观察｜杜祥琬院士：能源观的创新引领能源转型

来源：中国能源研究会

改革开放40年来，我国能源的发展成就举世瞩目，能效有明显的提高，但差距仍比较大；能源结构有改善，但还不够革命性；经济发展由平面扩张到多维、立体发展。国家进入高质量发展阶段，我国能源也面临着历史性的转型和创新。创新始于思维改变，进步首先来自观念转换。

“能源革命” 的提出引领能源新战略

2014年，习近平总书记明确提出了“四个革命，一个合作”重大能源战略思想。能源消费革命就是由粗放、低效逐步转向节约和高效，能源生产革命就是由黑色、高碳转向绿色、低碳，能源技术革命是它们的支撑，能源体制改革是成功的保障。我国能源的发展必须有质的飞越、质的转型，需要革命性的新战略。以能源消费革命为例，我国在发展初期，注重能源发展的量，并未强调能效问题。能源弹性系数在改革开放至本世纪是0.4-0.6，2003、2004年大于1.5。近年来，以能源强度、碳强度列入考核指标为标志，从消费端将能源效能列入国家五年计划指标和地方考核指标。

节能提效是中国能源战略之首，近十年，我国能源消费弹性系数逐步下降，“十一五”平均0.57，“十二五”平均0.43。在节能提效方面，“十一五”和“十二五”淘汰落后产能成效显著，淘汰落后煤电1亿千瓦。近二十年来，中国节能的总最占全球节能总量的二分之一，但我国节能潜力仍然巨大，至今为止我国能源强度仍然偏高，是全球平均水平的1.55倍，是世界先进水平的数倍，我国的“能源革命”仍然任重道远。

能源安全观的创新升级

能源安全观包括雒源供需安全观、能源环境安全观、能源气候安全观，以及国际竞争环境中的能源安全观。

长期以来，我们理解的能源安全就是供需安全，即供应跟不上需求就是不安全。随着我国经济的不断增长和科技的持续进步，我们对能源安全的理解产生了更多新的思考：供给侧单向提供保障，将导致粗放的供给满足增长过快的需求，需要有供应的科学化和需求的合理化相结合，抑制不合理需求。能源供需安全观的革新，需要供给侧和需求侧双向协同提供保障，确立“以科学的供给满足合理的需求”观念。

当前，我国油气对外依存度较高，供应安全需高度重视，要稳油、增气，要加强勘探、增加储备，同时也需要加强国际合作。在能源供需平衡方面，随着非化石能源比例的增大，非化石能源在能源安全中已经起到举足轻重的作用。

然而，能源安全已不仅限于供需安全。20世纪80年代，世界范围内的环境污染与生态破坏问题日益严重，生态环境安全和能源结构密不可分，中国已经把能源环境安全观列入了能源安全观。

2013年1月，4次雾强过程笼罩中国30个省（区、市），大气环境的恶化影响百姓基本生活条件，已经成为不能再忍受的环境问题。大气环境污染与以煤炭为主的能源结构和粗放的能源消费方式有直接关系，对能源的发展提出要求。

2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》，要求加快调整能源结构，增加清洁能源供应。2015-2016年，《中华人民共和国大气污染防治法》《水污染防治行动计划》《土壤污染防治行动计划》相继出台，对能源领域污染物排放提出更加严格要求，将煤炭的清洁高效利用视作国家战略，支持新能源及可再生能源利用，环境可持续发展要靠能源革命来保障。能源的环境安全观已成为能源安全观的重要组成部分。

能源气候安全观方面，人类活动加强导致气候变化的强度和规模激增，气候变暖造成气候容量空间的明显萎缩。目前全球许多地区气候容量空间正在趋于饱和，有些地区还出现了超载，气候风险总体正在不断升高。而气候变化的主要原因在于化石能源行业排放温室气体，为了应对当今气候变化，中国必须进行碳约束下的能源安全管理。

