世界能源转型及对我国的启示

18世纪以来，以蒸汽机、内燃机以及电气设备为代表的能源科技创新，先后引领了第一、二次工业革命，促进了生产力的大发展，使人类社会从农耕文明迈向现代工业文明。当前，世界新一轮能源变革正在孕育，不仅将引发能源体系的巨大变革，而且有望引领全球经济恢复繁荣发展，并深刻影响和改变世界政治、经济格局。

一、世界能源发展趋势

1.发达国家能源消费增长缓慢甚至负增长。世界主要发达国家已完成工业化和城镇化，产业结构以服务业为主，经济发展进入相对缓慢阶段。2000年～2012年，OECD（经合组织）国家GDP年均增速仅为1.5%，但其能源消费总量变化无几，2000年与2012年的能源消费总量均保持在52.5亿吨标油。其中，2007年约54.9亿吨标油。国际能源署（IEA）预测，未来，随着OECD国家经济恢复增长，能源消费总量还将略有反弹，但不会超过2007年消费水平，2020年～2040年，OECD国家能源需求总量基本保持在54亿吨标油，甚至略有下降，将实现经济社会发展与能源消费增长的脱钩。就欧盟能源消费状况看，在积极应对气候变化和大力发展低碳经济的形势下，欧盟经济社会发展已与能源消费增长明显脱钩。2012年，欧盟能源消费总量已较2000年有所下降，仅与1990年相当，约为16.5亿吨标油。未来，欧盟经济将恢复到年均增长2%左右的水平，但能源消费总量则呈逐步下降态势，到2040年将降至15亿吨标油。本世纪以来，美国能源消费总量也基本稳定于23亿吨标油水平，2007年以来受国际金融危机影响有显著下降。近年来，美国经济恢复较快增长，而且非常规油气大发展使能源价格大幅走低，但能源需求总量变化不大。预测2020年前后，美国能源需求将恢复至22.5亿吨标油，而2030年～2040年将降至22亿吨标油以下。美国经济社会发展与能源消费增长正相关性趋弱。具体到能源品种看，世界主要发达国经济社会发展与能源消费增长脱钩的主要对象是高碳化石能源，煤炭与石油均呈现负增长态势，低碳化石能源（天然气）和非化石能源依然呈增长态势。这意味着，伴随着新一轮能源科技变革，世界主要发达国家将以高级的能源、更高效的用能方式支撑经济发展。2.世界能源正加快向低碳化、无碳化转型。近一个多世纪以来，世界能源结构已实现从煤炭为主向油气为主的转变。在应对气候变化的大背景下，世界能源结构正加速向低碳化、无碳化方向演变。目前，全球一次能源结构中，非化石能源利用规模已达30亿吨油当量，占世界能源需求总量比重接近20%。未来，新能源和可再生能源开发速度还将进一步加快，利用规模将不断增大。日本福岛危机后，全球核电的发展态势并未出现根本性逆转，尽管欧洲3国有“逐步放弃核电”的政治表态，但美国、俄罗斯、中东以及许多亚洲国家并没有放弃核电。IEA预测，到2040年，世界核电发电量将达到4.6万亿千瓦时，较2012年增长88.7%。随着技术的不断进步，可再生能源开发利用的成本还会下降，可再生能源将持续快速增长。2012年～2040年，可再生能源装机将新增容量37.3亿千瓦，占世界新增电力装机总量的48%；到2040年，世界可再生能源发电量将达13.2万亿千瓦时，较2012年增长近2倍。2040年，全球非化石能源发电量占发电总量比重将上升至45%；全球非化石能源消费总量将超过46亿吨油当量，与石油消费总量基本相当，高于煤炭的消费总量。届时，在全球一次能源消费结构中，非化石能源比重将提高到26%，比煤炭高出2个百分点。此外，欧盟已确定了能源低碳化的社会目标。德国等已开始改变原有以大规模集中发电为中心的电力调度模式，转而向更为分布的电力管理模式发展。德国提出，到2050年可再生能源占终端能源消费比重60%，可再生能源发电量占总发电量的80%。3.分布式能源发展将深刻改变生产供应方式。分布式能源指将能源系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式，布置在用户端，双向传输冷热电能的能源供应方式。分布式能源不仅具有利用高效、运输损耗小、运行灵活、系统经济性好等优点，而且可通过分散式生产、大电网统筹的方式，促进可再生能源规模化发展，已成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。