重新審視能源轉(zhuǎn)型的動因、基礎(chǔ)和節(jié)奏

□ 文/國際能源戰(zhàn)略學(xué)者、中國石油財務(wù)部 馮保國

2022年以來，國際能源價格繼續(xù)延續(xù)上年上漲走勢。截至6月21日，全球原油定價基準(zhǔn)布倫特和WTI期貨價格上漲幅度均超過40%，最高漲幅超過70%，分別達(dá)到139.13美元/桶和135.50美元/桶，創(chuàng)出2008年以來的新高；美國天然氣期貨價格上漲接近80%，最高漲幅157%，達(dá)到9.664美元/百萬英熱單位；歐洲天然氣價格基準(zhǔn)荷蘭TTF天然氣期貨價格上漲78%，最高漲幅390%，達(dá)到345歐元/兆瓦時，即使當(dāng)前價格出現(xiàn)回落，但仍然在120歐元/兆瓦時上方運(yùn)行；歐洲各國電力價格更是屢創(chuàng)新高，幾乎所有歐洲國家的日前電力均價（day-ahead average price）都升破300歐元/兆瓦時，法國和瑞士的日前電力均價更是接近400歐元/兆瓦時。與此同時，歐洲碳價2021年上漲91.08%，最高漲至90.75歐元/噸，今年以來最高漲至96.42歐元/噸，現(xiàn)處于80歐元/噸上方運(yùn)行，導(dǎo)致“氣代煤”出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)至“煤代氣”，歐洲地區(qū)煤炭消費(fèi)快速增長，煤炭價格大幅上漲。國際能源價格劇烈上漲，使民眾生活能源支出相應(yīng)大幅增加，5月，歐元區(qū)通貨膨脹率8.1%（其中能源價格上漲39.2%），為1997年以來最高，美國通貨膨脹率8.6%（其中能源價格上漲34.6%），為1981年12月以來最高，通貨膨脹有繼續(xù)攀升之勢，未來經(jīng)濟(jì)增長面臨較大風(fēng)險。

盡管能源價格全面上漲受多種因素綜合影響，但在能源轉(zhuǎn)型態(tài)度堅決，且堪稱全球能源轉(zhuǎn)型先驅(qū)與典范的歐洲，能源價格上漲幅度最大，并成為引發(fā)全球能源價格上漲的重要推動因素，值得深入思考、分析和研判。

理論上講，能源轉(zhuǎn)型應(yīng)成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高的助推器，不應(yīng)擾亂經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和民眾生活的正常秩序，也不應(yīng)大幅度增加經(jīng)濟(jì)社會和民眾生活的基本成本，更不應(yīng)成為制約未來發(fā)展的重大因素。但從現(xiàn)實(shí)角度看，在當(dāng)前能源價格劇烈上漲的環(huán)境下，有必要重新審視能源轉(zhuǎn)型，調(diào)整優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型的節(jié)奏，使能源轉(zhuǎn)型與人類社會可持續(xù)發(fā)展保持協(xié)同促進(jìn)。

一、重新審視能源轉(zhuǎn)型的動因

從歷史經(jīng)驗看，科技革命是能源轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動力。這包括科技革命本身所帶來的對能源需求的轉(zhuǎn)變和科技革命所引起的能源利用技術(shù)突破兩個方面。在能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的歷史上，火的發(fā)明將人類帶入柴薪時代，使人類告別了原始生活，極大擴(kuò)展了人類獲取食物能量的方式和范圍，提高了人類生存能力和生活發(fā)展質(zhì)量。1776年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)具有劃時代的重大意義，標(biāo)志著人類社會進(jìn)入工業(yè)化時代。一方面驅(qū)動蒸汽機(jī)工作需要大量集中而穩(wěn)定的熱量供應(yīng)，從而帶動了高能量密度的煤炭對低能量密度柴薪的替代；另一方面，蒸汽可用于煤炭礦井的抽水等煤炭生產(chǎn)作業(yè)，從而提升了煤炭的生產(chǎn)效率，在降低煤炭供應(yīng)成本的同時增強(qiáng)了煤炭供應(yīng)的穩(wěn)定，進(jìn)一步打開了煤炭使用空間，以及為促進(jìn)蒸汽機(jī)在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用創(chuàng)造了條件，二者相輔相成增強(qiáng)了煤炭對柴薪的替代速度。特別是19世紀(jì)70年代法國建成世界上第一座火力發(fā)電站之后，人類社會開始向電氣化時代邁進(jìn)，加速了煤炭利用和煤炭工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)人類文明進(jìn)入新的階段。19世紀(jì)中后期，以電器廣泛應(yīng)用、內(nèi)燃機(jī)發(fā)明為標(biāo)志的第二次工業(yè)革命為石油工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了前提條件。在第一次世界大戰(zhàn)前，時任英國海軍大臣丘吉爾為提高軍艦速度，決定以能量密度更高的石油替代煤炭作為英國軍艦的燃料，奠定了石油的戰(zhàn)略價值。同時，美國福特汽車公司推出T型車，并實(shí)現(xiàn)了流水線生產(chǎn)，帶動了汽車在美國和歐洲的普及，奠定了石油在民用領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)價值。石油在民用和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，加速了石油對煤炭的替代，促進(jìn)了石油時代的到來。當(dāng)前，電氣化和再電氣化持續(xù)發(fā)展，使電力成為最廣泛應(yīng)用的能源產(chǎn)品。但是，電力屬于二次能源，需要將其他能源產(chǎn)品通過適當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)化為電力，并通過電網(wǎng)、變電站等基礎(chǔ)設(shè)施將電力配送至客戶端才能使用。煤炭、石油、天然氣等一次能源產(chǎn)品仍然制約著電力生產(chǎn)和穩(wěn)定供應(yīng)。

