分别为25,067、49,318、53,606、53,993和42,577美元。巴基斯坦12.7对尼日利亚8.0,在grapher序列上是159%,但尼日利亚的数字是EIA补入的、巴基斯坦的来自Energy Institute,一次比较内部混了两个口径,所以正文说的是"多约60%"而不是一个小数。在单一来源、口径一致的2023年基础上,这个比值接近156%。孟加拉国的收入比尼日利亚高6.5%,正文称之为"与尼日利亚的收入相当"。
  10. 70 GJ和150 GJ这两条边界是本刊物的构建。

    Gapminder、斯米尔、饱和文献和体面生活能源文献都没有把任何发展阶梯映射到人均吉焦;饱和文献也提供不了这两条:它任何一类指标的最高门槛是125 GJ,而它的结论恰恰是发展成果很早就饱和。

    推导B3给出构建过程及其敏感性。

  11. R. B. Jackson等(2022),《生态圈》(Ecosphere)13(4): e3978。140个国家,九项指标。门槛在论文中的定义是"第99百分位曲线达到所观测指标最大分值95%时的能源消费量",以非线性分位数回归拟合到每个能源水平上表现最好的国家,而非拟合到平均值。电力可及性12 GJ,基础卫生15 GJ,婴儿死亡率(一岁以下,不是五岁以下的儿童死亡率)24 GJ,预期寿命30 GJ;九项指标中任何一项的最高门槛是空气质量的125 GJ,九项中有八项在10 GJ到75 GJ之间进入平台。1971–2018年间从约22 GJ到约30 GJ的漂移只针对预期寿命做过,不是其余指标的性质。作者声明"拟合曲线并不意味着能源使用是这些指标的直接因果主因"。
  12. 预期寿命来自联合国《世界人口展望》经Our World in Data:1978年63.1岁,1995年70.4岁,2023年78.0岁。能源:1995年人均29.4 GJ,2024年124.3 GJ,替代法序列,增量95 GJ。口径:本文全文使用替代法。物理含量口径在同一区间给出的是80 GJ;随着中国非化石份额上升,两者会分开。1978年农村家庭通电率为53.3%,同期行政村为61.05%、乡镇为86.86%:《中国电力工业年鉴》(1980),转引自潘家华等,《Rural Electrification in China 1950–2004》,斯坦福大学能源与可持续发展项目,工作论文第60号,2006年12月。
  13. 作者构建;推导B1与B4,其中含完整国家列表。120个国家,79.69亿人,619.9 EJ。低于30 GJ:48个国家,35.2亿人,消费59.3 EJ,即所覆盖能源的9.6%。对照约81.6亿的世界人口,这是人类的43.1%;正文说43%,而不是仅按覆盖集合计算所得的44.2%。最富的十分之一占能源的35%,最穷的一半占12%。
  14. 同一构建。70–150 GJ这一阶梯容纳32个国家的24.8亿人;中国的14.2亿占其中的57.3%。对照约81.6亿的世界人口,该阶梯占人类的30.4%;正文说30%。图表中的31%是该阶梯在覆盖集合中的份额。其后依次是日本5.0%、伊朗3.7%、土耳其3.5%、德国3.4%。
  15. Oswald, Owen & Steinberger(2020),《自然·能源》5, 231–239,覆盖86个国家、374个"国家×收入组"分段:"38%的人年人均消费低于10 GJ……若按国家平均值衡量,我们只会测到8%。"口径提醒:这些是基于消费的家庭终端能源足迹,大约只有本文其他地方所用领土一次能源的一半,并且排除了足迹中属于政府和资本形成的那30%,而后者正是本文所讨论的建设。10 GJ的家庭足迹大致相当于20 GJ的一次能源,落在Jackson的电力和卫生门槛之上而非之下,所以这两支文献在换算之前不能并排摆放。此处仅取其方向和数量级,用于说明国家平均值的偏差。
  16. 作者构建;推导B6。至30 GJ的缺口为46.4 EJ(619.9的7.5%),至70 GJ为210.7 EJ(34.0%),至150 GJ为666.4 EJ(107.5%),每一项都保持已高于该门槛的国家不变。按国家平均值计算,因此低估了让每一个人都达到该水平的成本。
