重新審視能源轉(zhuǎn)型的動因、基礎和節(jié)奏

□ 文/國際能源戰(zhàn)略學者、中國石油財務部 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%，達到9.664美元/百萬英熱單位；歐洲天然氣價格基準荷蘭TTF天然氣期貨價格上漲78%，最高漲幅390%，達到345歐元/兆瓦時，即使當前價格出現(xiàn)回落，但仍然在120歐元/兆瓦時上方運行；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/噸上方運行，導致“氣代煤”出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)至“煤代氣”，歐洲地區(qū)煤炭消費快速增長，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)濟增長面臨較大風險。

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)型應成為經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高的助推器，不應擾亂經(jīng)濟社會發(fā)展和民眾生活的正常秩序，也不應大幅度增加經(jīng)濟社會和民眾生活的基本成本，更不應成為制約未來發(fā)展的重大因素。但從現(xiàn)實角度看，在當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。

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)明蒸汽機具有劃時代的重大意義，標志著人類社會進入工業(yè)化時代。一方面驅(qū)動蒸汽機工作需要大量集中而穩(wěn)定的熱量供應，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，在降低煤炭供應成本的同時增強了煤炭供應的穩(wěn)定，進一步打開了煤炭使用空間，以及為促進蒸汽機在更廣泛的領域內(nèi)應用創(chuàng)造了條件，二者相輔相成增強了煤炭對柴薪的替代速度。特別是19世紀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，加速了煤炭利用和煤炭工業(yè)的發(fā)展，促進人類文明進入新的階段。19世紀中后期，以電器廣泛應用、內(nèi)燃機發(fā)明為標志的第二次工業(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域的經(jīng)濟價值。石油在民用和軍事領域的應用，加速了石油對煤炭的替代，促進了石油時代的到來。當前，電氣化和再電氣化持續(xù)發(fā)展，使電力成為最廣泛應用的能源產(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?shù)姆绞睫D(zhuǎn)化為電力，并通過電網(wǎng)、變電站等基礎設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。

當前，隨著信息化時代的到來，電力應用場景進一步拓展，使用深度進一步加深，再加之為應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，普遍認為正在發(fā)生第三次能源革命，實現(xiàn)太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、地熱能、氫能、生物質(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)電領域的科技創(chuàng)新與進步，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，而是主要源自應對氣候變化的政治決斷，即對環(huán)境保護和降低二氧化碳等溫室氣體排放的要求。在這樣的要求下，反過來促進各國加大新能源和碳減排領域的技術(shù)研發(fā)和科技創(chuàng)新投入，以促進加快相關(guān)領域技術(shù)的發(fā)展。近10年內(nèi)太陽能發(fā)電和風電的度電成本已降低80%以上，達到了與煤電平價，甚至低于燃氣發(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、基礎設施不配套等弱勢仍有賴于新的科技進步。

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，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，加大國際科技合作，強化新能源和碳減排領域的基礎研發(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

能源和空氣、水、土地一樣，是人類賴以生存的最基本元素。這決定了能源供應不可中斷，并應以盡可能低的成本滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。如果能源供應不穩(wěn)定，供應成本或價格超過經(jīng)濟社會發(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，促進經(jīng)濟發(fā)展和社會進步。木材的能量密度按熱值衡量為12MJ/kg，導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)濟活動的擴展，發(fā)展緩慢。標準煤的熱值為29.3MJ/kg，這使得蒸汽機促進了機器對手工的替代，使人類社會進入工業(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、航空母艦等增強了軍事國防能力，國際航運促進了全球貿(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的地區(qū)，可以達到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)化率最高能達到20%左右考慮，太陽能光伏組件的實際功率為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。風能的地域性更強，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)能夠達到200W/M2的能量密度。這意味著生產(chǎn)同樣的能量，光電、風電的效率更低。

其次，能源供應穩(wěn)定非常重要。能源是經(jīng)濟社會賴以發(fā)展的最重要物質(zhì)基礎。經(jīng)濟社會越發(fā)展，對能源的依賴性越強，能源供應中斷所造成的影響就越惡劣。近年來，能源供應中斷事件持續(xù)出現(xiàn)。美國得克薩斯州受極寒天氣影響，光電、風電停止發(fā)電，疊加天然氣發(fā)電廠停止運行，導致得克薩斯州大面積停電，民眾生活受到嚴重影響。歐洲國家受風力減弱風電產(chǎn)能下降，疊加天然氣庫存不足，以及法國核電設施檢修維修停運等綜合影響，導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。盡管造成能源供應短缺具有多方面原因，但均包含光電、風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暴露無遺。其在電力供應中占比持續(xù)增加，對增強電網(wǎng)系統(tǒng)運行彈性和降低運行不穩(wěn)定性提出新的挑戰(zhàn)，以及從保持電力供應穩(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)峰需求和彌補新能源供應的不穩(wěn)定性。

最后，能源基礎設施系統(tǒng)性強。包括輸送、配送等在內(nèi)的能源基礎設施決定了能源能否順利到達用戶以完成消費。總體上看，當前的能源基礎設施均圍繞化石能源的穩(wěn)定供應進行建設和配套，還不能適應新能源的特性，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消費結(jié)構(gòu)中占比持續(xù)上升，需要對現(xiàn)有的能源基礎設施進行系統(tǒng)性優(yōu)化和改造升級，以適應新能源生產(chǎn)供應的特點。否則，能源基礎設施將成為制約新能源發(fā)展的瓶頸，并將嚴重影響能源供應的穩(wěn)定性。

所以，在既定發(fā)展太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等新能源的戰(zhàn)略目標下，應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、實際產(chǎn)能不穩(wěn)定性等突出特點，加強儲能設施建設，并圍繞新能源占比持續(xù)提升完善優(yōu)化輸配設施，增強能源基礎設施運行彈性和智能化運營水平。

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年達到65%，2050年達到80%。即使法國在電力供應中核電占比達到70%，也提出了到2030年可再生能源發(fā)電比例40%的目標。就當前而言，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成共識，德國則進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，在蒸汽機發(fā)明打開煤炭生產(chǎn)和消費的空間之后，到1861年煤炭在世界能源消費結(jié)構(gòu)中的占比達到24%，1920年上升到62%，1931年達到峰值70%，這是一個長達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，當前呈現(xiàn)出了石油（一次能源消費占比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%）為補充的多元化格局。

同時，不同地區(qū)、不同國家的能源消費結(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)，石油消費占比43.12%、天然氣占比54.56%；天然氣資源豐富的獨聯(lián)體國家天然氣消費占比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%，遠高于全球平均的6.86%；核電技術(shù)處于領先地位的歐盟國家，核能占比10.96%，遠超全球4.31%的平均水平，其中法國核能達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，并制定了廣泛的公共政策以支持可再生能源業(yè)務的發(fā)展，但從當前的較低占比發(fā)展成為主體能源仍然需要經(jīng)歷一個相當長的時期，難以在較短時間實現(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)濟決策方面開展更多更深入的工作，從能源需求的現(xiàn)實出發(fā)重新審視能源轉(zhuǎn)型的物質(zhì)基礎、技術(shù)基礎、社會基礎和轉(zhuǎn)型節(jié)奏等基本問題，著力解決好新能源技術(shù)革命、基礎設施建設和投資資本來源，以及新增能源系統(tǒng)運營成本分攤、能源產(chǎn)品之間價格體系等運行機制，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)妥推進能源轉(zhuǎn)型。