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世界能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)與主要國家轉(zhuǎn)型實(shí)踐

石油科技論壇雜志發(fā)布時(shí)間:2020-10-29 10:27:22

摘 要:全球能源轉(zhuǎn)型主要趨勢(shì)包括能源效率的全面提升、現(xiàn)有能源利用系統(tǒng)的變革、可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用。各國由于資源稟賦、能源戰(zhàn)略、技術(shù)水平等差異,走上了不同的轉(zhuǎn)型道路。美國在追求能源獨(dú)立的前提下,以天然氣和可再生能源作為過渡能源,推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)清潔化;德國大力削減化石能源消費(fèi),廢棄核電,率先推進(jìn)可再生能源規(guī)?;瘧?yīng)用,在歐洲能源轉(zhuǎn)型中具有代表性;日本立足國情,將技術(shù)優(yōu)勢(shì)作為能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略手段;中東國家出于能源政治、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的考慮,也加入全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展隊(duì)伍,開始推進(jìn)可再生能源應(yīng)用;中國以控制能源總量消費(fèi)、加大非化石能源供應(yīng)、推進(jìn)節(jié)能減排為主要舉措,為世界能源轉(zhuǎn)型做出了突出貢獻(xiàn)。各國能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和啟示包括:能源轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期的艱巨任務(wù),中國需立足國情并走好通往低碳未來的過渡階段;規(guī)模經(jīng)濟(jì)是新興能源技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化的重要推力;交通是各國能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)和難點(diǎn)領(lǐng)域;能源轉(zhuǎn)型需要在開放的國際合作視野下進(jìn)行創(chuàng)新。

  高 慧  楊 艷  劉雨虹

  劉 嘉  劉月洋  吳謀遠(yuǎn)

  中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

 

  關(guān)鍵詞:能源轉(zhuǎn)型;能源政策;能源效率;可再生能源

1 世界能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)

  21世紀(jì)以來,為應(yīng)對(duì)全球能源需求增長(zhǎng)、油價(jià)波動(dòng)和日益嚴(yán)峻的氣候環(huán)境問題,許多國家開展了能源生產(chǎn)和消費(fèi)的轉(zhuǎn)型發(fā)展實(shí)踐??v觀各國能源戰(zhàn)略和具體措施,全球能源轉(zhuǎn)型大致包括如下3方面主要路徑。

  第一,能源效率全面提升。20世紀(jì)70年代,能效開始作為“隱藏的能源”得到普遍關(guān)注并逐漸影響各國能源政策制定。全球能耗強(qiáng)度(單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗)持續(xù)下降,1970—2010年間,平均每年下降1.3%,2010年以來,平均每年下降2.1%,其中中國能耗強(qiáng)度降速最快、降幅最大(圖1)。國際能源署(IEA)提出“能效不僅是隱性的能源,更是第一能源”,其最早的11個(gè)成員國提升能效的投資已帶來顯著的節(jié)能效益。2010年,這11個(gè)成員國的節(jié)能量超過任何一種能源的消費(fèi)量,與石油和天然氣的消費(fèi)量總和相當(dāng)。

  第二,現(xiàn)有能源利用系統(tǒng)變革,電力、氫能等二次能源消費(fèi)規(guī)模不斷擴(kuò)大。電力在終端能源消耗中所占的比例已從2000年的16%,增長(zhǎng)到2018年的20%。國際可再生能源署(IRENA)認(rèn)為,全球電力需求量將持續(xù)高速增長(zhǎng),2050年,電力在終端能源消費(fèi)中所占比例將提高到49%左右。國際能源署認(rèn)為,全球電力需求的增長(zhǎng)在發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家將表現(xiàn)出兩條截然不同的路徑:在發(fā)達(dá)國家,電力需求增長(zhǎng)將被數(shù)字化和電氣化技術(shù)進(jìn)步帶來的能效全面提升所抵消;在發(fā)展中國家,家庭收入的增長(zhǎng)、工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和服務(wù)業(yè)的發(fā)展正在有力地推動(dòng)電力需求增長(zhǎng),按照既定政策,預(yù)計(jì)2019—2040年,發(fā)展中國家對(duì)全球電力需求增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)接近90%(圖2)。

