全球能源转型及我国能源革命战略系统分析

赵云龙 ,  孔庚 ,  李卓然 ,  麻林巍 ,  倪维斗

中国工程科学 ›› 2021, Vol. 23 ›› Issue (1) : 15 -23.

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中国工程科学 ›› 2021, Vol. 23 ›› Issue (1) : 15 -23. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2021.01.005
推进能源生产和消费革命（2035）

全球能源转型及我国能源革命战略系统分析

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Strategic Analysis of Global Energy Transition and China’s Energy Revolution

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摘要

能源革命是实现能源系统与经济社会、生态环境协调发展的重要途径，能源战略对国家和地区能源革命进程的推进具有重大影响。本文提出了一种用于能源战略分析的“SEGO”系统分析方法，从能源挑战、能源系统、能源治理和能源市场4个要素及其关系出发，对全球能源转型及我国能源革命战略进行了系统分析。研究表明，全球面临能源公平、能源安全和能源绿色化多重能源挑战，且缺乏强有力的全球能源治理，导致全球能源系统转型总体较为缓慢，中国被期望在推动全球能源系统转型中起到更加积极主动的作用；我国的能源可持续发展逐步推进，在能源革命过程中面临能源系统集成等挑战，但政治意愿坚定，有效推动了能源转型，实现了少耗能、少排放。研究建议，我国能源革命应从经济社会、生态环境的全景视角下，做好能源发展的全局系统优化和全程精细管控，尤其做好不同类型能源网络之间共建、共享、共调的深度协同，加速能源新技术、新产业的颠覆式创新。

Abstract

Energy revolution is important for realizing the coordinated development of energy system, economic society, and ecological environment. Energy strategies significantly influence the process of national and regional energy revolutions. In this article, we propose a systemic analysis method for energy strategies called SEGO (i.e., sustainable development, energy system, governance of society, and operation of market). Based on this, the global energy transition and China’s energy revolution strategy are analyzed from four aspects: energy challenge, energy system, energy governance, and energy market as well as their relationship. The results show that the world faces multiple energy challenges regarding energy equity, energy security, and green energy. Meanwhile, lack of strong energy governance has led to a low progress of the global energy transition. China is expected to play a more active role in promoting global energy transition. Although China has achieved less energy consumption and less emissions in its development, it still faces severe challenges in multiple aspects such as energy system integration. China should focus on the overall optimization and fine management of its energy system while considering economic development and ecological protection. The co-construction, sharing, and co-adjustment should be further coordinated among different types of energy networks. Moreover, disruptive innovation in new energy technologies and industries should be encouraged.

关键词

能源转型 / 全球能源系统 / 中国能源系统 / SEGO

Key words

能源转型 / 全球能源系统 / 中国能源系统 / SEGO / energy transition / global energy system / China’s energy system / sustainable development / energy system / governance of society / and operation of market (SEGO)

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赵云龙,孔庚,李卓然,麻林巍,倪维斗. 全球能源转型及我国能源革命战略系统分析[J]. 中国工程科学, 2021, 23(1): 15-23 DOI:10.15302/J-SSCAE-2021.01.005

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一、前言

推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，是我国能源发展的重要战略。 2016 年，国家发展和改革委员会、国家能源局印发的《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》中提出了“四个革命，一个合作”的战略任务。从系统角度看，“四个革命，一个合作”并不是各自分立的，而是具有较强内在关联的一个有机系统。随着我国全球化进程的不断深入，也有必要从全球能源发展的高度动态审视中国的能源生产和消费革命战略，推动能源转型，促进经济社会发展和生态环境保护。

为对能源战略进行系统分析，本文建立了 SEGO（sustainable development，energy system， governance of society，operation of market）方法，结合可持续发展、能源系统、社会治理、市场运行等因素，对全球能源转型及我国能源革命进行探讨，提出推动我国能源革命进程的建议。

二、研究方法

能源战略可以理解为：一个特定的社会组织为应对能源可持续发展的相关挑战，从整体社会治理角度所提出的能源系统发展的统领性计划。该计划主要作用于能源市场运行，最终影响能源系统的物理构成和技术性能，以实现特定的社会治理和可持续发展目标。本文运用 SEGO 方法对能源战略进行系统分析（见图 1）。该方法包含 4 个基本要素：①可持续发展面临的相关能源挑战，简称能源挑战；②能源供应、转化、消费和基础设施的物理系统，简称能源系统；③与能源相关的社会治理，简称能源治理；④与能源相关的市场运行，简称能源市场。

