能源革命初探不止于碳中和

1、引言能量與能源是近乎永恒的話題，它們貫穿人類的歷史，與文明的進步息息相關(guān)?；鸬氖褂檬俏拿魇返拈_篇，它令人類得以享用熟食、改良工具，并最終脫離茹毛飲血的原始時代；水、風和柴薪是農(nóng)業(yè)文明的基礎(chǔ)，水能與風能被廣泛用于灌溉、研磨和運輸，柴薪則提供光與熱，三者共同推動了農(nóng)業(yè)文明的繁榮；化石能源推動了工業(yè)革命的進程，并經(jīng)由蒸汽機、內(nèi)燃機、發(fā)電機等成為工業(yè)文明的根基；今天，人類仍在思考如何更加高效、清潔地利用能源，以擁有更為先進、舒適的未來。當前，全球應(yīng)對氣候變化目標與化石能源間的矛盾愈發(fā)凸顯，包括中國在內(nèi)的多個國家提出了在 21世紀中葉實現(xiàn)碳中和的目標，各國節(jié)能減碳運動的推進無疑壓縮了化石能源的使用空間；

2、同時，地緣政治沖突導(dǎo)致的能源供給不足也再度成為全球經(jīng)濟發(fā)展的重要威脅，俄烏沖突局勢的演進與西方國家對俄羅斯的制裁，迫使歐洲致力于降低對俄羅斯能源的依賴，部分國家在短期謀求重啟煤電的同時，也在中長期布局加大對可再生能源的投資。當前世界面臨百年未有之大變局，人類賴以建立繁榮現(xiàn)代文明的化石能源體系，也正處于前所未有的動蕩之中，這意味著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的進程需要進一步加快。作為能源產(chǎn)業(yè)系列研究的首篇，本報告對全球能源結(jié)構(gòu)的變化歷程做了簡要梳理，并從能源安全的視角解釋了化石能源體系的內(nèi)生不足。而后，對世界各國保障能源安全的典型案例進行了解讀，并進一步分析了中國能源體系面臨的挑戰(zhàn)。在此基礎(chǔ)上，我們基于中國能源

3、體系轉(zhuǎn)型所需發(fā)展的方向，給出了產(chǎn)業(yè)性的投資建議。一、 歷史回顧：邁入化石能源時代化石能源為現(xiàn)代文明的發(fā)展、繁榮提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，化石能源不可再生、分布不均的特性同樣導(dǎo)致當前全球能源安全受到挑戰(zhàn)。保障能源安全、滿足國家經(jīng)濟發(fā)展所需的能源供給，成為世界各國的重要議題。兩次能源革命回顧： 從生物質(zhì)能到化石能源時代人類文明所必須的能量，通常被認為有三大來源：地外天體（主要是太陽）、地球、地球及其它天體的相互作用1。其中，太陽除直接提供光和熱，還催生了風能、水能、生物能等；地球本身的能量包括地熱能、核能等；地球和地外天體之間的相互作用，則催生了潮汐能等其它能量。而能源，即提供人類可用能量的各類載體。

4、能源的開發(fā)與利用，為人類維持社會運轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)；而隨著能源利用能力的提升，人類社會得以不斷突破發(fā)展瓶頸，達到更高的文明水平。在人類對能源開發(fā)利用的過程中，有兩次關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。第一次是火的使用，標著人類利用能源的開始，生物質(zhì)能成為人類的主要能源；第二次是工業(yè)革命后，化石能源成為人類主要能源，而電力則成為重要的能源運用方式。每次能源革命背后，都是人類社會的長足進步。第一次能源革命：生物質(zhì)能與農(nóng)業(yè)文明火在人類文明起源中具有不可或缺的地位。雖然歷史過于久遠導(dǎo)致難以確切知曉人類究竟何時開始用火，以及火對人類的確切影響，但火的重要性是確定的：在東西方神話體系中，為人類帶來火的神祗均具有崇高的地位，燧人氏被尊為“

5、三皇之首”2，普羅米修斯被視為人類之師，均暗示著火與1 何盛明.財經(jīng)大辭典M.中國財經(jīng)經(jīng)濟出版社.19902 中國社會科學(xué)院歷史研究所.中國歷史年表M.中國社會出版社.2018人類文明的起源密不可分；在考古研究中，火被認為改變了人類的飲食與工具使用，并成為人類進化的重要因素3。火的使用，即是人類利用初級生物質(zhì)能的開始，人類由此逐漸進入農(nóng)業(yè)時代。通過燃燒柴薪，人類得以獲取、利用除陽光之外的更多光和熱，并學(xué)會了冶煉和燒制金屬、陶瓷工具與器皿，最終告別茹毛飲血的原始文明，進入農(nóng)業(yè)文明4。農(nóng)業(yè)文明期間，生物質(zhì)能是人類的主要能源，風能、水能也有少量使用。在農(nóng)業(yè)文明期間，人類的主要需求是滿足溫飽。與之對應(yīng)

6、，以木柴、木炭為代表的生物質(zhì)能被用于取暖、做飯；而風能、水能則通過風車、水車等原動力進行轉(zhuǎn)化，以用于谷物的碾磨、田地的灌溉。與此同時，化石能源也在部分地區(qū)小范圍使用，如東漢時中國已有燒煤瓦窯存在5，但受限于開采運用能力，化石能源的使用比較有限。第二次能源革命：化石能源與工業(yè)文明隨著人類文明的發(fā)展，第二次能源革命與工業(yè)革命相伴到來。進入十八世紀，紐科門蒸汽機與瓦特蒸汽機的運用，令煤炭的供給能力與需求水平大幅提升，化石能源逐漸取代生物質(zhì)能成為人類的首要能源。十九世紀，內(nèi)燃機、汽輪機的出現(xiàn)，則令石油、天然氣等其它化石能源走上舞臺。二十世紀，電力的廣泛商用改變了人類利用能源的方式，電力成為全新的商業(yè)能

