世界能源轉(zhuǎn)型與發(fā)展
——低碳時(shí)代下的全球趨勢(shì)與中國(guó)特色

羅佐縣，許萍，鄧程程，楊寧，王殿銘

（中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100029）

1 全球能源轉(zhuǎn)型駛?cè)肟燔?chē)道

1.1 全球能源處在向“低碳時(shí)代”邁進(jìn)的轉(zhuǎn)型期

18世紀(jì)前人類(lèi)只限于對(duì)風(fēng)力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用，特別是木材在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)期占據(jù)主要地位。18世紀(jì)后期，封建制度瓦解推動(dòng)了商品經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，木材的使用開(kāi)始不能滿足大規(guī)模商品生產(chǎn)的需要，由此引發(fā)了人們對(duì)新能源物質(zhì)的追求。煤炭伴隨蒸汽機(jī)的推廣而得到大規(guī)模應(yīng)用，并引發(fā)各領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，從而產(chǎn)生了第一次工業(yè)革命。1860年煤炭在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占24%，1931年占比達(dá)到70%的峰值。

十九世紀(jì)末期內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明成為繼蒸汽機(jī)之后又一次交通運(yùn)輸動(dòng)力的革命。內(nèi)燃機(jī)需要使用大量石油，由此推動(dòng)了石油開(kāi)采業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。此后以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)車(chē)、遠(yuǎn)洋輪船、飛機(jī)等交通工具不斷涌現(xiàn)，石油工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。1965年，石油首次取代煤炭成為第一大能源，世界進(jìn)入“石油時(shí)代”。以煤炭、石油為主的傳統(tǒng)化石能源為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但伴隨著高消費(fèi)量出現(xiàn)的高碳排放量，使得生態(tài)破壞和環(huán)境污染問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)。在此形勢(shì)下，天然氣、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、地?zé)岬惹鍧嵞茉吹睦靡?guī)模開(kāi)始增長(zhǎng)，世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向低碳方向演變。多家機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2025—2030年前后天然氣將超過(guò)煤炭成為全球第二大能源，2030—2035年，非化石能源將與石油、天然氣、煤炭形成“四分天下”格局，人類(lèi)將進(jìn)入非化石能源與天然氣主導(dǎo)的“低碳時(shí)代”。能源轉(zhuǎn)型歷程及趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

從能源發(fā)展的歷史看，人類(lèi)社會(huì)已完成了兩次能源轉(zhuǎn)型：第一次轉(zhuǎn)型是煤炭取代薪柴成為主體能源，人類(lèi)由此進(jìn)入“煤炭時(shí)代”；第二次轉(zhuǎn)型是石油取代煤炭成為主體能源，人類(lèi)由此進(jìn)入“石油時(shí)代”。從發(fā)展趨勢(shì)看，人類(lèi)正在進(jìn)行從“石油時(shí)代”向“低碳時(shí)代”轉(zhuǎn)型的第三次能源變革。因此，四個(gè)階段、三次轉(zhuǎn)型構(gòu)成了迄今為止人類(lèi)社會(huì)的能源發(fā)展歷程。

圖1 能源轉(zhuǎn)型歷程及趨勢(shì)

1.2 漸進(jìn)性、去碳化、技術(shù)導(dǎo)向是能源轉(zhuǎn)型基本特征

其一，能源轉(zhuǎn)型是漸進(jìn)的過(guò)程。能源轉(zhuǎn)型涉及范圍廣泛，影響因素復(fù)雜，且需大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此，能源轉(zhuǎn)型一般都需要數(shù)十年甚至上百年的積累。據(jù)BP能源統(tǒng)計(jì)年鑒，煤炭時(shí)代持續(xù)了75年；如果按照2045年天然氣超過(guò)石油成為第一能源推算，石油時(shí)代將持續(xù)80年。

其二，能源轉(zhuǎn)型是一個(gè)去碳化的過(guò)程。從薪柴時(shí)代、到煤炭時(shí)代和石油時(shí)代的過(guò)程就是一個(gè)不斷去碳化、高效化的過(guò)程。正在發(fā)生的第三次能源轉(zhuǎn)型更將越來(lái)越多地利用低碳和無(wú)碳能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能等）替代高碳能源，這個(gè)過(guò)程將更加顯著地體現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的去碳化特征。

其三，能源轉(zhuǎn)型的過(guò)程是一個(gè)技術(shù)導(dǎo)向的過(guò)程。在過(guò)往的能源轉(zhuǎn)型中，蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等核心技術(shù)和設(shè)備的突破是導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素。而當(dāng)前，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源不成熟的利用方式導(dǎo)致供應(yīng)不穩(wěn)定，能量密度較低，因而難以大規(guī)模應(yīng)用，如將來(lái)高效儲(chǔ)能技術(shù)等關(guān)鍵瓶頸能被突破，無(wú)疑將帶來(lái)大規(guī)模的能源革命。

2 多重因素疊加形成能源發(fā)展新動(dòng)能

2.1 需求側(cè)因素變化影響能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)

2.1.1 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)拉動(dòng)能源消費(fèi)

據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì)，按市場(chǎng)匯率法計(jì)算，2017年世界經(jīng)濟(jì)總量達(dá)80萬(wàn)億美元。預(yù)計(jì)2030年、2050年世界經(jīng)濟(jì)總量將分別達(dá)110萬(wàn)億美元、165萬(wàn)億美元，當(dāng)前至2050年全球經(jīng)濟(jì)年均增速保持在2%～3%的水平。其中新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家占比將由2017年的28%上升為2030年的33%和2050年的36%左右。

