新形勢下技術創新對能源轉型的影響研究

溫 馨 郭燕飛 楊琪敏

(1.西南石油大學 經濟管理學院；2.四川石油天然氣發展研究中心；3.四川川油物業有限公司，四川 成都 610500)

0 引言

隨著氣候變化對全球經濟影響加劇，各國對環境問題越來越重視，紛紛出臺能源政策、環境政策以降低碳排放，能源綠色低碳轉型已經成為世界共識,技術對經濟轉型發展具有引領性作用。因此，在能源領域推進綠色技術創新、構建以清潔能源為主的現代能源體系刻不容緩。

我國作為能源生產和消費大國，2019年，煤炭產量占全國能源生產總量的68.8%，消費總量占全國能源消費總量的57.7%，石油產量占比6.9%，消費總量占比18.9%，水電、核電、風電產量占比18.8%，消費總量占比15.3%，天然氣產量占比5.7%，消費總量占比8.1%。由此可見，我國煤炭產銷量均占據主導地位，清潔能源利用比例較低，能源結構不合理，在經濟綠色高質量發展背景下，能源轉型要求越來越迫切。然而，能源轉型不能一蹴而就，需要經歷較長的變革過程，這個過程離不開技術創新支持。本文通過分析技術創新的不同層次及其對能源轉型的作用，表明通過技術進步與創新，不僅能夠加速能源轉型，還會深刻改變能源發展前景和格局[1]。

1 能源轉型的內涵

近年來，隨著主要發達經濟體經濟持續下行，全球經濟增速放緩，尋求經濟高質量發展之路成為各國共同的發展目標。在氣候變化影響下，世界各國更加重視能源結構調整和經濟的綠色發展。尋求更為低碳高效的能源，推動能源轉型已成為當前的重要趨勢。

能源轉型內涵豐富，可以概括為一個目標、三個支柱。一個目標即溫室氣體減排。中國歷來提倡人與自然和諧相處，無論是打贏藍天保衛戰還是打好污染防治攻堅戰，控制溫室氣體排放都是重要的一個環節，2020年為能源“十三五”和“十四五規劃”承接之年，國家依然將綠色低碳發展作為能源轉型的重要目標，并表示將采取更有效力的政策措施力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，爭取在2060年前實現碳中和，最終實現清潔能源取代化石能源，真正做到無污染排放，消除環境壓力[2]。三個支柱分別為能源效率提升、節能降耗降低化石能源消費總量以及可再生能源最大限度替代不可再生能源。能源效率提升主要表現在能源的利用上，即單位能源消耗強度下降、能量需求的下降和能源利用率的上升；節能降耗降低化石能源消費量，降低主要表現為通過傳統能源利用技術改進與創新，減少化石能源投入量和消耗量；可再生能源替代，主要表現在傳統能源領域持續去產能和逐漸清潔化發展，新能源發展逐步占據主要地位，最終實現多能互補一體化發展，在現階段突出表現為天然氣的持續推廣與使用[3]。

2 推動能源轉型的三大技術創新領域

新一輪能源技術革命孕育新的能源技術成果，新的能源技術正以前所未有的速度更新換代，清潔能源發電、先進核能技術、儲能技術、能源互聯網等具有重大產業變革前景的顛覆性技術應運而生。隨著數字化、云計算、物聯網等新能源互聯網技術的應用，能源產供儲消各環節正發生變革。技術創新覆蓋能源行業的方方面面，涉及能源發展的各個對象，作用于能源產業鏈的上中下游，為能源轉型提供了可靠保證。盡管世界各國基于自身資源現狀對能源技術創新的認識有所不同，但總體而言能源技術創新主要分為能源技術創新、節能減排技術創新、信息技術創新三個方面。

