淺析能源轉型助力實現“雙碳”目標

齊 霽

一、前言

隨著經濟社會的發展和人類對環境問題認識的進步，從20 世紀七八十年代開始，以德國、瑞典等國為代表的歐洲各國首先實現碳達峰，目前正向碳中和時代邁進。作為有擔當、負責任的大國，中國在2020 年提出“力爭在2030 年前二氧化碳排放量達到峰值，在2060 年前實現碳中和”的目標。以此為基礎，為了保證我國經濟社會的平穩發展，必須以保證國家能源安全為前提，逐步推進“雙碳”目標的實現。

二、能源與“雙碳”問題

能源是能夠提供能量的資源。能源有很多分類方式，可以按照能量來源、產生方式、使用類型等進行分類。本文使用的分類方式是一種較為常見的方式—根據能源的再生能力，將能源分為化石能源（也稱不可再生能源）和清潔能源（也稱可再生能源）兩類。

化石能源通過漫長的自然積累形成，使用后短期內無法再生。煤、石油和天然氣是三種較為常見的化石能源，燃燒會產生大量以二氧化碳為代表的空氣污染物。而清潔能源指的是使用中能夠得到不斷補充、清潔可再生的能源，目前應用較為普遍的清潔能源有太陽能、風能、潮汐能、核能、生物質能等。

當今時代，化石能源燃燒引發了各種污染問題，例如空氣顆粒物污染、二氧化碳等溫室氣體濃度升高等，已經成為困擾世界各國的主要環境問題。為了轉變對化石能源的依賴、減輕對環境的影響，各種清潔能源使用方法開始被提出并應用，逐步降低對化石能源的依賴、提升清潔能源的利用率，這種做法被稱為能源轉型。能源轉型被很多科學家認為是減少空氣污染、達成碳中和的關鍵措施之一。

隨著理論研究的深入和應用技術的發展，我國政府逐漸認識到，以能源轉型的方式為實現“雙碳”目標助力的方法是可行的。2021 年12 月召開的中央經濟工作會議指出“要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，增加清潔能源消納能力，推動煤炭和清潔能源優化組合”。2022 年12 月召開的中央經濟工作會議再次申明了加強煤炭等化石能源高效清潔利用的重要性。

需要注意的是，在短時間內我國提到的能源轉型并不是快速以清潔能源替代所有化石能源。世界經濟論壇（World Economic Forum）曾提到未來能源轉型分為緩和型和快速型，國情決定了我國能源轉型無法在短時間完成。我國對化石能源的依賴程度較高，無法在短時間內徹底擺脫使用化石能源。另外，我國尚未掌握成熟的技術，能夠使清潔能源完全替代化石能源。因此，如何把握能源轉型中化石能源與清潔能源的應用，以及如何依靠能源轉型推動“雙碳”目標的實現，都是本文將要研究的問題。

三、能源與“雙碳”問題研究趨向

為了調查中外學者對能源轉型和“雙碳”目標研究的關注度，采用定量的文獻綜述法作為主要研究方法。通過在不同文獻搜索引擎中統計有關關鍵詞頻率的方法，調查特定年限中的文獻數量。之后，將搜索結果按照關鍵詞、年份、主題等不同方式進行分類整理，導入數據處理軟件進行可視化處理。該方法難度較低，過程簡單，能夠較為直觀地展示研究對象的變化趨勢。

首先選擇中國知網（CNKI）作為中文文獻的搜索引擎，將搜索時間確定為2013 年到2023 年，選擇“雙碳”和“化石能源”“清潔能源”“能源轉型”作為關鍵詞。由于搜索時間范圍在2013 年前的相關文獻數量很少，無法提供可比性，也為了搜集數據的嚴謹性，因此排除2013 年前的搜索結果。