  在20世紀(jì)70年代以來幾次短暫的“氫能熱”之后,近年全球能源清潔低碳化趨勢(shì)和氫能技術(shù)進(jìn)步共同推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)步入商業(yè)化發(fā)展早期。世界各國的支持政策和氫能利用項(xiàng)目數(shù)量迅速增加。截至2019年底,全球已建成432 座加氫站,另有226座計(jì)劃建設(shè)。國際氫能委員會(huì)(Hydrogen Council)認(rèn)為:全球?qū)?030年開始大規(guī)模利用氫能,2040年氫能將承擔(dān)全球終端能源消費(fèi)量的18%,2050年氫能利用可以貢獻(xiàn)全球二氧化碳減排量的20% ;2020—2030年,氫的高壓氣態(tài)、液態(tài)及管道運(yùn)輸成本將分別下降60%、59%、63%,氫在合成氨、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、大客車、重型卡車的應(yīng)用成本將分別下降45%、35%、45%、50%。

  第三,可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用。風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電成為全球成本下降最快、平均成本最低的可再生能源發(fā)電方式。2018年,除海上風(fēng)電以外,全球各地多種可再生能源發(fā)電技術(shù)的成本開始具備較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力(圖3)。在許多國家和地區(qū),可再生能源已開始了對(duì)化石能源發(fā)電的存量替代。中國是世界上可再生能源利用規(guī)模最大、平均成本最低的國家,從2014年開始,每年的風(fēng)電和太陽能發(fā)電量均超過全社會(huì)新增用電量。

2 主要國家能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐

  在能源轉(zhuǎn)型的漫長(zhǎng)過程中,各國由于資源稟賦、能源戰(zhàn)略、技術(shù)水平、環(huán)境承載力等基礎(chǔ)條件的不同,走上了不盡相同的實(shí)踐道路。

  2.1 美國

  自1973年第一次石油危機(jī)開始,美國歷屆政府將“能源獨(dú)立”作為能源政策的核心思想,通過擴(kuò)大能源供給、以市場(chǎng)調(diào)節(jié)能源需求、適度開發(fā)新能源、支持先進(jìn)能源技術(shù)研發(fā)等手段,探索能源獨(dú)立的道路。2007年,美國能源部成立了先進(jìn)能源研究計(jì)劃署(The Advanced Research Projects Agency-Energy,ARPA-E),2009年以來資助了數(shù)百個(gè)研究項(xiàng)目,研究領(lǐng)域涉及太陽能、風(fēng)能、生物燃料、儲(chǔ)能技術(shù)、靈活輸電技術(shù)、碳捕集技術(shù)、建筑節(jié)能技術(shù)等,其中多項(xiàng)技術(shù)已取得重大進(jìn)展并走向商業(yè)化應(yīng)用,為世界能源技術(shù)進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)。奧巴馬就任總統(tǒng)后簽署的《2009年美國清潔能源與安全法》,首次系統(tǒng)提出清潔能源和節(jié)能減排發(fā)展目標(biāo),初步確立了美國能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)體系,此后部分目標(biāo)不斷調(diào)整,聯(lián)邦政府和各州政府出臺(tái)了多項(xiàng)支持性政策。