  17. 联合国《世界人口展望》2024年修订版,中位变体:2025至2050年的增量为14.328亿,其中非洲、亚洲和大洋洲合计13.729亿,即95.8%。仅非洲一项为64.0%,印度为15.1%。这是一个净增量,掩盖了东亚的大幅收缩:同一窗口内中国减少约1.56亿。流传较广的94%是另一种以毛增长为分母的算法,不是同一个数字。
  18. 替代法把非化石电力除以约0.41的假定火电发电效率,换算成一次能源当量,因此一焦耳非化石电力被计为约2.44焦耳。化石燃料按其物理能量含量计入。推导B7。
  19. 品类选择:新增电源中可贸易的机器品类(光伏、风电、储能、核电;水电为现场建造,煤电与气电属于存量体系),以及四大材料支柱(水泥、钢铁、合成氨、塑料)。产出份额。水泥45%(USGS 2025年世界总量38亿吨中的17.0亿吨)。粗钢52%(9.61亿吨,2025年)。光伏全链条各环节均超过80%(这是保守说法,硅片更接近97%)。锂离子电池超过全球制造产能的80%,电网储能几乎全部使用中国的磷酸铁锂电芯。风电:2024年前四大风机供应商均为中国企业,金风科技居首、超过20 GW(GWEC供应侧数据,2024年);三分之二这个数字是推导得出的:中国国内装机约80 GW加上海外5.5 GW,对照全球装机127 GW。核电:中国在建29台反应堆,全球约60台(IAEA PRIS);IEA统计的是15个国家在建78 GW,其中一半是中国的。合成氨:按含氮量计为31%(USGS,2024年:中国4,700万吨氮,世界1.5亿吨氮,约合1.9亿吨合成氨)。塑料:4.138亿吨中的33.3%(Plastics Europe,2023年)。可贸易性:世界水泥与熟料贸易占产出的3%到6%,视年份以及是否计入熟料而定。该分母包含中国,而中国生产世界水泥的45%却几乎不出口;只看非中国产量,进入贸易的份额接近11%。越南出口约3,000万吨,印尼约1,200万吨,尼日利亚约100万吨。印度的净头寸不到自身产量的1%,且不出现在世界主要出口国排名中,因此未列出。合成氨贸易每年1,800万至2,000万吨,不到产出的十分之一。风电:2024年在中国境外安装的5.5 GW中,金风科技与远景能源占98%。核电:俄罗斯在埃及、孟加拉国、土耳其、匈牙利、印度和中国承建海外项目;韩国在阿联酋的四台机组已投入商运;中国出口的反应堆,从早期的CNP-300到华龙一号,全部在巴基斯坦。此处的水泥贸易数字没有一手来源。
  20. 电力约占世界终端能源消费总量的五分之一。此处未给出一手来源;该数字为近似值,并且对供应者主张的规模具有承载作用。与它相乘的另一项——中国在光伏和电池制造中的份额——见注释19。
  21. 美国:EIA净发电量,全部部门:2000年3,802.1 TWh,对照2024年4,308.6 TWh,即+13.3%。按Energy Institute的总量口径,2024年为4,634.8 TWh,增幅接近15%;这里点名序列,是因为两者不同。中国在同一窗口内增长约650%,2024年达到10,087 TWh,对照印度的2,030 TWh。这一比较在任何已发表的口径上都成立。在同一EIA序列上,2025年创下纪录,+2.8%,使2000–2025年的增幅达到+16.5%。
  22. 美国一次能源,同一OWID序列:2000年95.57 EJ,对照2024年95.50 EJ,下降0.1%,同期人口从2.815亿增至3.454亿,即22.7%。折成人均,是339.51 GJ降至276.48 GJ,降幅18.6%,比1979年341.4 GJ的峰值低19.0%。来源说明:2024年的端点直接取自grapher;历史点位来自对同一序列的二手重建。人均乘以人口在两端都能把总量复现到0.1%以内。停滞这一主张附着于总量,而不是人均数字。
  23. Transit Costs Project:美国城市轨道交通约为每英里16.01亿美元,对照非美国的全球平均4.78亿美元,约3.3倍。中国的地铁建设按购买力口径约为每公里2.5亿美元,使美中倍数接近四。两点限定:该项目指出,比美国更贵的那五个国家在修建多得多的隧道;另有一项竞争性研究发现溢价接近50%。该项目未发布工期比较,只有中国和印度建得又便宜又快这一定性结论。
推导
P已发表,附来源 D推导得出,附公式 A假设,附敏感性 !未确立,已标注

