國(guó)內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型比較與啟示

1、國(guó)內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型比擬與啟示摘要：當(dāng)前全球能源轉(zhuǎn)型正處于加速推進(jìn)時(shí)期，各國(guó)轉(zhuǎn)型進(jìn)程呈現(xiàn)出一定的 差異化特征?；趯?duì)能源轉(zhuǎn)型開(kāi)展方向的剖析，提出涵蓋能源結(jié)構(gòu)、能源效率、 能源平安、能源價(jià)格4個(gè)維度的能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，對(duì)中國(guó)、 美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、韓國(guó)等主要國(guó)家能源轉(zhuǎn)型情況進(jìn)行比照分析，進(jìn)而提 出對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的結(jié)論與啟示。引言21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)供應(yīng)和應(yīng)對(duì)氣候 變化成為世界的共同使命，對(duì)各國(guó)經(jīng)濟(jì)和能源開(kāi)展產(chǎn)生了深刻影響1。當(dāng)前針 對(duì)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型的研究主要集中于轉(zhuǎn)型目標(biāo)與政策梳理2-3,多關(guān)注能源結(jié)構(gòu)、 能源效率、能源自給率、對(duì)外依存度、氣體排放等指

2、標(biāo)3-4,以及重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)?轉(zhuǎn)型的促進(jìn)作用5T0。但從研究對(duì)象看，已有研究多針對(duì)特定國(guó)家或地區(qū)的時(shí) 間序列數(shù)據(jù)分析2-4,或在同一時(shí)間斷面下對(duì)多個(gè)國(guó)或地區(qū)進(jìn)行橫向比擬5, 同時(shí)兼顧多個(gè)國(guó)家或地區(qū)時(shí)序變化的研究尚不多見(jiàn)。從研究?jī)?nèi)容上看，已有研究 更多聚焦于能源結(jié)構(gòu)分析，包括一次能源中化石能源和清潔能源的演化趨勢(shì) 3-10以及終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等7-8, 10。在排放方面，相關(guān)研究多關(guān)注二氧 化碳排放情況2,缺乏二氧化硫、氮氧化物等污染物的比照分析。在能效方面, 局部專家開(kāi)展了基于能耗強(qiáng)度和特定二次能源轉(zhuǎn)換利用效率的能耗水平比擬6, 8,鮮有對(duì)能源系統(tǒng)加工轉(zhuǎn)換整體效率的探討。在能源平安方面，相關(guān)研究集

3、中 于油氣對(duì)外依存度以及能源整體自給率4。另外，關(guān)于能源可負(fù)擔(dān)的比照研究 較少，對(duì)區(qū)分工業(yè)和居民消費(fèi)的各類能源價(jià)格比照分析相對(duì)匱乏。為此，本文首先梳理世界能源轉(zhuǎn)型的歷程和規(guī)律特點(diǎn)；其次，結(jié)合當(dāng)前能源 轉(zhuǎn)型的主要方向，構(gòu)建能源轉(zhuǎn)型評(píng)估指標(biāo)；然后，針對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)變化特點(diǎn)，對(duì)各 主要國(guó)家的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行比照分析;最后，得出針對(duì)中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的結(jié)論和啟示。1能源轉(zhuǎn)型歷程規(guī)律世界理事會(huì)(World Energy Council)將能源轉(zhuǎn)型描述為能源系統(tǒng)的一種多 維、非線性、復(fù)雜的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)性演變11?；仡櫲祟惿鐣?huì)開(kāi)展歷程，一般認(rèn)為已發(fā)生2次能源轉(zhuǎn)型，目前處于第3次能源轉(zhuǎn)型的初級(jí)階段，如圖1所示?？傮w來(lái) 看，能源

