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世界能源轉(zhuǎn)型及對我國的啟示論文
18世紀(jì)以來，以蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及電氣設(shè)備為代表的能源科技創(chuàng)新，先后引領(lǐng)了第一、二次工業(yè)革命，促進(jìn)了生產(chǎn)力的大發(fā)展，使人類社會從農(nóng)耕文明邁向現(xiàn)代工業(yè)文明。當(dāng)前，世界新一輪能源變革正在孕育，不僅將引發(fā)能源體系的巨大變革，而且有望引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)繁榮發(fā)展，并深刻影響和改變世界政治、經(jīng)濟(jì)格局。
一、世界能源發(fā)展趨勢
發(fā)達(dá)國家能源消費(fèi)增長緩慢甚至負(fù)增長。世界主要發(fā)達(dá)國家已完成工業(yè)化和城鎮(zhèn)化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以服務(wù)業(yè)為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入相對緩慢階段。2000年～2012年，OECD（經(jīng)合組織）國家GDP年均增速僅為1.5%，但其能源消費(fèi)總量變化無幾，2000年與2012年的能源消費(fèi)總量均保持在52.5億噸標(biāo)油。其中，2007年約54.9億噸標(biāo)油。國際能源署（IEA）預(yù)測，未來，隨著OECD國家經(jīng)濟(jì)恢復(fù)增長，能源消費(fèi)總量還將略有反彈，但不會超過2007年消費(fèi)水平，2020年～2040年，OECD國家能源需求總量基本保持在54億噸標(biāo)油，甚至略有下降，將實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與能源消費(fèi)增長的脫鉤。就歐盟能源消費(fèi)狀況看，在積極應(yīng)對氣候變化和大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的形勢下，歐盟經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展已與能源消費(fèi)增長明顯脫鉤。2012年，歐盟能源消費(fèi)總量已較2000年有所下降，僅與1990年相當(dāng)，約為16.5億噸標(biāo)油。未來，歐盟經(jīng)濟(jì)將恢復(fù)到年均增長2%左右的水平，但能源消費(fèi)總量則呈逐步下降態(tài)勢，到2040年將降至15億噸標(biāo)油。本世紀(jì)以來，美國能源消費(fèi)總量也基本穩(wěn)定于23億噸標(biāo)油水平，2007年以來受國際金融危機(jī)影響有顯著下降。近年來，美國經(jīng)濟(jì)恢復(fù)較快增長，而且非常規(guī)油氣大發(fā)展使能源價格大幅走低，但能源需求總量變化不大。預(yù)測2020年前后，美國能源需求將恢復(fù)至22.5億噸標(biāo)油，而2030年～2040年將降至22億噸標(biāo)油以下。美國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與能源消費(fèi)增長正相關(guān)性趨弱。具體到能源品種看，世界主要發(fā)達(dá)國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與能源消費(fèi)增長脫鉤的主要對象是高碳化石能源，煤炭與石油均呈現(xiàn)負(fù)增長態(tài)勢，低碳化石能源（天然氣）和非化石能源依然呈增長態(tài)勢。這意味著，伴隨著新一輪能源科技變革，世界主要發(fā)達(dá)國家將以高級的能源、更高效的用能方式支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
