中國能源清潔低碳化利用的戰略選擇

王震

【摘要】立足于能源資源稟賦的以煤為主的能源結構有效地支撐了我國經濟的高速發展，但這種高碳化的能源結構導致一系列的生態環境問題。從全球能源演變過程來看，能源清潔低碳化利用是應對全球氣候變化和構建和諧生態環境的必由之路。本文在對全球能源發展趨勢和中國加快能源轉型升級必要性分析的基礎上，重點研究了實現能源清潔化利用的戰略路徑，即需要在調整優化產業結構、控制能源消費總量、優化能源消費結構等多個方面共同發力。大力發展非化石能源是戰略性選擇，而通過體制改革和政策支持充分發揮天然氣在現代能源體系中的主體能源作用是中國能源清潔低碳化利用的現實選擇。

【關鍵詞】能源轉型 清潔 低碳 天然氣 非化石能源

【中圖分類號】 F206 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.23.006

面對全球能源供需格局的新變化、國際能源發展的新趨勢，習近平總書記在2014年6月中央財經領導小組第六次會議上要求必須推動能源生產和消費革命。事實上，伴隨著新一輪工業革命的興起，能源互聯網技術、分布式能源或區塊鏈技術去中心化趨勢正在驅動全球能源轉型。習近平總書記提出的“四個革命“和”一個合作”就是要為實現可獲得、可承受并與環境和諧的我國能源安全提供保障，確保可持續發展。今年杭州G20峰會期間，作為全球最大的兩個碳排放國家，中國和美國的元首均向聯合國秘書長潘基文交存了《巴黎協定》批準文書。目前已有74個國家正式批準了氣候變化《巴黎協定》，這些國家的溫室氣體排放量占全球總量的58.82%，滿足了生效條件，《巴黎協定》按規定于11月4日正式生效。我國作為世界上最大的能源消費國、最大的碳排放國和第二大經濟體，應大力發展非化石能源，加快天然氣產業發展。推進能源清潔低碳化利用不僅是大國應盡的國際社會責任和義務，更是構建生態文明和建立環境友好型社會的基礎和保障。

能源清潔低碳化利用是當今全球發展的必然選擇

迄今為止，能源領域共發生了三次革命：第一次發生在40萬年前，以火的發現和使用為標志；第二次發生在18世紀的英國，以煤炭的大規模使用為標志；第三次能源革命開始于20世紀初，主要標志是電和內燃機的使用，代表著能源利用進入了以電力和石油為主要能源的時代。以煤和石油為代表的化石能源推動了第二、第三次能源革命，而近年來天然氣、新能源的興起，促使新一輪能源革命拉開序幕。不難發現，從煤到石油到天然氣再到新能源，全球能源利用演變的趨勢集中體現在能源的清潔低碳化。清潔化、低碳化已經成為能源革命的主旋律，見圖1。

縱觀發達國家工業化歷史進程，其能源結構由煤炭時代到油氣時代的轉型都經歷了一個較長時期。英國作為資源稟賦豐富的第一個工業化大國，由于大量使用煤炭，在上世紀50年代遭遇嚴重霧霾。后來通過大力實施以氣代煤、提高能效等政策，從1965年至1993年，完成了從煤炭時代到油氣時代的能源結構轉型，天然氣在一次能源消費結構中占比由0%上升到26%，而煤炭占比則從60%下降到26%。美國作為全球最為強大的工業化大國，從上世紀初期煤炭在一次能源消費結構中的占比76%降至23%經歷了55年，天然氣占比則由5%提高至31%。日本是一個能源資源十分匱乏的國家，無論是煤炭還是油氣都高度依賴國際市場。至1973年，日本完成了由煤炭到石油能源結構轉型，遭遇七十年代第一次石油危機之后，日本加快實施能源結構多元化和能效提升戰略，石油占比從最高點74%下降到50%以下，天然氣占比提升至13%。