當(dāng)前，隨著信息化時代的到來，電力應(yīng)用場景進(jìn)一步拓展，使用深度進(jìn)一步加深，再加之為應(yīng)對氣候變化全球范圍內(nèi)140多個國家做出了減少二氧化碳等溫室氣體排放的政治決斷，普遍認(rèn)為正在發(fā)生第三次能源革命，實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)崮堋淠堋⑸镔|(zhì)能等新能源對煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源的替代。這雖然有工業(yè)電氣化和再電氣化所帶來的對電力需求增加的時代背景，以及新能源發(fā)電領(lǐng)域的科技創(chuàng)新與進(jìn)步，但從驅(qū)動力分析，此次能源轉(zhuǎn)型的不同于煤炭替代柴薪、石油替代煤炭所源自技術(shù)革命，而是主要源自應(yīng)對氣候變化的政治決斷，即對環(huán)境保護(hù)和降低二氧化碳等溫室氣體排放的要求。在這樣的要求下，反過來促進(jìn)各國加大新能源和碳減排領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和科技創(chuàng)新投入，以促進(jìn)加快相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。近10年內(nèi)太陽能發(fā)電和風(fēng)電的度電成本已降低80%以上，達(dá)到了與煤電平價，甚至低于燃?xì)獍l(fā)電和核電的成本，但如何克服其固有的間歇性、天氣變化、轉(zhuǎn)換效率低、基礎(chǔ)設(shè)施不配套等弱勢仍有賴于新的科技進(jìn)步。

因此，此次能源轉(zhuǎn)型的動因更具主觀性，而從根本上缺乏技術(shù)革命的支撐。這就需要突出電氣化和再電氣化的特點(diǎn)，以盡可能清潔的電力生產(chǎn)滿足持續(xù)增加的電力需求為出發(fā)點(diǎn)，加大國際科技合作，強(qiáng)化新能源和碳減排領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)和關(guān)鍵瓶頸技術(shù)的研發(fā)，盡快在提升生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本與使用成本方面取得新突破。

二、重新審視能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)

能源和空氣、水、土地一樣，是人類賴以生存的最基本元素。這決定了能源供應(yīng)不可中斷，并應(yīng)以盡可能低的成本滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求。如果能源供應(yīng)不穩(wěn)定，供應(yīng)成本或價格超過經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和民眾維持基本生活的承受能力，很可能造成經(jīng)濟(jì)衰退，而無助于人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

