新時期的中國能源轉(zhuǎn)型

《中國可再生能源展望2018》(CREO 2018)以第十九次全國代表大會的戰(zhàn)略思想為指導(dǎo)，深入貫徹“十三五”發(fā)展綱要，以建設(shè)清潔、低碳、安全、高效的現(xiàn)代能源體系為目標(biāo)，論證了中國能源體系從化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)變的可行路徑和必要步驟。

主要發(fā)現(xiàn)

化石能源將在2020年達到頂峰

中國的化石能源消費總量將在2020年達到峰值，并在2035年之前穩(wěn)步下降(圖1)。煤炭在發(fā)電和工業(yè)部門的能源消耗比例不斷降低。工業(yè)和交通部門的電氣化水平顯著提高，這減緩了中國對石油進口的依賴。由于未來可再生能源的經(jīng)濟將趕上化石能源，中國不需要天然氣作為煤炭和可再生能源之間的過渡能源。

光伏和風(fēng)力發(fā)電將在2020年后迅速增長

隨著發(fā)電經(jīng)濟的提高，中國將迎來未來十年大規(guī)模建設(shè)光伏和風(fēng)電的高峰。新增光伏裝機容量約為80-160吉瓦/年，新增風(fēng)電裝機容量約為70-140吉瓦/年(圖2)。到2050年，風(fēng)能和太陽能將成為中國能源系統(tǒng)的絕對主力。

終端部門的能效提高和重新電氣化

終端部門能源綜合利用效率的提高以及工業(yè)和交通領(lǐng)域的重新電氣化進程進一步深化了能源消費方面的革命，并推動了能源供應(yīng)方面的結(jié)構(gòu)改革。

主要建議

根據(jù)綠色轉(zhuǎn)型的長期戰(zhàn)略，本文提出如下政策建議和制度框架:

嚴(yán)格執(zhí)行減煤措施

包括禁止新建燃煤電廠；加快加強工業(yè)再電氣化，深化清潔供熱實施，大幅度提高終端用能電氣化水平；實施有效的碳價格政策；引導(dǎo)資源型省份逐步擺脫煤炭依賴，幫助其實現(xiàn)能源和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級。

為可再生能源創(chuàng)造公平有序的競爭環(huán)境

完善政府部門間協(xié)調(diào)機制，出臺全面、綜合、協(xié)調(diào)的財政政策，實施規(guī)范、完善的電力市場，為可再生能源參與市場競爭掃清障礙。

生態(tài)文明建設(shè)的體制改革

中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會將生態(tài)文明建設(shè)提到了一個新的高度，并將其作為2050年的目標(biāo)之一。這一目標(biāo)的實現(xiàn)需要各方強有力的制度保障:電力體制改革需要確?，F(xiàn)有市場主體是推廣可再生能源的主力軍；各級電網(wǎng)公司需要制定計劃，確保不穩(wěn)定電源的完全消耗；地方政府需要進一步增強參與能源轉(zhuǎn)型管理的積極性和主動性，充分發(fā)揮政府的主導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用。

2050年美麗中國的能源系統(tǒng)

2050年能源轉(zhuǎn)型的兩種情景

如果不能更好地理解從現(xiàn)在到2035年的能源轉(zhuǎn)變，就有必要清晰地勾勒出2050年能源系統(tǒng)的預(yù)期前景。

CREO 2018分析了兩種能源發(fā)展方案。既定政策情景有望全面實現(xiàn)十三五規(guī)劃和十九大報告中的相關(guān)能源目標(biāo)，顯示了堅決執(zhí)行現(xiàn)有政策時的能源發(fā)展預(yù)測。2 C以下的場景更進一步，以巴黎協(xié)定的碳約束為藍圖愿景，回溯所需的能源發(fā)展路徑。通過比較和分析兩種情景的結(jié)果，很容易識別政策的存在與巴黎協(xié)定的實現(xiàn)之間的差距，也便于設(shè)計目標(biāo)方案和政策措施來加快縮小差距。

總能耗降低，能效提高

在2°C以下的情景中，未來中國終端能源需求變化的主要驅(qū)動因素有三個:產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源效率大幅提高、工業(yè)和交通領(lǐng)域的電能替代。2050年，終端能源需求略低于今天，化石能源消耗大幅減少，電力消耗大幅增加(圖3)。