B1 · 数据管线,以及哪条路径能复现

P来源是Our World in Data grapher的《人均能源使用》(kWh/人)与《一次能源消费》(TWh)两个页面,2024年。把它精确命名很重要,因为通向"OWID能源数据"的三条看似都成立的路径会给出三个不同答案,而只有一条能复现这里的数字。

路径它给出什么能否复现?
Energy Institute《世界能源统计评论》本身2024年世界一次能源592 EJ否。本文所有百分比的分母都是619.9或631。
GitHub上的owid/energy-data CSV有2024年数据行的国家79个,覆盖世界人口的79%;尼日利亚、埃塞俄比亚、刚果(金)、坦桑尼亚、肯尼亚、乌干达、苏丹、缅甸和阿富汗只有2023年数据行否。以它重建阶梯,低于30 GJ的是20.5亿人,不是35.2亿人。
OWID的grapher约120个国家,世界总量631 EJ是。本文用的就是这条路径。

Pgrapher自身的来源行写的是:"U.S. Energy Information Administration (2026); Energy Institute – Statistical Review of World Energy (2025); Population based on various sources."凡Energy Institute没有覆盖的国家,OWID用EIA补上。这种补入大致从前80大经济体以下开始,也就是说阶梯表中较穷的那一半——论证所依赖的那一半——用的是EIA而不是EI。尼日利亚的8.0 GJ就是一个EIA数字(7.55 MMBtu)。这一点是披露而非辩护:这是一个混合来源的序列,任何跨过接缝的单一比较,都在出现的地方作了标注(注释9)。

D两个世界总量不同,是因为它们统计的国家不同,而且对非化石电力把替代法应用在了不同的底层序列上。本文使用的分母是OWID的631 EJ;若用Energy Institute自己的592 EJ,地板成本会从7.5%升到7.8%,这不改变本文的任何主张。

D人口不取自第三个序列,而是按人口 = 总TWh × 10⁹ ÷ 人均kWh推导得出,这样可以保证此处的分母就是OWID所用的分母。校验:中国48,987.1 ÷ 34,514.457 = 14.19亿;印度11,336.057 ÷ 7,812.9277 = 14.51亿。

D全文换算:1 kWh = 0.0036 GJ1 TWh = 0.0036 EJ

A覆盖范围:120个国家,79.69亿人,619.9 EJ,即世界人口的97.7%和世界一次能源的98.2%。被排除的2.3%约为1.9亿人,分散在约140个小国,一头偏向海湾和北欧经济体,另一头偏向非洲小国。

B2 · 为何用领土口径,以及选它的代价

D这些是领土口径的数字:在一国境内烧掉的能源,不论它所生产的商品最终由谁使用。另一种选择是基于消费的核算,它把贸易品中所蕴含的能源重新分配给购买国。

P把已发表的足迹与领土比率套上去,本文开头的那个比较会翻转。按EXIOBASE 2020年的比率(中国×0.948,英国×1.260),中国的124.3 GJ变成117.8,英国的100.9变成127.1。中国落在英国的93%,而不是123%。按Owen等(2017)《应用能源》190:464–473——该文把英国的消费账户置于领土口径之上45%——中国落在81%。要发生翻转,英中系数比需要高于1.232,而EXIOBASE给出的是1.329,所以这是稳健的,不是勉强的。

A尽管如此,领土口径仍然是这个主张的正确基础,因为这个主张说的是一个国家能造什么,而不是它的居民消费什么。进口品中蕴含的能源,跑的是别人的工厂。一个钢铁全靠进口的国家有很大的能源足迹却没有钢铁工业,也就无法供应任何人的建设。在与产能最相关的那个子集上——人均工业能源——中英差距比123%这个标题数字更宽,而不是更窄。

D所以诚实的表述是两句都要说:中国领土上人均烧掉的能源比英国领土多四分之一,而英国居民的消费足迹超过中国居民。前者是关于工业产能的事实,后者是关于英国生活水平的事实。本文讲的是前者,开篇用的动词是"消费"也正是因为如此。