  與歐洲的高比例可再生能源、激進(jìn)的碳減排目標(biāo)政策不同,美國能源轉(zhuǎn)型是在實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”的前提下推動(dòng)能源系統(tǒng)清潔化,以增加清潔能源(包括核電、可再生能源、天然氣和潔凈煤等)應(yīng)用比例為主要手段。2000年,美國和德國化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比例分別是85%和88. 6%,從這一角度來看兩國能源轉(zhuǎn)型起點(diǎn)相似;2018年,美國和德國可再生能源在一次能源消費(fèi)量中所占比例分別為11.4%和16.6%,德國略勝一籌??v觀1973年以來美國的能源生產(chǎn)、消費(fèi)和進(jìn)出口情況,自2005年起,美國可再生能源和核電產(chǎn)量快速增長(zhǎng),清潔能源消費(fèi)比例加速上升;2010以來,一次能源產(chǎn)量快速增長(zhǎng),并在2019年實(shí)現(xiàn)了“能源獨(dú)立”(圖4)。

  2.2 德國

  歐洲發(fā)達(dá)國家一直走在能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化的前列,對(duì)可再生能源發(fā)展前景最為看好,采取了有力推進(jìn)措施并且取得顯著成效。德國是歐洲能源轉(zhuǎn)型的代表性國家。

  德國能源資源稟賦不佳,除了煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)豐富外,石油和天然氣高度依賴進(jìn)口。德國能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐始于21世紀(jì)初,確立了“能源安全、經(jīng)濟(jì)效率和環(huán)境可承受”的能源政策三大目標(biāo),核心思想是可持續(xù)發(fā)展。2000年,德國出臺(tái)《可再生能源法》,確定了可再生能源發(fā)展的多項(xiàng)激勵(lì)措施,并分別在2004年、2009年、2012年、2014年針對(duì)實(shí)際情況做出修訂和調(diào)整。2014年底,德國頒布《國家能效行動(dòng)計(jì)劃》,對(duì)能源消費(fèi)總量、建筑能效和交通能效等提出行動(dòng)目標(biāo)??疾?020年之前所完成的半數(shù)轉(zhuǎn)型目標(biāo),與其他國家相比,德國是能源轉(zhuǎn)型的“優(yōu)等生”(圖5)。

  德國的能源轉(zhuǎn)型舉措主要包括減少能源消費(fèi)和提高能效、棄用核能、擴(kuò)大可再生能源利用3個(gè)方面。整體而言,德國在減少能源消費(fèi)、提高能效方面的政策目標(biāo)完成情況不理想。2018年,德國一次能源消費(fèi)總量?jī)H比2008年減少了10.3%,難以實(shí)現(xiàn)2020年比2008年減少20%的目標(biāo)。由于德國建筑能耗占全國能源消費(fèi)量的25%左右,建筑節(jié)能被視作節(jié)能降耗的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來,德國建筑節(jié)能改造比例每年平均為0.9%,沒有達(dá)到“每年改造2%”的政策目標(biāo)。電動(dòng)汽車的推廣數(shù)量也未達(dá)到目標(biāo)。未來,德國計(jì)劃加大建筑節(jié)能改造和電動(dòng)汽車、氫燃料電池汽車的支持力度。在棄用核能方面,2011年日本福島核電站事故之后,德國確立了核電站退出計(jì)劃,當(dāng)年關(guān)閉了17座核電站中的8座,并計(jì)劃在2022年之前完全淘汰核電站。截至2019年底,德國已廢除11座核電站,其余6座將在2020—2022年按計(jì)劃全部廢除。在擴(kuò)大可再生能源利用方面,2020年各項(xiàng)政策目標(biāo)均可實(shí)現(xiàn),其中可再生能源發(fā)電量在總發(fā)電量中的比例從2000年的7%穩(wěn)步提升到2019年的45%,已于2018年提前實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

  2.3 日本

  日本能源消費(fèi)高度依賴進(jìn)口,能源自給率低于10%,是發(fā)達(dá)國家中能源自給率最低的國家之一。日本能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的主要思路不拘泥于能源自給率,著力通過能源技術(shù)優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)資源稟賦的劣勢(shì),將能源技術(shù)能力作為保障能源安全、穩(wěn)定能源供給、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略性手段。2018年,日本發(fā)布了第五次《能源基本計(jì)劃》,提出了能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的新目標(biāo)、新路徑和新方向(表1)。