從圖1 中可以看出，知網上與“雙碳”目標和能源有關的文獻頻率在2013 年到2023 年之間發生了較為明顯的變化。在2020 年前，無論是與清潔能源、化石能源有關的論文，或與整體能源轉型有關的論文，發表的頻率都不是很高，均保持在每年5 篇左右。然而，在2020 年后，文獻的數量發生了非常顯著的變化。三個調查對象在2020 年到2022 年間都顯示出了非常明顯的增長態勢，在2022 年，與能源轉型有關的文獻數量甚至達到了近40 篇之多。不難看出，在2020 年9 月我國明確“雙碳”目標后，國內有關“雙碳”目標和各類能源的研究呈井噴式增長，并在之后的很長一段時間內持續保持高位水平。

圖1 2013-2023年中國知網文獻數量變化趨勢

通過國家政策的引導，我國開始走向將中短期經濟社會發展規劃和長期氣候目標結合的道路，通過政府的政策驅動模式，進一步支持經濟社會綠色發展。

本文闡述了幾種能源分類的方法，并提出研究重點是將能源按照可再生性分為化石能源、清潔能源兩類。為了進一步研究具體能源類型的變化趨勢，下圖將從煤、石油、天然氣三個角度調查化石能源的使用方式對“雙碳”目標的影響，從風能、光能、生物質能和核能四個方向研究清潔能源對“雙碳”目標的影響，由此生成圖2。

圖2 2013-2023年中國知網文獻占比分布

從圖2 中可以看出，在包含“雙碳”和不同化石能源、清潔能源的文獻中，天然氣占32%，成為占比最多的能源，緊隨其后的則是“煤”“氫能”和“石油”。一些發展較晚的新能源占比最少，風能、核能僅分別占6%和3%。由此可見，在與雙碳有關的各類能源的出現頻率調查中，化石能源的占比較高，其中三種主要的化石能源占了整體的前四名。而清潔能源中，僅氫能占比較高，其余清潔能源占比仍舊偏低。

而在英文文獻檢索方面，采用Elsevier Science Direct作為搜索引擎。為了保持與中文搜索引擎中的檢索內容一致，初始搜索關鍵詞選擇為“Dural Carbon”（雙碳）和各種能源。然而Dural Carbon 一詞在國外學術界使用較少，檢索出的文獻數量不足，無法順利進行數據搜索和得出結論。因此，在使用外文文獻搜索引擎進行關鍵詞頻率調查時，將Dural Carbon 一詞轉變為具有與雙碳有相似含義的Carbon Neutrality，即碳中和。

圖3 展現的是分別在Elsevier ScienceDirect 搜索引擎中 搜 索“Carbon Neutrality”“Clean Energy”以及“Fossil Energy”后的結果。從圖3 可以發現，化石能源和清潔能源的變化存在一個較為相似的變化曲線。在2013 年至2020 年間，二者的數量都比較低，分別保持在每年10 篇文獻以內。然而，在2020 年后，趨勢發生了非常明顯的變化。在2020 年之后兩年間，文獻數量飛速增長了十倍之多，在2022 年各自達到了每年100 篇左右，而化石能源更是達到了120 篇。而后，2023 年文獻數量也保持了積極增長的趨勢。截至2023年5 月份，二者的論文量都已經達到70 篇左右。相信在今后幾年中，在Elsevier Science Direct 搜索引擎上，關于Carbon Neutrality、清潔能源和化石能源的變化會呈持續增長態勢。

圖3 2013-2023年Elsevier ScienceDirect文獻數量變化趨勢

綜上所述，由中外搜索引擎得出了比較相似的檢索結果?！半p碳”目標和各種能源關系的研究文獻在最近幾年的研究熱度居高不下，甚至有持續增長的態勢，對加快能源轉型、助力“雙碳”目標的實現具有積極作用。

