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世界能源轉型及對我國的啟示論文
18世紀以來(lái)，以蒸汽機、內燃機以及電氣設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(lèi)社會(huì )從農耕文明邁向現代工業(yè)文明。當前，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)濟恢復繁榮發(fā)展，并深刻影響和改變世界政治、經(jīng)濟格局。
一、世界能源發(fā)展趨勢
發(fā)達國家能源消費增長(cháng)緩慢甚至負增長(cháng)。世界主要發(fā)達國家已完成工業(yè)化和城鎮化，產(chǎn)業(yè)結構以服務(wù)業(yè)為主，經(jīng)濟發(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%，但其能源消費總量變化無(wú)幾，2000年與2012年的能源消費總量均保持在52.5億噸標油。其中，2007年約54.9億噸標油。國際能源署（IEA）預測，未來(lái)，隨著(zhù)OECD國家經(jīng)濟恢復增長(cháng)，能源消費總量還將略有反彈，但不會(huì )超過(guò)2007年消費水平，2020年～2040年，OECD國家能源需求總量基本保持在54億噸標油，甚至略有下降，將實(shí)現經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展與能源消費增長(cháng)的脫鉤。就歐盟能源消費狀況看，在積極應對氣候變化和大力發(fā)展低碳經(jīng)濟的形勢下，歐盟經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展已與能源消費增長(cháng)明顯脫鉤。2012年，歐盟能源消費總量已較2000年有所下降，僅與1990年相當，約為16.5億噸標油。未來(lái)，歐盟經(jīng)濟將恢復到年均增長(cháng)2%左右的水平，但能源消費總量則呈逐步下降態(tài)勢，到2040年將降至15億噸標油。本世紀以來(lái)，美國能源消費總量也基本穩定于23億噸標油水平，2007年以來(lái)受?chē)H金融危機影響有顯著(zhù)下降。近年來(lái)，美國經(jīng)濟恢復較快增長(cháng)，而且非常規油氣大發(fā)展使能源價(jià)格大幅走低，但能源需求總量變化不大。預測2020年前后，美國能源需求將恢復至22.5億噸標油，而2030年～2040年將降至22億噸標油以下。美國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展與能源消費增長(cháng)正相關(guān)性趨弱。具體到能源品種看，世界主要發(fā)達國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展與能源消費增長(cháng)脫鉤的主要對象是高碳化石能源，煤炭與石油均呈現負增長(cháng)態(tài)勢，低碳化石能源（天然氣）和非化石能源依然呈增長(cháng)態(tài)勢。這意味著(zhù)，伴隨著(zhù)新一輪能源科技變革，世界主要發(fā)達國家將以高級的能源、更高效的用能方式支撐經(jīng)濟發(fā)展。
2.世界能源正加快向低碳化、無(wú)碳化轉型。近一個(gè)多世紀以來(lái)，世界能源結構已實(shí)現從煤炭為主向油氣為主的轉變。在應對氣候變化的大背景下，世界能源結構正加速向低碳化、無(wú)碳化方向演變。目前，全球一次能源結構中，非化石能源利用規模已達30億噸油當量，占世界能源需求總量比重接近20%。未來(lái)，新能源和可再生能源開(kāi)發(fā)速度還將進(jìn)一步加快，利用規模將不斷增大。日本福島危機后，全球核電的發(fā)展態(tài)勢并未出現根本性逆轉，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(méi)有放棄核電。IEA預測，到2040年，世界核電發(fā)電量將達到4.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，較2012年增長(cháng)88.7%。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，可再生能源開(kāi)發(fā)利用的成本還會(huì )下降，可再生能源將持續快速增長(cháng)。2012年～2040年，可再生能源裝機將新增容量37.3億千瓦，占世界新增電力裝機總量的48%；到2040年，世界可再生能源發(fā)電量將達13.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，較2012年增長(cháng)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總量將超過(guò)46億噸油當量，與石油消費總量基本相當，高于煤炭的消費總量。屆時(shí)，在全球一次能源消費結構中，非化石能源比重將提高到26%，比煤炭高出2個(gè)百分點(diǎn)。此外，歐盟已確定了能源低碳化的社會(huì )目標。