能源品種替代的影響因素分析

劉 璐，劉 晨，劉 罡，尚 瑩，周榆曉

(1.國網遼寧省電力有限公司計量中心，遼寧 沈陽 110168；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

能源問題一直是世界各國高度關注的焦點。工業革命以來，隨著科技的進步，人類利用能源發展經濟的能力越來越強，能源對經濟發展的重要性日益凸顯；同時，隨著能源在生產過程中的消費不斷提高，能源危機、可持續發展和環境污染問題也日趨嚴重。節約能源、降低損耗、低碳排放并建立可持續發展機制是現階段各國發展關注的重點[1]。因此，在技術約束、儲量約束和環境約束下，新型能源逐漸被開發利用，能源品種不斷更替，能源結構不斷改變。這種更替和改變直接或間接地被影響和影響著政治、金融、科技、教育、文化等方面的走勢。

從是否再生的角度，能源分為可再生能源與不可再生能源兩類。隨著經濟的不斷發展，經濟學家在研究過程中更關注煤炭、石油、天然氣這樣的不可再生能源，可再生能源由于相對具有“再生性”，因此未得到足夠重視。目前，在世界能源結構中，各種能源品種并重，沒有哪一個能源品種占據完全主導地位或是具有完全可替代性。這是因為能源品種替代的影響因素具有雙面性，既促進了替代能源的推廣，又制約了被替代能源的發展。本文將從替代的影響因素和替代的性質兩個方面分析能源品種替代的激勵與制約規律，建立各因素之間的關系模型，找到現階段各能源品種的主要依存因素和未來突破(當前制約)因素，如圖1所示。

圖1 能源品種替代的影響因素

1 能源品種替代分析

1.1 能源品種替代的影響因素

a. 政策引導

能源從不同層面上對政治、國防、民生等產生影響，各國之間在能源安全和可持續發展合作上簽署了大量的戰略協議，國家內部發展規劃中也制定了相關的能源政策。能源政策主要包含能源可持續發展戰略和能源安全協議。能源可持續發展戰略主要針對環境污染、能源效率、過度開采治理等問題。尤其是21世紀以來，全球變暖等環境問題日趨嚴重，可再生清潔能源替代傳統化石能源的需求應運而生。因此，世界各國紛紛制定階段性可再生能源目標，鼓勵可再生能源投資與發展，在發展初期也進行相應補貼，通過技術革新與相對成熟的化石能源進行市場較量。近年來，生物柴油、燃料酒精、風力發電、太陽能等綠色能源產業在一些發達國家和發展中國家的蓬勃發展都得益于高昂的能源價格和政府的財政支持。而能源安全則著手于各國自身能源儲備以及核能發展。這種安全政策的保守性恰恰制約了能源品種的完全絕對替代，使各國能源品種均衡發展。

中國發改委在2015年發布《關于進一步深化電力體制改革的若干意見(中發〔2015〕9號)文》，在落實電改的首批文件中提出要通過改善電力運行調節促進清潔能源多發滿發。政策大力支持清潔能源對傳統能源發電的替代，政策上通過充分利用補償策略，為清潔能源爭取更廣闊的市場；市場運作上通過加強需求側管理，移峰填谷，創造更為有利的清潔能源多發滿發條件。目前，就電力體制改革綜合試點而言，國內已形成以試點為主、多模式探索的局面[2]。

b. 經濟特性

能源發展與開發生產成本息息相關，生產成本較低的能源品種在市場上占據天然優勢。能源開發具有規模經濟特性，當產量不超過某一限制量時，單位成本隨產量增加而降低。甚至當某一產業在一段時間的資產回收后，可以實現零成本生產，那么這樣的產業將在長期能源市場上占據優勢。在當今各國經濟發展的系統中，能源價格早已成為對資源進行優化配置、對成本效益以及利益分配進行調節的重要手段之一。當要素價格發生變化時，如能源價格上升，理性的生產廠商就會減少能源要素的投入，同時增加資本、勞動等非能源要素的投入比例，從而在產量水平一定的前提下達到成本最小，保證利益最大化。同時也反映了經濟特性與技術特性和資源稀缺性的耦合關系[3]。

c. 資源稀缺

資源的稀缺性是相對于人類無限增長的需求而言，在一定時間與空間范圍內資源總是有限的，相對不足的資源與人類絕對增長的需求相比造成了資源的稀缺性。雖然目前可再生能源迅猛發展，但化石能源仍然占據市場的主導地位。這些化石能源儲量是有限的，而有限資源的使用會加劇資源的稀缺性，進而增加其經濟成本。這就是所謂的“物以稀為貴”，其經濟學原理是供求關系影響商品價格，即供小于求，價格高于價值；供大于求，價格低于價值。這樣對更為廉價的新型能源甚至是儲量更豐富的化石能源的替代需求將不斷增加。