四、“雙碳”與能源轉型研究現狀

（一）“雙碳”與化石能源

為了研究“雙碳”政策與化石能源間的關系及目前的研究現狀，將化石能源分為煤、石油、天然氣三大類，選取前述中具有代表性的參考文獻，分別討論其目前的技術研究現狀。

許拯瑞等[1]指出化石能源的發展現狀和未來發展的趨勢。其團隊認為在未來二十年內，化石能源的使用占比會從目前的70%下降到60%左右。煤炭則是下降趨勢最為明顯的化石燃料，而石油和天然氣的占比變化處于相對平穩的狀態中。該研究揭示了煤、油、氣協同發展的重要性，對未來化石能源的使用做出了大膽預測。

張抗[2]等總結了化石能源在能源轉型中的作用，指出我國仍處于煤炭燃燒時期。作為占比最高的化石能源，煤炭的清潔化利用是能源轉型初期最為現實的目標。在無法徹底停止使用化石能源的當下，需要解決的最為關鍵的問題是使得化石能源的利用技術取得快速、高質量發展。既然在實現“雙碳”目標的過程中無法徹底停止使用化石能源，那么將目標轉移到如何高效、清潔地利用化石能源，將為實現“雙碳”目標帶來巨大的推動力。

王思遙[3]則重點研究了“雙碳”目標下煤炭生產對碳減排的響應機制，闡明可以采用新興技術，在煤炭開采、洗選、運輸，以及過程中的電力和供熱等環節中，減少產能的投入，維持煤炭生產效率，從而達到降碳的要求。

呂清剛和柴禎[4]的研究更關注如何高效利用化石能源，以實現新型能源系統的構建。提升煤炭的燃燒轉化率、增加石油和天然氣的使用率以及處理好煤化工三廢的技術問題，助力化石能源的高效清潔利用。

從國際角度上看，Antimiani A et al.[5]等人從經濟學角度分析了化石能源的消耗和經濟學的關系。其研究發現，如果針對歐盟國家減少化石能源燃燒的稅收，并提供有關能源系統構建的幫助，將極大有利于減碳和可持續發展。

（二）“雙碳”與清潔能源

目前學術界普遍認為，為了滿足“雙碳”目標的實現，無法在短期內以清潔能源取代化石能源，以達到降碳減排的最終目標。相反的，化石能源在未來很長一段時間內仍占有較高的能源利用比重。因此，應將研究目標放在高效清潔利用化石能源，以及積極開發清潔能源，提升有關技術上。

風－光－電系統是目前被廣泛研究的一種清潔能源利用方式，綜合能源利用先獲取風能、太陽能，進而轉化成電能以供人類使用。周建立[6]研究了風－光－電綜合能源系統的容量配置優化問題，指出以風力、太陽能為主的清潔能源的發展在未來是支撐能源領域低碳轉型的重要保證。然而，目前風能、太陽能發電仍然存在一系列技術難題使得短期無法被大規模推廣應用。具體來說，風能、光能的產生具有不確定、不穩定性，無法持續地供能，而能量的儲存問題也是一大急需攻克的難點。高安娜[7]則創造性地從多學科融合的角度研究我國清潔能源發展優化的路徑。結合經濟學有關知識，高安娜將金融學因素加入整個清潔能源發展的模擬中，并基于“雙碳”目標下的風力發電行業發展優化模型，探究了從2021 年到2060年我國風電行業在不同影響因素下的發展路徑和減排潛力。

除了風－光－電系統外，氫能作為廣為人知的清潔能源，其技術也得到了很大發展。楊衛勝等[8]在文章中指出，近些年西方發達國家加快氫能產業的布局，確立了氫能源利用的重要地位。而我國的氫能發展依然處于產業化初期，仍舊存在綠氫占比偏低，制造成本、運輸成本偏高等問題。想要推進氫能源在我國的廣泛利用需要結合國情、發揮優勢，加快核心技術研發。

綜上所述，我國清潔能源市場方興未艾，雖然很多清潔能源領域仍處于起步和探索階段，但未來發展潛力巨大。想要達成“雙碳”目標，勢必要將清潔能源技術發揮完全、成熟利用，逐漸接替高污染、高消耗的化石能源，為實現“雙碳”目標助力。