德國等已開(kāi)始改變原有以大規模集中發(fā)電為中心的電力調度模式，轉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)供應方式。分布式能源指將能源系統以小規模、小容量、模塊化、分散式的方式，布置在用戶(hù)端，雙向傳輸冷熱電能的能源供應方式。分布式能源不僅具有利用高效、運輸損耗小、運行靈活、系統經(jīng)濟性好等優(yōu)點(diǎn)，而且可通過(guò)分散式生產(chǎn)、大電網(wǎng)統籌的方式，促進(jìn)可再生能源規�；l(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。據統計，近年來(lái)，世界新增發(fā)電裝機容量的25%～30%為分布式電源，美國、丹麥、英國等發(fā)達國家對于分布式能源的支持政策十分明確。未來(lái)，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(chǎng)屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統革命將會(huì )到來(lái)。IEA預計，屋頂太陽(yáng)能光伏裝機規模將由2013年的不到0.9億千瓦增至2040年的5億千瓦，增長(cháng)近5倍。在發(fā)達國家光照充足、零售電價(jià)較高的地區，家庭和企業(yè)將優(yōu)先安裝屋頂光伏發(fā)電系統，歐盟、美國和日本的屋頂太陽(yáng)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(yáng)能光伏發(fā)電的投資較高，但受日益增長(cháng)的電力需求和充足太陽(yáng)能光照資源的驅動(dòng)，在中國、印度等發(fā)展中國家也將得到廣泛應用�？梢灶A見(jiàn)，分布式能源系統將改變原有生產(chǎn)消費產(chǎn)業(yè)格局，構建全新的能源供應體系，從而不僅節約大量建設輸電網(wǎng)的資金和時(shí)間，而且能讓能源用戶(hù)成為能源生產(chǎn)和供應商，帶來(lái)能源生產(chǎn)和供應方式的根本性改變，乃至社會(huì )利益格局以及人類(lèi)生產(chǎn)生活方式的巨大變革。
4.智能能源體系建設步伐日益加快。本世紀以來(lái)，一場(chǎng)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(dòng)了以智能電網(wǎng)為核心的智能能源體系建設步伐。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(kāi)始研究。美國陸續出臺了一系列支持政策。截至2011年，已有約13個(gè)智能電網(wǎng)項目成功運行。在智能電網(wǎng)逐漸成熟的過(guò)程中，美國能源部提出建立“21世紀的能源網(wǎng)絡(luò )”，并啟動(dòng)智能能源建筑計劃，加快構建智能能源體系。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(lái)電網(wǎng)”的歐洲技術(shù)平臺，并特別提出要推動(dòng)歐洲智能電網(wǎng)建設，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(huì )宣布實(shí)施第二個(gè)“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)現自我調控的高效能源系統。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(huì )體系示范計劃”提出構建智能電網(wǎng)體系，并開(kāi)展了“智慧城市共同體”和“智慧能源網(wǎng)”兩大示范項目。目前，主要發(fā)達國家已在智能計量、智能電網(wǎng)平臺、電網(wǎng)監控和管理、需求側管理、可再生能源接入、大規模儲能、智能能源建筑、充電式混合動(dòng)力車(chē)或純電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域取得長(cháng)足進(jìn)展。未來(lái)，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(zhù)提升。電氣化水平是一個(gè)國家經(jīng)濟發(fā)展和全社會(huì )基本公共服務(wù)水平高低的重要標志。發(fā)達國家發(fā)展歷程表明，人均用電量隨經(jīng)濟發(fā)展水平提高而提高。隨著(zhù)人均GDP的增加，用電需求不斷增加，即使能源消費出現下降，電力消費仍在增加。在人均GDP達到3萬(wàn)美元(2005年不變價(jià))前，隨著(zhù)各國經(jīng)濟的發(fā)展，人均用電量呈持續增長(cháng)態(tài)勢；達到3萬(wàn)美元以后，人均電耗開(kāi)始逐步趨穩定，但仍持續增長(cháng)。目前，多數發(fā)達國家終端用能電氣化水平普遍在20%以上。未來(lái)，隨著(zhù)能源新技術(shù)革命的深入推進(jìn)，可再生能源將得到大規模發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)等新型交通工具將占據更為重要的地位，世界終端用能電氣化程度將進(jìn)一步提高。不少發(fā)達國家提出了持續提高終端用能電氣化水平的目標，美國和日本到2030年將分別達到25.4%和30.2%，歐盟《2050能源路線(xiàn)圖》更是提出到2050年將終端用能電氣化水平提高到36%～39%。IEA預測，在“新政策情景”下，2010年～2035年，世界電力消費增速將達1.7%～2.6%，是終端能源消費增速（0.7%～1.5%）的2倍，終端用能電氣化水平將顯著(zhù)提升。