以中國(guó)和印度為代表的發(fā)展中國(guó)家和新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家未來(lái)的經(jīng)濟(jì)增速高于發(fā)達(dá)國(guó)家。發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式相對(duì)粗放，對(duì)能源需求有著較高程度的依賴(lài)。當(dāng)前至2040年、2050年全球能源需求將與經(jīng)濟(jì)保持同步增長(zhǎng)，且能源增量集中在以中國(guó)和印度為代表的發(fā)展中國(guó)家和新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家。

2.1.2 人口增加及老齡化影響能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

新興經(jīng)濟(jì)體國(guó)家保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的重要支撐是人口規(guī)模的擴(kuò)大，其龐大的衣食住行需求成為影響能源消費(fèi)增長(zhǎng)的重要因素。未來(lái)人口增長(zhǎng)及分布主要集中在非OECD國(guó)家。上世紀(jì)60年代，非OECD國(guó)家的能源消費(fèi)總量遠(yuǎn)低于OECD國(guó)家。但是到了2016年，非OECD國(guó)家的能源消費(fèi)已經(jīng)超出了OECD國(guó)家。這一現(xiàn)象是在OECD國(guó)家數(shù)量不斷增長(zhǎng)的情況下出現(xiàn)。

發(fā)展中國(guó)家人口數(shù)量多、人口增長(zhǎng)率高，經(jīng)濟(jì)水平較低，能源消費(fèi)粗放，對(duì)能源需求的拉動(dòng)效果更明顯；發(fā)達(dá)國(guó)家隨著人口出生率的下降以及老齡化現(xiàn)象加劇，高質(zhì)量能源消費(fèi)愿望更為強(qiáng)烈。

2.1.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整促進(jìn)結(jié)構(gòu)節(jié)能步伐加快

預(yù)計(jì)2050年前，新興經(jīng)濟(jì)體伴隨人口老齡化和人均收入水平提高，第三產(chǎn)業(yè)將加快發(fā)展，比重將提高至70%以上，第二產(chǎn)業(yè)比重將下降至25%以下。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)“輕型化”直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的能耗水平下降，這種現(xiàn)象可被稱(chēng)為“結(jié)構(gòu)節(jié)能”現(xiàn)象。經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后，重視實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以綠色低碳和改善能效為突破口成為各國(guó)共識(shí)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整將帶動(dòng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，工業(yè)的發(fā)展將帶動(dòng)電力消費(fèi)，從而加快能源電氣化與再電氣化進(jìn)程。

2.1.4 城市化進(jìn)程提升電氣化與再電氣化水平

發(fā)達(dá)國(guó)家的城市化進(jìn)程和人均能源需求呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性，其中城市化率達(dá)到70%成為人均能源消費(fèi)變化的拐點(diǎn)，此后人均能源消費(fèi)均趨于穩(wěn)定，并在城市化的后期出現(xiàn)下降。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委數(shù)據(jù)，到2050年前，全球城鎮(zhèn)化水平持續(xù)提升，其中發(fā)達(dá)國(guó)家基本穩(wěn)定，新興經(jīng)濟(jì)體快速推進(jìn)。2017年世界城鎮(zhèn)化率達(dá)到55%，預(yù)計(jì)2030年、2050年將分別達(dá)到60%和66%。預(yù)計(jì)2050年前，世界能源需求仍將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，由發(fā)展中國(guó)家城鎮(zhèn)化推動(dòng)的能源消費(fèi)是重要組成部分。

城鎮(zhèn)化進(jìn)程與終端電力消費(fèi)占比呈正相關(guān)關(guān)系。未來(lái)隨著全球城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，全球電氣化水平將進(jìn)一步提升。發(fā)展中國(guó)家工業(yè)化帶動(dòng)城市化，工業(yè)化和城市化同時(shí)拉升電力需求，提升電能在能源終端消費(fèi)中的比重。發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入后工業(yè)化時(shí)期，再工業(yè)化戰(zhàn)略實(shí)施以低碳清潔能源為支撐，實(shí)施工業(yè)和城市再電氣化，加快能源質(zhì)量升級(jí)。

2.2 供給側(cè)因素影響能源轉(zhuǎn)型路徑及速度

2.2.1 資源稟賦是轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)

中國(guó)、印度煤炭資源相對(duì)豐富，煤炭在一次能源消費(fèi)中的占比遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家和世界平均水平；北美、中東地區(qū)油氣資源豐富，能源消費(fèi)基本以石油天然氣為主，其中中東油氣消費(fèi)占一次能源消費(fèi)比重在90%以上；中南美水系資源發(fā)達(dá)，可再生能源中水電的占比高于其他地區(qū)。

2.2.2 科技革命是能源轉(zhuǎn)型的決定性因素

能源的發(fā)展歷史就是一部技術(shù)進(jìn)步的歷史，已完成的兩次能源轉(zhuǎn)型很大程度上都是由技術(shù)突破推動(dòng)甚至決定。21世紀(jì)最偉大的能源革命之一是頁(yè)巖氣革命，頁(yè)巖氣革命借助于水平井和分段壓裂技術(shù)，使得美國(guó)的天然氣實(shí)現(xiàn)了大發(fā)展、國(guó)家能源安全程度得到了徹底改觀。未來(lái)煤炭清潔化利用技術(shù)、可燃冰開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、干熱巖開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)和能效提升技術(shù)是發(fā)展重點(diǎn)，任何一項(xiàng)技術(shù)取得突破都將對(duì)全球能源供應(yīng)產(chǎn)生深刻而重大的影響。