首先，能量密度不可忽視。在已經(jīng)發(fā)生的兩次能源轉(zhuǎn)型中，遵循了能源的能量密度逐步提高的基本規(guī)律。一定程度上，所使用能源的能量密度對經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展速度具有重要影響。能量密度越高，能源使用效率越高，意味著完成同樣的工作可以使用更少數(shù)量的能源，降低了能源生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用的成本，同時有利于滿足更高能量密度工作的需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步。木材的能量密度按熱值衡量為12MJ/kg，導(dǎo)致人類社會長期處于農(nóng)業(yè)時代，只能依靠手工作業(yè)，能源動力不足限制了人類經(jīng)濟(jì)活動的擴(kuò)展，發(fā)展緩慢。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29.3MJ/kg，這使得蒸汽機(jī)促進(jìn)了機(jī)器對手工的替代，使人類社會進(jìn)入工業(yè)時代，社會發(fā)展明顯加快。原油的熱值為41–45.2MJ/kg，原油加工提煉后生產(chǎn)的汽油和柴油的熱值分別為43.1MJ/kg、46MJ/kg，這使汽車工業(yè)得以發(fā)展，坦克、飛機(jī)、航空母艦等增強(qiáng)了軍事國防能力，國際航運(yùn)促進(jìn)了全球貿(mào)易繁榮，提升了全球化的深度和廣度。但是，以光電、風(fēng)電等為代表的可再生能源的能量密度顯著低于石油和煤炭。地球赤道是太陽能輻射最強(qiáng)的地區(qū)，可以達(dá)到1367W/M2，按商業(yè)化光伏發(fā)電的多晶硅或單晶硅對太陽能的轉(zhuǎn)化率最高能達(dá)到20%左右考慮，太陽能光伏組件的實(shí)際功率為273W/M2。如果考慮非赤道地區(qū)，以及不同的天氣狀況，差異巨大。風(fēng)能的地域性更強(qiáng)，也更依賴于自然條件，中國只有內(nèi)蒙古、新疆、西藏等極少部分地區(qū)能夠達(dá)到200W/M2的能量密度。這意味著生產(chǎn)同樣的能量，光電、風(fēng)電的效率更低。

其次，能源供應(yīng)穩(wěn)定非常重要。能源是經(jīng)濟(jì)社會賴以發(fā)展的最重要物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)社會越發(fā)展，對能源的依賴性越強(qiáng)，能源供應(yīng)中斷所造成的影響就越惡劣。近年來，能源供應(yīng)中斷事件持續(xù)出現(xiàn)。美國得克薩斯州受極寒天氣影響，光電、風(fēng)電停止發(fā)電，疊加天然氣發(fā)電廠停止運(yùn)行，導(dǎo)致得克薩斯州大面積停電，民眾生活受到嚴(yán)重影響。歐洲國家受風(fēng)力減弱風(fēng)電產(chǎn)能下降，疊加天然氣庫存不足，以及法國核電設(shè)施檢修維修停運(yùn)等綜合影響，導(dǎo)致電力價格大幅攀升，家庭生活能源支出快速上漲。其他國家也不同程度地出現(xiàn)了電力供應(yīng)階段性緊張而拉閘限電，或者按區(qū)域、按時間輪流供電的情況。盡管造成能源供應(yīng)短缺具有多方面原因，但均包含光電、風(fēng)電受天氣等自然條件影響發(fā)電能力下降這一共同因素，新能源間歇性、不連續(xù)、易受自然條件變化影響的缺點(diǎn)暴露無遺。其在電力供應(yīng)中占比持續(xù)增加，對增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行彈性和降低運(yùn)行不穩(wěn)定性提出新的挑戰(zhàn)，以及從保持電力供應(yīng)穩(wěn)定不中斷出發(fā)，更加需要依賴傳統(tǒng)化石能源發(fā)電滿足調(diào)峰需求和彌補(bǔ)新能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性。

最后，能源基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)性強(qiáng)。包括輸送、配送等在內(nèi)的能源基礎(chǔ)設(shè)施決定了能源能否順利到達(dá)用戶以完成消費(fèi)。總體上看，當(dāng)前的能源基礎(chǔ)設(shè)施均圍繞化石能源的穩(wěn)定供應(yīng)進(jìn)行建設(shè)和配套，還不能適應(yīng)新能源的特性，也沒有能力消解新能源間歇性集中發(fā)生時段的影響。隨著可再生能源等新能源在能源供應(yīng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比持續(xù)上升，需要對現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)性優(yōu)化和改造升級，以適應(yīng)新能源生產(chǎn)供應(yīng)的特點(diǎn)。否則，能源基礎(chǔ)設(shè)施將成為制約新能源發(fā)展的瓶頸，并將嚴(yán)重影響能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

所以，在既定發(fā)展太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源的戰(zhàn)略目標(biāo)下，應(yīng)充分考慮其具有的能量密度低，以及易于受到自然條件變化影響而具有間歇性、實(shí)際產(chǎn)能不穩(wěn)定性等突出特點(diǎn)，加強(qiáng)儲能設(shè)施建設(shè)，并圍繞新能源占比持續(xù)提升完善優(yōu)化輸配設(shè)施，增強(qiáng)能源基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行彈性和智能化運(yùn)營水平。