6.能源開(kāi)發(fā)利用逐步向低運行成本轉變。隨著(zhù)可再生能源的規�；l(fā)展，以及化石能源占比的相對下降，世界能源系統將由低投入、高運行成本的化石能源系統向高投入、低運行成本的可再生能源系統逐步轉變。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，運行成本遠低于煤電、氣電等化石能源，單位裝機規模的可再生能源發(fā)電綜合成本將與化石能源基本持平。據歐盟2050年路線(xiàn)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，能源系統總成本基本一致。同時(shí)，可再生能源高比例發(fā)展還會(huì )帶來(lái)超低污染物和碳排放等額外外部性收益。因此，可以預見(jiàn)，未來(lái)可再生能源的競爭優(yōu)勢將進(jìn)一步提升。
二、對我國能源轉型發(fā)展的啟示
當前，我國應順應世界能源新一輪變革趨勢，盡快擺脫以煤為主的能源消費，加快能源轉型發(fā)展。
盡快使經(jīng)濟增長(cháng)與高碳能源消費增長(cháng)脫鉤。順應世界變革趨勢，充分考慮我國區域大氣污染防治和積極應對全球氣候變化的要求，一是嚴格控制煤炭消費總量，力爭在2020年前使其達到峰值并逐步削減。其中，重點(diǎn)削減排污量大的終端分散利用量，推動(dòng)煤炭使用更多向電力部門(mén)集中。二是逐步強化石油消費總量控制力度，力爭在2030年前使其達到峰值并逐步削減，從而使經(jīng)濟增長(cháng)擺脫對高碳能源的依賴(lài)。
2.以高比例為目標加大非化石能源開(kāi)發(fā)力度。一方面，應堅持不斷降低可再生能源裝機成本，增強消納能力，促進(jìn)水電資源應發(fā)盡發(fā)，推動(dòng)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源大規模發(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，非化石能源消費占比超過(guò)20%，逐步實(shí)現由以煤為主能源時(shí)代到非化石能源時(shí)代的直接跨越。
3.加快分布式能源發(fā)展。在城鎮、農村及邊遠地區，在公共設施、公用建筑物、居民住宅等領(lǐng)域，積極發(fā)展以太陽(yáng)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到50%。突破分布式發(fā)電、儲能、智能微網(wǎng)、孤島運行等關(guān)鍵技術(shù)，消除傳統能源行業(yè)分割和壁壘，實(shí)現分布式電源及時(shí)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(dòng)能源產(chǎn)消一體化，有效改變產(chǎn)需嚴重分離的格局。
4.積極構建智慧能源體系。充分借鑒美國、歐盟等先進(jìn)經(jīng)驗，大力建設智能電網(wǎng)，構建安全高效的遠距離輸電網(wǎng)和可靠靈活的配電網(wǎng)，既實(shí)現各種清潔能源的充分接入和高效利用，又引導用戶(hù)參與需求響應和削峰填谷，實(shí)現能源供需互動(dòng)融合。依托現代信息技術(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)現多能互補、便捷轉換和梯級利用。適應新型城鎮化建設要求，大力推廣以微電網(wǎng)、分布式能源、大規模儲能、電動(dòng)汽車(chē)、智能家居為特征的智能樓宇、智能小區、智能園區，構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)域為重點(diǎn)，積極推動(dòng)“以電代油”。一是大力發(fā)展高速鐵路、城市軌道交通，推動(dòng)內燃機車(chē)及鐵路電氣化改造。二是通過(guò)加快充電基礎設施建設，盡快實(shí)現電動(dòng)汽車(chē)規�；l(fā)展，到2030年使電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量占有較高市場(chǎng)份額。在工業(yè)領(lǐng)域，積極推動(dòng)鋼鐵、建材、輕工業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域煤炭和油品消費由電能替代。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。在農業(yè)領(lǐng)域，大力推動(dòng)電動(dòng)機代替柴油機和農用排灌機械，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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