4、轉(zhuǎn)型具有以下規(guī)律特征。第三次能源轉(zhuǎn)型第二次能源轉(zhuǎn)型可再生能源成為 主導(dǎo)能源及術(shù)明 機(jī)技文 算息革態(tài)力 計(jì)信變生壓第一次能源轉(zhuǎn)型20世紀(jì)末18世紀(jì)中葉 19世紀(jì)末農(nóng)業(yè)文明生產(chǎn)生活 對(duì)動(dòng)力需 求不斷提升第一次工業(yè)革命第二次工業(yè)革命第三次工業(yè)革命圖1能源轉(zhuǎn)型歷程示意Fig.1 Schematic diagram of energy transition process從轉(zhuǎn)型動(dòng)因來(lái)看，人類能源利用是在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和政策等因素綜合作 用下發(fā)生演變。其中，技術(shù)進(jìn)步貫穿能源開(kāi)展始終，是歷次能源轉(zhuǎn)型的不竭動(dòng)力; 經(jīng)濟(jì)可行性決定能源轉(zhuǎn)型的成敗或速度；環(huán)境和政策因素是最新一輪能源轉(zhuǎn)型的 重要驅(qū)動(dòng)力。從轉(zhuǎn)型表現(xiàn)

5、來(lái)看，一次能源主導(dǎo)地位更替是能源轉(zhuǎn)型的主要標(biāo)志。18世紀(jì) 60年代，煤炭接替木材成為第一大能源，迎來(lái)了第一次能源轉(zhuǎn)型。19世紀(jì)70 年代石油接替煤炭成為第一大能源，迎來(lái)了第二次能源革命。21世紀(jì)以來(lái)，各 國(guó)陸續(xù)進(jìn)入可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源的第三次轉(zhuǎn)型階段。能源轉(zhuǎn)型背后是能 源系統(tǒng)升級(jí)和供需體系優(yōu)化，與人類社會(huì)的開(kāi)展和技術(shù)進(jìn)步緊密相關(guān)5, 10 0從轉(zhuǎn)型目標(biāo)來(lái)看，“清潔低碳、平安高效”是當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的主要方向。能 源轉(zhuǎn)型方向與能源在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的角色定位密切相關(guān)。過(guò)去人類更多關(guān)注能源的 使用效率和環(huán)境影響，因此歷次轉(zhuǎn)型均具有“從低效到高效”“從高碳到低碳” 等特征。隨著能源在國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中

6、的地位愈加凸顯，能源平安成為能源轉(zhuǎn)型的重要考量要素，當(dāng)前中國(guó)能源轉(zhuǎn)型就是構(gòu)建清潔低碳、平安高效的能源體 系。從轉(zhuǎn)型軌跡來(lái)看，碳密度降低和熱值提高是2條主要線索。一條軌跡對(duì)應(yīng)碳 密度降低，即分子結(jié)構(gòu)中H、C占比由農(nóng)耕時(shí)代木材的1 ： 10,過(guò)渡到蒸汽時(shí)代 煤炭的1 ： 2,再到石油的2 ： 1和天然氣的4 : 1。另一條軌跡對(duì)應(yīng)能源熱值的提 高，對(duì)于常規(guī)能源，同等質(zhì)量的木材、煤炭、石油、核能等，熱值逐步提升12。2能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)指標(biāo)能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)多維度指標(biāo)的分析，刻畫國(guó)家能源轉(zhuǎn)型開(kāi)展趨勢(shì)，支撐 各國(guó)開(kāi)展的差異化比照，提出實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的相關(guān)建議。世界知名國(guó)際能源 組織紛紛開(kāi)展能源轉(zhuǎn)型開(kāi)展評(píng)價(jià)

7、，當(dāng)前主要能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)體系包括世界經(jīng)濟(jì)論壇 (World Economic Forum)發(fā)布的能源轉(zhuǎn)型指數(shù)(energy transition index, ETI)、世界經(jīng)濟(jì)論壇與埃森哲聯(lián)合發(fā)布的全球能源架構(gòu)績(jī)效指數(shù)(energy architecture performance index, EAPI)、世界能源理事會(huì)的能源三難指數(shù) (energy tri lemma index, ETI)等。能源轉(zhuǎn)型指數(shù)于2018年首次發(fā)布，最新報(bào)告更新至2020年13,對(duì)115 個(gè)國(guó)家在平衡能源的平安性和獲得性與環(huán)境可持續(xù)性、能源可負(fù)擔(dān)性方面的表現(xiàn) 進(jìn)行排名，并預(yù)測(cè)了能源轉(zhuǎn)型的未來(lái)趨勢(shì)。能源轉(zhuǎn)型指數(shù)E

