可再生能源替代化石能源的基本途径及发展模式研究

2019-05-09安慧昱

资源信息与工程 2019年2期

安慧昱

(中国矿业大学(北京)管理学院，北京 100083)

当前，我国经济进入高质量发展阶段，强调提质增效、经济可持续稳定增长。然而，长期以来，由于我国经济的持续快速增长过度依赖于传统化石能源，粗放的发展方式导致能源消费总量多次超过规划预期，同时，造成了对气候和环境难以扭转的破坏，为此，我国提出要控制能源消费总量，尤其是化石能源消费总量，基于此，可再生能源替代传统化石能源将成为我国能源发展的必然选择。

1 能源替代的基本途径

不同种类的能源都以提供动力为基本功能属性，因此在功能上可以实现相互替代。能源替代的途径分为扩张型和技术型两种方式。

扩张型替代是从能源消费数量的角度来区分能源替代的途径，分为增量替代和存量替代。增量替代是指在能源消费市场中，以能源消费数量的不平衡扩张，来实现消费扩张程度更大的能源对消费扩张程度不大的能源的替代。存量替代是指在保持能源消费总数量不变的条件下，某一种能源消费数量上升并伴随着另一种能源消费数量减少而实现的替代。

技术型替代是从最终用能的类型的角度来区分能源替代的途径，分为功能替代和转化替代。功能替代是指某种一次能源通过燃烧或转变成为另一种能源，一般多为电能，由此实现的该能源对一次能源的替代。功能替代拓展了能源替代的应用空间，是目前阶段能源替代的主要途径，但同时，功能替代对用能设备、技术要求及配套设备要求较高。转化替代是某种一次能源通过工业转化方式，转变为另一种一次能源或产品，例如，煤制油、煤制气等。转化替代的替代针对性很强，具有直接而良好的替代效果，但是转化替代的转化成本较高，转化过程中的能源效率损失也无法避免。

能源替代的两个途径相互独立，因此可以组合出4种不同的替代方式：增量-功能型替代、增量-转化型替代、存量-功能型替代、存量-转化型替代，替代成本最小的是增量-功能型，替代成本最大的是存量-转化型，如图1所示。

图1 能源替代途径

2 可再生能源替代化石能源的发展模式

可再生能源替代化石能源进入能源消费市场的基本动力分为需求诱致型和资源推动型，由此推导出的能源发展模式分为需求诱致型模式和供给推动型模式。每种发展模式包含三个发展情景：平稳自发(情景Ⅰ)、政策干预(情景Ⅱ)以及存在重大技术突破(情景Ⅲ)。以下以可再生能源作为需求诱致型模式的代表，化石能源作为供给推动型模式的代表分别进行分析，在此基础上推导可再生能源替代化石能源的发展模式。

2.1 可再生能源利用动态发展模式——需求诱致型

该模式基本假设为：(1)可再生能源利用受到政策的推动与支持；(2)重大技术突破能够极大改善经济条件，包括降低成本、提高利用效率；(3)存在一个利用净效果一直不变的参照能源产品；(4)不存在宏观经济商业周期波动。可再生能源利用动态发展模式如图2所示。

图2 可再生能源利用动态发展模式

在平稳自发情景下，能源需求动力充足，但在参照能源的竞争和压制下，可再生能源的利用处于劣势，发展缓慢。在政策干预情景下，由于政府的支持，可再生能源在短时间内得到迅速发展，并持续占有市场，突破参照能源的竞争约束，最终进入自我发展的模式。在技术发生重大突破的情景下，可再生能源因技术的进步带来强有力的竞争力，实现自身的快速发展。

2.2 化石能源利用动态发展模式——供给推动型

该模式的基本假设为：(1)化石能源受到政策的抑制；(2)重大技术突破能够改善经济尤其是环境条件；(3)假设存在一个利用净效果一直不变的参照能源产品；(4)不存在宏观经济商业周期波动。化石能源利用动态发展模式如图3所示。

图3 化石能源利用动态发展模式

在平稳自发情景下，化石能源基本遵循“S”型生命周期成长曲线，生命周期曲线的变化主要受到化石能源自身稀缺性的影响。在政府干预情景下，政策主要将化石能源对环境产生的负外部性内部化，从而提高了化石能源的价格，降低了其在能源市场的竞争力，加快了化石能源进入生命周期后半阶段。在突破性技术情景下，技术进步既能提高化石能源的利用效率，也能改善对环境的负外部性，化石能源利用的生命周期曲线向左上方移动。