目前，面對新一輪工業革命和能源轉型，發達國家憑借先發優勢，紛紛制訂能源轉型戰略，加快技術創新步伐，搶奪能源技術制高點，加速能源清潔低碳化利用。美國通過加大頁巖氣開發和發展可再生能源技術實現能源轉型，近年來所制定的能源戰略強調能源供應安全和保障經濟的穩定增長，并在此基礎上建立起了以開發頁巖氣為特色的“能源獨立”發展戰略。氣電已超越煤電成為第一大電源，并在智能電網、生物質能、風能、核能技術方面處于全球領先地位，為其實現能源轉型目標奠定了技術基礎，2030年電力供應的20%由風電提供。英國政府先后發布了《英國低碳轉型計劃》《可再生能源路線圖》《規劃我們的電力未來：關于發展安全、價格適宜和低碳電力的白皮書》等能源轉型戰略，提出利用多種電力來源組合來為英國開創更環保、更清潔的能源發展道路。2015年末，英國關閉了最后一個煤礦，徹底結束了煤炭時代。日本提出了以能源多元化和提高能效為核心的能源轉型戰略，注重發展可再生能源、可燃冰等新型能源，加強與能源輸出國的戰略合作、大規模推廣先進節能技術，并通過能源轉型鞏固其在儲能、新能源汽車等領域技術優勢。

從全球能源發展趨勢來看，世界主流機構以及大能源公司最新的能源展望報告總體上認為隨著人口增長和新興經濟體的發展，能源需求將繼續上漲。《巴黎協定》付諸實施后，技術進步與政策支持將推動能源的高效利用，能源結構更加低碳清潔，能源利用效率不斷提高。至2030年，非化石能源增長速度最快，年均達到6%以上。天然氣在化石能源中增長速度最快，年均2%左右，在能源結構中上升到與石油、煤炭同等地位。從這些分析可以看出，能源清潔低碳化是全球發展大勢，能源轉型中非化石能源占比將逐步提高，而低碳的天然氣扮演著由化石能源向非化石能源、高碳能源向無碳能源時代大轉型的關鍵橋梁作用。

我國產業結構轉型升級必然推動能源清潔低碳化利用

目前中國能源消費總量占全球的23%，2015年我國的能源消費增速為1.5%，不及過去十年平均水平5.3%的三分之一，是自1998年以來的最低水平。除全球經濟增速放緩、我國步入經濟發展的轉型期、處在“新常態”等宏觀經濟層面的因素外，積極的能源政策實施也是造成我國能源消費水平和消費結構得以改善的重要原因。作為我國能源消費結構絕對主力的煤炭的占比在持續下降至歷史最低水平，但仍然高達63%，其生產和消費量分別下降了2%和1.5%。其他化石能源中，石油的消費增長最快，達到6.3%，略高于其十年平均水平，而天然氣消費增長率則遠低于其十年平均水平，僅為4.7%。此外，可再生能源產能增長迅速，2015年全年增長達到了20.9%，其中太陽能、風能和水電的增長率分別為69.7%、28.9%和5%，增長最快的太陽能更是使我國超越美國和德國，成為世界上最大的太陽能發電國。得益于上述改進，我國的二氧化碳排放量實現了自1998年以來的首次負增長，盡管只降低了0.1%，但已遠低于4.2%的十年平均增長率水平和0.1%的全球平均增長。雖然我國能源利用的清潔低碳化轉型已取得部分成果，但由于資源稟賦、硬件基礎、制度政策、市場化程度及固有產業結構等諸多約束條件的限制，包括天然氣在內的多種清潔能源對能源轉型的貢獻仍然有限、且發展潛力巨大，對最終實現我國能源的清潔低碳化利用至關重要。

進入本世紀以來，以鋼鐵工業、冶金工業、能源化工等為代表的重工業得到迅速發展，工業銷售產值不斷攀升，重工業占工業總產值的比重居高不下，長期保持在60%以上，導致我國產業結構在整體上呈現出“重型化”特征。隨著“新常態”下經濟增長和需求增長的放緩，以鋼鐵、水泥、平板玻璃、電解鋁、多晶硅等重工業為代表的多個行業產能過剩矛盾日益凸顯。長期粗放式的經濟增長模式，加上行業產能的過度擴張，我國能源、資源消耗居高不下。目前我國人口占全球總人口的20%左右，GDP僅占全球經濟總量的13%左右，但銅、煤等主要工業原料的消耗量已多年位居世界第一，幾乎接近全球一半的消費量。中國早在2009年超越美國成為全球第一大能源消費國。與之相反，中國能源利用效率卻遠遠落后于德國、日本等發達國家，單位能源消費創造的GDP僅為德國、日本的50%左右。