三、重新審視能源轉(zhuǎn)型的節(jié)奏

能源轉(zhuǎn)型的節(jié)奏關(guān)乎所采取政策和措施的力度，以及對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展影響的程度。按照歐盟公布的《歐洲氣候法》草案，承諾2030年可再生能源使用比例將達(dá)到33%。在德國提出的轉(zhuǎn)型計劃中，可再生能源發(fā)電占比將在2030年達(dá)到65%，2050年達(dá)到80%。即使法國在電力供應(yīng)中核電占比達(dá)到70%，也提出了到2030年可再生能源發(fā)電比例40%的目標(biāo)。就當(dāng)前而言，歐洲國家在全球能源轉(zhuǎn)型中表現(xiàn)出了較快的節(jié)奏，甚至在2021年以來能源價格連續(xù)大幅上升、逆向出現(xiàn)“煤代氣”的情況下，歐盟成員國對天然氣和核能是否屬于綠色能源依然沒有達(dá)成共識，德國則進(jìn)一步加快了淘汰核電的步伐。這樣的快節(jié)奏暴露出了新舊能源轉(zhuǎn)換過程中現(xiàn)有能源系統(tǒng)的不適應(yīng)性。

從能源轉(zhuǎn)型的歷史角度考察，在煤炭替代柴薪的過程中，在蒸汽機(jī)發(fā)明打開煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)的空間之后，到1861年煤炭在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比達(dá)到24%，1920年上升到62%，1931年達(dá)到峰值70%，這是一個長達(dá)150多年的歷程。在石油替代煤炭的過程中，如果從1877年石油在能源結(jié)構(gòu)中占比達(dá)到1%起算，經(jīng)歷50多年才提升至16%，到1965年石油超過煤炭成為第一大能源，在能源結(jié)構(gòu)中的占比在1990年前后達(dá)到峰值50%，這又是一個跨越100多年的歷程。需要特別注意的是，即使能源轉(zhuǎn)型發(fā)展到今天，柴薪也并沒有完全被取代，石油也沒有能夠完全取代煤炭，在現(xiàn)代能源結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出了多元化的趨勢，當(dāng)前呈現(xiàn)出了石油（一次能源消費(fèi)占比31.21%）、煤炭（27.2%）、天然氣（24.72%）三分天下，水能（6.86%）、可再生能源（5.7%）和核電（4.31%）為補(bǔ)充的多元化格局。

同時，不同地區(qū)、不同國家的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)反映了其資源稟賦和能源技術(shù)特征。在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油和天然氣資源豐富的中東地區(qū)，石油消費(fèi)占比43.12%、天然氣占比54.56%；天然氣資源豐富的獨(dú)聯(lián)體國家天然氣消費(fèi)占比52.2%；煤炭資源較為豐富的亞太地區(qū)煤炭占比47.77%，高于全球平均的27.2%；水利資源豐富的中南美地區(qū)，水能利用占比22.4%，遠(yuǎn)高于全球平均的6.86%；核電技術(shù)處于領(lǐng)先地位的歐盟國家，核能占比10.96%，遠(yuǎn)超全球4.31%的平均水平，其中法國核能達(dá)36.11%。

因此，雖然歐洲國家，以及世界上的其他國家都制定了可再生能源發(fā)展目標(biāo)，并制定了廣泛的公共政策以支持可再生能源業(yè)務(wù)的發(fā)展，但從當(dāng)前的較低占比發(fā)展成為主體能源仍然需要經(jīng)歷一個相當(dāng)長的時期，難以在較短時間實(shí)現(xiàn)。如果考慮到全球能源資源的不平衡，以及能源資源的有限性和風(fēng)電、光電等新能源面臨的能量轉(zhuǎn)換效率瓶頸，不同地區(qū)、不同國家將會表現(xiàn)出較大差異，難以實(shí)現(xiàn)全球性的同步轉(zhuǎn)型。同時，從能源安全的角度，一個更加多元化的能源結(jié)構(gòu)，將有助于提升能源安全。

總之，能源轉(zhuǎn)型雖已成大勢所趨，但這更多的是政治決斷的成果，需要在經(jīng)濟(jì)決策方面開展更多更深入的工作，從能源需求的現(xiàn)實(shí)出發(fā)重新審視能源轉(zhuǎn)型的物質(zhì)基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、社會基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)型節(jié)奏等基本問題，著力解決好新能源技術(shù)革命、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資資本來源，以及新增能源系統(tǒng)運(yùn)營成本分?jǐn)偂⒛茉串a(chǎn)品之間價格體系等運(yùn)行機(jī)制，堅持“先立后破”的基本原則，重視能源結(jié)構(gòu)多元化的歷史發(fā)展規(guī)律，有序穩(wěn)妥推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。