8、TI基于能源架構(gòu)績(jī)效 的“能源三角形”模型理念，由能源系統(tǒng)性評(píng)分和轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備程度兩類指標(biāo)組成。 其中，能源系統(tǒng)性評(píng)分分為3個(gè)維度，分別為經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和增長(zhǎng)、能源平安和可獲 得性、環(huán)境可持續(xù)；轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備程度分為6個(gè)維度，分別為能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、資本和 投資、有效監(jiān)管和政治承諾、人力資本和消費(fèi)者參與、支持性基礎(chǔ)設(shè)施和有活力 的商業(yè)環(huán)境、穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)框架和政治局勢(shì)。EAPI由世界經(jīng)濟(jì)論壇和埃森哲于2012年首次聯(lián)合發(fā)布，當(dāng)前為2017版本 14,覆蓋了 127個(gè)國(guó)家。EAPI從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與開(kāi)展、環(huán)境可持續(xù)開(kāi)展、能源獲 取與平安3個(gè)維度，評(píng)估和分析政府和能源價(jià)值鏈中的其他利益相關(guān)方確定自身 能源系統(tǒng)各要素的相對(duì)績(jī)效，

9、其中，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與開(kāi)展子指數(shù)專門用于衡量能源架 構(gòu)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與開(kāi)展的支持(而非阻礙)程度，包含6個(gè)變量；環(huán)境可持續(xù)開(kāi)展 子指數(shù)用于衡量能源架構(gòu)降低環(huán)境負(fù)面表征的程度，包含6個(gè)變量；能源獲取與 平安子指數(shù)旨在衡量能源架構(gòu)在能源平安影響下的風(fēng)險(xiǎn)程度，以及全體國(guó)民是否 能獲取充足能源，包含6個(gè)變量。能源三難指數(shù)由世界能源理事會(huì)、奧緯咨詢公司(Oliver Wyman)于2017 年首次合作發(fā)布，最新2019年版本覆蓋128個(gè)國(guó)家15。能源三難指數(shù)從能源 績(jī)效和關(guān)系績(jī)效兩個(gè)層面建立分析體系，其中能源績(jī)效包括能源平安、能源平等 (可獲得性和可負(fù)擔(dān)性)、環(huán)境可持續(xù)性3個(gè)維度，關(guān)系績(jī)效包括政策強(qiáng)度、社 會(huì)強(qiáng)度

10、、經(jīng)濟(jì)強(qiáng)度3個(gè)維度。其中，能源平安是指有效管理來(lái)自國(guó)內(nèi)和國(guó)外的一 次能源供應(yīng)、能源基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性以及能源供應(yīng)商滿足當(dāng)前和未來(lái)需求的能 力；能源平等強(qiáng)調(diào)整個(gè)人口的能源供應(yīng)的可及性和可負(fù)擔(dān)性；環(huán)境可持續(xù)性包括 供應(yīng)和需求方能源效率的實(shí)現(xiàn)以及可再生和其他低碳能源供應(yīng)的開(kāi)展。聯(lián)合國(guó)制定的可持續(xù)開(kāi)展目標(biāo)(sustainable development goals, SDGs) 于2015年正式通過(guò)，為國(guó)際合作以實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)開(kāi)展提供了強(qiáng)大的框架，其 中聚焦17個(gè)核心目標(biāo)和169個(gè)子目標(biāo)16-17。其中，SDG7中明確可負(fù)擔(dān)、可 靠和可持續(xù)的現(xiàn)代能源目標(biāo)；SDG11提出建設(shè)包容、平安、堅(jiān)韌和可持續(xù)的城市

11、; SDG13提出采取緊急行動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化及其影響，對(duì)應(yīng)清潔低碳能源、能源效率 以及能源價(jià)格?；趯?duì)能源轉(zhuǎn)型的規(guī)律認(rèn)識(shí)，結(jié)合國(guó)際主流機(jī)構(gòu)能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)方法，本文的 能源轉(zhuǎn)型指標(biāo)主要設(shè)置能源結(jié)構(gòu)、能源效率、能源平安、能源價(jià)格4個(gè)一級(jí)指標(biāo), 分別表達(dá)清潔低碳、優(yōu)質(zhì)高效、平安可靠和本錢可控?？紤]指標(biāo)的代表性和可獲 取性，選取17個(gè)二級(jí)指標(biāo)，如表1所示。表1能源轉(zhuǎn)型主要指標(biāo)Table 1 Major indicators of energy transition一級(jí)指標(biāo)級(jí)指標(biāo)非化石能源在一次能源中的占比 非化石能源在總發(fā)電量中的占比 發(fā)電用能在一次能源中的占比 能源結(jié)構(gòu)（清潔低碳）電能在終端能源需求中的