2.3 宏觀能源政策可加快進(jìn)程

2.3.1 歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家率先啟動(dòng)能源轉(zhuǎn)型

2008年12月，歐盟就能源氣候一攬子計(jì)劃達(dá)成一致，形成了歐盟的低碳經(jīng)濟(jì)政策框架。此后又陸續(xù)發(fā)布了《能源2020戰(zhàn)略》《2050年邁向具有競(jìng)爭(zhēng)力的低碳經(jīng)濟(jì)路線圖》等規(guī)劃。隨著荷蘭、挪威、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)相繼出臺(tái)燃油車(chē)禁售時(shí)間表，歐盟在電氣化進(jìn)程中已經(jīng)遙遙領(lǐng)先。

日本自2011年福島核電站事故發(fā)生后，能源結(jié)構(gòu)開(kāi)始向多元化發(fā)展轉(zhuǎn)型。在《能源長(zhǎng)期供應(yīng)與需求展望2015》報(bào)告中，日本公布了到2030年的發(fā)電占比，其中液化天然氣27%、煤炭26%、石油23%、核電21%，其他可再生能源3%。

2.3.2 中國(guó)、印度等發(fā)展中國(guó)家加快綠色低碳發(fā)展步伐

中國(guó)政府發(fā)布了《“十三五”能源規(guī)劃》等系列專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃對(duì)能源轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行了系統(tǒng)部署，提出2020年、2030年天然氣占比分別達(dá)10%和15%、非化石能源占比分別達(dá)15%、20%的發(fā)展目標(biāo)。

印度在2017年發(fā)布的第三份《國(guó)家電力規(guī)劃》（草案）中，對(duì)未來(lái)十年的電力需求及發(fā)展做出規(guī)劃，主推綠色能源。到2022年，印度非化石燃料發(fā)電將占總裝機(jī)容量的46.8%；到2027年，綠電占比將達(dá)56.5%。

3 全球各類(lèi)能源轉(zhuǎn)型路徑日漸清晰

3.1 全球能源消費(fèi)總體呈現(xiàn)煤炭縮減、石油趨穩(wěn)、天然氣和非化石能源快速發(fā)展局面

3.1.1 化石能源長(zhǎng)期占據(jù)主體地位，經(jīng)濟(jì)危機(jī)加速能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程

目前全球一次能源消費(fèi)中石油、天然氣以及煤炭依然是主體能源，石油在世界一次能源消費(fèi)中占比達(dá)到34%，煤炭和天然氣占比分別為28%和23%，化石能源占比高達(dá)85%；核能和可再生能源占比均為4%，水電7%。化石能源占據(jù)絕對(duì)主體地位。雖然煤炭時(shí)代已經(jīng)成為歷史，但煤炭依然是主體能源之一。

經(jīng)歷了2014—2016年的低速增長(zhǎng)期后，2017年世界一次能源消費(fèi)增速達(dá)2.2%。能源需求增速的提高主要來(lái)自于天然氣需求較快增長(zhǎng)的推動(dòng)，2017年全球天然氣需求增速為3%，創(chuàng)2010年以來(lái)最高點(diǎn)。天然氣消費(fèi)增速出現(xiàn)快速增長(zhǎng)與經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展提速有關(guān)。2008年經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)之后，各國(guó)普遍意識(shí)到發(fā)展實(shí)體經(jīng)濟(jì)是應(yīng)對(duì)虛擬經(jīng)濟(jì)泡沫的重要舉措。2015年全球氣候大會(huì)通過(guò)了著名的《巴黎協(xié)定》，多國(guó)出臺(tái)減排目標(biāo)，成為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要推動(dòng)力量，天然氣消費(fèi)增速提升在這一大形勢(shì)下出現(xiàn)。

3.1.2 各國(guó)低碳化道路選擇各異

低碳化作為當(dāng)今世界的能源轉(zhuǎn)型特征在全球各國(guó)均有鮮明體現(xiàn)，但因經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政治環(huán)境、政策導(dǎo)向、資源稟賦等各方面條件各異，各國(guó)的低碳化道路選擇各不相同。

美國(guó)以化石能源和非化石能源結(jié)合全面發(fā)展為導(dǎo)向。特朗普的能源政策以美國(guó)能源獨(dú)立為核心，優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)利益。與上屆政府限制化石能源開(kāi)采、鼓勵(lì)新能源發(fā)展、積極參與全球氣候變化治理的思路恰恰相反，特朗普在就任伊始即提出《美國(guó)優(yōu)先能源計(jì)劃》，主張開(kāi)發(fā)利用美國(guó)豐富的化石能源。特朗普政府陸續(xù)發(fā)布或廢除了一系列政策措施，包括放寬煤炭開(kāi)采與使用的限制、鼓勵(lì)本土化石能源生產(chǎn)、加大能源出口、打破制約化石能源發(fā)展的氣候變化約束等。但是特朗普的能源新政并不是對(duì)新能源全面說(shuō)“不”。美國(guó)能源部長(zhǎng)曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示美國(guó)也會(huì)向海外推銷(xiāo)核電和風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生和清潔能源，為實(shí)現(xiàn)“美國(guó)的能源統(tǒng)治地位”鋪路。