  日本以積極的措施推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。在能源生產(chǎn)方面,日本尋求更多的能源供給選擇,如加強(qiáng)近海油氣資源勘探、加快可燃冰商業(yè)開發(fā)進(jìn)程,以及建設(shè)從澳大利亞和文萊進(jìn)口液氫的項(xiàng)目。由于在2030年以前將火電作為主力電源,日本近年來持續(xù)擴(kuò)大整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、碳捕集與封存等先進(jìn)技術(shù)的利用規(guī)模,并加速淘汰落后火電機(jī)組。自2012年推行可再生能源發(fā)電固定收購價(jià)制度以來,可再生能源裝機(jī)容量大幅增長(zhǎng),光伏發(fā)電占比不斷攀升。

  在能源消費(fèi)方面,2012—2016年,日本能源消費(fèi)總量減少了6.1%,接近實(shí)現(xiàn)2030年節(jié)能目標(biāo)所需的平均速度。日本能源轉(zhuǎn)型以氫能規(guī)模化利用為顯著特色和重要抓手,將氫能與電力和熱能并列定位為核心二次能源,并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的愿景,希望通過氫燃料電池實(shí)現(xiàn)氫能在家庭、工業(yè)、交通甚至全社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用。日本在《氫能基本戰(zhàn)略》提出的主要發(fā)展目標(biāo)詳見圖6。

  過去30多年,日本政府投入數(shù)千億日元用于氫能及燃料電池技術(shù)研發(fā)推廣,并對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和終端用戶進(jìn)行補(bǔ)貼。日本氫能和燃料電池技術(shù)專利數(shù)量居全球第一,已步入燃料電池汽車和家用燃料電池的商業(yè)化推廣早期。日本的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全球,2014年上市的豐田Mirai燃料電池乘用車已在全球售出7000輛,占全球燃料電池乘用車總銷量的70%;豐田還推出了燃料電池大巴Sora和燃料電池叉車。2009年上市的家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)Ene-Farm是目前世界上規(guī)模最大、推廣最成功的商業(yè)化燃料電池利用系統(tǒng)。Ene-Farm利用城市管網(wǎng)天然氣或液化石油氣,通過燃料電池技術(shù)同時(shí)生產(chǎn)電和熱水,一套裝置大約可提供日本普通家庭平均能耗的40%~60%,減少約50%的碳排放,每年節(jié)省60000~75000日元電費(fèi)(約為3500~4400元人民幣)。截至2019年5月,Ene-Farm已累計(jì)售出29萬套,售價(jià)比剛上市時(shí)下降75%。然而,燃料電池汽車和Ene-Farm的推廣速度、發(fā)展規(guī)模都與政策目標(biāo)的要求有較大差距。日本政府計(jì)劃未來將以更大力度推動(dòng)氫能利用。

  2.4 中東國家

  20世紀(jì)中葉,全球步入油氣時(shí)代,國際能源體系形成了在能源形態(tài)上高度依賴油氣、在能源供應(yīng)上高度依賴中東的格局。中東國家嚴(yán)重依賴油氣收入,尚未建立起完整的現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)和國民經(jīng)濟(jì)體系。這種依賴,在提升中東國家國際話語權(quán)和財(cái)富水平的同時(shí),也預(yù)示了這些國家在下一次全球能源轉(zhuǎn)型中的尷尬處境。

  21世紀(jì)以來,全球能源格局發(fā)生重大變化,以美國頁巖氣革命為代表的非常規(guī)油氣開采量爆發(fā)式增長(zhǎng),可再生能源產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,全球能源消費(fèi)中心不斷向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。這些因素促使中東國家對(duì)后石油時(shí)代進(jìn)行戰(zhàn)略思考。近年來,推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、擴(kuò)大可再生能源應(yīng)用比例逐步進(jìn)入政府部門的視野,沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、卡塔爾、科威特等國相繼制定了多項(xiàng)政策目標(biāo)(表2)。