d. 技術支持

18世紀60年代，蒸汽機的發明將人類從柴薪時代帶入煤礦時代，化石能源從此登上能源發展的歷史舞臺；19世紀70年代，內燃機的大規模運用使石油能源首次得到廣泛關注，

隨著技術的革新與進步，汽車工業、電力工業等迅速發展，石油逐漸取代煤炭成為第三代主體能源；而進入21世紀以來，隨著新能源技術的進步，太陽能、風能、生物質能、海洋能等新能源發展迅速，并逐漸走向成熟與規模化。世界能源發展史表明技術的革新促使了能源品種的更替。技術在某一方面的突破不但可以改善能源開采效率、能源利用效率，甚至可能橫向開拓能源市場。最近幾年，美國興起的頁巖氣技術就很好地印證了技術支持在能源品種替代中的重要作用。頁巖氣技術促使天然氣大規模廉價開采，這種自給自足極大地降低了美國對天然氣進口的依賴以及石油等化石能源的使用量。而美國作為能源流動大國，其能源生產、消費情況很大程度影響了世界的能源發展趨勢，進而改寫了世界的能源格局。

e. 供需推動

供需推動包括供給側推動和需求側推動。其中，供給側推動是指已經具備了能源推廣的條件，一般情況下伴隨著能源品種的重大發現。例如20世紀中期中東石油的大力開采使得石油行業井噴式發展[3]。但供給側推動很可能隨著能源品種的開采儲量不斷減少，發展前景將面臨挑戰，而且相對主動的市場輸出也將加大同行業間的競爭壓力。而需求側推動往往更為被動，在能源開發滯后于工業發展時，大量的能源短缺將刺激能源行業投資。這往往伴隨技術限制下對某一能源品種的剛性需求，一旦攻破技術障礙，拓寬能源種類，需求側的推動作用將大大削減。通過分析發現5種影響因素之間存在一定聯系，這種聯系包括相互制約和共同促進，其耦合關系如圖2所示。

圖2 能源品種替代因素耦合性關系

1.2 能源品種替代的性質分析

a. 有限替代性

理想狀態下，盡管各能源品種性質不同，但由于熱能、太陽能、風能等之間可以相互轉換，因此其功能屬性相同，具有完全的可替代性。但考慮到現實中政治、經濟制約等因素存在，不能完全替代，最終只能均衡到某一市場合理水平。但隨著某一能源品種的消耗，均衡點不斷降低，這種有限替代也將趨于完全替代[4]。

b. 有效替代性

由于能源的性質維度較大，替代的有效性包括很多方面，如表1所示[4]。

2 能源品種分析

2.1 傳統化石能源

化石能源主要包括：煤炭、石油和天然氣。煤炭和石油由于發展時間較長，技術相對成熟，其發展主要受資源稀缺性和環境污染制約。其中，資源稀缺性一方面使邊際成本升高，另一方面會激發人類進一步的“替代”意識，消費降低，投資減少，形成惡性循環。而環境污染方面雖有技術突破，一些脫硫、脫硝技術的引進在早前的化石能源發展中起到至關重要的作用，但隨著清潔低碳的社會福利需求，煤炭和石油的前景并不樂觀。由于燃煤機組和燃油機組的服役時間較長，設備老化問題愈加嚴重，在各國的電源結構中受政策指導將逐漸淘汰，不再大量新建傳統能源機組[5]。此外，除了一些煤炭、石油資源豐富的國家具有自我消納的供給側促進作用，其他國家將更傾向于能源替代。英國石油公司能源數據顯示美國、中國等一些能源消費大國的頁巖氣儲量豐富，隨著技術的推廣，頁巖氣將改變世界的能源經濟格局，對其他能源品種，尤其是煤炭、石油將造成很大沖擊。不同能源性質維度下的有效替代性含義及分析見表1。

表1 不同能源性質維度下的有效替代性含義分析

2.2 可再生能源

可再生能源面臨的主要問題是產能過剩和技術革新[6]。由于電源規劃與電網規劃之間缺少協調性，導致相互不匹配進而造成了產能過剩[7]。產能過剩大大發揮了需求側促進作用，加上政府補貼和投資的激勵，促進了技術革新，在一定程度上表現為良性循環。而且，可再生能源一般不作為一次能源交易，而是通過轉化為電能進行發電交易。此外，可再生能源一般為自然資源，儲量極為豐富，因此不存在資源稀缺因素的制約。通過以上分析，可以得出表2中現階段各能源品種的主要依存因素和未來突破(當前制約)因素。

表2 主要能源品種的影響因素分析

3 結束語

通過對世界能源發展歷程以及未來能源的展望，本文總結了5類能源品種替代的影響因素：技

術支持、經濟特性、資源稀缺、政策引導以及供需推動。這5類因素在某種程度上存在雙面性和耦合性。并且，能源品種替代具有有限性和有效性，凸顯了能源經濟的博弈發展。結合對幾種典型的能源品種進行實例分析，預計未來世界能源發展將以政策引導為主導因素，供需為催化因素，技術革新為基礎因素，資源稀缺和經濟特性為限制因素，共同推動能源格局的變化。

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[3] 胡志鵬. 國內外能源結構的變化及替代能源的發展前景[J]. 資源與人居環境，2008，24(21):21-26.

[4] 曹玉書，尤卓雅. 資源約束、能源替代與可持續發展——基于經濟增長理論的國外研究綜述[J]. 浙江大學學報(人文社會科學版)，2010，40(4):5-13.

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