B3 · 阶梯的构建

P30 GJ这条地板是Jackson等四项生存门槛中最高的一项(注释11)。它是第99百分位的前沿(表现最好的国家在那个能源水平上所达到的),不是集中趋势,而且作者不主张因果关系。

A70和150这两条边界是构建出来的。70 GJ把配给能源的国家与用能源建设的国家分开,位置略高于泰国和巴西,略低于土耳其。150 GJ把仍在积累物理存量的国家与维护存量的国家分开,高于德国、日本和马来西亚,低于韩国、澳大利亚和俄罗斯。

A敏感性。把中间那条边界从70移到60 GJ,约有2亿人上移一档;移到80,约有1亿人下移。把顶部边界在140到160 GJ之间移动,涉及不到1亿人。本文没有任何主张依赖于这两条边界精确到最近的十吉焦。

B4 · 分布与国家列表

区间国家数人口人口份额能源能源份额区间均值
低于30 GJ4835.2亿占覆盖集合44.2% / 占世界43.1%59.3 EJ9.6%16.8 GJ
30–702012.0亿15.1%60.8 EJ9.8%50.6 GJ
70–1503224.8亿31.1%294.0 EJ47.4%118.7 GJ
150+207.7亿9.6%205.9 EJ33.2%268.6 GJ

D集中度,按人均能源给国家排序后累加:覆盖人口中最富的十分之一占所覆盖能源的35%,最穷的一半占12%。

P完整的120国集合,单位为人均GJ,2024年。总量可以用另一个数据年份重建,但没有这份列表就无法核对计数,这就是它放在这里的原因。

低于30 GJ (48) – BDI 1.0 · COD 1.1 · SOM 1.3 · TCD 1.4 · MWI 1.4 · NER 1.8 · MDG 1.8 · RWA 2.0 · HTI 2.2 · UGA 2.3 · ETH 2.5 · SLE 2.9 · AFG 3.3 · BFA 3.8 · TZA 4.2 · MLI 4.3 · CMR 4.3 · SDN 4.6 · GIN 5.3 · YEM 5.5 · TGO 5.5 · KEN 6.0 · MOZ 6.3 · NPL 6.4 · BEN 7.8 · NGA 8.0 · ZMB 8.6 · MMR 9.3 · CIV 9.4 · AGO 9.6 · SEN 9.7 · BGD 11.0 · PNG 11.1 · GHA 11.7 · PAK 12.7 · NIC 13.8 · ZWE 14.6 · SYR 17.0 · LKA 17.3 · KHM 17.9 · GTM 19.5 · PHL 20.3 · MAR 26.1 · PRK 26.3 · SLV 26.6 · KGZ 27.5 · IND 28.1 · PRY 28.5

30–70 GJ (20) – JOR 33.5 · BOL 33.8 · CRI 34.7 · EGY 34.8 · TUN 36.1 · IDN 37.9 · LAO 39.2 · PER 39.4 · COL 41.9 · DOM 44.1 · LBN 44.2 · ECU 45.8 · VNM 52.6 · UKR 57.2 · IRQ 57.6 · DZA 58.5 · MEX 63.6 · BRA 66.6 · ROU 67.3 · UZB 68.9

70–150 GJ (32) – THA 71.4 · AZE 72.5 · ZAF 76.6 · ARG 77.5 · MNG 79.6 · PAN 83.2 · TUR 86.1 · VEN 88.5 · SRB 90.8 · PRT 93.3 · CHL 94.5 · HUN 97.0 · GBR 100.9 · BGR 102.2 · ITA 102.9 · POL 105.1 · ISR 106.5 · GRC 115.1 · DNK 118.2 · SVK 118.4 · LBY 120.1 · ESP 122.0 · CHN 124.3 · IRL 124.5 · BLR 124.7 · CZE 131.7 · DEU 136.1 · FRA 136.3 · CHE 136.9 · JPN 139.5 · MYS 139.9 · IRN 141.1