產業結構升級與能源轉型之間相互依存，產業結構的重型化引發了突出的能源與環境問題，如能源消費量持續攀升、以煤為主的能源消費結構、能源供給安全、過度的碳排放、空氣污染等，并且面臨的形勢越來越嚴峻。推動產業結構的升級，已成為解決我國經濟與環境問題的必然選擇。目前，我國產業結構已經發生深刻調整，以農林牧漁為主的第一產業比重逐年下降，以服務業為主的第三產業的比重則不斷攀升，目前已超過50%。根據世界銀行統計數據，在全球最大的幾個經濟體中，美國、日本、德國、法國、英國第一產業的比重在1%左右，第三產業的比重在70%左右，美國、法國、英國更是在78%以上。與我國經濟發展處在工業化階段一致，第二產業比重仍然比較高。從能源結構看，我國仍處于“煤炭時代”，落后于英美等典型發達國家一個能源時代。面對碳排放峰值和改善大氣環境的剛性約束，能源清潔低碳化利用戰略是必然選擇。

能源清潔低碳化利用的戰略路徑

當前，西方發達經濟體正處于從油氣時代向天然氣加可再生能源時代的轉型，而中國仍處于以煤炭為主的煤炭時代。在諸多矛盾疊加時期，如何加速能源的轉型是我國“十三五”乃至未來較長時期的重要任務。中共中央十八屆五中全會公報即提出，推動低碳循環發展，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系。

大力推動產業結構升級。“重型化”是產業結構近年來的一個顯著特征，不僅出現了電力、鋼鐵、水泥等高耗能行業嚴重的產能過剩問題，這也是導致一系列突出的能源與環境問題的根本原因所在。產業結構升級是產業結構高級化的一個過程，其本質是在特定的經濟、資源條件下，按照一般的產業結構演進規律，不斷提高產業結構層次和發展水平的一種經濟活動。在此方面，發達國家產業結構演進的歷史顯示，產業結構升級不僅包含三次產業中向第三產業轉移的共同趨勢，也包含各個產業內部的高級化過程。具體來講，中國一方面需要大力發展第三產業，推動三次產業向第三產業轉移；另一方面，必須逐步推動各個產業內部的高級化。對于第二產業，逐步調整其內部結構，提高勞動生產率，促使第二產業由低級向高級、低附加值向高附加值轉變，并加快制造業轉型升級，強化工業制造領域的核心競爭優勢；第三產業則要向現代服務業拓展，重點發展生產性服務業，加快現代服務業與先進制造業的深度融合。

必須控制能源消費總量。快速攀升的能源消費總量，尤其是以煤為主的化石能源消耗總量，是導致中國碳排放總量和增量高居世界第一的主要原因。控制能源消費總量，必須要設定能源消費的控制目標。《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》指出，到2020年，一次能源消費總量控制在48億噸標準煤左右，煤炭消費總量控制在42億噸左右。在此目標下，根據能源的使用去向，有序開展能源消費總量的控制工作。首先，加快產業結構升級、淘汰落后產能等，從根源上解決能源消費的過快增長問題；其次，積極推進低碳技術研發，努力消除科技水平落后對“高碳”向“低碳”發展的制約；第三，完善能源價格機制、能源稅費制度，充分發揮價格在調節能源消費總量中的作用。

必須優化能源消費結構。化石能源燃燒排放的二氧化碳，是造成氣候變化的主要原因。以1噸標準煤為單位，煤炭的燃燒約排放2.66噸CO2，石油排放2.02噸CO2，天然氣排放約1.47噸CO2，煤炭排放額約為天然氣的1.8倍。從全生命周期發電碳排放來看，褐煤發電的碳排放是天然氣發電的2倍左右、太陽能光伏的12倍、風能的40倍（見圖2）。調整優化能源消費結構，需要綜合考慮一國煤炭、石油、天然氣等各種能源資源的稟賦，以及由此形成的經濟發展對不同能源的偏好。鑒于目前我國以煤為主的能源消費結構短期內難以從根本上改變，根據《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》，到2020年，非化石能源占一次能源消費比重達到15%，天然氣比重達到10%以上。為實現此目標，煤炭清潔化利用是現實選擇，大力發展非化石能源是戰略性選擇，石油作為動力燃料助理的地位中短期不會動搖，而天然氣在我國能源清潔低碳化過程中將扮演橋梁作用。