歐盟能源電氣化導(dǎo)向突出。歐盟通過(guò)制定具體的碳減排和可再生能源發(fā)展目標(biāo)，大力推廣各種低碳能源技術(shù)的應(yīng)用，積極倡導(dǎo)低碳化的能源轉(zhuǎn)型。2008年12月，歐盟就能源氣候一攬子計(jì)劃達(dá)成一致，形成了歐盟的低碳經(jīng)濟(jì)政策框架，此后，又陸續(xù)發(fā)布了《能源2020戰(zhàn)略》《2050年邁向具有競(jìng)爭(zhēng)力的低碳經(jīng)濟(jì)路線圖》以及《歐洲戰(zhàn)略性能源技術(shù)計(jì)劃》等目標(biāo)。歐盟在電氣化進(jìn)程中始終走在世界前列，不僅保持領(lǐng)先的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且隨著荷蘭、挪威、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)對(duì)燃油車(chē)禁售相繼表態(tài)，該計(jì)劃已經(jīng)升級(jí)為歐盟整體行動(dòng)。

日本能源多元化導(dǎo)向鮮明。日本能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是2011年福島核電站事故。事故發(fā)生后，日本立即關(guān)停國(guó)內(nèi)所有核電站，并試圖通過(guò)增加火力發(fā)電和清潔能源發(fā)電以彌補(bǔ)電力上的缺失，但由此產(chǎn)生了二氧化碳排放量增長(zhǎng)、化石燃料成本上漲等問(wèn)題。2012年，日本頒布了可再生能源上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策，規(guī)定電力公司在一定期間內(nèi)有義務(wù)利用國(guó)家制定的固定價(jià)格，購(gòu)買(mǎi)可再生能源發(fā)電，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)因此在日本獲得大力發(fā)展。2014年，日本內(nèi)閣政府審核通過(guò)一項(xiàng)新修訂的《能源基本計(jì)劃》，認(rèn)為核電和煤炭都是基本電源，維持推進(jìn)核電站重啟的方針。《能源長(zhǎng)期供應(yīng)與需求展望2015》報(bào)告中，日本計(jì)劃到2030年增強(qiáng)電力需求，并且公布了到2030年的發(fā)電占比，氣電占27%、煤炭占26%、石油占23%、核電占21%，其他可再生能源占3%。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需求與“富煤少油少氣”的資源稟賦狀況疊加，決定了中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型道路，對(duì)化石能源進(jìn)行清潔化利用的同時(shí)，大力發(fā)展非化石能源。中國(guó)發(fā)布了《“十三五”能源規(guī)劃》和多個(gè)配套的專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃以及《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016、2017—2030）》，對(duì)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)行了系統(tǒng)部署。中國(guó)政府著重通過(guò)一系列的改革政策推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，如油氣“礦業(yè)權(quán)制度改革”“油氣體制改革”“電力體制改革”“能源價(jià)格形成機(jī)制改革”“能源投融資體制改革”“天然氣管網(wǎng)改革”“可再生能源發(fā)展政策”等為了加速能源清潔化的進(jìn)程，中國(guó)在天然氣利用、新能源汽車(chē)推廣、新能源發(fā)電消納、煤炭去產(chǎn)能等問(wèn)題上更是做足了文章，發(fā)展力度位居世界前列。

3.2 石油需求總體穩(wěn)定，終端需求結(jié)構(gòu)變化平穩(wěn)

世界能源效率大幅提升和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的電力替代將成為影響石油需求的主要因素，而其影響效果在汽車(chē)保有量已達(dá)到峰值的發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體尤為顯著。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已規(guī)劃禁售傳統(tǒng)燃油車(chē)，可以預(yù)見(jiàn)普通混合動(dòng)力、純電動(dòng)、燃料電池等汽車(chē)份額將持續(xù)提升。化工原料需求將在全球石油需求中占據(jù)更加重要地位。預(yù)計(jì)2040年全球石油需求達(dá)到1.09億桶/日，2050年將略有降低。全球石油需求結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

3.2.1 美國(guó)受替代燃料發(fā)展影響，石油需求平穩(wěn)下降

圖2 全球石油需求結(jié)構(gòu)

汽油消費(fèi)是美國(guó)石油消費(fèi)的重要拉動(dòng)力量，2014年以來(lái)低油價(jià)促進(jìn)了美國(guó)石油消費(fèi)回升，但難以回到金融危機(jī)前水平。長(zhǎng)期來(lái)看，替代燃料將削減汽油消費(fèi)總量，2050年將比目前減少三分之一；受船用燃料低硫化影響，柴油消費(fèi)2020年之前略有增長(zhǎng)，但之后也將會(huì)持續(xù)下降，2050年比目前下降30%左右；同時(shí)，燃料油消費(fèi)將在2020年減少50%；煤油消費(fèi)保持穩(wěn)定，石腦油增長(zhǎng)50%。總體來(lái)看，2050年美國(guó)石油消費(fèi)將比當(dāng)前減少四分之一左右。