据统计，近年来，世界新增发电装机容量的25%～30%为分布式电源，美国、丹麦、英国等发达国家对于分布式能源的支持政策十分明确。未来，分布式光伏发电将成为分布式能源的发展重点，一场屋顶太阳能光伏发电系统革命将会到来。IEA预计，屋顶太阳能光伏装机规模将由2013年的不到0.9亿千瓦增至2040年的5亿千瓦，增长近5倍。在发达国家光照充足、零售电价较高的地区，家庭和企业将优先安装屋顶光伏发电系统，欧盟、美国和日本的屋顶太阳能光伏发电都将快速发展。对于发展中国家，尽管屋顶太阳能光伏发电的投资较高，但受日益增长的电力需求和充足太阳能光照资源的驱动，在中国、印度等发展中国家也将得到广泛应用。可以预见，分布式能源系统将改变原有生产消费产业格局，构建全新的能源供应体系，从而不仅节约大量建设输电网的资金和时间，而且能让能源用户成为能源生产和供应商，带来能源生产和供应方式的根本性改变，乃至社会利益格局以及人类生产生活方式的巨大变革。4.智能能源体系建设步伐日益加快。本世纪以来，一场以能源与信息技术深度融合为特征的能源科技革命正在孕育，由此推动了以智能电网为核心的智能能源体系建设步伐。美国电力科学研究院早在2001年就提出了智能电网的概念并开始研究。美国陆续出台了一系列支持政策。截至2011年，已有约13个智能电网项目成功运行。在智能电网逐渐成熟的过程中，美国能源部提出建立“21世纪的能源网络”，并启动智能能源建筑计划，加快构建智能能源体系。为提高供电可靠性和电能质量，以及促进可再生能源和清洁能源大发展，2004年，欧盟提出搭建“未来电网”的欧洲技术平台，并特别提出要推动欧洲智能电网建设，并于2005年实施“超级智能电网”计划。2013年，基于欧洲信息化进程，欧盟议会宣布实施第二个“智慧能源-欧洲”计划，主旨是建立基于信息和通信技术实现自我调控的高效能源系统。2010年，日本正式进军智慧能源领域，首次在“新一代能源和社会体系示范计划”提出构建智能电网体系，并开展了“智慧城市共同体”和“智慧能源网”两大示范项目。目前，主要发达国家已在智能计量、智能电网平台、电网监控和管理、需求侧管理、可再生能源接入、大规模储能、智能能源建筑、充电式混合动力车或纯电动汽车等领域取得长足进展。未来，融合信息网络技术、以“全球电网”为核心的智能能源体系将加快形成。5.终端用能电气化水平将显著提升。电气化水平是一个国家经济发展和全社会基本公共服务水平高低的重要标志。发达国家发展历程表明，人均用电量随经济发展水平提高而提高。随着人均GDP的增加，用电需求不断增加，即使能源消费出现下降，电力消费仍在增加。在人均GDP达到3万美元(2005年不变价)前，随着各国经济的发展，人均用电量呈持续增长态势；达到3万美元以后，人均电耗开始逐步趋稳定，但仍持续增长。目前，多数发达国家终端用能电气化水平普遍在20%以上。未来，随着能源新技术革命的深入推进，可再生能源将得到大规模发展，电动汽车等新型交通工具将占据更为重要的地位，世界终端用能电气化程度将进一步提高。不少发达国家提出了持续提高终端用能电气化水平的目标，美国和日本到2030年将分别达到25.4%和30.2%，欧盟《2050能源路线图》更是提出到2050年将终端用能电气化水平提高到36%～39%。IEA预测，在“新政策情景”下，2010年～2035年，世界电力消费增速将达1.7%～2.6%，是终端能源消费增速（0.7%～1.5%）的2倍，终端用能电气化水平将显著提升。6.能源开发利用逐步向低运行成本转变。随着可再生能源的规模化发展，以及化石能源占比的相对下降，世界能源系统将由低投入、高运行成本的化石能源系统向高投入、低运行成本的可再生能源系统逐步转变。以各种能源品种发电为例，尽管可再生能源初始投资高，但其不需要燃料，运行成本远低于煤电、气电等化石能源，单位装机规模的可再生能源发电综合成本将与化石能源基本持平。据欧盟2050年路线图测算，2011年～2050年，在既有政策、高能效水平、低核电、高比例可再生能源等不同情况下，能源系统总成本基本一致。同时，可再生能源高比例发展还会带来超低污染物和碳排放等额外外部性收益。因此，可以预见，未来可再生能源的竞争优势将进一步提升。