大力發展非化石能源是我國能源清潔低碳化利用的戰略性選擇。非化石能源是指傳統化石能源以外的各種能源形式，包括太陽能、風能、水能、地熱能、生物質能和海洋能等可再生能源以及核能。相對于傳統化石能源，非化石能源普遍具有污染小、儲量大的特點，對于應對全球日益嚴重的環境污染問題和資源問題具有重要意義。無論是從西方發達國家能源結構轉型的軌跡和經驗來看，還是從我國客觀現狀和可持續發展目標出發，非化石能源產業的合理、快速發展都是實現能源清潔低碳化利用的戰略性選擇。非化石能源的主要供能方式是發電，有利于清潔能源利用的電力體制機制就非常關鍵，要通過進一步完善電力系統體制機制來推動電力綠色化、智能化、市場化。光伏產業在“十三五”期間將繼續保持較快發展，但方向應重點放在擴大分布式規模，并著重提高轉換效率、降低成本，提高全產業鏈競爭力，與此同時逐步降低補貼水平，真正實現該產業的市場化。風電產業要優先進行相關政策的調整落實，解決補貼資金、棄風限電的問題，并著重推動技術進步，降低風電成本并簡化其市場準入等。大型基地建設將成為水電產業發展的重點，早在2014年5月，國務院常務會議決定提出“十三五”期間加快推進納入規劃的172項重大水利工程建設。隨著適宜大型水利項目建設區域的逐漸減少，水電產業發展的空間和環境壓力將逐漸增大，中小型水電站靈活、且能兼具調峰儲能功能的優勢將得以凸顯。“十三五”期間核能安全的要求將進一步提高，在保證技術裝備水平和安全應對能力提高的同時將大力發展核電產業。除此之外，地熱能、海洋能、生物質能，以及垃圾、廢熱等領域的技術完善和產業化、市場化工作也應大力推進，真正實現清潔能源和傳統化石能源互補、健康發展，并逐步實現我國能源的清潔低碳化利用。

充分發揮天然氣在構建我國現代能源體系中的主體能源作用

我國天然氣行業正處于“爬坡期”，全球主要能源機構和跨國石油公司都認為天然氣在未來幾十年是增長最快的化石能源。預計到2030年在世界能源結構中上升到與石油、煤炭同等地位，到2050年將成為第一大能源。未來，我國天然氣行業發展潛力巨大，關鍵是如何做到標本兼治，擴大天然氣利用。

從供給側來看天然氣發展具有巨大潛力。從供給側來看，天然氣行業要為用戶提供5個A，即“可獲得（Availability）、運得到（Accessibility）、用得穩（Assurance）、買得起（Affordability）、有責任（Accountability）”的商品。

“可獲得”是指天然氣供應能力充足，預計到2020年進口氣能力可達到1430億立方米，其中管道氣約830億立方米、LNG約600億立方米；到2020年、2030年我國天然氣供應能力預計可達4000億立方米、6500億立方米左右，天然氣資源基礎是可落實的，供應是有保障的。

“運得到”是指廣泛高效的天然氣管網是拓展天然氣市場的關鍵。我國目前初步形成了以西氣東輸系統、陜京系統、川氣東送、中貴線、中緬線等天然氣管道主干線為骨架，其他聯絡線、省管網為補充的橫跨東西、縱貫南北、連通境外的供氣網絡。干線管網總輸氣能力超過2000億立方米/年，將有力保障我國天然氣產業的快速發展。LNG接收站已投產12座，接收能力達4380萬噸/年。