7、量，并為信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了基礎(chǔ)。第二次能源革命改變了人類的能源結(jié)構(gòu)和能源利用方式，對人類社會帶來了巨大影響。農(nóng)業(yè)文明時期，人類利用能源的方式以即時的太陽輻射為主，而對其轉(zhuǎn)化使用極少；工業(yè)文明時期，人類開始依賴于提取巨大的能量儲蓄（煤炭、石油、天然氣等化石能源）6，并將其轉(zhuǎn)化為其它形式的能量進行使用。從全人類的角度看，第二次能源革命后，全球生產(chǎn)力大幅提升，人口也隨之出現(xiàn)爆發(fā)式增長。其背后，既是機械推動的工業(yè)化生產(chǎn)，又是交運進步帶來的全球貿(mào)易擴張，更是城市化帶來的生活質(zhì)量改善。從國家角度看，十八世紀，英國作為全球主要煤炭生產(chǎn)國和第一次工業(yè)革命的誕生地，在七年戰(zhàn)爭后建立起龐大的日不落帝國，曾經(jīng)的世

8、界霸主“風車之國”荷蘭則逐漸沒落；十九世紀，優(yōu)質(zhì)煤與油、氣驅(qū)動了美國經(jīng)濟的騰飛，奠定了其列強地位，為后來的超級大國打下基礎(chǔ)。3 Wrangham R. Catching Fire: How Cooking Made Us HumanM. New York. 20094 謝克昌等.推動能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略研究.綜合卷M.科學(xué)出版社.20175 錢國祥.漢魏洛陽城發(fā)現(xiàn)的東漢燒煤瓦窯遺址J.考古,1997(02)6 斯米爾.能量與文明M.九州出版社.2021圖表1 第二次能源革命后全球人口快速增長全球人口規(guī)模（億人）第二次能源革命后7060第一次能源革命后50403020102000年, 61.4

9、4億人1900年, 16.47億人1800年, 9.85億人1700年, 5.92億人公元元年, 2.32億人-2000-1500-1000-5000公元前 0公元后500100015002000資料來源： Our World in Data，回顧兩次能源革命的歷程，我們可以清晰地發(fā)現(xiàn)：人類文明很大程度是建立在能源之上的。能源的利用水平不僅從整體上影響著人類文明的進步，還從結(jié)構(gòu)上深刻影響了各國的發(fā)展前景，潛移默化地塑造著地緣政治格局。一國在能源爭奪與能源發(fā)展中的勝出，就幾乎奠定了其中長期歷史發(fā)展中的優(yōu)勢地位，英國如是，美國亦如是。而站在第三次能源革命的起點，未來能否在本輪能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與新能源的

10、發(fā)展過程中占據(jù)主導(dǎo)地位，可能是一國在較長歷史時期中占據(jù)優(yōu)勢地位的決定性因素。因此，如何緊跟當前全球的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整趨勢，掌握下一輪能源革命的主動權(quán)，對一國的中長期發(fā)展至關(guān)重要?；茉磿r代：利用遠古的太陽，造就現(xiàn)代的繁榮化石能源是太陽輻射的儲蓄，它由古代生物的化石歷經(jīng)千百萬年沉積而來，以碳氫化合物或其衍生物的形式存在。人類通過開采化石能源，為人類社會活動提供了充分的能量基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，全球生產(chǎn)力不斷發(fā)展，經(jīng)濟總量飛速提升?；茉凑冀^對主導(dǎo)現(xiàn)代能源利用方式更為復(fù)雜，以電力為主的二次能源利用廣泛。如前所述，現(xiàn)代社會對于能源的使用方式愈發(fā)復(fù)雜，不僅有直接的使用，也有轉(zhuǎn)化使用。由此，能源可以分為一次

11、能源（Primary Energy）與二次能源（Secondary Energy）。其中，一次能源即未經(jīng)過轉(zhuǎn)化、直接從大自然中獲取的能源，如原油、天然氣、煤炭、生物質(zhì)、水、風等；二次能源即經(jīng)過轉(zhuǎn)化才可間接獲得的能源，如電、熱等7。在各類二次能源中，電是最為特殊的二次能源：它易于生產(chǎn)、輸送和使用，同時也可以方便地轉(zhuǎn)化為熱能、機械能、光能、聲能等其他形式的能量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交運、第三產(chǎn)業(yè)等8。7 一次能源與二次能源的劃分并非絕對精確，如風電及水電實際由風能與水能轉(zhuǎn)化而來，但其通常被統(tǒng)計為一次能源；又如電本身實際在大自然中也廣泛存在（閃電），只是難以獲取。關(guān)于我國一次能源統(tǒng)計口徑，見：國家

12、統(tǒng)計局.中國統(tǒng)統(tǒng)計年鑒 2021M/OL.中國統(tǒng)計出版社.2022.中國統(tǒng)計年鑒2021 ()8 陳礪,嚴宗誠,方利國.能源概論M.化學(xué)工業(yè)出版社.2018圖表2 一次能源與二次能源示意資料來源：Watt Watchers of Texas，為方便統(tǒng)計及解讀，我們可直接通過一次能源消費量觀察當前全球能源消費情況。如下圖所示，全球一次能源消費量仍處于快速上升階段；而以煤、石油、天然氣為代表的化石能源占全球一次能源消費量的比重自 1965 年以來就一直在 80%以上。圖表3 全球一次能源直接消費量及結(jié)構(gòu)（右軸單位：TWh）100%80%60%40%20%0%煤炭石油天然氣傳統(tǒng)生物質(zhì)能其它可再生能源

13、水核風生物燃料太陽能一次能源直接消費總量（右）橫坐標單位為10年橫坐標單位為1年180000160000140000120000100000800006000040000200001800183018601890192019501966196919721975197819811984198719901993199619992002200520082011201420170資料來源： Our World in Data，全球經(jīng)濟飛速增長化石能源的廣泛使用，為全球經(jīng)濟增長提供了基礎(chǔ)。十九世紀以來，人類利用化石能源創(chuàng)造了繁榮的現(xiàn)代文明。以 2011 年美元不變價計算，全球 GDP 自 1820 年的

