重新审视能源转型的动因、基础和节奏

□ 文/国际能源战略学者、中国石油财务部 冯保国

2022年以来，国际能源价格继续延续上年上涨走势。截至6月21日，全球原油定价基准布伦特和WTI期货价格上涨幅度均超过40%，最高涨幅超过70%，分别达到139.13美元/桶和135.50美元/桶，创出2008年以来的新高；美国天然气期货价格上涨接近80%，最高涨幅157%，达到9.664美元/百万英热单位；欧洲天然气价格基准荷兰TTF天然气期货价格上涨78%，最高涨幅390%，达到345欧元/兆瓦时，即使当前价格出现回落，但仍然在120欧元/兆瓦时上方运行；欧洲各国电力价格更是屡创新高，几乎所有欧洲国家的日前电力均价（day-ahead average price）都升破300欧元/兆瓦时，法国和瑞士的日前电力均价更是接近400欧元/兆瓦时。与此同时，欧洲碳价2021年上涨91.08%，最高涨至90.75欧元/吨，今年以来最高涨至96.42欧元/吨，现处于80欧元/吨上方运行，导致“气代煤”出现逆转至“煤代气”，欧洲地区煤炭消费快速增长，煤炭价格大幅上涨。国际能源价格剧烈上涨，使民众生活能源支出相应大幅增加，5月，欧元区通货膨胀率8.1%（其中能源价格上涨39.2%），为1997年以来最高，美国通货膨胀率8.6%（其中能源价格上涨34.6%），为1981年12月以来最高，通货膨胀有继续攀升之势，未来经济增长面临较大风险。

尽管能源价格全面上涨受多种因素综合影响，但在能源转型态度坚决，且堪称全球能源转型先驱与典范的欧洲，能源价格上涨幅度最大，并成为引发全球能源价格上涨的重要推动因素，值得深入思考、分析和研判。

理论上讲，能源转型应成为经济社会发展和人民生活质量提高的助推器，不应扰乱经济社会发展和民众生活的正常秩序，也不应大幅度增加经济社会和民众生活的基本成本，更不应成为制约未来发展的重大因素。但从现实角度看，在当前能源价格剧烈上涨的环境下，有必要重新审视能源转型，调整优化能源转型的节奏，使能源转型与人类社会可持续发展保持协同促进。

一、重新审视能源转型的动因

从历史经验看，科技革命是能源转型的重要驱动力。这包括科技革命本身所带来的对能源需求的转变和科技革命所引起的能源利用技术突破两个方面。在能源转型发展的历史上，火的发明将人类带入柴薪时代，使人类告别了原始生活，极大扩展了人类获取食物能量的方式和范围，提高了人类生存能力和生活发展质量。1776年瓦特发明蒸汽机具有划时代的重大意义，标志着人类社会进入工业化时代。一方面驱动蒸汽机工作需要大量集中而稳定的热量供应，从而带动了高能量密度的煤炭对低能量密度柴薪的替代；另一方面，蒸汽可用于煤炭矿井的抽水等煤炭生产作业，从而提升了煤炭的生产效率，在降低煤炭供应成本的同时增强了煤炭供应的稳定，进一步打开了煤炭使用空间，以及为促进蒸汽机在更广泛的领域内应用创造了条件，二者相辅相成增强了煤炭对柴薪的替代速度。特别是19世纪70年代法国建成世界上第一座火力发电站之后，人类社会开始向电气化时代迈进，加速了煤炭利用和煤炭工业的发展，促进人类文明进入新的阶段。19世纪中后期，以电器广泛应用、内燃机发明为标志的第二次工业革命为石油工业发展创造了前提条件。在第一次世界大战前，时任英国海军大臣丘吉尔为提高军舰速度，决定以能量密度更高的石油替代煤炭作为英国军舰的燃料，奠定了石油的战略价值。同时，美国福特汽车公司推出T型车，并实现了流水线生产，带动了汽车在美国和欧洲的普及，奠定了石油在民用领域的经济价值。石油在民用和军事领域的应用，加速了石油对煤炭的替代，促进了石油时代的到来。当前，电气化和再电气化持续发展，使电力成为最广泛应用的能源产品。但是，电力属于二次能源，需要将其他能源产品通过适当的方式转化为电力，并通过电网、变电站等基础设施将电力配送至客户端才能使用。煤炭、石油、天然气等一次能源产品仍然制约着电力生产和稳定供应。