2.1 能源技術創新

近年來，能源行業發展經歷了從一次能源開發利用到綠色能源優先發展，從能源利用途徑單一到能源系統綜合發展階段，從光伏、風力發電到光熱發電，能源技術創新不斷引領能源結構優化，調整能源轉型方向。在一次能源領域，勘探開發技術重點不斷向更深層次推進，煉油化工在分子煉油、催化材料、原料多元化等不斷創新。火力發電呈現大型化和高參數化趨勢，效率和環保水平不斷提高。清潔能源技術創新向擴大范圍提高效率同時降低投入的方向發展，促進清潔能源與傳統能源之間多能互補和綜合利用。水電領域攻克一系列安裝機組方面的技術難題，建立特大型水電示范工程。開展各類輸電技術設計與研究，實現超臨界燃煤機組發電、核電常規島等，搭建起智能電網。規模儲能加快實用化步伐，儲能技術在反應機理探索、電化學體系新設計、新材料開發方面成效顯著。在能源產業方面新能源汽車廣受關注，燃料電池技術創新、無人機駕駛電動車等顯示出能源技術創新的強大動力。因此，能源技術創新正通過各方面融入能源轉型的過程，為能源轉型提供強大動力支持。

2.2 節能減排技術創新

發展綠色能源是能源轉型的必然選擇，對降低能源緊缺壓力、有效解決環境問題和改善能源消費結構具有重要作用，而促進節能減排技術創新是實現能源清潔低碳發展的重要途徑[4]。縱觀全球，節能減排技術創新主要集中在清潔能源重點開發利用、化石能源高效利用、關鍵材料等重點領域。國家能源局響應生態文明體制改革號召要求在能源領域實現煤炭節能技術創新，利用系列創新技術對燃煤電廠靈活改造，通過減少蒸汽阻力損失和熱降損失實現節能降耗，保證燃煤電廠安全高效運行；傳統能源循環利用技術創新，如廢氣余熱循環利用低碳排放供應，通過高溫廢氣余熱循環使用，減少碳排放和能源消耗；二氧化碳排放技術創新，研發二氧化碳大量捕捉技術，建設百萬噸級二氧化碳捕集利用和封存系統示范工程；大型風電技術創新，通過數據采集、數據訓練，建立具備生物特性的智慧風電場運營管理系統平臺，從源頭上減少污染排放。

2.3 信息技術創新

信息技術包括現代通信技術和互聯網技術，即互聯網+、云計算、大數據、各類軟件、有線無線通信等。隨著這兩類技術在能源領域的應用越來越廣泛，不同能源品種壁壘被打破，構建能源互聯網成為未來發展大勢。通過信息技術的強大推動力，能源效率大幅提升，能源生產消費更加多元化，能源安全系數隨之提升。如在油氣勘探方面應用智能探測機器人，能探尋到以前無法開采或開采成本高的油氣田，增加全球能源可開采量。在電網中應用智慧系統，能實現電力系統實時監測分析和分配決策，使得電力分配使用效率最大化；在能源基礎設施中應用信息技術創新如智能電表、智慧加油站等可以大幅提高能源大數據采集效率；在能源系統中深度融合通信技術，可以提升整個能源系統的安全可靠性；在能源消費市場應用區塊鏈技術，可以在各種能源交易平臺實現點對點交易，方便資產管理與監督，為能源發展帶來翻天覆地的變化[5]。

3 技術創新對能源轉型的影響

3.1 對能源效率的影響

技術創新對能源效率的影響路徑是通過應用新設備、新工藝幫助降低能源投入，增加有效能源產出，從而使得單位GDP能源效率提高。

技術創新提高能源效率從兩個方面表現出來。首先，技術創新直接提高能源效率，技術創新投入中的R&D資金和科研人員投入可以優化現有能源技術使其應用范圍更廣，傳播規模擴大，進而提高能源效率；其次，技術創新也可以間接提高能源效率，主要表現在將技術創新應用于提升工業化水平、調整產業結構和優化能源結構方面[6]。具體而言，在能源生產過程中，加大投入能源技術創新，引入能源工業的先進技術與高效率設備，減少生產過程中的能耗降低能耗強度，從而提高整體能源效率。此外技術創新通過優化產業結構和改變能源生產消費結構來提高能源效率，例如我國政府從2000年開始就不斷在能源行業給予大量資金和人才支持，開發新能源，扶持清潔能源產業發展，截至目前通過利用能源創新技術實現節能2.5億噸油當量的目標，極大提高了能效和能源生產率。