14、 1.1 萬億美元快速提升至 2018 年的 113.6萬億美元，實現(xiàn)了百倍的增長；與此同時，全球一次能源直接消費量自1820年的約6000TWh提升到了 2018 年的約157000TWh。圖表4 全球 GDP 與一次能源直接消費量120100806040200全球GDP（萬億美元，2011不變價）全球一次能源直接消費（TWh，右）107.1110.4113.689.859.943.031.921.813.21.1 1.41.9 8.41820 1850 1870 1900 1920 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2016

15、2017 2018橫坐標單位為20-30年橫坐標單位為10年橫坐標單位為1年180000160000140000120000100000800006000040000200000 資料來源： Our World in Data，二、 立足當前：繁榮下的挑戰(zhàn)隨著人類社會的進一步發(fā)展，能源需求進一步提升，以化石能源為絕對主導(dǎo)的能源體系，漸漸無法滿足人類發(fā)展的需要，這直接表現(xiàn)為全球能源安全存在挑戰(zhàn)。所謂能源安全，即 “以可接受的價格滿足經(jīng)濟發(fā)展所需的能源供給9”，而能源需求、供給與市場三者耦合，對其形成了較大的挑戰(zhàn)。從需求側(cè)看，隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，能源需求量將不斷增加；從供給側(cè)看，化石能源不可再生、

16、環(huán)境污染、分布不均三大特征導(dǎo)致其產(chǎn)能擴張受限，供需平衡困難；從市場來看，匯率波動及金融市場投機行為的存在，進一步加劇了能源價格波動。9 能源安全缺乏精確定義，此處選用IEA 說法。見，https:/ HYPERLINK /areas-of-work/ensuring-energy-security /areas-of-work/ensuring-energy-security圖表5 化石能源時代的能源安全挑戰(zhàn)路徑資料來源：自行繪制，需求側(cè)：經(jīng)濟發(fā)展必然導(dǎo)致能源需求提升能源與經(jīng)濟是同一個硬幣的兩面，經(jīng)濟發(fā)展必然導(dǎo)致能源需求持續(xù)提升。一個高收入國家，其人均能源產(chǎn)量可能微不足道，但其人均能源消耗卻必

17、然很高（如盧森堡）；而一個發(fā)展中國家，可能是能源生產(chǎn)大國，但其人均能源消耗卻大概率偏低（如中國）。如果不考慮人口銳減的情況，則隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗總量的持續(xù)提升幾乎是必然趨勢。以歐盟與美國為例，其 GDP 不變價同比與一次能源消費量同比走勢高度相關(guān)，保障經(jīng)濟發(fā)展的能源需求是長期以來各國的重要目標。圖表6 人均能源消耗與人均GDP 高度相關(guān)（2020 年）人均能源消耗（貿(mào)易調(diào)整，MWh）人均GDP不變價（萬美元，右）140121201010088066044020200盧瑞愛挪美澳丹瑞荷芬奧英加德比法韓意塞西馬斯葡愛捷斯希立拉波匈克土羅中俄墨巴保南印印森士爾威國大麥典蘭蘭地國拿國利國國大

18、浦班耳洛萄沙克洛臘陶脫蘭牙羅耳馬國羅西西加非度度堡蘭利利大時利路牙他文牙尼伐宛維利地其尼斯哥利尼亞斯尼亞克亞亞亞亞西亞亞資料來源：Our World in Data， 注：能源消耗經(jīng)貿(mào)易調(diào)整，即能源消耗=國內(nèi)生產(chǎn)耗能+進口商品生產(chǎn)耗能-出口商品生產(chǎn)耗能，能更好體現(xiàn)能耗與經(jīng)濟發(fā)展間的關(guān)系。 圖表7 歐盟 GDP 不變價與一次能源消費量同比（%）圖表8 美國 GDP 與一次能源消費量同比（%）6420-2-4-6-81996-10歐盟27國GDP不變價同比歐盟27國一次能源消費量同比86420-2-4-6-8-10美國GDP不變價同比美國一次能源消費量同比 19982000200220042006

19、20082010201220142016201820201966196919721975197819811984198719901993199619992002200520082011201420172020資料來源：Our World in Data， Wind，資料來源： Our World in Data， Wind，供給側(cè)：三大特性限制化石能源供給擴張如前所述，化石能源是太陽輻射的儲蓄，這導(dǎo)致了其具有不可再生、存在污染、分布不均的特點。1）不可再生：化石能源形成時間漫長，無法與人類利用化石能源的速度相匹配；同時，化石能源無法被回收利用，其使用具有不可逆性。2）環(huán)境污染：化石能源的利用方

20、式多數(shù)會導(dǎo)致環(huán)境破壞，除為人熟知的溫室氣體排放外，還包括不充分燃燒時所產(chǎn)生的氣、固體廢物對大氣、土地形成的污染，以及化石能源發(fā)電所產(chǎn)生的余熱（如廢熱水）被排放到附近水域中時，對水域的污染等。3）分布不均：全球化石能源并非平均分布于世界各地，而是集中分布于部分地區(qū)，且集中度極高。長期看：化石能源不可再生及環(huán)境污染的特性，令其產(chǎn)能擴張受限化石能源不可再生的特性天然限制其產(chǎn)能擴張。雖然隨著全球勘探力度的增加，化石能源已探明儲量（Proved Reserves）在不斷上漲，但化石能源擴產(chǎn)能力實際有限：一來能源消費量增長導(dǎo)致儲采比10呈現(xiàn)下降趨勢，能源枯竭的隱憂長期存在，世界各國在化石能源擴產(chǎn)方面均有顧