“用得穩”是指強大的儲氣調峰能力是保障供應安全和拓展下游用戶的有力支撐。我國儲氣庫建設滯后，造成調峰儲備能力嚴重不足，形成夏季限產、冬季限供的尖銳矛盾，也直接影響天然氣的安全穩定供應。國內18座已建儲氣庫工作氣量約55億立方米、占全國天然氣消費總量的2.8%，遠低于國際平均水平的11%和發達國家15%以上的水平。

“買得起”是指有競爭力的價格是促進天然氣市場發育的必要條件。供氣環節過多，居民用氣價格與工業用氣價格倒掛，前幾年為了應對“氣荒”而在高油價下簽訂的LNG長貿協議價格高于當前的LNG現貨價格，導致供氣成本較高，降低了天然氣的市場競爭力。

“有責任”是指天然氣從開采、儲運到利用的全產業鏈各環節要做到清潔，與環境友好。盡管與煤炭和石油相比，天然氣更加清潔低碳，但仍然是化石能源。無論是作為工業燃料或用來發電、還是作為化工原料，天然氣的利用也要做到低排放甚至零排放，滿足環境保護的高標準。

從需求側來看天然氣發展具有巨大增長空間。從需求側來看，隨著天然氣市場發展和消費規模的擴大，我國天然氣利用領域也在不斷拓展，增量主要在城鎮燃氣、燃氣發電、工業燃料和天然氣交通。

第一，天然氣是城鎮燃氣領域的主導燃料，城市燃氣保持了快速增長。2004～2014年用氣人口年均增加2400萬人，2012年用氣人口超過LPG，城市燃氣成為第一大生活燃料。2015城鎮居民氣化率達到40%，但仍遠低于發達國家水平（美國90%、英國85%）；人均用氣量23立方米，僅為美國和英國人均用氣量的1/19和1/33（美國人均用氣428立方米、英國752立方米），隨著城鎮化步伐加快和治理環境污染措施的加強，我國城鎮燃氣用氣需求潛力巨大。

第二，燃氣發電比例遠低于世界平均水平，發電有望成為未來我國天然氣增長的主要驅動力。2015年，我國發電用氣294億立方米，同比增長12.2%，發電用氣需求快速增加。2015年我國氣電裝機0.66億千瓦，占總裝機規模的4.4%；氣電發電量1658億千瓦時，占全社會總發電量的3%，遠低于世界約30%的平均水平。未來，在資源供應保障、燃機技術進步、環保要求高等多重因素促進下，天然氣發電將成為我國天然氣利用的主要方向，成為電源燃料結構的重要組成部分，氣電的環保優勢、在電網中的調峰安保作用將得到進一步發揮。到2020年，新建天然氣調峰電廠、熱電聯產電廠、分布式能源項目裝機規模總計0.85億千瓦，總裝機規模達到約1.5億千瓦，天然氣利用規模約1000億立方米。

第三，在大氣環境與能源總量剛性約束下，工業燃料中實施“氣代煤”發展空間巨大。當前我國工業燃料用能以煤炭為主，2014年占比72.7%，天然氣占比約9.8%，遠低于英美占比40%～50%的水平。隨著全國碳排放政策的落地，在國家大氣污染防治行動計劃等政策的驅動下，與燃煤工業鍋爐/窯爐相比，“氣代煤”的環保、技術優勢明顯，增長空間凸顯。到“十二五”末，天然氣占工業燃料能源消費量的15%，利用量達到1200～1300億立方米。如果再考慮化工原料天然氣利用量，總的工業領域用氣量有望達到1400～1600億立方米。

第四，天然氣在公共交通運輸領域具有競爭力。交通用氣主要集中在汽車和船舶。2014年，天然氣汽車保有量400萬輛，占全部汽車保有量的2.6%；LNG船舶保有量64艘，仍處于示范試點階段。車船“氣代油”主要替代的是汽油、柴油、燃料油，從全生命周期看能源利用效率高、環保優勢明顯，燃氣公交車、出租車的經濟性較好，但面臨電動汽車的激烈競爭，大力發展車船“氣代油”需要氣價與油價聯動、環保驅動、享受與電動車同等政策補貼。車船用天然氣利用規模500～600億立方米。