2.世界能源正加快向低碳化、無碳化轉(zhuǎn)型。近一個多世紀(jì)以來，世界能源結(jié)構(gòu)已實(shí)現(xiàn)從煤炭為主向油氣為主的轉(zhuǎn)變。在應(yīng)對氣候變化的大背景下，世界能源結(jié)構(gòu)正加速向低碳化、無碳化方向演變。目前，全球一次能源結(jié)構(gòu)中，非化石能源利用規(guī)模已達(dá)30億噸油當(dāng)量，占世界能源需求總量比重接近20%。未來，新能源和可再生能源開發(fā)速度還將進(jìn)一步加快，利用規(guī)模將不斷增大。日本福島危機(jī)后，全球核電的發(fā)展態(tài)勢并未出現(xiàn)根本性逆轉(zhuǎn)，盡管歐洲3國有“逐步放棄核電”的政治表態(tài)，但美國、俄羅斯、中東以及許多亞洲國家并沒有放棄核電。IEA預(yù)測，到2040年，世界核電發(fā)電量將達(dá)到4.6萬億千瓦時，較2012年增長88.7%。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，可再生能源開發(fā)利用的成本還會下降，可再生能源將持續(xù)快速增長。2012年～2040年，可再生能源裝機(jī)將新增容量37.3億千瓦，占世界新增電力裝機(jī)總量的48%；到2040年，世界可再生能源發(fā)電量將達(dá)13.2萬億千瓦時，較2012年增長近2倍。2040年，全球非化石能源發(fā)電量占發(fā)電總量比重將上升至45%；全球非化石能源消費(fèi)總量將超過46億噸油當(dāng)量，與石油消費(fèi)總量基本相當(dāng)，高于煤炭的消費(fèi)總量。屆時，在全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，非化石能源比重將提高到26%，比煤炭高出2個百分點(diǎn)。此外，歐盟已確定了能源低碳化的社會目標(biāo)。德國等已開始改變原有以大規(guī)模集中發(fā)電為中心的電力調(diào)度模式，轉(zhuǎn)而向更為分布的電力管理模式發(fā)展。德國提出，到2050年可再生能源占終端能源消費(fèi)比重60%，可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量的80%。
3.分布式能源發(fā)展將深刻改變生產(chǎn)供應(yīng)方式。分布式能源指將能源系統(tǒng)以小規(guī)模、小容量、模塊化、分散式的方式，布置在用戶端，雙向傳輸冷熱電能的能源供應(yīng)方式。分布式能源不僅具有利用高效、運(yùn)輸損耗小、運(yùn)行靈活、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，而且可通過分散式生產(chǎn)、大電網(wǎng)統(tǒng)籌的方式，促進(jìn)可再生能源規(guī)模化發(fā)展，已成為全球電力行業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。據(jù)統(tǒng)計，近年來，世界新增發(fā)電裝機(jī)容量的25%～30%為分布式電源，美國、丹麥、英國等發(fā)達(dá)國家對于分布式能源的支持政策十分明確。未來，分布式光伏發(fā)電將成為分布式能源的發(fā)展重點(diǎn)，一場屋頂太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)革命將會到來。IEA預(yù)計，屋頂太陽能光伏裝機(jī)規(guī)模將由2013年的不到0.9億千瓦增至2040年的5億千瓦，增長近5倍。在發(fā)達(dá)國家光照充足、零售電價較高的地區(qū)，家庭和企業(yè)將優(yōu)先安裝屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，歐盟、美國和日本的屋頂太陽能光伏發(fā)電都將快速發(fā)展。對于發(fā)展中國家，盡管屋頂太陽能光伏發(fā)電的投資較高，但受日益增長的電力需求和充足太陽能光照資源的驅(qū)動，在中國、印度等發(fā)展中國家也將得到廣泛應(yīng)用�？梢灶A(yù)見，分布式能源系統(tǒng)將改變原有生產(chǎn)消費(fèi)產(chǎn)業(yè)格局，構(gòu)建全新的能源供應(yīng)體系，從而不僅節(jié)約大量建設(shè)輸電網(wǎng)的資金和時間，而且能讓能源用戶成為能源生產(chǎn)和供應(yīng)商，帶來能源生產(chǎn)和供應(yīng)方式的根本性改變，乃至社會利益格局以及人類生產(chǎn)生活方式的巨大變革。