（三）“雙碳”與能源轉型

如期達成“雙碳”目標，進行能源轉型是關鍵一步。李娜等[9]指出，對我國能源行業而言，碳中和目標的實現給其轉型帶來了利好、機遇，但也使其面臨短期內任務重、負碳技術尚未成熟、新能源缺乏競爭優勢等缺點，再次強調了進行能源轉型對于實現“雙碳”目標的重要性。

能源轉型，廣義上是指逐步廢除傳統化石能源的使用，并用清潔能源替代。但本文中研究的能源轉型持續范圍更長、影響范圍更廣，并不拘泥于某一時間點完成。我國的國情決定了無法在短時間內徹底停止使用化石能源。因此，逐步提升利用化石能源技術，高效、清潔利用化石能源，達到降碳目標。同時，進一步提升清潔能源的技術攻關，加強其產業化推廣，盡快增加清潔能源在能源產業中的占比。為達成“雙碳”目標，能源轉型做出貢獻。

楊建新等[10]結合江蘇省的能源發展現狀，給未來基于“雙碳”目標下進行能源轉型提出了幾點建議，其中較為重要的是兼顧“雙碳”目標與能源安全缺一不可和盡力降碳，逐步降低對傳統能源的依賴。

Wang et al.[11]從博弈論的角度提出了對于能源轉型和“雙碳”目標的見解，并特別強調了政府監管對于能源轉型實施的重要性。在將政府、能源行業和第三方清潔能源審核機構三個利益相關方納入一個進化博弈模型中分析后，得出“政府的監管力度是決定中國能源產業發展的關鍵性因素”這一結論，進一步強調了在實現“雙碳”目標過程中，政府在能源行業中扮演著相當重要的角色。

李世峰等[12]提出，能源行業是實現“雙碳”目標的主戰場。我國目前的能源轉型面臨著傳統能源供應緊張、成本上升的阻力。為保證我國順利實現“雙碳”目標，需要統籌兼顧“清潔用能”和“能源供需平衡”兩點。因此，需要構建以新能源為主體、基于合理利用化石能源為保障的低碳、安全和高效的能源結構。

能源轉型將為“雙碳”目標的達成注入強大的動力，唯有合理利用化石能源、持續發展化石能源的降碳技術，并逐步提升清潔能源占比，才能夠完成長期能源轉型，向實現“雙碳”目標邁進。

五、結語

能源領域是達成“雙碳”目標的主要戰場之一。目前，我國仍處在化石能源占比偏高、清潔能源技術尚未成熟的階段。面對諸多困難，進行長期能源轉型是實現“雙碳”目標的關鍵一步。在此期間，既要綠色高效地開發利用化石能源，將傳統能源的碳排放量逐年穩定、降低，又要加快清潔能源領域的技術攻關，逐步提升清潔能源的占比，解決清潔能源的生產、運輸、儲存等一系列問題。

針對雙碳與化石能源的研究是當前的熱點研究領域之一，已經針對煤炭、石油和天然氣的減排降碳展開了不同程度的研究。如，有的研究關注化石能源運輸、儲存過程中的能耗減排問題，有的則將化石能源與清潔能源相結合，以助力能源轉型的方式為化石能源的高效清潔利用賦能。

國內雙碳和清潔能源的發展剛剛起步，發展潛力巨大。研究人員從風能、光伏、氫能、核能等主要方向出發，對清潔能源技術的成熟化展開研究。雖然面臨一系列困難，但已經取得了不少成績。基于此，未來一段時間內，雙碳與能源轉型的研究目標將統籌兼顧高效利用化石能源和加快清潔能源技術攻關兩個方面。只有如此，能源行業才能夠以實現“雙碳”目標為導向，加快能源轉型對該目標的賦能作用。