21、慮；二來大部分化石能源儲量在當前并不具備經(jīng)濟可開采性，產(chǎn)能擴張存在技術(shù)限制。化石能源的污染特性進一步抑制了其擴產(chǎn)水平?；茉词侨驕厥覛怏w排放的最大來源，在全球不斷推進溫室氣體減排的當下，化石能源擴大供給的能力被不斷削弱。近年來，大量機構(gòu)投資者開始退出化石能源領(lǐng)域的投資：如 2021 年 9 月，哈佛大學(xué)捐贈基金宣布在未來不會再投資于化石能源領(lǐng)域11；2021 年 10 月，全球最大養(yǎng)老金之一的荷蘭養(yǎng)老金（ABP）宣布將于 2023 年剝離對化石能源生產(chǎn)商的投資，對應(yīng)資產(chǎn)總量達到約 150 億歐元12。10 采儲比（ Reserves-to-Production Ratio， R/P rat

22、io）是指年末剩余儲量與當年產(chǎn)量之比，用于表示剩余儲量可供生產(chǎn)的時長。11 見哈佛大學(xué)官網(wǎng)，https:/ HYPERLINK /president/news/2021/climate-change-update-on-harvard-action /president/news/2021/climate-change-update-on-harvard-action12 見 ABP 官網(wǎng)， https:/ HYPERLINK http:/www.abp.nl/english/press-releases/abp-stops-investing-in-fossil-fuel-producers

23、.aspx www.abp.nl/english/press-releases/abp-stops-investing-in-fossil-fuel-producers.aspx 圖表9 化石能源已探明儲量不斷增長圖表10 原油及天然氣采儲比存在下降趨勢2.01.51.00.5原油已探明儲量（萬億桶）煤炭已探明儲量（萬億噸）天然氣已探明儲量（萬億立方米，右）2101601101980198319861989199219951998200120042007201020132016201960原油儲采比（年）天然氣儲采比（年）555353515453535150505150 50495654525

24、04846442014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 資料來源：Wind， 資料來源：Wind， 圖表11 化石能源是全球最大溫室氣體排放部門（億噸二氧化碳當量）圖表12 化石能源污染示意過程污染分類舉例開采過程土地退化礦床占用生態(tài)系統(tǒng)水污染開采過程產(chǎn)生污染性廢水、泄露等燃燒前排放開采與運輸過程排放苯和甲醛燃燒過程空氣污染碳排放、二氧化硫?qū)е滤嵊甑群Ｑ笏峄Ｑ笪仗寂欧艑?dǎo)致海洋酸化能源工業(yè)農(nóng)業(yè)廢物LULUCF6050403020101990199219941996199820002002200420062008201020122014201620180 資料來源：

25、CAIT， 資料來源：短期看：化石能源分布不均的特性，加劇能源供給波動化石能源分布不均的特性，決定化石能源的集中生產(chǎn)與廣泛使用存在矛盾，小范圍的生產(chǎn)或運輸條件變化，即可能導(dǎo)致全球能源供給波動，加劇能源供給不穩(wěn)定性。全球已探明的化石能源儲量當中，86%的煤炭分布在 7 個國家，80%的石油分布在 8 個國家，接近70%的天然氣分布在 6 個國家，這導(dǎo)致了全球主要能源生產(chǎn)國集中于少數(shù)國家。三大化石能源中，前五大生產(chǎn)國各自占據(jù)對應(yīng)能源全球產(chǎn)量的 50%以上，煤炭更是達到了接近 80%的集中度水平。化石能源的集中生產(chǎn)，導(dǎo)致小范圍的自然災(zāi)害、技術(shù)事故或地緣政治局勢變化即可能帶來全球性的能源供給波動，影響

26、能源供給的穩(wěn)定。最為典型的例子即為 20 世紀 70 年代，第四次中東戰(zhàn)爭爆發(fā)導(dǎo)致國際原油價格大幅上漲從而引發(fā)了廣泛的石油危機，并造成了全球滯脹；以及 2022 年以來俄烏沖突之下，石油及天然氣價格上漲帶來了歐盟的能源危機。 圖表13 全球煤炭探明儲量分布（2020 年）圖表14 全球原油探明儲量分布（2020 年）已探明煤炭儲量占世界儲量比重其它已探明原油儲量占全球比重委內(nèi)瑞拉印尼3.2%盟3%13.6%美國23.2%度俄羅斯3%15.1%中國澳大利亞歐7.印10.其它20.4%阿聯(lián)酋5.6%科威特5.9%俄羅斯17.5%沙特阿拉伯 17.2%加拿大13.3%14.0%6.2%伊拉克8.4%

27、伊朗9.1%9.7% 資料來源：Wind， 資料來源：Wind，圖表15 全球天然氣探明儲量分布（2020 年）圖表16 全球能源生產(chǎn)集中度（ 2021 年，煤炭為 2019 年）已探明天然氣儲量占世界比重俄羅斯19.9%其它31.5%伊朗中國17.1%4.5%美國100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%CR56.7%土庫曼斯坦7.2%卡塔爾13.1%0%78.54%52.84%56.45%原油煤炭天然氣 資料來源：Wind，資料來源：Our World in Data，市場端：匯率與金融投機加劇能源體系波動當前，化石能源的交易市場已成為全球性市場，這在提升資源配置效率的

28、同時也加劇了能源市場的復(fù)雜性。其中，匯率波動及金融市場的投機行為，均可能導(dǎo)致全球能源價格的波動，從市場端對能源安全造成影響。在三大化石能源中，原油是市場全球化程度最高的能源，匯率及投機對其造成的影響也最為典型。匯率方面，美元波動易沖擊國際油價。世界主要原油市場多以美元結(jié)算，導(dǎo)致原油價格與美元指數(shù)存在負相關(guān)關(guān)系，美元匯率的變化對國際油價存在較大影響。當美元出現(xiàn)較大的升值或貶值時，國際油價相應(yīng)調(diào)整，對能源價格形成沖擊。金融投機方面，雖然金融投機為全球原油市場提供了充足的流動性且整體上不存在“掠奪性交易”13，但操縱市場的行為仍有發(fā)生且通常難以被監(jiān)管及時察覺，對國際原油價格的穩(wěn)定不利。如 2008年