4.智能能源體系建設(shè)步伐日益加快。本世紀(jì)以來，一場以能源與信息技術(shù)深度融合為特征的能源科技革命正在孕育，由此推動了以智能電網(wǎng)為核心的智能能源體系建設(shè)步伐。美國電力科學(xué)研究院早在2001年就提出了智能電網(wǎng)的概念并開始研究。美國陸續(xù)出臺了一系列支持政策。截至2011年，已有約13個智能電網(wǎng)項(xiàng)目成功運(yùn)行。在智能電網(wǎng)逐漸成熟的過程中，美國能源部提出建立“21世紀(jì)的能源網(wǎng)絡(luò)”，并啟動智能能源建筑計劃，加快構(gòu)建智能能源體系。為提高供電可靠性和電能質(zhì)量，以及促進(jìn)可再生能源和清潔能源大發(fā)展，2004年，歐盟提出搭建“未來電網(wǎng)”的歐洲技術(shù)平臺，并特別提出要推動歐洲智能電網(wǎng)建設(shè)，并于2005年實(shí)施“超級智能電網(wǎng)”計劃。2013年，基于歐洲信息化進(jìn)程，歐盟議會宣布實(shí)施第二個“智慧能源-歐洲”計劃，主旨是建立基于信息和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控的高效能源系統(tǒng)。2010年，日本正式進(jìn)軍智慧能源領(lǐng)域，首次在“新一代能源和社會體系示范計劃”提出構(gòu)建智能電網(wǎng)體系，并開展了“智慧城市共同體”和“智慧能源網(wǎng)”兩大示范項(xiàng)目。目前，主要發(fā)達(dá)國家已在智能計量、智能電網(wǎng)平臺、電網(wǎng)監(jiān)控和管理、需求側(cè)管理、可再生能源接入、大規(guī)模儲能、智能能源建筑、充電式混合動力車或純電動汽車等領(lǐng)域取得長足進(jìn)展。未來，融合信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、以“全球電網(wǎng)”為核心的智能能源體系將加快形成。
5.終端用能電氣化水平將顯著提升。電氣化水平是一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和全社會基本公共服務(wù)水平高低的重要標(biāo)志。發(fā)達(dá)國家發(fā)展歷程表明，人均用電量隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高而提高。隨著人均GDP的增加，用電需求不斷增加，即使能源消費(fèi)出現(xiàn)下降，電力消費(fèi)仍在增加。在人均GDP達(dá)到3萬美元(2005年不變價)前，隨著各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人均用電量呈持續(xù)增長態(tài)勢；達(dá)到3萬美元以后，人均電耗開始逐步趨穩(wěn)定，但仍持續(xù)增長。目前，多數(shù)發(fā)達(dá)國家終端用能電氣化水平普遍在20%以上。未來，隨著能源新技術(shù)革命的深入推進(jìn)，可再生能源將得到大規(guī)模發(fā)展，電動汽車等新型交通工具將占據(jù)更為重要的地位，世界終端用能電氣化程度將進(jìn)一步提高。不少發(fā)達(dá)國家提出了持續(xù)提高終端用能電氣化水平的目標(biāo)，美國和日本到2030年將分別達(dá)到25.4%和30.2%，歐盟《2050能源路線圖》更是提出到2050年將終端用能電氣化水平提高到36%～39%。IEA預(yù)測，在“新政策情景”下，2010年～2035年，世界電力消費(fèi)增速將達(dá)1.7%～2.6%，是終端能源消費(fèi)增速（0.7%～1.5%）的2倍，終端用能電氣化水平將顯著提升。
6.能源開發(fā)利用逐步向低運(yùn)行成本轉(zhuǎn)變。隨著可再生能源的規(guī)�；l(fā)展，以及化石能源占比的相對下降，世界能源系統(tǒng)將由低投入、高運(yùn)行成本的化石能源系統(tǒng)向高投入、低運(yùn)行成本的可再生能源系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變。以各種能源品種發(fā)電為例，盡管可再生能源初始投資高，但其不需要燃料，運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于煤電、氣電等化石能源，單位裝機(jī)規(guī)模的可再生能源發(fā)電綜合成本將與化石能源基本持平。據(jù)歐盟2050年路線圖測算，2011年～2050年，在既有政策、高能效水平、低核電、高比例可再生能源等不同情況下，能源系統(tǒng)總成本基本一致。同時，可再生能源高比例發(fā)展還會帶來超低污染物和碳排放等額外外部性收益。因此，可以預(yù)見，未來可再生能源的競爭優(yōu)勢將進(jìn)一步提升。
二、對我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的啟示
當(dāng)前，我國應(yīng)順應(yīng)世界能源新一輪變革趨勢，盡快擺脫以煤為主的能源消費(fèi)，加快能源轉(zhuǎn)型發(fā)展。