图 2 2016 年全球一次能源生产总量的分布情况

虽然化石能源仍是解决能源贫困等挑战的主要途径，然而对这一路径的过度依赖，使全球生态体系承受巨大压力。为解决该困局，提倡在总量上控制化石能源的消费量，同时注重内部结构的合理调整。从 IEA 基于电热当量法绘制的 2016 年能源桑基图中可以看出 [4]，在能源终端消费方面，全球约有 65% 的石油用于交通领域，超过 67% 的煤炭用于电力行业，约有 58% 的天然气用于工业和建筑领域。从总体消费用途来看，全球约有 28.8% 的能源用于工业领域，28.8% 的能源用于交通领域， 33.3% 的能源用于建筑领域。因此可以看出，目前工业、交通运输、建筑三大领域对化石能源的依赖程度依然较高。具体来看，在宏观层面，全球能源使用结构固化问题仍然严重，亟需从物理结构上调整能源终端消费结构。在微观层面，交通运输领域对石油能源的依赖程度很高，可通过采用先进发动设备和大力发展新能源汽车、燃料电池等降低该领域对石油的依赖；工业领域对煤炭严重依赖，需要相关部门出台更严格的监督管理措施，加强政府机构对工业企业能源利用的合理引导，配合税收等行政手段对能源利用结构进行调整；在建筑领域，从使用分布式、可再生、易获取的清洁能源入手，发展清洁低碳的建筑能耗结构。

（三）全球能源治理

全球治理即从全球视角出发的社会治理，包括两种模式：一是强调多主体参与的、多边力量共同主导的全球治理模式；二是以个别国家掌握主要权力的超级大国模式。全球大多数国家希望形成更加平等互惠，有利于维护全世界和平稳定、经济发展的由多边力量共同主导的全球治理模式。能源是国民经济的重要命脉，在国际政治关系中扮演着重要角色。在全球多边政治力量角逐过程中形成的国际组织，如联合国，围绕能源领域一直进行着控制和协调。除此之外，为促进世界或区域能源的安全与可持续发展，一些专门针对能源治理管控的国际间组织也逐步形成，如石油输出国组织（OPEC）和 IEA。

目前全球能源治理的主要问题是面对美国长期以来的超级大国地位，国际组织在能源治理方面发挥的作用有限。而世界多数国家希望形成的多边力量共同主导的全球治理模式和美国希望延续的超级大国模式间的博弈带来较多不确定性，同时，能源领域各国各自为战的情况也较为普遍。因此，全球能源治理现状既为能源的清洁低碳化发展带来挑战，也为全球各方组织力量的变化带来历史机遇。

（四）全球能源市场

能源作为一类商品在世界范围内流通和贸易，从市场观点出发进行能源问题分析具有重要价值。能源在市场中的主要形式有能源商品的现货贸易、期货贸易和能源技术的合作共享。世界能源贸易体系由能源生产国、过境国和主体消费国构成，国际组织如世界贸易组织（WTO），架构在上层进行统一指导和协调（见图 3）。与此同时，金融机构作为金融市场的重要参与者和中介服务机构参与到能源贸易中；部分跨国公司由于自身业务涉及全球多个地区的市场，在国际贸易中能够提供增值服务或具备参与优势，也会参与到能源贸易中。以 WTO 为代表的国际组织作为最上层的能源贸易协调和管理体系，对整个贸易条款的签订、贸易的实施环节进行管控。

图 4 中国一次能源消费量历史变化曲线

图 5 中国一次能源消费结构变化曲线

能源资源的粗犷式利用为我国社会、环境、气候等带来诸多问题，为解决这一问题，近十几年来能源发展逐渐进入转型期。一方面，能源消费呈持续增长趋势，我国一次能源消费量在 2009 年首次跃居全球首位，成为全球最大的能源消费国。另一方面，能源转型成果显著。2007—2018 年，由于控制总能耗，能源消费年均增长率骤降至 3.89%；可再生能源消费量年均增长率为 12.54%；非化石能源在能源消费总量中的占比从 5.9% 增长至 13.9%；煤炭在能源消费总量中的占比则从 73.7% 下降至 58.3%，并在 2014 年首次实现负增长，能源相关碳排放也在 2014 年首次实现下降。目前，我国能源发展正处于从高速发展向高质量发展的转型阶段，协调好满足经济发展与人民美好生活需要和实现清洁低碳安全高效等目标间的关系是中国能源系统未来发展的重要问题。

（三）我国能源治理

在我国能源治理中，政府发挥着决定性作用，组织各利益相关方形成能源治理的制度和规则，并对其他利益相关方进行引导和监督。中央政府把握能源治理的主旋律和大方向，提出能源发展的战略目标和实施方案，各级地方政府在此基础上制定各自的能源发展规划，自上而下地实现能源治理。

我国政府的能源治理行为具体体现在：在政治意识方面，节约资源、保护环境，增强可持续发展能力是我国历届国家领导人的共识，从将改善生态环境作为全面建设小康社会的目标之一，到“绿水青山就是金山银山”的生态文明理念，始终在坚持以经济发展为中心的同时，不断提升对可持续发展的重视程度。在国家战略规划方面，国家对能源领域的规划主要通过制定五年规划来体现。总之，通过开展能源革命，优化能源消费结构，提高能源利用效率，在我国建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