29、美國WTI 期貨價格快速上漲，期間美國商品期貨交易委員會 （CFTC）牽頭商品市場跨機構(gòu)工作組（ITF），對原油市場發(fā)起調(diào)查，并認為“基本面供需因素是油價上漲的最好解釋”14。然而，隨著后續(xù)調(diào)查的深入，操縱市場行為也被證實存在。2011 年，CFTC 對Parnon、Arcadia Petroleum 等多家原油交易商提起訴訟，原因即為 2008 年 1-4 月期間其存在市場操縱行為，該訴訟最終于 2014年勝訴15。圖表17 國際原油價格與美元指數(shù)存在負相關(guān)關(guān)系名義美元指數(shù):廣義(1997.1.1=100)世界銀行:商品價格:原油:均價(美元/桶，右)15013011090705014012

30、01008060402080-0181-0883-0384-1086-0587-1289-0791-0292-0994-0495-1197-0699-0100-0802-0303-1005-0506-1208-0710-0211-0913-0414-1116-0618-0119-0821-03300 資料來源：Wind，三、 國際經(jīng)驗：不同稟賦下的殊途同歸人類的經(jīng)濟活動建立在能源體系之上，回顧世界各國應(yīng)對能源安全問題時所采取的策略，我們可以看到：無論一國化石能源資源稟賦的豐富程度如何，通過開發(fā)多樣化的能源以增加本國能源供給的穩(wěn)定性，始終是各國所能采取的最有效策略。節(jié)流提升能源效率同樣重要，但實

31、現(xiàn)難度相對較大。我們選擇了具有不同能源結(jié)構(gòu)的幾個典型國家案例進行分析。其中，丹麥化石能源儲量匱乏，是典型的可再生能源（風能）利用率較高的國家；美國是化石能源儲量大國，其能源結(jié)構(gòu)以石油和天然氣為主；沙特阿拉伯和卡塔爾則是化石能源儲量豐富的小國，石油占其能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，石油消費與出口對本國經(jīng)濟影響巨大。丹麥：化石能源匱乏，大力發(fā)展風能13 “掠奪性交易”一般是指交易者利用信息差放大市場波動從而獲利的行為，見 Hendrik B., Allen C., et al. Predatory or Sunshine Trading? Evidence from Crude Oil ETF RollsR

32、. CFTC. 201414 Interagency Task Force on Commodity Markets. Interim Report on Crude OilR. CFTC. 200815 Holden D., Federal Court Orders $13 Million Fine in CFTC Crude Oil Manipulation Action against Parnon Energy Inc., Arcadia Petroleum Ltd., and Arcadia Energy (Suisse) SA, and Crude Oil Traders Jame

33、s Dyer and Nicholas WildgooseN/OL. CFTC.2014丹麥曾經(jīng)長期依賴外部化石能源供給，并在石油危機中遭受了巨大的能源供給沖擊。但由于丹麥本身不具備豐富的化石能源儲備，因此選擇了資源相對豐富的風能作為突破口。整體看其發(fā)展歷程大致有兩個階段：1）20 世紀 70 年代前，能源供給依賴石油進口。由于化石能源價格低廉，長期以來丹麥通過石油進口滿足國內(nèi)能源需求，而并未對本國資源進行大力開發(fā)。20 世紀 70 年代初期，丹麥國內(nèi) 92%的能源依賴石油，而同期其原油基本完全依賴進口。2）20 世紀 70 年代至今，開發(fā)本國化石能源、大力發(fā)展風電。由于高度依賴進口能源，石油

34、危機對丹麥經(jīng)濟造成了巨大沖擊，并讓丹麥意識到單一能源供應(yīng)體系和過高對外依存度帶來的嚴重問題。為保障能源供應(yīng)穩(wěn)定，丹麥開始加大自身化石能源的開發(fā)力度，并基于自身地理位置提供的穩(wěn)定風力條件，開始嘗試大力發(fā)展風能以及其他替代能源。開發(fā)本國化石能源方面：石油危機之前，丹麥就在北海發(fā)現(xiàn)了石油天然氣資源，1972 年在北海打造的第一口油井成功產(chǎn)油，此后丹麥所屬北海區(qū)域的石油和天然氣產(chǎn)量不斷增長，到 21 世紀初已增加了近 200 倍，成為繼英國、挪威后的歐洲第三大產(chǎn)油國。同時，丹麥重新啟用煤炭資源，著力實現(xiàn)能源供應(yīng)多元化。到 90 年代初期，丹麥能源消費中煤炭占比由石油危機前的 7%一度攀升至 41%，而

35、石油占比也由危機前的 91%降到了 46%。大力發(fā)展風電方面： 19 世紀末，丹麥已有風力發(fā)電嘗試，但長期以來并未受到重視。石油危機后，丹麥加大風力發(fā)電支持力度，到 80 年代初，約有 20 家風機制造商活躍在丹麥的風電產(chǎn)業(yè)。同時，風力渦輪機制造商逐漸擴大規(guī)模，通過不斷改善渦輪機滿足社會公用事業(yè)需求，研發(fā)出了相對大型的風力渦輪機，實現(xiàn)了相對低成本下的高收益。到 2021 年，風能已成為丹麥最大的發(fā)電來源，風力發(fā)電占總發(fā)電量的 48%。丹麥的能源轉(zhuǎn)型成功降低了能源對外依存度，但同時也支付了“獨立溢價”。通過開發(fā)本國化石能源及大力發(fā)展風電，丹麥能源的對外依存度不斷下降，但同時也導(dǎo)致了能源價格的上升

36、，這體現(xiàn)為能源的“獨立溢價”本國能源生產(chǎn)與能源進口之間的價格差額，是為了降低能源對外依存度所導(dǎo)致的能源價格上漲。以電價為例，2021 年末，丹麥居民部門電價達 0.401 美元/kWH，位列全球第二位，而同期美國的電價僅為 0.162 美元/kWh16。圖表18 丹麥一次能源消費結(jié)構(gòu)圖表19 丹麥發(fā)電能源結(jié)構(gòu)生物質(zhì)燃料太陽能風能水能核能天然氣煤炭石油其它生物量燃料100%80%60%40%20%煤炭 天然氣 水 其它可再生能源 太陽能 石油 風 核100%80%60%40%20%1965196819711974197719801983198619891992199519982001200420