12、占比單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度 單位GDP二氧化硫排放強(qiáng)度 單位GDP氮氧化物排放強(qiáng)度 單位GDP能耗 能源效率（優(yōu)質(zhì)高效） 能源系統(tǒng)加工轉(zhuǎn)換整體效率 能源自給率 石油對(duì)外依存度能源平安（平安可靠）天然氣對(duì)外依存度煤炭對(duì)外依存度 能源多樣化指數(shù)電力價(jià)格能源價(jià)格（本錢可控）石油價(jià)格天然氣價(jià)格3主要國(guó)家能源轉(zhuǎn)型比擬本文選取美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、韓國(guó)五個(gè)具有典型代表的國(guó)家與中國(guó)進(jìn) 行橫向比照。六國(guó)能源資源稟賦、經(jīng)濟(jì)開(kāi)展水平和能源開(kāi)展政策各異。其中，美 國(guó)資源豐富，堅(jiān)持以“能源獨(dú)立”為導(dǎo)向的能源開(kāi)展路徑，在克林頓執(zhí)政時(shí)期釋 放戰(zhàn)略石油庫(kù)存，小布什時(shí)期大力支持天然氣和核能開(kāi)展，奧巴馬時(shí)期推動(dòng)“清 潔能

13、源國(guó)家戰(zhàn)略”，特朗普時(shí)期提出“美國(guó)優(yōu)先能源計(jì)劃”，恢復(fù)開(kāi)展傳統(tǒng)化石 能源。德國(guó)資源相對(duì)匱乏，在經(jīng)歷煤炭、石油、核能等戰(zhàn)略重心之后，通過(guò)可 再生能源法明確了綠色轉(zhuǎn)型方向，依靠政策機(jī)制和科技創(chuàng)新保障能源轉(zhuǎn)型實(shí)施。 法國(guó)同樣存在化石能源資源匱乏的問(wèn)題，20世紀(jì)70年代啟動(dòng)大規(guī)模核能開(kāi)發(fā)計(jì) 劃，當(dāng)前出于降低對(duì)核能過(guò)度依賴、響應(yīng)歐盟能源戰(zhàn)略、爭(zhēng)奪應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)導(dǎo) 力等方面的考慮，出臺(tái)了 “可再生能源全國(guó)行動(dòng)計(jì)劃”，積極實(shí)施面向可再生能 源的轉(zhuǎn)型政策。日本的資源條件更加薄弱，曾大力開(kāi)展核電并視為“國(guó)產(chǎn)能源”， 福島核事故后其能源戰(zhàn)略進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)布?xì)淠芑緫?zhàn)略第5 次能源基本計(jì)劃，加大在新能源發(fā)電

14、、氫能產(chǎn)業(yè)等方面的布局，爭(zhēng)奪能源科技 主導(dǎo)權(quán)。韓國(guó)同樣資源匱乏，20世紀(jì)70年代起大力開(kāi)展核電，近年來(lái)提出中長(zhǎng) 期可再生能源開(kāi)展計(jì)劃，加快開(kāi)發(fā)風(fēng)能和太陽(yáng)能，由早期的“供給導(dǎo)向”逐步轉(zhuǎn) 向“綠色低碳”。中國(guó)能源消費(fèi)長(zhǎng)期以煤炭為主，近年來(lái)先后出臺(tái)能源生產(chǎn)和 消費(fèi)革命戰(zhàn)略(20162030)等政策文件，提出了中長(zhǎng)期能源轉(zhuǎn)型開(kāi)展的戰(zhàn)略 目標(biāo)，明確將“構(gòu)建清潔低碳、平安高效的能源體系”作為能源轉(zhuǎn)型方向。3.1能源結(jié)構(gòu)方面主要國(guó)家能源結(jié)構(gòu)指標(biāo)18-24比照方圖2所示。中國(guó)非化石能源占比快速 提升，但對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先水平仍有較大開(kāi)展空間。伴隨著中國(guó)終端電能消費(fèi)占比和 發(fā)電用能占比逐步提高，非化石能源在一次能源和