能源治理的利益相关方包括政府、民间社会团体（行业协会、非营利性组织等）、能源企业、公民等，这些利益相关方在政府的领导和组织下，发挥各自的不同作用。

面对可持续发展的能源挑战，我国仍需进一步加强能源治理：在维持经济增长的同时，控制能源消费总量；改善一次能源消费结构，进一步减少化石能源的比重，增加可再生能源的使用；提高能源利用效率，推广先进能源利用技术，逐步淘汰落后产能；提升终端能源服务水平，进一步推进终端能源服务的电气化。

（四）我国能源市场

我国能源市场的主要运行形式与贸易模型和世界能源市场的基本相同，即我国能源市场运行中的主要形式也包括了能源商品的直接贸易、能源技术的合作共享以及能源期货的交易买卖；贸易的基本模式包括了能源的生产者、运输者和消费者，并由政府部门在上层进行统一的指导协调。与世界能源市场的不同主要表现在：①我国政府在上层的协调指导能力远高于国际组织，在能源市场中发挥着更大作用；②我国能源市场中绝大多数运输者和生产者的角色是由国有企业担任，可根据区域的实际需求，对能源价格有所调整；③与世界能源市场的发展情况相比，我国能源市场的期货市场发展还不够完善。

（五）总结与启示

面对我国在能源公平、能源安全、能源绿色化和经济发展需求等方面的挑战，需要在了解能源系统发展现状的同时，进一步加强对我国能源系统的优化，包括加强被动系统的设计、加强基础设施的联通、推广节能技术、增强能源系统灵活性和可再生能源消纳能力。为实现对能源系统优化，需要在能源治理上进行战略调整，而能源治理相关措施的落地，则需要运用有效的政策工具来引导能源市场的运行。今后仍要进一步完善能源治理的相关制度和规则，同时继续推进能源的市场化，完善能源市场。

五、结论及政策建议

（一）主要发现

本文提出了一套“SEGO”能源战略系统分析方法，从可持续发展、能源系统、能源治理和能源市场运行方面对全球能源转型和中国能源革命进行了探讨。

全球面临能源公平、能源安全和能源绿色化等多重能源挑战。由于缺乏强有力的全球能源治理体系，各国能源战略难以得到有效整合以及在全球层面一致、有力地执行，导致全球能源系统转型总体较为缓慢，中国被期望在推动全球能源系统转型中起到更加积极主动的作用。

我国的能源挑战愈发复杂和严峻，但由于政治意愿坚定，形成了“控总量、调结构”的系列能源战略共识，有效推动能源转型，实现了少耗能、少排放。然而，随着深度节能要求的不断提高、可再生能源的大规模引入以及信息通信技术的发展，能源系统集成（核心是基础设施）将成为巨大挑战和重大机遇。中国能源系统的发展应在经济、社会、生态环境全景视角下进行全局系统优化和全程精细管控，做好电力、热力和燃料等多种不同类型能源网络之间共建、共享、共调的深度协同，加速可再生能源和信息通信技术等能源新技术、新产业的颠覆式创新。

（二）政策建议

1. 加强领导和管理，树立“节能低碳第一、坚决抑制浪费”理念

在政策引导、发展规划、市场监管、金融支持等能源治理的各方面，牢固树立“节能低碳第一、坚决抑制浪费”的理念。为加强能源战略决策和统筹协调，在国家能源委员会的领导下，各主要区域成立跨区域能源委员会，加强对主要区域在推进能源革命方面的统筹领导和管理，做好能源发展的全局系统优化和全程精细管控。

2. 加强“两个协调”，做好能源革命的相关规划

在国家和区域层面，加强能源规划与经济社会、生态环境规划等的协调；同时，加强区域间能源规划的协调，出台主要区域的跨省市能源革命长期规划和能源发展五年规划，积极推动能源转型，使能源革命战略的相关要求可以具体实施。

3. 以促进创新为导向，大力深化能源市场改革

加快研究和出台有效的政策工具，进一步促进能源市场开放，回归能源商品属性，鼓励民营资本进入更多领域。允许各主要区域自主创新，加速能源新技术、新产业的颠覆创新，提出适合本区域的特有能源市场改革方案，加强区域能源市场改革经验的交流和分享。

4. 重视多能协同技术和系统的发展

建议将多能协同技术和系统的发展，提升到国家能源战略层面，作为重大系统工程的国家攻关项目来推进，如煤炭和生物质耦合发电供热技术。鼓励各主要区域视自身情况，提出自主创新的多能协同技术和系统方案，并支持开展示范应用和推广。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
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基金资助

中国工程院咨询项目“推进能源生产和消费革命（2035）——能源革命推动经济社会发展和生态环境保护战略研究”(2018-ZD-11)()

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