37、07201020132016201919901992199419961998200020022004200620082010201220142016201820200%0%資料來源：Our World in Data，資料來源：Our World in Data，16 https:/ HYPERLINK /electricity_prices/ /electricity_prices/美國：化石能源豐富的大國，從天然氣到新能源美國雖然是化石能源的資源大國，煤炭及天然氣儲量均位居世界前列，但其龐大的經(jīng)濟體量決定了其能源消費的規(guī)模同樣巨大，能源安全也是長期困擾美國經(jīng)濟發(fā)展的問題。就歷史發(fā)展而言，美

38、國能源體系發(fā)展經(jīng)歷了三個時期：1） 19 世紀至 20 世紀 70 年代：利用一切手段擴大能源供給，對外依存度持續(xù)提升。自 19 世紀后期開始，美國先后實現(xiàn)了煤炭對薪柴等植物能源的替代以及石油對煤炭的替代，形成了以石油為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)。為確保能源供應(yīng)、提升經(jīng)濟績效，該時期美國能源體系形成了頗具特色的模式：第一，即便需要進口，也要確保能源供應(yīng)充沛；第二，維持較低的能源價格，支持煤炭、石油、天然氣等常規(guī)燃料；第三，限制大公司的市場支配力量，鼓勵開展能源競爭；第四，允許在現(xiàn)行的聯(lián)邦和州監(jiān)管體系內(nèi)制定能源政策17。該時期內(nèi)，美國運用了所有可能的手段提升能源供給，并在戰(zhàn)后逐漸成為全球最大的石油消費國和進

39、口國。2）20 世紀 70年代至 21 世紀初：石油危機后，加大對本國非常規(guī)化石能源的開發(fā)支持力度。20 世紀 70 年代，石油危機不僅促使國際油價大幅上行，也令美國的能源供給出現(xiàn)了巨大的缺口。無論從價格或是供給量上，美國的能源安全均受到了嚴重沖擊，這本質(zhì)上是由于化石能源分布不均導(dǎo)致。能源安全問題迫使美國調(diào)整原有的能源政策，試圖降低能源的對外依賴程度。20 世紀 80 年代起，由美國聯(lián)邦政府能源部聯(lián)合各州地質(zhì)局、高校及工業(yè)團體發(fā)起了一系列本國能源開發(fā)工程，其中“東部頁巖氣工程（ESGP）”效果最好。經(jīng)歷 16 年的研究，ESGP 積累了大量的頁巖氣基礎(chǔ)資料并推動了大量技術(shù)產(chǎn)生18。同時，自 1

40、980 年能源意外獲利法頒布19起，美國出臺了一系列針對非常規(guī)能源企業(yè)的補貼及稅收優(yōu)惠政策，并逐漸放開管網(wǎng)準入，推動非常規(guī)化石能源的開采、使用。21 世紀初，頁巖資源開采技術(shù)逐漸成熟，水平井多段壓裂、大型水力壓裂、多井工廠化等技術(shù)開始應(yīng)用，美國頁巖氣產(chǎn)量大規(guī)模提升，并在 2009 年首次超過俄羅斯成為全球第一大天然氣生產(chǎn)國。頁巖氣革命完成后，天然氣逐漸成為美國的支柱能源，油氣對外依存度大幅降低。美國于 2017 年由天然氣凈進口國轉(zhuǎn)為凈出口國，能源供給對國際市場的依賴程度大幅下降。圖表20 美國頁巖氣革命完成后天然氣消費量占比大增（%）石油煤炭太陽能核能水能風能天然氣其它可再生能源頁巖氣革命完

41、成，天然氣消費占比大增100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%19651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009201120132015201720190%資料來源：Our World in Data，17 金樂琴. 能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的目標與路徑:美國、德國的比較及啟示J.經(jīng)濟問題探索,201618 周慶凡,孫鵬.美國東部頁巖氣項目回顧及啟示J.石油科技論壇,2014,33(05):44-48.19 胡文瑞.無法完全復(fù)制美國頁巖氣革命重新發(fā)現(xiàn)石

42、油選載之二J.石油知識,2018 圖表21 美國頁巖氣產(chǎn)量占天然氣產(chǎn)量比重圖表22 美國天然氣凈出口量變化（十億立方英尺）50000400003000020000100000美國頁巖氣產(chǎn)量（十億立方英尺） 美國天然氣總產(chǎn)量（十億立方英尺）頁巖氣占美國天然氣產(chǎn)量的比例（%，右）80%60%40%20%0%8,0006,0004,0002,0000-2,000-4,00020072008200920102011201220132014201520162017201820192020-6,000美國天然氣凈出口量美國天然氣出口量美國天然氣進口量 200020022004200620082010201

43、22014201620182020資料來源：EIA，資料來源：Wind，3） 21 世紀初至今，開發(fā)可再生能源，進一步保障能源供給。頁巖氣革命的成功雖然強化了美國本國的能源供給能力，但頁巖氣本身也存在甲烷（溫室氣體之一）排放量大以及產(chǎn)量衰減快、供給不穩(wěn)定的缺陷。這形成了美國“言行不一”的能源戰(zhàn)略取向：一方面，出于對化石能源尤其是頁巖氣的依賴，美國長期以“傘形國家”20的姿態(tài)出現(xiàn)，其對全球氣候變化問題的態(tài)度不甚積極；另一方面，為應(yīng)對頁巖氣生產(chǎn)周期過短問題，以保障長期能源供給，美國同時也在不斷提升可再生能源的裝機量，這與其消極應(yīng)對氣候變化問題的態(tài)度形成了鮮明對比。具體來看，20 世紀，美國就已通過