15、發(fā)電量結(jié)構(gòu)中的比重快速上 升，20102018年間增幅分別為6.8和9. 1個(gè)百分點(diǎn)，遠(yuǎn)高于其他五國(guó)，非化 石能源規(guī)模已位居世界第一。但從占比絕對(duì)值來(lái)看，由于起點(diǎn)較低，中國(guó)與法國(guó) 相比分別差34. 2和61.0個(gè)百分點(diǎn)；排除核電占比擬高的法國(guó)，中國(guó)與位居第2 位的德國(guó)也相差6. 4和16. 8個(gè)百分點(diǎn)，尚存提升空間。a）非化石能源在一次能源中的占比中國(guó) 美國(guó) 德國(guó) 法國(guó) 日本 韓國(guó) 國(guó)家 b）非化石能源在總發(fā)電量:中的占比2010；-2017中國(guó) 美國(guó) 德國(guó) 法國(guó) 日本 韓國(guó) 國(guó)家國(guó)家(三啟酈2X(三后邨90 一).螫) 90一).駕) 施襄i1營(yíng)造i1營(yíng)造國(guó)家c）單位CO2排放強(qiáng)度g）單位N

16、O、.撲放強(qiáng)度圖2主要國(guó)家能源結(jié)構(gòu)指標(biāo)比照Fig. 2 Comparison of energy structure indicators in major ries受能源結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)及環(huán)保技術(shù)等因素影響，中國(guó)單位GDP二氧化碳和主 要污染物排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他五國(guó)。盡管中國(guó)二氧化硫、氮氧化物排放已于2006 年和2011年先后達(dá)峰，但由于中國(guó)化石能源尤其是煤炭消費(fèi)比重居高不下，疊 加電力熱力行業(yè)和能源密集型工業(yè)，在用能方式、環(huán)保技術(shù)應(yīng)用等方面與興旺國(guó) 家存在差距，中國(guó)二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他五國(guó)，分 別約為非化石能源占比最高的法國(guó)的9. 1、17.2和4. 4倍。3.2

17、能源效率方面主要國(guó)家能源效率指標(biāo)18-19, 20-21, 24比照方圖3所示。中國(guó)單位GDP 能耗強(qiáng)度迅速下降，局部工業(yè)產(chǎn)品單耗已接近國(guó)際先進(jìn)水平，但整體能耗強(qiáng)度與 其他五國(guó)相比仍然差距較大。從整體能耗強(qiáng)度看，20102018年中國(guó)單位GDP 能耗強(qiáng)度下降約1/4,年均降幅為3. 7%,居各國(guó)之首。但受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用能方式 和節(jié)能技術(shù)影響，中國(guó)整體能耗強(qiáng)度與其他五國(guó)相比仍差距顯著。2018年，中 國(guó)能耗強(qiáng)度分別為日、德、法、美、韓的4.1、3.7、3.7、2.4、1.4倍。結(jié)合產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)看，中國(guó)與日、德、法、美、韓五國(guó)的工業(yè)占比分別為40. 7%、29.1%、 27.5%、16.9%、18. 2%和35. 1%24,中國(guó)工業(yè)用能占比高的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了中 國(guó)單位GDP能耗相對(duì)較高的客觀事實(shí)，韓國(guó)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與中國(guó)較為接近，因此中 國(guó)與韓國(guó)單位GDP能耗差距相對(duì)較小。近年來(lái)中國(guó)工業(yè)能耗強(qiáng)度顯著下降，局部 工業(yè)產(chǎn)品單耗與國(guó)際先進(jìn)水平差距逐步縮小，2018年中國(guó)鋼鐵可比能耗標(biāo)煤為 613 kg/t,比國(guó)際先進(jìn)水平576 kg/t高出6. 4%25。7(尺郡9。一)*汕哀02010；.2018國(guó)家a）單位GDP能耗強(qiáng)度5 0 5 0 57 7 6 6 5%穩(wěn)思502010； -2017b）能