3.2.2 歐洲柴油消費(fèi)縮減拉低石油需求總量

歐洲地區(qū)柴油消費(fèi)占比較高，2020年船料燃油需求將持續(xù)拉動(dòng)柴油消費(fèi)增長(zhǎng)，2020年之后隨著船料燃油結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及柴油轎車(chē)逐步減少，柴油消費(fèi)逐步回落，2050年將下降三分之一。2015年歐洲實(shí)施嚴(yán)格的控制排放區(qū)標(biāo)準(zhǔn)后，燃料油消費(fèi)僅有2000年的一半，預(yù)計(jì)未來(lái)將保持現(xiàn)有規(guī)模水平。歐洲地區(qū)發(fā)展的不均衡為煤油消費(fèi)留下了增長(zhǎng)空間，2050年之前將持續(xù)增長(zhǎng)。石腦油消費(fèi)增長(zhǎng)是穩(wěn)定歐洲消費(fèi)的另一動(dòng)力。預(yù)計(jì)2050年歐洲石油消費(fèi)將比目前下降17%左右。

3.2.3 日本交通能源多元化及人口老齡化導(dǎo)致石油需求下滑

日本嚴(yán)重的人口老齡化將嚴(yán)重制約石油消費(fèi)，日本部分產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至東亞其他國(guó)家，中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)規(guī)模難以有實(shí)質(zhì)性改觀。根據(jù)日本《能源基本計(jì)劃》披露的信息，日本將大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)和氫燃料汽車(chē)以降低對(duì)國(guó)際化石能源市場(chǎng)的過(guò)分依賴(lài)，其“氫能社會(huì)”描述了未來(lái)交通模式的巨大變革。預(yù)計(jì)日本主要石油產(chǎn)品消費(fèi)都將萎縮，2050年石油消費(fèi)僅約為2018年的50%。

3.2.4 中國(guó)2030年前石油需求快速增長(zhǎng)，之后穩(wěn)中有降

我國(guó)目前的石油消費(fèi)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)6億噸，對(duì)外依存度接近70%。電動(dòng)汽車(chē)基準(zhǔn)發(fā)展情景下，石油消費(fèi)將由目前的6億噸增長(zhǎng)到2027年的7.3億噸，之后將在較長(zhǎng)時(shí)間維持在7.3億噸左右的平臺(tái)期，2050年下降到6.5億噸左右，如圖3所示。

電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展起步情景下，石油消費(fèi)將增長(zhǎng)至7.1億噸左右，并在達(dá)峰之后較快下降，2050年回落至5.9億噸，如圖4所示。發(fā)展充分情景下，石油消費(fèi)峰值仍為7.1億噸左右，但達(dá)峰之后會(huì)快速下降，2050年回落到5.5億噸，如圖5所示。

3.3 煤炭：全球去煤化進(jìn)程加快具有普遍性

考慮到可再生能源發(fā)電成本不斷降低，發(fā)電量不斷增加以及各國(guó)對(duì)環(huán)保要求的提高，當(dāng)前到2050年全球煤炭需求將逐年下降，發(fā)達(dá)國(guó)家煤炭需求占比下降力度要更大，未來(lái)煤炭消費(fèi)的增長(zhǎng)主要集中在發(fā)展中國(guó)家，但其占比也處于下降趨勢(shì)。運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)、時(shí)間序列分析、回歸統(tǒng)計(jì)、部門(mén)法等方法對(duì)中長(zhǎng)期煤炭的全球需求做未來(lái)展望，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.3.1 美國(guó)：“氣代煤”持續(xù)推進(jìn)

發(fā)電用煤占美國(guó)煤炭消費(fèi)88%以上。受頁(yè)巖氣革命和環(huán)保措施加強(qiáng)等因素的影響，美國(guó)燃?xì)獍l(fā)電相比燃煤發(fā)電成本更低，眾多燃煤電廠正在被天然氣電廠取代。2015年4月，美國(guó)天然氣發(fā)電量達(dá)到93 TW·h，首次超過(guò)煤炭發(fā)電量（89 TW·h），2014—2017年，煤炭消費(fèi)逐年下降，年均下降0.55%。預(yù)計(jì)到2050年美國(guó)的天然氣產(chǎn)量還將保持增長(zhǎng)，因此“氣代煤”進(jìn)程在美國(guó)一定會(huì)持續(xù)下去。

圖3 低速情景下石油需求趨勢(shì)

圖4 起步情景下石油需求趨勢(shì)

圖5 充分情景下石油需求趨勢(shì)

表1 世界煤炭需求構(gòu)成預(yù)測(cè)

3.3.2 歐洲是去煤運(yùn)動(dòng)的堅(jiān)定執(zhí)行者

2014年以來(lái)，為減少溫室氣體排放，歐洲國(guó)家紛紛為限制或禁止煤炭發(fā)電設(shè)定時(shí)間表，越來(lái)越多的國(guó)家關(guān)閉或正在關(guān)閉燃煤電廠。荷蘭已經(jīng)關(guān)閉境內(nèi)所有燃煤電廠；法國(guó)宣布在2023年前關(guān)閉境內(nèi)所有燃煤電廠；英國(guó)將于2025年關(guān)閉所有燃煤電廠；芬蘭、葡萄牙將于2030年關(guān)閉所有燃煤電廠。德國(guó)棄核之后，新能源難以彌補(bǔ)全部發(fā)電缺口，短期內(nèi)對(duì)煤電仍存在較大依賴(lài)度，但德國(guó)也在研究放棄煤電的計(jì)劃，預(yù)計(jì)2050年德國(guó)將關(guān)閉所有燃煤電廠。根據(jù)IEA《世界能源展望2017》數(shù)據(jù)，歐洲煤炭消費(fèi)逐年下降，年均下降2.44%，煤炭消費(fèi)中發(fā)電約占56%以上。

