“双碳目标”下传统化石能源与新能源发展趋势浅析

李天太

随着全球人口数量的增长和人类生活水平的提高，能源消费量也快速增长。一百多年以来，传统化石能源在能源消费中一直占主导地位，但是传统化石能源的消费会产生大量的二氧化碳，导致明显的温室气体效应，给人类生存环境带来巨大挑战，甚至是一定程度的灾难。为此，联合国195个成员国在2015年联合国气候峰会中通过气候协议《巴黎协定》，并提出了具体的“双碳目标”，科学规划未来能源消费结构，期望能共同遏阻全球变暖趋势。

一、“双碳目标”的背景与内涵

随着全球工业化进程的加速，尤其是近一个多世纪以来化石燃料（煤炭、石油、天然气）的规模使用，排放出大量的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等气体产生了明显的温室气体效应，使全球气候变暖、温度升高。根据科学监测和估算，全球升温1.5度和升温2.0度，人类生存环境将会发生巨大变化：极端天气（高温、暴雨、暴雪、龙卷风等）增加2.7倍，海平面上升60毫米/年，动物和植物消亡数量增大2倍，永久冻土层减少38%，粮食减产4%，海洋渔业减产2倍，大规模瘟疫发生概率增加，生态系统会遭到严重破坏。

针对日趋严重的温室气体效应，2015年第21届联合国气候变化大会在巴黎举行。本次大会的目的是促使196个缔约方（195个国家+欧盟）形成统一意见，达成一项普遍适用的协议。2015年12月12日，《巴黎协定》在大会上通过，其主要目标是将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2摄氏度以内，将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5摄氏度以内。截至2021年9月，已有191个国家签署了《巴黎协定》。中国是达成《巴黎协定》的重要贡献者，于2016年9月3号签署，在2020年9月22日联大辩论会上郑重承诺：中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，即实现“双碳目标”。

中共中央、国务院出台的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确了主要目标：一是到2025年，单位GDP能耗下降13.5%，单位GDP二氧化碳排放下降18%，新能源消费占20%，森林蓄积量达24%;二是到2030年，单位GDP能耗大幅下降，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%，新能源消费占25%，森林蓄积量达25%;三是到2060年，清洁、低碳、安全、高效的能源体系全面建成，能源利用效率达到国际先进水平，新能源消费占比达80%以上。“双碳目标”是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体，实现“双碳目标”将是一场大仗、硬仗。

尽管如此，传统化石能源在今后相当长的时期内仍将占据能源消费的绝对主导地位，在“双碳目标”目标驱动下，分析研究各类化石能源的发展历程、现状和趋势，对制定合理有效的政策和制度，确立科学的技术攻关方向都具有重要意义。同时，新能源作为“双碳目标”的基石，分析研究新能源的发展现状和趋势，对于“双碳目标”的实现也有着非常重要的现实意义。

二、传统化石能源发展现状与趋势

1.全球传统化石能源现状与发展趋势

据BP世界能源统计年鉴发布的数据可知，2005至2020年，全球石油和天然气的消费量呈逐年增长趋势，其增长幅度为1.4%和2.9%，天然氣的增长幅度较快。全球煤炭的消费量在2014年之前呈增长趋势，之后呈下降趋势。2020年，席卷全球的新冠肺炎疫情导致全球经济出现衰退，世界一次能源消费总量下降4.5%，其中石油消费量下降9.5%，煤炭下降4.2%，而表现出较强韧性的天然气则下降了2.3%。

与此同时，全球一次能源消费结构十多年来发生了较大变化，2005至2020年，煤炭和石油的消费占比都呈下降趋势，特别是2014年之后，煤炭占比大幅度下降，天然气则呈上升趋势。到2020年，石油占比31.2%，高居榜首，煤炭为27.2%，天然气为24.7%。由此可见，传统化石能源的消费量虽然有所降低，但仍是主导能源，占比高达83.13%，且其主导地位在相当长的时期内不会改变。

在签署《巴黎协定》的191个国家中，根据英国能源与气候智库（ECIU）最新统计结果，已有59个国家做出了碳中和的承诺。全球将着力于可再生能源，能源消费结构将转向清洁化、低碳化发展的大趋势。根据中国石油经济技术研究院对世界煤炭、石油、天然气未来需求的预测，随着全球新冠疫情影响的减弱及经济复苏，全球对化石能源的需求将恢复增长，对煤的需求在2025年左右达到峰值，对石油的需求在2035年左右达到峰值，而对天然气的需求在2050年之前一直呈增长趋势，且尚未达到峰值。

此外，从BP公司对全球传统能源占一次能源消费比重预测来看，从2020到2050年，传统化石能源占一次能源消费的比重将从83.1%下降到70.0%，其中石油由31.2%下降到26.0%;煤炭由27.2%下降到14.0%;天然气占比将从24.7%上升到30.0%，超过石油成为全球第一大能源。在2℃温控情景下，到2050年化石能源占比将下降到53.0%，其中煤炭占比仅剩4%，石油和天然气的占比将分别为22%和27%。

2.我国传统化石能源发展现状与趋势

长期以来，煤炭在我国能源领域占据绝对霸主地位，且在2005—2014年间，煤炭的需求快速增长，随后稍有下降，到2016年以后，我国的煤炭消费量基本保持平稳，2020年我国煤炭消费占世界煤炭消费总量的54.33%。虽然石油是世界第一大消费能源，但在我国位列第二，且在近10年间保持年均5.3%的增速。我国天然气消费量较少，可是近10年增长迅速，年均增长率达13.1%。