150+ GJ (20) – KAZ 150.7 · NZL 161.0 · AUT 162.7 · TKM 178.3 · NLD 183.0 · BEL 197.5 · SWE 207.0 · FIN 214.4 · RUS 224.9 · AUS 225.3 · KOR 251.7 · USA 276.5 · OMN 304.6 · SAU 348.8 · CAN 352.0 · NOR 358.7 · KWT 383.0 · ARE 496.9 · SGP 650.5 · QAT 772.3

B5 · 单位收入的能源

D每1,000美元的GJ =(人均GJ)÷(人均购买力平价GDP ÷ 1,000),能源用2024年,收入用2025年。30个大型经济体的分布从0.80(埃塞俄比亚)到8.38(伊朗),相差10.5倍。

A两端的极值是有信息量的,不是错误。低端被未计入的生物质压低,高端被补贴的国内燃料和寒冷气候下的开采抬高。未受扭曲的中段(英国1.87到中国4.96)仍然横跨2.7倍,而论证依赖的正是这一段。

B6 · 缺口积分

缺口(阶梯) = Σ低于该阶梯的国家 人口 × (阶梯 − 人均能源)

已经处在或高于该阶梯的国家,不贡献缺口。

门槛低于的国家数低于的人口缺口On 619.9 EJ
30 GJ4835.2亿46.4 EJ+7.5%
70 GJ684.73 bn210.7 EJ+34.0%
150 GJ1007.20 bn666.4 EJ+107.5%

D人口增长是单独叠加的:多出的14亿人在30 GJ处是42.0 EJ,在70 GJ处是98.0 EJ。正文里"三分之一到一半"的区间是210.7 EJ(+34.0%)对照308.7 EJ(+49.8%):同一个70 GJ目标,一个不含新增人口、一个含。这不是围绕目标值的区间;若在地板处,对应的数字会是+14.3%。

A这个方法不对时间、速度或技术作任何假设。它不是预测,而是一个既定目标的物理规模,所以它不带转型速率,也不带日期。

A它是双重意义上的地板。把一个国家的均值提到30 GJ,并不等于让其中每个人都超过30 GJ,而注释15表明国内的分布很宽。而且,以薪柴形式交付的一吉焦,并不做一吉焦的功。

D已独立重建。以另一个数据年份和另一套国家集合(2023年,211个国家,覆盖世界人口的99.9%)重建,同一方法给出:到地板48.8 EJ(对照46.4),到70 GJ为216.7 EJ(对照210.7),到150 GJ为687.2 EJ(对照666.4),吻合度在3%到5%以内,地板以下35.7亿人对照35.2亿。计数在不同国家集合之间无法对齐,这正是B4要公布列表的原因。

B7 · 这个单位对电气化楔子做了什么

P替代法把一焦耳非化石电力计为本应用于发出它的化石一次能源,除以约0.41,系数约为2.44。

D于是第Ⅲ节的那个楔子——三焦耳燃料被一焦耳电力替代——在不同单位下的登记结果差别极大:

口径3 J燃料变成节省
终端能源(到达机器的那部分)1.0067%
替代法一次能源,非化石电力2.4419%
物理含量,燃煤发电按40%2.5017%
物理含量,燃气联合循环按55%1.8239%

D这套核算吸走了大约七成的红利:交付能源上67%的节省,在计算这场建设所用的单位里只显示为19%的节省。

D把它用到攀升至70 GJ的那210.7 EJ上,按替代法口径:四分之一电气化的攀登是200.9 EJ,一半电气化是191.0,四分之三是181.2,完全电气化是171.3。若换到终端能源的视角,同一场完全电气化的攀登只是其中的一小部分。正文给出的是替代法的数字,因为那是本文其他每一个数字所用的口径。

!任何一场实际攀登的电气化份额都尚未确定,它是本框架中最大的单一开放变量。而且按第Ⅸ节,它同时也是决定这场建设有多大比例由中国供应的那个变量。

A效率通常也朝同一方向走,此处未计入。要注意,Jackson预期寿命门槛的历史漂移——从1971年的约22 GJ到2018年的约30 GJ——不是反证:门槛是相对于所观测到的最大分值定义的,而这个分值随着全球预期寿命在该窗口内提高约14年而上升。2018年的30 GJ买到的结果,实质上好于1971年22 GJ买到的,作者把这一小幅漂移作为门槛稳健的证据来呈现。

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