3.3.3 日本發(fā)電用煤占比預(yù)計(jì)出現(xiàn)增長(zhǎng)

根據(jù)IEA《世界能源展望2017》數(shù)據(jù)，日本煤炭消費(fèi)需求總體表現(xiàn)為逐年下降，年均下降1.66%，但煤炭消費(fèi)中發(fā)電占55%以上。日本煤炭消費(fèi)下降主要原因是節(jié)能政策、可再生能源利用和實(shí)施氫能發(fā)展戰(zhàn)略。福島事故之后日本雖有重啟核電的發(fā)展計(jì)劃，但核電發(fā)展受到較多限制，而煤炭的發(fā)電成本有一定優(yōu)勢(shì)，這一點(diǎn)導(dǎo)致日本在煤炭消費(fèi)總量下降的同時(shí)發(fā)電用煤比例還將增長(zhǎng)。

3.3.4 中國(guó)近中期出現(xiàn)需求反彈，中長(zhǎng)期呈下降態(tài)勢(shì)

鑒于煤炭絕對(duì)能源主體地位的存在，短期內(nèi)煤炭消費(fèi)不可能出現(xiàn)大幅下降。但《巴黎協(xié)定》簽署后，中國(guó)已向國(guó)際社會(huì)鄭重承諾到2030年單位GDP二氧化碳排放較2005年下降60%～65%，與煤炭大量消費(fèi)相關(guān)的二氧化碳排放問(wèn)題的解決迫在眉睫。因此，為兼顧環(huán)境保護(hù)與發(fā)展目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)需要，一方面去煤化速度要快，堅(jiān)定不移地發(fā)展能源替代，盡可能降低煤炭在一次能源消費(fèi)中的比例，力爭(zhēng)從根本上解決煤炭的大量使用導(dǎo)致的碳排放問(wèn)題；另一方面要正視我國(guó)以煤為主的基本國(guó)情，盡可能合理利用煤炭，重點(diǎn)是煤炭清潔利用，允許煤炭在電力、化工等領(lǐng)域有發(fā)展空間。

2020年前隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和慣性作用，我國(guó)煤炭消費(fèi)仍將小幅增長(zhǎng)。2020—2030年間，隨著中國(guó)建設(shè)規(guī)模依次進(jìn)入高穩(wěn)期和收縮期，鋼鐵、建材及其他終端消費(fèi)煤炭需求將波動(dòng)下行。盡管用電量平穩(wěn)增長(zhǎng)，但非化石能源發(fā)電量增加導(dǎo)致煤電耗煤量平緩下降。集中供熱耗煤量增加，新型煤化工的用煤量較快增長(zhǎng)，煤炭總體消費(fèi)小幅下降。2030年后，考慮到環(huán)境容量制約等因素和非化石能源在發(fā)電量中占比可能超過(guò)70%，發(fā)電用煤大幅度下降，煤炭總體消費(fèi)量將達(dá)到較為合理水平。中國(guó)煤炭消費(fèi)分行業(yè)預(yù)測(cè)見(jiàn)圖6。

3.4 天然氣進(jìn)入快速發(fā)展期

綠色低碳發(fā)展理念成為全球發(fā)展共識(shí)之后，天然氣市場(chǎng)呈持續(xù)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，天然氣在發(fā)電、工業(yè)、民用、交通領(lǐng)域消費(fèi)需求將保持不同程度的增長(zhǎng)。

到2050年全球天然氣需求將達(dá)到6.1萬(wàn)億立方米。2015—2050年，天然氣需求年均增速達(dá)到1.1%，其中發(fā)電和工業(yè)領(lǐng)域消費(fèi)需求量及增量最大，需求量將分別達(dá)到2.5萬(wàn)億和1.7萬(wàn)億立方米，需求增量分別達(dá)到1.2萬(wàn)億立方米和7 890億立方米，占全球天然氣需求增量的44%和28%。全球天然氣分行業(yè)需求預(yù)測(cè)見(jiàn)圖7。

3.4.1 北美頁(yè)巖氣革命支撐天然氣消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)

圖6 中國(guó)煤炭消費(fèi)分行業(yè)預(yù)測(cè)

圖7 全球天然氣分行業(yè)需求預(yù)測(cè)

得益于美國(guó)頁(yè)巖氣革命的持續(xù)和影響，北美地區(qū)（美國(guó)、加拿大和墨西哥）天然氣需求保持較快增長(zhǎng)。持續(xù)較低的天然氣價(jià)格促進(jìn)了發(fā)電、工業(yè)領(lǐng)域用氣需求的快速增長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)到2050年，天然氣需求量將達(dá)到1.74萬(wàn)億立方米，2015—2050年年均增速約2.2%。到2050年，發(fā)電用氣需求將達(dá)到7 190億立方米，占天然氣消費(fèi)比例將增長(zhǎng)至41%；工業(yè)用氣需求將從2015年的2 740億立方米增長(zhǎng)到6 000億立方米；交通用氣需求快速增長(zhǎng)，占比達(dá)到5.0%；海運(yùn)用氣需求達(dá)到550億立方米，占比3.2%左右；居民和商業(yè)用氣需求小幅增長(zhǎng)，占比有所下降。