分析2005—2020年我国一次能源消费比例变化可以看出，我国能源消费结构呈现“一煤独大”的特点。虽然煤炭在我国能源消费结构中的占比逐年下降，从2005年的73.4%下降到2020年的56.6%，但其仍占据主导地位。我国石油与天然气的消费比例呈逐年上升趋势，到2020年，分别达19.6%和8.2%。

分析中国、美国、日本、欧盟及全球平均一次能源消费结构比例可以看出，中国能源消费结构中的化石能源占比（84.3%）与美国（81.7%）、日本（87.1%）及全球平均水平（83.1%）都大致相当，比欧盟（71.1%）高13.2个百分点。中国化石能源主要以煤为主，而世界煤炭、石油、天然气占比较为均衡，大致是三分天下，美国和欧盟以石油和天然气为主。

为了实现“双碳目标”，改善“一煤独大”的结构，中国积极推行绿色产业，实施“化石能源转型行动”，逐步减少化石能源占比。据中国石油经济技术研究院和BP预测分析，从2035到2050年，在一次能源消费中，化石能源占比将由72.8%下降到60.0%，其中煤炭占比呈连续下降趋势，但仍占据中国能源消费第一地位;石油占比下降，天然气占比上升，油气总占比基本保持稳定，在2035—2050年两者的消费占比将分别为30.3%和29.6%。若是在碳中和情景下，能源消费结构将会加速向低碳转变，到2050年，化石能源的占比可能会降至34.6%，低于参考情景25.4个百分点，其中煤炭、石油和天然气的占比分别为12.3%、8.4%和13.9%，均低于参考情景，这将是碳中和目标的理想结构。

三、新能源现状与发展趋势

新能源是以新材料、新技术为基础，能接替传统化石能源的清洁可再生能源，主要包括水电、核能、太阳能、风能、氢能、地热能、生物质能等。随着新能源科技的快速发展，新能源产业将进入“黄金期”。和传统化石能源相比，新能源无碳、清洁可再生，是实现碳中和目标的关键。

1.世界新能源发展现状与趋势

十年来，全球新能源消费占比不断增加，2020年全球新能源占一次能源消费总量的16.7%，且以水电和核能为主。2020年，水电和核能的消费占比分别为6.9%和4.3%。自2010年起，太阳能和风能的消费占比增速明显，由2010年的0.64%和0.06%迅速增長到2020年的2.54%和1.36%，据BP预测，太阳能和风能将会成为未来30年增长快速最快的新能源消费。

2005至2020的十余年间，新能源发电量逐年增加，主要源自风能和太阳能发电的强劲增长。2020年风能发电量增加173TWh，达到856TWh;太阳能发电量增加148TWh，达到1591TWh。随着技术进步与政策鼓励，我国能源消费将向低碳能源转型，未来30年，风能和太阳能的成本将分别下降30%和65%，在风能和太阳能发电的推动下，新能源发电迅速增长，电力行业新能源占比不断上升。

2.中国新能源发展现状与趋势

近十多年来，我国新能源开发利用规模快速扩大，新能源占一次能源消费的比重逐年增长，2020年高达15.6%，接近世界先进水平。我国新能源中，水电位居第一，2020年水电占一次能源消费总量的8.07%，风电和核电分别占2.9%和2.2%。我国太阳能起步较晚，2014年以后，太阳能迅猛发展，从2014年的消费占比0.2%迅速增加到2020年的1.6%，已经超过世界先进水平。

四、总结

“双碳目标”下，作为能源主体的煤炭、石油、天然气等传统化石能源，其定位将发生变化。煤炭将发挥保障国家能源长远战略“储备”与“兜底”作用;石油将回归原料属性，发挥保障国家能源安全“急需”与民生原料用品“基石”作用;天然气将发挥保障国家能源“安全”与新能源最佳“伙伴”的作用;而以水电、风电、光电、核电、地热等为主体的新能源将发挥保障国家能源战略“接替”与“主力”的作用。

近年来，我国在新能源发展领域取得了巨大成就，据国家能源局统计数据，截至2021年底，我国风电累计装机约3.3亿KW，光伏发电累计装机约3.1亿KW，同比增长16.6%和20.9%，均居世界首位。据测算，针对“双碳目标”，电力行业的碳排放量将控制在40.2亿吨以内。因此，大力发展光伏、风电、核电等可再生能源成为实现“双碳目标”的重要路径，今后，风电、光电和核电的合计占比将逐年提高，预计到2025年，我国风电和光电装机规模将超过7.5亿KW，约占全国发电总装机的26%。

陕西作为能源大省，煤、油、气并举，需要重塑发展理念、创新科学技术，应在清洁低碳安全高效的能源体系建设和新能源技术发展方面有所突破;要加快布局减碳、替碳、用碳、埋碳四大领域的革命性去碳举措;要按照绿色低碳的发展方向，立足国情、控制煤炭总量，兜住底线，有序减量替代，推进煤炭消费转型升级;要加大石油、天然气的勘探及开发力度，确保原油稳步增储增产。广袤的陕北大地具有丰富的新能源资源，大规模的油气田生产以及数量众多的油气井场，将助推光电风电提速发展。同时，陕西也是高教大省，要聚焦学科专业发展创新和人才培养体系创新，在保持传统能源优势学科专业发展的基础上，进一步做优做强新能源、新材料相关学科和专业基础，为实现“双碳目标”提供智力、科技和文化支持。

（赵承胜同志及博士生左雄娣、何梦卿对文章亦有贡献）

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