盡管從目前來看，實現天然氣大規模利用挑戰艱巨，難度很大。但如果“大氣污染防治行動計劃”執行到位，“氣代煤”政策有效落實，預計到2020年天然氣潛在需求可能達到3500億立方米以上，在城市燃氣、工業燃料、發電、交通及化工5大領域的占比分別為19%、35%、26%、13%和7%；到2030年天然氣潛在需求接近6000億立方米，而同期規劃的供應能力分別為4000億立方米、6500億立方米；天然氣市場需求增量主要集中在城市燃氣、工業燃料、天然氣發電三個領域。

我國天然氣行業體制改革將為天然氣上升為主體能源提供保障。全球范圍內的天然氣“黃金時代”正在來臨，我國天然氣產業進入快速發展的波動期，亟需抓住當前全球天然氣市場格局調整和我國深化油氣行業改革的契機，中長期內推動全產業鏈改革，中短期內調整完善相關支持政策，促進天然氣產業大發展。可以說，行業改革與政策支持是促進天然氣行業發展的“左膀右臂”。

從中長期看，要堅定不移地推進天然氣全產業鏈體制改革。通過改革，促進各種經濟成分最大程度地公平參與天然氣相關環節，逐步消除私有資本進入的行業壁壘，提高資源占有、機會獲取的公平性；營造公平、合規經營的環境，實現天然氣行業的快速發展。第一，逐步改革天然氣礦權管理制度。第二，分步實施天然氣管網“網運分開”。第三，協調推進天然氣進口，合理利用全球低價資源。第四，完善天然氣價格機制，提升競爭力。

從中短期看，加強政策支持與協調刻不容緩。我們應鼓勵加大國產氣勘探開發，對頁巖氣、煤層氣繼續實施支持政策，對致密氣開發給予相應的財政補貼，保障供應安全。可探討在京津冀及周邊、長三角、珠三角、東北等地區為重點，設立區域“禁煤區”，加快燃煤鍋爐和窯爐的天然氣替代，燃煤電廠中具備條件的由天然氣替代。鼓勵發展天然氣調峰發電和冷電熱三聯供。完善交通領域天然氣利用技術標準，加強加注站規劃建設，積極發展以天然氣為燃料的交通工具，加快我國重型燃機、第五代天然氣發動機和大型LNG船用發動機科技攻關，促進國產化進程，降低購置和運營成本。綜合運用PPP等創新投融資方式，對天然氣管道、儲氣庫等網絡設施建設給予投融資和稅費等方面的政策支持，鼓勵各類資本參與燃氣電廠、天然氣車船開發及加注設施建設等終端利用項目建設。實施重點領域財稅支持：對進口氣給予進口增值稅全額先征后返，降低成本；向氣代煤（鍋爐/窯爐煤改氣）和發電用戶提供低息貸款，設立燃煤改造專項補貼資金，給予一定的設備置換補貼，節約的土地收益返還企業，用于支持燃料改造。

結論

清潔低碳化是全球發展的大勢，西方發達經濟體正處于從油氣時代向天然氣加可再生能源時代的轉型，而中國仍處于以煤炭為主的煤炭時代。面對日益凸顯的能源與環境問題，推動中國的能源轉型，實現能源清潔低碳化利用，成為中國能源發展的重要任務，需要在調整優化產業結構、控制能源消費總量、改進能源消費結構等多個方面共同發力。天然氣是推動我國能源清潔低碳化應用中最現實的過渡能源。當前我國天然氣產業面臨的最大挑戰是發展問題。從供給側來看，天然氣資源基礎有保障，全國干線管網已初具規模，但管道建設依然任重道遠，調峰能力急需提升，定價機制的市場化仍需進一步破局。從需求側來看，天然氣市場需求增量主要集中在城鎮燃氣、工業燃料、天然氣發電三個領域，一方面，依靠全產業鏈改革釋放增長紅利；另一方面調整完善相關支持政策，推動油氣行業健康持續發展。同時，要充分考慮我國當前實際，實現新能源對傳統化石能源的大范圍替代尚不現實，充分發揮天然氣在構建現代能源體系中的主體能源作用，與新能源協同、互補發展，共同推動我國的能源轉型，實現能源清潔低碳化利用。

（作者感謝劉明明和趙林在論文形成過程中所給予的大力支持和幫助）

責 編∕楊昀贇