終端部門的能耗發(fā)展過程各不相同。作為國民經(jīng)濟的主體和能源消耗最大的部門，2050年工業(yè)能源需求將大幅下降；運輸和建筑部門的能源需求略有增加(圖4)。

可再生能源已經(jīng)成為一次能源的主體

在2℃以下的情景下，預(yù)計2050年中國(TPED)一次能源需求將明顯低于2017年。可再生能源將成為一次能源消耗中的主要能源，煤炭將在能源結(jié)構(gòu)中處于從屬地位。天然氣與風(fēng)電、光電子相比，能源價格更高，因此在長期能源體系中的比重更低。風(fēng)能(44%)和太陽能(27%)將在2050年主導(dǎo)可再生能源的供應(yīng)，屆時非化石能源的總體比例將達到70%(圖5)。

能源系統(tǒng)的核心將從燃煤轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。?°C以下的情景下，終端部門的電氣化率將從2017年的24%提高到2050年的53%；2050年，全社會的電力輸出將比2017年翻一番?？稍偕茉慈〈禾孔鳛橹饕娫?。

能源轉(zhuǎn)化與可再生能源的發(fā)展目標(biāo)

煤和石油的消耗量急劇下降

當(dāng)溫度低于2°C時，2020年后煤耗將迅速下降，這將伴隨著可再生能源的大規(guī)模開發(fā)(圖6)。由于電動汽車的廣泛推廣，雖然未來汽車數(shù)量會繼續(xù)增加，但油耗會不斷下降。

光伏和風(fēng)力發(fā)電在20世紀(jì)20年代得到了大規(guī)模發(fā)展

未來可再生能源供應(yīng)主要集中在電力部門；太陽能和風(fēng)能將主導(dǎo)電源(圖7)。

既定的政策情景發(fā)展稍慢

相對于2 C以下的情景，在給定的政策情景下，可再生能源的發(fā)展程度略低，煤油去污過程相對緩慢。由于現(xiàn)有的優(yōu)先發(fā)展天然氣的政策導(dǎo)向，天然氣將在給定的政策情景中發(fā)揮更重要的作用，如圖8所示。

更高的可再生能源目標(biāo)是可行的

情景分析結(jié)果表明，制定比十三五更高的可再生能源安裝計劃和非化石能源發(fā)展的近中期目標(biāo)(2020年、2030年)是可行的。

2035年后應(yīng)遵循以下發(fā)展戰(zhàn)略:

清潔能源系統(tǒng)

清潔能源系統(tǒng)將最大限度地減少對環(huán)境的負(fù)面影響。CREO 2018分析了能源系統(tǒng)中空氣體污染和水資源短缺對環(huán)境的影響。

到2050年，空兩種情景下的空氣污染將得到有效治理

到2050年，這兩種情況下，除NH3外，大多數(shù)空氣污染物的排放水平都將顯著降低，NH3主要來自農(nóng)業(yè)部門化肥的使用，如圖10所示。

在2℃以下的情況下，空氣體控制效果出現(xiàn)較早

大多數(shù)空空氣污染物的濃度在溫度低于2℃時下降更快。由于在2℃以下采取了更積極的脫煤和脫油政策，2035年炭黑(BC)、有機碳(OC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和非甲烷揮發(fā)性有機化合物(NMVOC)的含量得到了顯著控制。

電力部門的用水已經(jīng)大大改善

水資源短缺造成了嚴(yán)重的生態(tài)問題，威脅到國家安全，緩解水資源壓力也是能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要考慮因素。在CREO的兩種情況下，由于發(fā)電側(cè)技術(shù)的進步和升級，電力部門的用水強度已經(jīng)大大提高，能源部門的總體用水需求已經(jīng)下降，特別是在2℃以下的情況下..圖9顯示了兩種情景下的未來用水量預(yù)測(基于高、中、低水強假設(shè))。在2°C以下的情景下，用水量從2020年開始減少，在給定的政策情景下，要等到2030年。

圖9:兩種情況下的未來用水量

低碳能源系統(tǒng)