3.4.2 歐洲天然氣需求增速降低

受可再生能源發(fā)展影響，歐洲地區(qū)天然氣需求增速放緩，居民/商業(yè)領(lǐng)域天然氣需求出現(xiàn)下降，工業(yè)領(lǐng)域需求僅有小幅增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2050年，天然氣需求總量約為5 670億立方米，2015—2050年年均增速約0.7%。交通部門(mén)用氣需求增長(zhǎng)較快，2050年將達(dá)到180億立方米，2015—2050年年均增速達(dá)到6.4%。2050年，歐洲地區(qū)海運(yùn)用氣需求量將達(dá)到520億立方米。發(fā)電及工業(yè)用氣需求均較穩(wěn)定，預(yù)計(jì)到2050年兩者需求量將分別達(dá)到1 820億及1 420億立方米，2015—2050年年均增速分別為1.1%及0.4%。

3.4.3 日本天然氣消費(fèi)進(jìn)入平臺(tái)期

日本一直是天然氣進(jìn)口大國(guó)，LNG進(jìn)口量長(zhǎng)期位列全球首位。發(fā)電在日本天然氣消費(fèi)中占比約64%，工業(yè)21%，居民用氣9%，商業(yè)用氣2%。日本《能源基本計(jì)劃》對(duì)不同能源種類(lèi)做出了新定位，重視能源多元化及可再生能源發(fā)展、重啟核能發(fā)展、高度重視節(jié)能。總體看來(lái)，日本的天然氣需求會(huì)保持平穩(wěn)，至2050年，年消費(fèi)規(guī)模預(yù)計(jì)保持在1 100億～1 200億立方米之間。

3.4.4 中國(guó)天然氣主體能源地位培育力度加大

我國(guó)天然氣目前在一次能源消費(fèi)中占比僅7%，同全球平均水平23%還有較大差距。在新能源和可再生能源技術(shù)取得巨大突破之前，天然氣將是我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型最現(xiàn)實(shí)的過(guò)渡能源，能夠發(fā)揮重要的協(xié)調(diào)穩(wěn)定作用。根據(jù)《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》及《能源生產(chǎn)和消費(fèi)戰(zhàn)略（2016—2030）》，預(yù)計(jì)天然氣需求量在2020年將達(dá)3 200億立方米左右，占一次能源比重達(dá)10%，2017—2020年年均增速達(dá)到10.5%；2030年將達(dá)4 800億立方米，占比15%，2020—2030年年均增速為4.1%；2050年天然氣需求將達(dá)7 000億立方米。

如圖8所示，隨著“煤改氣”工程推進(jìn)、管網(wǎng)及儲(chǔ)氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，化工、工業(yè)、發(fā)電、城燃四領(lǐng)域的用氣需求將得到同步大幅提升。2017—2050年，發(fā)電、工業(yè)、城燃將共同推動(dòng)天然氣消費(fèi)量提升，增量分別約可達(dá)1 440億，1 450億，1 300億立方米，化工用氣受經(jīng)濟(jì)性影響增長(zhǎng)速度較低，2017—2050年增長(zhǎng)約120億立方米，且占比有所下降。

3.5 非化石能源將逐漸成為主體能源

圖8 中國(guó)天然氣消費(fèi)分領(lǐng)域預(yù)測(cè)

在國(guó)際社會(huì)對(duì)加強(qiáng)能源安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化等可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題日益重視的大背景下，非化石能源已成全球主要經(jīng)濟(jì)體能源轉(zhuǎn)型的核心。中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院預(yù)測(cè)，在當(dāng)前政策情景下，預(yù)計(jì)到2030年、2040年和2050年，全球非化石能源消費(fèi)量將達(dá)48.4億、60.0億和71.2億噸標(biāo)煤，全球非化石能源貢獻(xiàn)如圖9所示。

圖9 全球非化石能源貢獻(xiàn)

3.5.1 美國(guó)新能源具有穩(wěn)定的發(fā)展空間

在因地制宜鼓勵(lì)煤炭、頁(yè)巖氣等能源利用的同時(shí)，美國(guó)還支持非化石能源的多元化發(fā)展。為此，美國(guó)可再生能源理事會(huì)提出了一系列措施，如到2030年推動(dòng)向可再生能源領(lǐng)域和支持電網(wǎng)技術(shù)的美國(guó)新的私營(yíng)部門(mén)投資1萬(wàn)億美元；擴(kuò)大各州可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)，以支持日益增加的可再生能源電力部署；改革促進(jìn)可再生能源和傳輸?shù)倪x址以及批準(zhǔn)流程，加速可再生能源的增長(zhǎng)等。

3.5.2 歐洲可再生能源需求增長(zhǎng)迅猛

歐盟各國(guó)發(fā)展可再生能源意志堅(jiān)定。歐盟各國(guó)均要求到2020年可再生能源占比超過(guò)10%，最高者接近50%。預(yù)測(cè)到2040年，歐盟各國(guó)化石能源使用量將大幅下降，石油和煤炭最為顯著；除水能外的可再生能源需求量將顯著上升，從當(dāng)前的1.5億噸油當(dāng)量上升至約4億噸油當(dāng)量。