二、对我国能源转型发展的启示

当前，我国应顺应世界能源新一轮变革趋势，尽快摆脱以煤为主的能源消费，加快能源转型发展。1.尽快使经济增长与高碳能源消费增长脱钩。顺应世界变革趋势，充分考虑我国区域大气污染防治和积极应对全球气候变化的要求，一是严格控制煤炭消费总量，力争在2020年前使其达到峰值并逐步削减。其中，重点削减排污量大的终端分散利用量，推动煤炭使用更多向电力部门集中。二是逐步强化石油消费总量控制力度，力争在2030年前使其达到峰值并逐步削减，从而使经济增长摆脱对高碳能源的依赖。2.以高比例为目标加大非化石能源开发力度。一方面，应坚持不断降低可再生能源装机成本，增强消纳能力，促进水电资源应发尽发，推动风电、太阳能发电等可再生能源大规模发展。另一方面，坚持安全高效发展核电，大幅提高核电装机容量，全面提升核电装备制造水平和国际竞争力。力争到2030年，非化石能源消费占比超过20%，逐步实现由以煤为主能源时代到非化石能源时代的直接跨越。3.加快分布式能源发展。在城镇、农村及边远地区，在公共设施、公用建筑物、居民住宅等领域，积极发展以太阳能、风能等可再生能源和天然气冷热电联供为主体的分布式能源网络，力争到2030年使建筑光伏一体化比重达到50%。突破分布式发电、储能、智能微网、孤岛运行等关键技术，消除传统能源行业分割和壁垒，实现分布式电源及时有效接入。以分布式能源大发展，变革能源生产方式和产业组织模式，推动能源产消一体化，有效改变产需严重分离的格局。4.积极构建智慧能源体系。充分借鉴美国、欧盟等先进经验，大力建设智能电网，构建安全高效的远距离输电网和可靠灵活的配电网，既实现各种清洁能源的充分接入和高效利用，又引导用户参与需求响应和削峰填谷，实现能源供需互动融合。依托现代信息技术和互联网技术，以智能电网为核心，推进煤、电、油、气、热等多网信息融合和共享，实现多能互补、便捷转换和梯级利用。适应新型城镇化建设要求，大力推广以微电网、分布式能源、大规模储能、电动汽车、智能家居为特征的智能楼宇、智能小区、智能园区，构建智慧城市能源综合体系。5.大幅提升终端用能电气化水平。以交通领域为重点，积极推动“以电代油”。一是大力发展高速铁路、城市轨道交通，推动内燃机车及铁路电气化改造。二是通过加快充电基础设施建设，尽快实现电动汽车规模化发展，到2030年使电动汽车销量占有较高市场份额。在工业领域，积极推动钢铁、建材、轻工业等重点领域煤炭和油品消费由电能替代。推广新型家用电器和智能家居，进一步提高居民生活电气化比重。在农业领域，大力推动电动机代替柴油机和农用排灌机械，广泛发展分布式电力。力争到2030年将终端用能电气化水平提高到30%以上。

作者:张有生 苏铭 杨光 田磊 单位:宏观经济研究院能源所