44、能源稅法案、能源政策法案等對可再生能源的投資和生產(chǎn)給予了稅收抵免。進入 21 世紀，美國進一步更新了稅收抵免政策，并在 2005 年發(fā)布了能源安全法案，將可再生能源債券及貸款擔保等金融工具引入可再生能源政策體系作為激勵手段。2015 年，奧巴馬政府發(fā)布清潔能源計劃，在為火電廠設(shè)定排放標準的同時，也計劃通過清潔能源激勵計劃（CEIP）刺激光伏及風電投資，但隨后被特朗普政府廢除清潔能源計劃的做法所打斷。拜登政府上臺后，美國重返巴黎協(xié)定，并宣布將于 2035 年實現(xiàn) 100%的零碳電力系統(tǒng)21，可再生能源再度成為發(fā)展重點。按照拜登的計劃，美國將于 2024 年實現(xiàn)累計 22.5GW 的太陽能裝機量2

45、2；并將于 2030 年部署累計 30GW 的海上風電裝機量23等。為此，美國政府延續(xù)了一系列促進可再生能源發(fā)展的政策，并已從聯(lián)邦層面批準了一系列基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目。20 傘形國家是在 2009 年聯(lián)合國哥本哈根氣候談判中形成的國家集團。由美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭、哈薩克斯坦、挪威、俄羅斯、烏克蘭及日本等非歐盟國家在地圖上的連線像一把傘狀，因此被稱為傘形國家集團。傘形國家的減排立場大同小異，以“主要排放國參與絕對減排”為前提，中期減排目標低。21 FACT SHEET: Biden- Harris Administration Races to Deploy Clean Energy th

46、at Creates Jobs and Low ers Costs.見白宮官網(wǎng)，https:/ HYPERLINK /briefing-room/statements-releases/2022/01/12/fact-sheet-biden-harris-administration-ra /briefing-room/statements-releases/2022/01/12/fact-sheet-biden-harris-administration-races-to-deploy-clean-energy-that-creates-jobs-and-low ers-costs/22 F

47、ACT SHEET: President Biden Takes Bold Executive Action to Spur Domestic Clean Energy Manuf acturing. 見白宮官網(wǎng)，https:/ HYPERLINK /briefing-room/statements-releases/2022/06/06/fact-sheet-president-biden-takes-bold-ex /briefing-room/statements-releases/2022/06/06/fact-sheet-president-biden-takes-bold-ex e

48、cutive-action-to-spur-domestic-clean-energy-manufacturing/23 FACT SHEET: Biden Administration Launches New Federal-State Offshore Wind Partnership to Grow American-Made Clean Energy.見白宮官網(wǎng)，https:/ HYPERLINK /briefing-room/statements-releases/2022/06/23/fact-sheet-biden-administration-launche /briefin

49、g-room/statements-releases/2022/06/23/fact-sheet-biden-administration-launches-new -federal-state-offshore-wind-partnership-to-grow -american-made-clean-energy/圖表23 美國促進可再生能源發(fā)展相關(guān)聯(lián)邦級政策（截至 2022 年 7 月）政策名政策類型政策手段實施時間可再生電力生產(chǎn)稅收抵免(PTC)財務(wù)激勵企業(yè)稅收抵免2002 年 3 月商業(yè)能源投資稅收抵免(ITC)財務(wù)激勵企業(yè)稅收抵免2002 年 3 月節(jié)能抵押貸款財務(wù)激勵貸款計劃20

50、02 年 3 月住宅節(jié)能補貼除外（企業(yè)）財務(wù)激勵企業(yè)免稅2002 年 3 月住宅節(jié)能補貼除外（個人）財務(wù)激勵個人免稅2002 年 3 月美國農(nóng)業(yè)部-美國農(nóng)村能源計劃(REAP)貸款擔保財務(wù)激勵貸款計劃2003 年 4 月美國農(nóng)業(yè)部-美國農(nóng)村能源計劃(REAP)贈款財務(wù)激勵資助計劃2003 年 4 月聯(lián)邦政府的綠色電力采購目標監(jiān)管政策綠色電力采購2004 年 2 月住宅可再生能源稅收抵免財務(wù)激勵個人稅收抵免2005 年 8 月節(jié)能家電制造稅收抵免財務(wù)激勵企業(yè)稅收抵免2006 年 1 月住宅能源效率稅收抵免財務(wù)激勵個人稅收抵免2006 年 1 月節(jié)能商業(yè)建筑稅收減免財務(wù)激勵企業(yè)稅減免2006 年

51、1 月住宅建筑商的節(jié)能新房稅收抵免財務(wù)激勵企業(yè)稅收抵免2006 年 1 月清潔可再生能源債券(CREB)財務(wù)激勵資助、貸款計劃2006 年 5 月聯(lián)邦電器標準監(jiān)管政策電器/設(shè)備效率標準2006 年 6 月小型發(fā)電機的并網(wǎng)標準監(jiān)管政策并網(wǎng)標準2007 年 10 月合格節(jié)能債券(QECB)財務(wù)激勵貸款計劃2008 年 10 月美國能源部-貸款擔保計劃財務(wù)激勵貸款計劃2008 年 9 月美國農(nóng)業(yè)部-高能源成本補助計劃財務(wù)激勵資助計劃2010 年 9 月美國農(nóng)業(yè)部-生物精煉、可再生化學(xué)品和生物基產(chǎn)品制造援助計劃財務(wù)激勵貸款計劃2012 年 10 月美國農(nóng)業(yè)部-重振援助生物精煉計劃財務(wù)激勵資助計劃201

52、2 年 10 月FHA PowerSaver 款計劃財務(wù)激勵貸款計劃2014 年 12 月美國農(nóng)業(yè)部-美國農(nóng)村能源計劃(REAP)能源審計和可再生能源發(fā)展援助(EA/REDA)計劃財務(wù)激勵資助計劃2015 年 2 月低收入家庭能源援助計劃(LIHEAP)財務(wù)激勵資助計劃2015 年 3 月天氣援助計劃(WAP)財務(wù)激勵資助計劃2015 年 3 月Fannie Mae 綠色融資-貸款計劃財務(wù)激勵貸款計劃2015 年 5 月插電式電動汽車稅收抵免財務(wù)激勵個人稅收抵免2021 年 8 月資料來源：DSIRE，圖表24 美國聯(lián)邦層面正在建設(shè)的可再生能源發(fā)展項目（截至 2022 年 7 月）領(lǐng)域項目項目