  中東太陽能、風(fēng)能和地?zé)豳Y源豐富,是近年來全球可再生能源成本削減的主要地區(qū)之一,可再生能源已成為最便宜的新建發(fā)電裝機(jī)選擇。阿聯(lián)酋阿勒馬克圖姆太陽能公園的900MW光伏發(fā)電項(xiàng)目,以1.7美分/(kW·h)報(bào)價(jià)成為世界上成本最低的光伏發(fā)電項(xiàng)目之一。沙特阿拉伯、也門、科威特和阿曼的年平均風(fēng)速在7m/s以上,是公認(rèn)的適宜發(fā)展風(fēng)電的地區(qū)。對(duì)中東國家而言,發(fā)展可再生能源可增強(qiáng)能源安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。國際可再生能源組織認(rèn)為,如果這些國家實(shí)現(xiàn)其可再生能源發(fā)展目標(biāo),中東地區(qū)電力部門的用水量將減少12%,可產(chǎn)生顯著的綜合效益。

3 中國能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐

  中國作為世界上最大的發(fā)展中國家,既要在能源資源稟賦欠佳的情況下發(fā)展經(jīng)濟(jì),還要在技術(shù)水平較低的情況下解決相對(duì)脆弱的環(huán)境和生態(tài)問題,能源轉(zhuǎn)型面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

  中國歷來重視能源開發(fā)與利用戰(zhàn)略。早在20世紀(jì)80年代,中國就確立了“能源開發(fā)與節(jié)約并重,把節(jié)約放在首位”的政策方針,并逐步形成較為完善的能源管理政策體系。21世紀(jì)初,為了增加能源供應(yīng)、改善能源結(jié)構(gòu)并保護(hù)環(huán)境,中國跟隨世界步伐,開始加大可再生能源發(fā)展力度,并于2005年制定了《中華人民共和國可再生能源法》。2007年12月,國務(wù)院發(fā)布《中國的能源狀況與政策》白皮書,詳細(xì)介紹了中國能源發(fā)展現(xiàn)狀、能源發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo),可視為中國能源轉(zhuǎn)型的開始。

  2014年6月13日,習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上發(fā)表重要講話,強(qiáng)調(diào)“推動(dòng)能源消費(fèi)革命,抑制不合理能源消費(fèi);推動(dòng)能源供給革命,建立多元供應(yīng)體系;推動(dòng)能源技術(shù)革命,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí);推動(dòng)能源體制革命,打通能源發(fā)展快車道;全方位加強(qiáng)國際合作,實(shí)現(xiàn)開放條件下能源安全”。“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略成為我國能源改革發(fā)展的根本方向。同年11月,國務(wù)院發(fā)布《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》,提出2020年的能源戰(zhàn)略目標(biāo);中美兩國發(fā)表《中美氣候變化聯(lián)合聲明》,提出中國計(jì)劃到2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰。2015年6月,中國政府向聯(lián)合國氣候變化框架公約秘書處提交應(yīng)對(duì)氣候變化國家自主貢獻(xiàn)文件,提出了中國2030年減排目標(biāo)和實(shí)施路徑。2016年10月,中國汽車工程學(xué)會(huì)受國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)和工信部委托,編制發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,描繪了中國汽車工業(yè)未來15年的發(fā)展藍(lán)圖。2016年12月,國家能源局發(fā)布《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016—2030)》,提出2020年的目標(biāo)要求。2017年4月,工信部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》,確立了“力爭(zhēng)經(jīng)過10年努力,成為新車制造大國、新車消費(fèi)大國和汽車產(chǎn)品研發(fā)大國”的發(fā)展目標(biāo)。

