可再生能源替代化石能源的基本途徑及發展模式研究

安慧昱

(中國礦業大學(北京)管理學院，北京 100083)

當前，我國經濟進入高質量發展階段，強調提質增效、經濟可持續穩定增長。然而，長期以來，由于我國經濟的持續快速增長過度依賴于傳統化石能源，粗放的發展方式導致能源消費總量多次超過規劃預期，同時，造成了對氣候和環境難以扭轉的破壞，為此，我國提出要控制能源消費總量，尤其是化石能源消費總量，基于此，可再生能源替代傳統化石能源將成為我國能源發展的必然選擇。

1 能源替代的基本途徑

不同種類的能源都以提供動力為基本功能屬性，因此在功能上可以實現相互替代。能源替代的途徑分為擴張型和技術型兩種方式。

擴張型替代是從能源消費數量的角度來區分能源替代的途徑，分為增量替代和存量替代。增量替代是指在能源消費市場中，以能源消費數量的不平衡擴張，來實現消費擴張程度更大的能源對消費擴張程度不大的能源的替代。存量替代是指在保持能源消費總數量不變的條件下，某一種能源消費數量上升并伴隨著另一種能源消費數量減少而實現的替代。

技術型替代是從最終用能的類型的角度來區分能源替代的途徑，分為功能替代和轉化替代。功能替代是指某種一次能源通過燃燒或轉變成為另一種能源，一般多為電能，由此實現的該能源對一次能源的替代。功能替代拓展了能源替代的應用空間，是目前階段能源替代的主要途徑，但同時，功能替代對用能設備、技術要求及配套設備要求較高。轉化替代是某種一次能源通過工業轉化方式，轉變為另一種一次能源或產品，例如，煤制油、煤制氣等。轉化替代的替代針對性很強，具有直接而良好的替代效果，但是轉化替代的轉化成本較高，轉化過程中的能源效率損失也無法避免。

能源替代的兩個途徑相互獨立，因此可以組合出4種不同的替代方式：增量-功能型替代、增量-轉化型替代、存量-功能型替代、存量-轉化型替代，替代成本最小的是增量-功能型，替代成本最大的是存量-轉化型，如圖1所示。

圖1 能源替代途徑

2 可再生能源替代化石能源的發展模式

可再生能源替代化石能源進入能源消費市場的基本動力分為需求誘致型和資源推動型，由此推導出的能源發展模式分為需求誘致型模式和供給推動型模式。每種發展模式包含三個發展情景：平穩自發(情景Ⅰ)、政策干預(情景Ⅱ)以及存在重大技術突破(情景Ⅲ)。以下以可再生能源作為需求誘致型模式的代表，化石能源作為供給推動型模式的代表分別進行分析，在此基礎上推導可再生能源替代化石能源的發展模式。

2.1 可再生能源利用動態發展模式——需求誘致型

該模式基本假設為：(1)可再生能源利用受到政策的推動與支持；(2)重大技術突破能夠極大改善經濟條件，包括降低成本、提高利用效率；(3)存在一個利用凈效果一直不變的參照能源產品；(4)不存在宏觀經濟商業周期波動。可再生能源利用動態發展模式如圖2所示。

圖2 可再生能源利用動態發展模式

在平穩自發情景下，能源需求動力充足，但在參照能源的競爭和壓制下，可再生能源的利用處于劣勢，發展緩慢。在政策干預情景下，由于政府的支持，可再生能源在短時間內得到迅速發展，并持續占有市場，突破參照能源的競爭約束，最終進入自我發展的模式。在技術發生重大突破的情景下，可再生能源因技術的進步帶來強有力的競爭力，實現自身的快速發展。

2.2 化石能源利用動態發展模式——供給推動型

該模式的基本假設為：(1)化石能源受到政策的抑制；(2)重大技術突破能夠改善經濟尤其是環境條件；(3)假設存在一個利用凈效果一直不變的參照能源產品；(4)不存在宏觀經濟商業周期波動。化石能源利用動態發展模式如圖3所示。

圖3 化石能源利用動態發展模式

在平穩自發情景下，化石能源基本遵循“S”型生命周期成長曲線，生命周期曲線的變化主要受到化石能源自身稀缺性的影響。在政府干預情景下，政策主要將化石能源對環境產生的負外部性內部化，從而提高了化石能源的價格，降低了其在能源市場的競爭力，加快了化石能源進入生命周期后半階段。在突破性技術情景下，技術進步既能提高化石能源的利用效率，也能改善對環境的負外部性，化石能源利用的生命周期曲線向左上方移動。

2.3 可再生能源替代化石能源的發展模式

通過以上分析我們知道，可再生能源如果僅依靠自身發展難以實現對化石能源的替代，需要通過政策支持與自身技術發展。化石能源除了要面對稀缺性的約束，還要解決環境負外部性的影響。可再生能源替代化石能源的發展模式分為三個階段，分別是：自身發展階段、政策主導階段、技術主導階段，如圖4所示。

圖4 可再生能源替代化石能源的發展模式

自身發展階段，在這一階段，可再生能源與化石能源基本按照市場供需規律發展。化石能源因其長期發展積累，能源利用效率較高，市場占有率高；可再生能源因其間歇性、技術相對落后等原因，能源利用效率較低，難以與化石能源形成競爭，只能在有限的區域得到使用。

政策主導階段，在這一階段，可再生能源受到政策的支持，大量資本的進入刺激可再生能源技術的提高，成本逐漸降低；化石能源受到政策的制約，生產成本不斷提升，這一階段可再生能源逐漸逼近化石能源的市場占有率。

技術主導階段，在這一階段，可再生能源通過前期的積累，技術實現突破性進步，進入低成本高效率的發展階段；化石能源雖也有技術進步，但仍舊受困于稀缺性的制約，發展走向生命周期的下降階段，逐漸失去能源市場的統治地位，最終趨于平穩發展。

3 結語

本文分析了能源替代的4種基本途徑，同時，根據可再生能源和化石能源的特點，分別劃分了兩類能源的發展模式及可再生能源替代化石能源的發展模式，為可再生能源逐步替代化石能源的政策制定提供了基礎的理論支持和發展路徑的參考。