53、太陽能Arrow Canyon Solar ProjectSouthern Bighorn Solar Projects海上風電Atlantic Shores SouthNew England WindCoastal Virginia Offshore WindCommercial ProjectOcean Wind 1 ProjectEmpire Wind Energy ProjectRevolution Wind Farm ProjectKitty Hawk North Wind ProjectSunrise Wind FarmMaryland Offshore Wind ProjectV

54、ineyard WindMayflower Wind Energy Project資料來源：Federal Infrastructure Project Permitting Dashboard，在政策促進及聯(lián)邦政府、州政府的支持下，美國可再生能源裝機量不斷提升。截至 2020 年末，風電、光伏裝機量分別達到 1180 萬 W 及 970 萬W，在發(fā)電來源中，風力發(fā)電及太陽能發(fā)電的占比同樣快速增長。圖表25 美國可再生能源裝機量（十萬瓦）圖表26 美國發(fā)電結(jié)構(gòu)生物質(zhì)能發(fā)電地熱能發(fā)電140120100806040202005200620072008200920102011201220132014

55、2015201620172018201920200風電太陽能光伏煤炭 天然氣 水 其它可再生能源 太陽能 石油 風 核100%80%60%40%20%19851987198919911993199519971999200120032005200720092011201320152017201920210% 資料來源：Wind，資料來源：Our World in Data，沙特/卡塔爾：化石能源豐富的小國，從石油/天然氣到光伏沙特阿拉伯與卡塔爾，分別是全球石油及天然氣出口大國。兩國豐富的化石資源儲量令其通過能源出口快速發(fā)展。然而，近年來二者開始試圖通過發(fā)展太陽能降低本國對化石能源的依賴，以應(yīng)對國

56、際能源價格波動所可能導(dǎo)致的經(jīng)濟沖擊（高度全球化的能源市場令資源出口國沒有絕對定價權(quán)），以及快速增長的國內(nèi)能源需求對能源出口能力的擠壓。沙特阿拉伯：設(shè)立國家目標，減少化石能源依賴。沙特阿拉伯石油儲量位居世界第二，這造成其能源消費嚴重依賴石油；以電力部門為例，沙特阿拉伯近 40%的電力是通過“燒油”這一在大部分國家看來匪夷所思的方式生產(chǎn)的。與此同時，其電價卻處于全球較低水平。2021 年 12 月沙特阿拉伯居民部門電價為 0.048 美元/kWh，企業(yè)部門電價為 0.068 美元/kWh，顯著低于全球任何主要經(jīng)濟體，這主要是通過出口化石能源并補貼本國發(fā)電所實現(xiàn)24?！盁汀卑l(fā)電與低廉的電價，體現(xiàn)出

57、沙特阿拉伯顯著的石油資源稟賦優(yōu)勢。然而，近年來沙特阿拉伯同樣開始發(fā)展非化石能源。雖然沙特阿拉伯具有豐富的石油資源儲量，但一方面國家經(jīng)濟石油出口依賴嚴重，國際能源價格波動對國內(nèi)經(jīng)濟影響巨大；另一方面隨著國內(nèi)經(jīng)24 見 Global petrol Price， https:/ HYPERLINK /electricity_prices/ /electricity_prices/濟的發(fā)展，其本國能源需求也在飛速提升，甚至可能在 2030 年導(dǎo)致石油產(chǎn)量被全部用于境內(nèi)消費而無法出口25，石油出口的下降會對其國民經(jīng)濟造成巨大的負面影響。因此，沙特阿拉伯于 2016 年發(fā)布2030 年國家愿景，宣布計劃到

58、 2030 年可再生能源將占到本國能源結(jié)構(gòu) 50%26（宣布時可再生能源占比為 0%），同時設(shè)立了 9.5GW 太陽能裝機量的初始目標，并將為此重新審視或修改現(xiàn)行的法律及政策框架，以允許私人部門對可再生能源進行投資27?？ㄋ枺禾嵘柲馨l(fā)電占比，保障能源安全。卡塔爾天然氣儲量位居世界第三，天然氣自然成為了該國最為主要的能源。以電力部門為例，卡塔爾超過 99%的電力由燃氣發(fā)電產(chǎn)生，電價較沙特阿拉伯更低，2021 年 12 月，卡塔爾居民部門電價約為 0.032 美元/kWh，企業(yè)部門電價約為 0.036美元/kWh，是全球電價最低的國家之一。近年來，卡塔爾也開始走上了發(fā)展太陽能的道路?？ㄋ柊l(fā)

59、展太陽能的思路與沙特阿拉伯相似：對化石能源出口的依賴也將導(dǎo)致經(jīng)濟受國際能源價格波動的影響；同時，隨著國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展，境內(nèi)能源需求逐漸增加，這將導(dǎo)致可供出口的天然氣逐漸減少28。為此，卡塔爾同樣設(shè)立了2030 年國家愿景，將對化石能源的依賴視為國家的威脅29，并宣布將通過能源及經(jīng)濟多元化保障國家經(jīng)濟在國際油氣價格波動時繼續(xù)增長30。當前，卡塔爾能源公司（Qatar Energy）已設(shè)立了到 2030 年將新增 2-4GW 光伏裝機量的目標。圖表27 沙特阿拉伯發(fā)電結(jié)構(gòu)（%）圖表28 卡塔爾發(fā)電結(jié)構(gòu)（%）石油天然氣太陽能（右）6560555045403519851987198919911993199

60、51997199920012003200520072009201120132015201720192021300.20.120002002200420062008201020122014201620180100.0099.9899.9699.9499.9299.9099.8899.8699.8499.82天然氣太陽能（右）其它可再生能源（右）0.100.080.060.040.0220200.00 資料來源：Our World in Data，資料來源： Our World in Data，綜上所述，由于化石能源存在三項固有特征（不可再生，環(huán)境污染，分布不均），其難以長期滿足