  截至2020年,從中國主要能源政策目標(biāo)的完成情況可以看出:(1)中國作為世界能源生產(chǎn)、消費(fèi)第一大國,在能源消費(fèi)總量控制、非化石能源消費(fèi)比例以及單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和碳排放方面的目標(biāo)完成情況良好;(2)交通能效及新能源汽車產(chǎn)業(yè)指標(biāo)完成情況不理想。



  國際能源署高度評(píng)價(jià)中國在國際能源轉(zhuǎn)型中的貢獻(xiàn)。國際能源署前署長(zhǎng)田中伸男認(rèn)為,2014年以來,在世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí),全球碳排放量逐漸呈現(xiàn)與能源消費(fèi)脫鉤的趨勢(shì),這主要得益于中國政府大力推動(dòng)綠色發(fā)展。近年來,國際能源轉(zhuǎn)型有四大革命性變化,分別是:美國成為全球最大的油氣生產(chǎn)國;光伏發(fā)電成為許多國家最便宜的新增裝機(jī)選擇;中國經(jīng)濟(jì)切換至新常態(tài)發(fā)展模式,并推動(dòng)了全國能源系統(tǒng)清潔低碳化;電力的應(yīng)用不斷拓寬至供冷、電動(dòng)汽車、數(shù)字化等領(lǐng)域。其中后3項(xiàng)都由中國主導(dǎo)并做出了突出貢獻(xiàn)。

4 經(jīng)驗(yàn)與啟示

  4.1 能源轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨任務(wù),中國需立足國情走好通往低碳未來的過渡階段

  各國的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和政策都立足于國情,面向長(zhǎng)遠(yuǎn)未來精心設(shè)計(jì)。中國的資源稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、能源消耗規(guī)模和各省市嚴(yán)重不均的發(fā)展基礎(chǔ),決定了中國能源轉(zhuǎn)型任務(wù)格外艱巨而繁重。

  從當(dāng)前到未來的低碳能源世界,各國選擇了不同的過渡路徑。德國重視環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),減少化石能源消費(fèi),廢除核電,率先大力推進(jìn)可再生能源規(guī)?;瘧?yīng)用;日本資源稟賦貧乏,將技術(shù)優(yōu)勢(shì)作為迎接能源轉(zhuǎn)型的主要手段;美國在追求“能源獨(dú)立”的前提下,把天然氣作為與可再生能源并重的過渡能源,推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)清潔化。

  各國在能源轉(zhuǎn)型取得成效的同時(shí),也遇到一系列問題:在政治層面,需協(xié)調(diào)國內(nèi)不同利益主體之間的關(guān)系,并從全球合作的角度來保障能源供應(yīng)安全;在經(jīng)濟(jì)方面,除了可再生能源成本問題、提升能效成本問題和化石能源企業(yè)虧損問題之外,還面臨能源市場(chǎng)整合和新興能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足的問題;在技術(shù)方面,長(zhǎng)期面臨多種能源技術(shù)持續(xù)研發(fā)的需求。

  這些經(jīng)驗(yàn)和問題啟發(fā)中國能源管理部門、能源企業(yè)和相關(guān)學(xué)者,要結(jié)合國情,對(duì)中國的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行深入思考。

  4.2 規(guī)模經(jīng)濟(jì)是新興能源技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化的重要推力

  近年來,在全球可再生能源成本迅速下降的過程中,除了政策支持和技術(shù)進(jìn)步以外,產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)和規(guī)模效益是不容忽視的重要推力。中國得益于較為完備的基礎(chǔ)工業(yè)體系和龐大的市場(chǎng),在推動(dòng)風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、動(dòng)力電池、氫能利用等產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,發(fā)揮了巨大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。2013年以來,在國家政策的大力支持下,中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大規(guī)模,迅速發(fā)展為全球最大的市場(chǎng),同時(shí)也擺脫了困擾光伏產(chǎn)業(yè)多年的“兩頭在外”的尷尬局面。2013—2018年,中國光伏裝機(jī)容量達(dá)到1.74×108kW,年復(fù)合增長(zhǎng)率超過73%,較2012年的0.065×108kW增長(zhǎng)26 倍。光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)從2011年的1元/(kW·h),下降到2020年的0.35~0.49 元/(kW·h)(2020年6月1日開始實(shí)施)(圖7)。在這一過程中,國內(nèi)涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的光伏企業(yè),在2019全球光伏企業(yè)20強(qiáng)排行榜上有16家中國公司,前10名中有7家中國公司。