当前，随着信息化时代的到来，电力应用场景进一步拓展，使用深度进一步加深，再加之为应对气候变化全球范围内140多个国家做出了减少二氧化碳等温室气体排放的政治决断，普遍认为正在发生第三次能源革命，实现太阳能发电、风力发电、地热能、氢能、生物质能等新能源对煤炭、石油、天然气等传统化石能源的替代。这虽然有工业电气化和再电气化所带来的对电力需求增加的时代背景，以及新能源发电领域的科技创新与进步，但从驱动力分析，此次能源转型的不同于煤炭替代柴薪、石油替代煤炭所源自技术革命，而是主要源自应对气候变化的政治决断，即对环境保护和降低二氧化碳等温室气体排放的要求。在这样的要求下，反过来促进各国加大新能源和碳减排领域的技术研发和科技创新投入，以促进加快相关领域技术的发展。近10年内太阳能发电和风电的度电成本已降低80%以上，达到了与煤电平价，甚至低于燃气发电和核电的成本，但如何克服其固有的间歇性、天气变化、转换效率低、基础设施不配套等弱势仍有赖于新的科技进步。

因此，此次能源转型的动因更具主观性，而从根本上缺乏技术革命的支撑。这就需要突出电气化和再电气化的特点，以尽可能清洁的电力生产满足持续增加的电力需求为出发点，加大国际科技合作，强化新能源和碳减排领域的基础研发和关键瓶颈技术的研发，尽快在提升生产效率和降低生产成本与使用成本方面取得新突破。

二、重新审视能源转型的基础

能源和空气、水、土地一样，是人类赖以生存的最基本元素。这决定了能源供应不可中断，并应以尽可能低的成本满足经济社会发展的需求。如果能源供应不稳定，供应成本或价格超过经济社会发展和民众维持基本生活的承受能力，很可能造成经济衰退，而无助于人类社会的可持续发展。

首先，能量密度不可忽视。在已经发生的两次能源转型中，遵循了能源的能量密度逐步提高的基本规律。一定程度上，所使用能源的能量密度对经济社会的发展速度具有重要影响。能量密度越高，能源使用效率越高，意味着完成同样的工作可以使用更少数量的能源，降低了能源生产、运输和使用的成本，同时有利于满足更高能量密度工作的需求，促进经济发展和社会进步。木材的能量密度按热值衡量为12MJ/kg，导致人类社会长期处于农业时代，只能依靠手工作业，能源动力不足限制了人类经济活动的扩展，发展缓慢。标准煤的热值为29.3MJ/kg，这使得蒸汽机促进了机器对手工的替代，使人类社会进入工业时代，社会发展明显加快。原油的热值为41–45.2MJ/kg，原油加工提炼后生产的汽油和柴油的热值分别为43.1MJ/kg、46MJ/kg，这使汽车工业得以发展，坦克、飞机、航空母舰等增强了军事国防能力，国际航运促进了全球贸易繁荣，提升了全球化的深度和广度。但是，以光电、风电等为代表的可再生能源的能量密度显著低于石油和煤炭。地球赤道是太阳能辐射最强的地区，可以达到1367W/M2，按商业化光伏发电的多晶硅或单晶硅对太阳能的转化率最高能达到20%左右考虑，太阳能光伏组件的实际功率为273W/M2。如果考虑非赤道地区，以及不同的天气状况，差异巨大。风能的地域性更强，也更依赖于自然条件，中国只有内蒙古、新疆、西藏等极少部分地区能够达到200W/M2的能量密度。这意味着生产同样的能量，光电、风电的效率更低。

其次，能源供应稳定非常重要。能源是经济社会赖以发展的最重要物质基础。经济社会越发展，对能源的依赖性越强，能源供应中断所造成的影响就越恶劣。近年来，能源供应中断事件持续出现。美国得克萨斯州受极寒天气影响，光电、风电停止发电，叠加天然气发电厂停止运行，导致得克萨斯州大面积停电，民众生活受到严重影响。欧洲国家受风力减弱风电产能下降，叠加天然气库存不足，以及法国核电设施检修维修停运等综合影响，导致电力价格大幅攀升，家庭生活能源支出快速上涨。其他国家也不同程度地出现了电力供应阶段性紧张而拉闸限电，或者按区域、按时间轮流供电的情况。尽管造成能源供应短缺具有多方面原因，但均包含光电、风电受天气等自然条件影响发电能力下降这一共同因素，新能源间歇性、不连续、易受自然条件变化影响的缺点暴露无遗。其在电力供应中占比持续增加，对增强电网系统运行弹性和降低运行不稳定性提出新的挑战，以及从保持电力供应稳定不中断出发，更加需要依赖传统化石能源发电满足调峰需求和弥补新能源供应的不稳定性。