盡快使經(jīng)濟(jì)增長與高碳能源消費(fèi)增長脫鉤。順應(yīng)世界變革趨勢，充分考慮我國區(qū)域大氣污染防治和積極應(yīng)對全球氣候變化的要求，一是嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)總量，力爭在2020年前使其達(dá)到峰值并逐步削減。其中，重點(diǎn)削減排污量大的終端分散利用量，推動煤炭使用更多向電力部門集中。二是逐步強(qiáng)化石油消費(fèi)總量控制力度，力爭在2030年前使其達(dá)到峰值并逐步削減，從而使經(jīng)濟(jì)增長擺脫對高碳能源的依賴。
2.以高比例為目標(biāo)加大非化石能源開發(fā)力度。一方面，應(yīng)堅持不斷降低可再生能源裝機(jī)成本，增強(qiáng)消納能力，促進(jìn)水電資源應(yīng)發(fā)盡發(fā)，推動風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源大規(guī)模發(fā)展。另一方面，堅持安全高效發(fā)展核電，大幅提高核電裝機(jī)容量，全面提升核電裝備制造水平和國際競爭力。力爭到2030年，非化石能源消費(fèi)占比超過20%，逐步實(shí)現(xiàn)由以煤為主能源時代到非化石能源時代的直接跨越。
3.加快分布式能源發(fā)展。在城鎮(zhèn)、農(nóng)村及邊遠(yuǎn)地區(qū)，在公共設(shè)施、公用建筑物、居民住宅等領(lǐng)域，積極發(fā)展以太陽能、風(fēng)能等可再生能源和天然氣冷熱電聯(lián)供為主體的分布式能源網(wǎng)絡(luò)，力爭到2030年使建筑光伏一體化比重達(dá)到50%。突破分布式發(fā)電、儲能、智能微網(wǎng)、孤島運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)，消除傳統(tǒng)能源行業(yè)分割和壁壘，實(shí)現(xiàn)分布式電源及時有效接入。以分布式能源大發(fā)展，變革能源生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)組織模式，推動能源產(chǎn)消一體化，有效改變產(chǎn)需嚴(yán)重分離的格局。
4.積極構(gòu)建智慧能源體系。充分借鑒美國、歐盟等先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，大力建設(shè)智能電網(wǎng)，構(gòu)建安全高效的遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)和可靠靈活的配電網(wǎng)，既實(shí)現(xiàn)各種清潔能源的充分接入和高效利用，又引導(dǎo)用戶參與需求響應(yīng)和削峰填谷，實(shí)現(xiàn)能源供需互動融合。依托現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以智能電網(wǎng)為核心，推進(jìn)煤、電、油、氣、熱等多網(wǎng)信息融合和共享，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、便捷轉(zhuǎn)換和梯級利用。適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)要求，大力推廣以微電網(wǎng)、分布式能源、大規(guī)模儲能、電動汽車、智能家居為特征的智能樓宇、智能小區(qū)、智能園區(qū)，構(gòu)建智慧城市能源綜合體系。
5.大幅提升終端用能電氣化水平。以交通領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)，積極推動“以電代油”。一是大力發(fā)展高速鐵路、城市軌道交通，推動內(nèi)燃機(jī)車及鐵路電氣化改造。二是通過加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，盡快實(shí)現(xiàn)電動汽車規(guī)�；l(fā)展，到2030年使電動汽車銷量占有較高市場份額。在工業(yè)領(lǐng)域，積極推動鋼鐵、建材、輕工業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域煤炭和油品消費(fèi)由電能替代。推廣新型家用電器和智能家居，進(jìn)一步提高居民生活電氣化比重。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，大力推動電動機(jī)代替柴油機(jī)和農(nóng)用排灌機(jī)械，廣泛發(fā)展分布式電力。力爭到2030年將終端用能電氣化水平提高到30%以上。
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