  在新興能源技術(shù)的發(fā)展過程中,需要以發(fā)展的眼光看待技術(shù)進(jìn)步的“學(xué)習(xí)曲線”及其應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)空間的擴(kuò)張趨勢(shì)。2019年,IEA 發(fā)布《氫能的未來》報(bào)告提出,車用燃料電池的單廠生產(chǎn)規(guī)模,從目前的1000臺(tái)/a到擴(kuò)大到10萬臺(tái)/a,成本可下降21%~28%;加氫站的加氫量在從50kg/d增至500kg/d的過程中,可使每千克氫氣成本降低75%。這種潛在的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期就予以充分考慮,并作為制定長(zhǎng)期決策的依據(jù)。

  4.3 交通是能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)和難點(diǎn)領(lǐng)域

  交通能耗在各國均是能源消費(fèi)的主要領(lǐng)域,在各國一次能源消費(fèi)中占比為25%~40%。德國、中國、日本、美國等國,在交通燃料清潔化、交通能效提高和新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面都遇到了較大的困難。如前文所述,德國、中國和日本在交通領(lǐng)域的2020年政策目標(biāo)完成情況不佳。美國曾把政策重點(diǎn)放在生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展上,然而交通燃料清潔化進(jìn)展比電力系統(tǒng)清潔化緩慢得多。1981年,美國生物燃料在交通燃料中所占比例為0.03%,2001年為0.54%,2014年為4.76%,2019年達(dá)到5.5%。

  未來,降低交通能耗、實(shí)現(xiàn)交通燃料清潔低碳化仍是各國能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵,也為各國的技術(shù)研發(fā)、政策制定和市場(chǎng)引導(dǎo)提出了要求。

  4.4 能源轉(zhuǎn)型需要在開放的國際合作視野下進(jìn)行創(chuàng)新

  美國能源技術(shù)和公共政策學(xué)者Gregory F. Nemet于2019年出版著作《光伏如何變得便宜》(How Solar Became Cheap),書中介紹了光伏發(fā)電技術(shù)在歷史上的不同發(fā)展階段、成本變化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素、關(guān)鍵國家對(duì)成本降低的貢獻(xiàn),以及光伏發(fā)電對(duì)其他低碳能源技術(shù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?。光伏發(fā)電的4個(gè)關(guān)鍵階段為:(1)20世紀(jì)50—70年代美國早期實(shí)驗(yàn)室研究,推動(dòng)每兆瓦時(shí)的裝機(jī)成本從10萬美元級(jí)降到1萬美元級(jí);(2)20世紀(jì)90年代的日本“屋頂光伏計(jì)劃”,推動(dòng)每兆瓦時(shí)裝機(jī)成本降至1000美元級(jí);(3)21世紀(jì)初德國《可再生能源法》的發(fā)布實(shí)施,推動(dòng)裝機(jī)成本降至1000美元/(MW·h)以下;(4)中國以“光伏標(biāo)桿電價(jià)”等強(qiáng)力政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,促進(jìn)裝機(jī)成本降至100美元/(MW·h)以內(nèi)(圖8)。

  世界能源轉(zhuǎn)型需要各國在開放的國際合作環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展,有效利用國際資源,把握和擴(kuò)大合作各方的利益交集,堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)與外交并重、投資和貿(mào)易并舉的策略,加大前瞻性能源技術(shù)研發(fā)合作力度,加強(qiáng)政府間、企業(yè)間、研究機(jī)構(gòu)間的合作交流。

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