最后，能源基础设施系统性强。包括输送、配送等在内的能源基础设施决定了能源能否顺利到达用户以完成消费。总体上看，当前的能源基础设施均围绕化石能源的稳定供应进行建设和配套，还不能适应新能源的特性，也没有能力消解新能源间歇性集中发生时段的影响。随着可再生能源等新能源在能源供应消费结构中占比持续上升，需要对现有的能源基础设施进行系统性优化和改造升级，以适应新能源生产供应的特点。否则，能源基础设施将成为制约新能源发展的瓶颈，并将严重影响能源供应的稳定性。

所以，在既定发展太阳能发电、风力发电等新能源的战略目标下，应充分考虑其具有的能量密度低，以及易于受到自然条件变化影响而具有间歇性、实际产能不稳定性等突出特点，加强储能设施建设，并围绕新能源占比持续提升完善优化输配设施，增强能源基础设施运行弹性和智能化运营水平。

三、重新审视能源转型的节奏

能源转型的节奏关乎所采取政策和措施的力度，以及对经济社会发展影响的程度。按照欧盟公布的《欧洲气候法》草案，承诺2030年可再生能源使用比例将达到33%。在德国提出的转型计划中，可再生能源发电占比将在2030年达到65%，2050年达到80%。即使法国在电力供应中核电占比达到70%，也提出了到2030年可再生能源发电比例40%的目标。就当前而言，欧洲国家在全球能源转型中表现出了较快的节奏，甚至在2021年以来能源价格连续大幅上升、逆向出现“煤代气”的情况下，欧盟成员国对天然气和核能是否属于绿色能源依然没有达成共识，德国则进一步加快了淘汰核电的步伐。这样的快节奏暴露出了新旧能源转换过程中现有能源系统的不适应性。

从能源转型的历史角度考察，在煤炭替代柴薪的过程中，在蒸汽机发明打开煤炭生产和消费的空间之后，到1861年煤炭在世界能源消费结构中的占比达到24%，1920年上升到62%，1931年达到峰值70%，这是一个长达150多年的历程。在石油替代煤炭的过程中，如果从1877年石油在能源结构中占比达到1%起算，经历50多年才提升至16%，到1965年石油超过煤炭成为第一大能源，在能源结构中的占比在1990年前后达到峰值50%，这又是一个跨越100多年的历程。需要特别注意的是，即使能源转型发展到今天，柴薪也并没有完全被取代，石油也没有能够完全取代煤炭，在现代能源结构中表现出了多元化的趋势，当前呈现出了石油（一次能源消费占比31.21%）、煤炭（27.2%）、天然气（24.72%）三分天下，水能（6.86%）、可再生能源（5.7%）和核电（4.31%）为补充的多元化格局。

同时，不同地区、不同国家的能源消费结构反映了其资源禀赋和能源技术特征。在一次能源消费结构中，石油和天然气资源丰富的中东地区，石油消费占比43.12%、天然气占比54.56%；天然气资源丰富的独联体国家天然气消费占比52.2%；煤炭资源较为丰富的亚太地区煤炭占比47.77%，高于全球平均的27.2%；水利资源丰富的中南美地区，水能利用占比22.4%，远高于全球平均的6.86%；核电技术处于领先地位的欧盟国家，核能占比10.96%，远超全球4.31%的平均水平，其中法国核能达36.11%。

因此，虽然欧洲国家，以及世界上的其他国家都制定了可再生能源发展目标，并制定了广泛的公共政策以支持可再生能源业务的发展，但从当前的较低占比发展成为主体能源仍然需要经历一个相当长的时期，难以在较短时间实现。如果考虑到全球能源资源的不平衡，以及能源资源的有限性和风电、光电等新能源面临的能量转换效率瓶颈，不同地区、不同国家将会表现出较大差异，难以实现全球性的同步转型。同时，从能源安全的角度，一个更加多元化的能源结构，将有助于提升能源安全。

总之，能源转型虽已成大势所趋，但这更多的是政治决断的成果，需要在经济决策方面开展更多更深入的工作，从能源需求的现实出发重新审视能源转型的物质基础、技术基础、社会基础和转型节奏等基本问题，着力解决好新能源技术革命、基础设施建设和投资资本来源，以及新增能源系统运营成本分摊、能源产品之间价格体系等运行机制，坚持“先立后破”的基本原则，重视能源结构多元化的历史发展规律，有序稳妥推进能源转型。