3.5.3 日本堅(jiān)持能源多元化發(fā)展，重視發(fā)展核能

為降低對(duì)石油、天然氣的過(guò)度依賴(lài)，日本2014年修訂《能源戰(zhàn)略規(guī)劃》，明確提出以“3E＋S”（能源安全保障、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適宜性原則和安全）為能源政策基礎(chǔ)，構(gòu)筑“多層次、多樣化的柔性能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)”。此后，日本維持推進(jìn)核電站重啟方針，將核電定位為“基本負(fù)荷電源”，同時(shí)針對(duì)氫能源和燃料電池制定了具體的發(fā)展目標(biāo)，并宣布到2030年包括燃料電池車(chē)在內(nèi)的下一代汽車(chē)比例要達(dá)到50%～70%。預(yù)計(jì)到2030年，核電占發(fā)電量中的比重將達(dá)20%～22%，其他可再生能源約占3%，氫能、太陽(yáng)能、生物能都將得到長(zhǎng)足發(fā)展。

3.5.4 中國(guó)非化石能源發(fā)展成為重中之重

預(yù)計(jì)到2030年、2040年和2050年，非化石能源消費(fèi)量將達(dá)13.3億、16.7億和20.3億噸標(biāo)煤。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、關(guān)鍵技術(shù)突破、單位投資成本降低及大力度政策鼓勵(lì)，未來(lái)六大非化石能源都將在我國(guó)得到高速發(fā)展，其中太陽(yáng)能及風(fēng)能增速最大，到2050年消費(fèi)量分別可達(dá)5.7億噸及4.1億噸標(biāo)煤。2050年，我國(guó)非化石能源消費(fèi)量占所有能源消費(fèi)量中的比重將從14.3%增至34.7%，占據(jù)主體能源地位。中國(guó)非化石能源消費(fèi)預(yù)測(cè)見(jiàn)圖10。

圖10 中國(guó)非化石能源消費(fèi)預(yù)測(cè)

4 全球與中國(guó)能源轉(zhuǎn)型異同點(diǎn)

4.1 全球能源需求平穩(wěn)增長(zhǎng)，低碳化發(fā)展是大趨勢(shì)

目前的全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，化石能源依然是主體，其中石油占一次能源消費(fèi)比例34%，煤炭占比28%，天然氣占比23%。預(yù)計(jì)到2025年天然氣將超越煤炭成為第二大能源。全球一次能源消費(fèi)到2050年達(dá)到286億噸標(biāo)煤，保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。到2045年左右天然氣和非化石能源是主體消費(fèi)能源。全球一次能源需求預(yù)測(cè)見(jiàn)圖11。

圖11 全球一次能源需求預(yù)測(cè)

4.2 中國(guó)順應(yīng)能源發(fā)展大勢(shì)，能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程加快

中國(guó)能源轉(zhuǎn)型將以“去煤與清潔用煤并重、增氣、穩(wěn)油以及非化石能源大發(fā)展”為主要特征。采用部門(mén)法等對(duì)上述中長(zhǎng)期能源消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出中國(guó)到2050年能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)。中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)見(jiàn)圖12。總體看，中國(guó)與世界步伐一致，能源中長(zhǎng)期發(fā)展形成“四分天下”格局。能源消費(fèi)總量保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。到本世紀(jì)中葉前后，我國(guó)將基本與世界同步完成低碳變革引領(lǐng)下的全球能源轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“煤、氣、油、非化石能源”四分天下的相對(duì)均衡的能源結(jié)構(gòu)。

4.3 中國(guó)能源轉(zhuǎn)型表現(xiàn)出后發(fā)優(yōu)勢(shì)與速度優(yōu)勢(shì)

圖12 中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展，要求系統(tǒng)構(gòu)建高質(zhì)量清潔能源發(fā)展體系。未來(lái)中國(guó)“電動(dòng)革命”“氣代煤”工程、非化石能源大發(fā)展都將促進(jìn)能源低碳化進(jìn)程。相對(duì)于世界能源結(jié)構(gòu)演變，中國(guó)在石油、天然氣、非化石能源發(fā)展轉(zhuǎn)型力度更大。世界天然氣增速平穩(wěn)，而中國(guó)在2017—2020年期間年均增速可達(dá)10.5%；2017—2050年世界非化石能源消費(fèi)量年均增速約為2.7%，預(yù)計(jì)中國(guó)可達(dá)3.5%。中國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展充分，石油消費(fèi)量將在2026年左右達(dá)峰，早于世界石油消費(fèi)量達(dá)峰時(shí)間。盡管起步晚，但中國(guó)已成為全球非化石能源發(fā)展的“領(lǐng)跑者”。預(yù)測(cè)到本世紀(jì)中葉，中國(guó)非化石能源消費(fèi)份額可達(dá)35%，將超過(guò)世界平均水平24.8%，整體能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)也將得到優(yōu)化。中國(guó)在遵循“低碳化”能源全球發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)，正在蓄積并表現(xiàn)出后發(fā)優(yōu)勢(shì)、速度優(yōu)勢(shì)、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，這是中國(guó)能源轉(zhuǎn)型區(qū)別于世界的最顯著特征。

5 結(jié)語(yǔ)

能源生產(chǎn)與消費(fèi)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，能源生產(chǎn)與消費(fèi)水平體現(xiàn)社會(huì)的文明程度。全球能源正在朝低碳化、清潔化方向發(fā)展。各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源稟賦差異決定了低碳化、清潔化的表現(xiàn)形式具有多樣化特點(diǎn)。中國(guó)作為全球能源消費(fèi)大國(guó)、人口大國(guó)和經(jīng)濟(jì)大國(guó)，在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中將引領(lǐng)全球能源轉(zhuǎn)型，成為全球能源高質(zhì)量發(fā)展的重要推動(dòng)力量。