3.2 對能源系統的影響

技術創新通過創新發展分布式互聯網技術來優化分布式能源系統。在分布式能源發展過程中，人們使用各種方法進行綜合開發，分布式技術互聯網不斷創新有利于提高供電效率和節能減排，實現安全高效節能。分布式能源與其他一次能源相比更加安全穩定，對減緩我國能源供應短缺有著不可替代的作用，隨著智能電網建設不斷完善，互聯網分布式能源創新將有效解決分布式能源的技術難題，對我國能源供應和分布式能源發展非常重要，也將為傳統能源開發提供更多的創新思路。

信息化技術創新為綜合能源系統優化提供強大的技術支撐。在能源供應服務方面，能源服務企業在能源物聯網支持下逐漸強大、綜合服務體系逐漸完善、能源生產供應和管理向更專業的方向發展；在現場管控方面，通過綜合系統優化技術和先進的信息技術，智能網絡監控和遠程控制技術可以大大提高手動操作效率，即使沒有監管人員在場，也能對現場進行有效管控。隨著能源與非能源創新技術的推廣應用，能源綜合系統的安全性越來越強，這也為能源系統進一步優化發展打下了堅實的基礎。

3.3 對能源結構的影響

技術創新推動能源結構不斷優化，主要表現在能源生產結構和能源消費結構兩個方面。從能源生產結構方面來看，隨著能源勘探開采和裝備技術不斷突破極限，煤電落后產能淘汰加速；清潔能源的生產量不斷增加，生產比例不斷提高，水電、核電、風電、太陽能發電等清潔能源供電比例逐年上漲，2019年較2018年產量上漲0.8%，占一次能源的比重增加；天然氣作為當前能源發展主力軍，擁有完整的勘探開發技術體系，產量逐漸上漲，2019年較2018年產量上漲0.2%，產供儲銷體系建設也緊跟能源互聯網發展的腳步，“全國一張網”格局逐步成型；龍頭水庫、燃氣調峰電站、太陽能熱發電技術應用也提升了能源供應調峰建設的速度。從能源消費方面來看，數字化技術、能源互聯網等使得能源信息透明化公開化，降低了信息不對稱性，配合相應能源政策引導，使得天然氣、水電、核電、風電等清潔能源消費量逐年上升，煤炭消費量不斷下降，2019年天然氣消費量較2018年上漲0.3%，水電、風電、核電消費量上漲1%，煤炭消費量下降1.3%。總的來看，能源生產結構與能源消費結構都在不斷向清潔化和高效化發展。此外，隨著能源市場的交互發展，更多信息實現雙向交流，能源生產和消費呈現更加均衡化的特征，能源整體市場結構也更加穩定。

3.4 對能源治理的影響

在能源治理網絡方面，技術創新有效促進了能源治理網絡的發展。一是能源消費者將同時成為生產者，公眾將成為能源治理中的重要主體。同時，能源治理網絡的主體相較于傳統能源網絡更加多元化，包括政府、能源生產企業、能源消費企業、儲能供應企業、互聯網服務公司、金融企業、信息技術平臺公司、居民等，網絡關系更加復雜，能源治理面臨更大挑戰，考驗決策者水平；二是多能協同的綜合規劃模式將取代各自獨立的能源品類規劃模式，通過增加不同種類能源之間的轉換，增加能源利用的靈活性。

在政府監管方面，技術創新有效實現了政府監管模式的創新。智慧能源推動政府決策科學化、透明化、信息化。能源互聯網將人工交互、人工智能、數據傳輸、大數據、泛能網等先進技術手段與政府決策科學融合，在能源大數據中心管理平臺上，通過信息交流傳遞數據，對用能企業的能耗過程和用電特征信息進行對比分析，可有效提升政府能源監管的效率與效益，對政府制定和執行有序的用電方案提供依據。但是政府如何促進多方大數據集成，如何公平開放地利用能源大數據平臺服務參與的多方主體，依然存在一定不確定性，需要進一步的能源創新技術來解決。

4 結語

新形勢下的能源轉型技術創新環境已經發生了重要變化，需要新的創新動力支撐。未來應積極推動能源技術、節能減排技術、信息化技術創新，加快實現能源系統變革，優化能源結構、提高能源效率、改善能源治理，不斷推進能源轉型和能源高質量發展。