低碳是未來能源系統(tǒng)的必然選擇

人類活動引起的氣候變化對社會的可持續(xù)發(fā)展有著深遠的影響，是對人類面臨的生態(tài)環(huán)境和發(fā)展模式的重大挑戰(zhàn)。能源行業(yè)集中在對溫室氣體貢獻最大的中國大碳源上，其減排路徑設(shè)計與生態(tài)文明和可持續(xù)能源體系建設(shè)目標(biāo)密切相關(guān)。

在2°C以下的情景下，根據(jù)中國對《巴黎協(xié)定》控溫目標(biāo)的預(yù)期貢獻，設(shè)計了中國2050年碳排放總量目標(biāo)，將基準(zhǔn)年與目標(biāo)年的排放差距平穩(wěn)地向中間年份擴散，制定了2017年至2050年的年度排放約束條件(圖11)。未來得益于再電氣化的深入，工業(yè)將成為最大的減排部門；雖然對電力和熱能的需求增加了一倍，但由于能源技術(shù)的升級，發(fā)電和供熱部門的總體排放量將大大減少。

在給定的政策情況下，二氧化碳減排路徑緩慢，減排乏力，不足以實現(xiàn)上述約束目標(biāo)。與低于2℃的情景相比，給定政策情景下的排放量更高，特別是在發(fā)電部門(圖12)。

多元化能源供應(yīng)體系，減少對進口的依賴

2050年，能源供應(yīng)格局將由煤基向多元化轉(zhuǎn)變；到2050年，化石能源的比例將在2℃以下的情景下降至30%，在給定的政策情景下降至45%(圖13)。

能源進口比例大幅降低，在低于2℃的情景下，天然氣和石油的能源進口比例甚至更小，而在給定的政策情景下，兩者相對高度依賴外國，仍然面臨進口挑戰(zhàn)(圖14)。

安全高效的能源系統(tǒng)

能源效率大大提高了

氣溫低于2°C時，2050年國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)將是2017年的4倍，而2017年一次能源消耗將降至80%，能源消耗強度將明顯下降(圖15)。

在這兩種情況下，能源效率的提高將減緩最終用戶部門能源需求的增長。能源效率的提高將扭轉(zhuǎn)工業(yè)供應(yīng)鏈中能源消耗的慣性，大大優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)；也將緩解建筑和交通運輸能源消耗日益增加的壓力，進一步拉平2017-2050年終端能源需求的上升趨勢。在供應(yīng)方面，由于從火力發(fā)電向可再生能源發(fā)電過渡，能量轉(zhuǎn)換損耗將從高能耗降低到接近零，能源系統(tǒng)的綜合效率將大大提高。

電價已經(jīng)下降

隨著可再生能源技術(shù)成本的快速下降和不經(jīng)濟資產(chǎn)逐漸退出市場，未來的電力成本可能會下降到比現(xiàn)在更低的水平。這兩種情況都預(yù)示著2050年的供電成本將低于現(xiàn)在(圖16)。由于對CO2排放的要求更嚴(yán)格，在2℃以下的情景下向可再生能源系統(tǒng)過渡更快，一般來說，未來電力的燃料成本會更低，但基礎(chǔ)投資和系統(tǒng)投資的成本會增加。

就業(yè)機會及其對國內(nèi)生產(chǎn)總值的影響

可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展將對宏觀經(jīng)濟起到積極的推動作用。2025-2035年，可再生能源產(chǎn)業(yè)的快速擴張將促進其相關(guān)部門的直接或間接就業(yè)需求，新的就業(yè)機會將遠遠超過火電廠等傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的失業(yè)人數(shù)。

其次，可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促進了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整。由于可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋電子元器件、信息通信、計算機、技術(shù)服務(wù)等多個行業(yè)。，其發(fā)展將帶動一系列高附加值產(chǎn)業(yè)，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。

第三，可再生能源技術(shù)的成本降低將提高能源行業(yè)的運營效率，為一系列與能源相關(guān)的高附加值服務(wù)創(chuàng)造發(fā)展機遇，如基于基礎(chǔ)能源服務(wù)的能源數(shù)據(jù)處理、分布式能源、能源生產(chǎn)和消費、儲能和電動汽車充電等。

建議采取的行動

根據(jù)CREO 2018年的分析結(jié)果，建議采取以下行動:

減少煤和石油的措施

降低和替代煤炭消耗是中國能源轉(zhuǎn)型的重中之重。建議今后采取以下措施:

嚴(yán)格把減少煤炭作為首要任務(wù)

嚴(yán)格執(zhí)行減煤的政治目標(biāo)和任務(wù)，以避免未來投資擱淺，同時減少煤炭行業(yè)的既得利益，打破原有的利益格局。

停止建設(shè)新的燃煤電廠

盡快發(fā)布禁令，禁止新建燃煤電廠。分析認(rèn)為，長期內(nèi)不再需要投資新的燃煤電廠，否則新的投資將面臨未來利潤率低、無法收回投資的風(fēng)險；但如果燃煤電廠愿意以較低的利潤率進入市場，現(xiàn)有電廠將面臨服務(wù)時間縮短、繼續(xù)棄風(fēng)棄光棄電的風(fēng)險。

通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和再電氣化控制工業(yè)煤耗

通過減少庫存，減少對高耗能產(chǎn)品的煤炭需求；加大鋼鐵行業(yè)電氣化，推廣綠色水泥生產(chǎn)技術(shù)，進一步降低煤耗。

通過運輸領(lǐng)域的全面電氣化降低燃料消耗

加大電動汽車在交通領(lǐng)域的部署，逐步減少對石油的依賴。

短期內(nèi)，將實施更高的碳排放成本，以確保減排效果

為了實現(xiàn)低碳能源系統(tǒng)，應(yīng)該對能源部門實施嚴(yán)格的碳排放限制。有效的碳定價機制可以將碳排放成本納入電力成本，保證可再生能源和化石能源之間的公平競爭。但中國碳交易試點的市場碳價還不夠高，不足以支撐未來的減排目標(biāo)，至少在短期內(nèi)需要進一步出臺碳稅和碳交易底價政策。同時，除了電力行業(yè)，還需要工業(yè)等其他行業(yè)來推動碳市場。

在20世紀(jì)20年代集中部署可再生能源

分析結(jié)果表明，“十四五”期間將大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，其開發(fā)力度將比“十三五”期間有較大提高。一方面，大規(guī)模發(fā)展促進了可再生能源成本的快速下降，顯著提高了其市場競爭力。然而，與此同時，可再生能源仍處于工業(yè)發(fā)展的脆弱時期，需要外部力量幫助其消除發(fā)展障礙，鼓勵各方通過金融手段參與可再生能源的發(fā)展。以下是短期的政策行動和建議:

明確的指導(dǎo)方針，確保電力系統(tǒng)建設(shè)

在明確禁止新建燃煤電廠后，有必要發(fā)布明確的政策信號，進一步推廣可再生能源。為確保電力行業(yè)改革的關(guān)鍵參與者是促進可再生能源開發(fā)利用的主力軍，大型發(fā)電企業(yè)應(yīng)根據(jù)趨勢調(diào)整未來發(fā)展戰(zhàn)略，電網(wǎng)公司需要制定新時期輸電方案，地方政府應(yīng)發(fā)揮更積極的作用，進一步推動煤炭向可再生能源的轉(zhuǎn)化。電力改革方案的實施可以提供適當(dāng)?shù)氖袌黾?，這對于所有利益相關(guān)者參與公平博弈非常重要。

消除分布式發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的行政障礙

優(yōu)化項目審批程序，鼓勵在負(fù)荷中心附近發(fā)展可再生能源。這一步驟需要各部委、中央和地方政府之間的有力合作，以消除進一步發(fā)展可再生能源的障礙。海上風(fēng)電的申請和審批程序也需要各部門進一步合作和優(yōu)化。

逐步取消可再生能源補貼，避免過度投資

改革可再生能源經(jīng)濟激勵制度，逐步取消可再生能源補貼，完善其經(jīng)濟激勵手段，將有助于開發(fā)商規(guī)劃和實施項目，進一步降低投資者的潛在風(fēng)險。采用招標(biāo)政策將有助于進一步降低成本；可再生能源配額制度的嚴(yán)格實施將使關(guān)鍵參與者在部署中發(fā)揮更重要的作用，并進一步降低上網(wǎng)電價。

主要場景結(jié)果