我国2018年单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年降低45.8%，超额且提前完成2020年目标。非化石能源消费占一次能源消费比重也从2010年的9.4%捉高至14.3%。同时，《中国国家自主贡献》承诺将于2030年左右使碳排放达到峰值并争取早日实现。必须指出的是，应对气候变化推动能源的低碳转型，是助推新能源的发展和新型的经济增长，促进经济和环境的双赢。联合国全球气候与经济委员会《开启21世纪包容性增长的故事》报告显示，气候行动到2030年可创造26万亿美元的经济利益，创造6500万个新的低碳就业岗位。

在国际竞争环境中的能源安全观方面，我国长远能源安全观应基于新能源科技和产业的振兴，把握机遇、切实增强核心竞争力，确立具备国际视野和长远战略眼光的能源安全观。能源核心竞争力来自能源结构的优化、能源效率的提升、能源科技的进步，以及能源价格的优势。

能源资源观向低碳能源开拓

说到我国的能源资源裹赋，通常说法是“富煤”“缺油”“少气”。如果我们视野当中的能源只是化石能源的话，这个认识并不错。二百多年来，化石能源的使用推动了工业革命，大大提高了劳动生产率。虽然化石能源不可再生，但由于全球的化石能源资源比较丰富，至今，全球的一次能源消费结构中，化石能深仍然占主导地位。    

全球在一个世纪之前，一次能源结构中煤炭的占比也高达70%，经过几十年的演变，全球油气的占比已超过50%。中国和全球的差别在于，煤炭的占比至今仍高达近60%，而袖和气的占比较低，且对外依存度较高。当化石能源在我国一次能源中占绝对多数时，“富煤”“缺油”“少气”是可以理解的。但现在，这样的认识已限不上发展了。

当前，非化石能源（可再生能源和核能）已经占到金球一次能源的22%，占我国一次能源的14.3%，并处于稳定快速增长的阶段。可再生能源从“微不足道”到“举足轻重”的快速增长，受经济社会可持续发展需求的牵引，由自然资源、技术能力、成本下降等因素支撑。我国可再生能源资源中，技术可开发的风能资源约为35亿千瓦，技术可开发的太阳能光伏资源约为22亿千瓦，截至2019年三季度，全国风电已装机1.98亿干瓦，光伏已装机1.9亿千瓦，不足可开发资源量的1/10，尚有十几倍的提高空间。再加上海洋能、生物质能、地热能、水能、太阳能热利用等，我国可再生能源的资源量足够丰富，逐步发展可再生能源，使其达到高比例是完全可能的。

值得指出的是，可再生能源具有可持续性，即资源的可再生性，其量值大小与技术开发能力有关。可再生能源的发电成本正在逐步下降，光伏、陆上风电、水电、地热发电和生物质发电的成本已进入化石燃料电站的成本区间，海上风电和光热发电的成本仍偏高，需要进一步降低。

由于太阳能、风能的间歇性特点，储能技术也在快速发展，从物理储能（抽水蓄能、压缩空气储能）到多种类型电池的化学储能。获益于材料科学的进步，化学储能技术进步迅速而且持续降价。储能技术不仅可以解决太阳能、风能的波动（间歇性），还可以推动电动汽车及小区微网发展。

值得强调的是，可再生能源资源的利用是我国自己可以掌控的，它不依赖国际地缘政治的变幻，有利于能源体系的独立性和安全性。

进一步拓宽到非化石能源，则应包括核能和可再生能源，2018年，我国非化石能源电力装机已达40.8%，非化石电力发电量已达30.9%，均在增长中。与此同时，中国目前核电技术与世界先进水平保持同步，四代核电技术、模块化小型堆、成熟的三代技术，以及先进核燃料与循环技术均在稳步发展，未来，地面上的核聚变（轻核聚变）和太阳内的核聚变（太阳能）很可能会成为人类长期可以依靠的能源。

根据十九大报告，到2035年生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现；到2050年，把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国，据此，PM2.5到2035年应显著低于我国国家标准，到2050年应达到国际标准；温室气体排放绝对量在2030年后应逐步下降，在2050年前后达到碳中和的目标。

这就对我国能源结构提出了明确要求，到2035年非化石能源应大于25%，其中可再生能源大于20%；到2050年非化石能源应大于50%，其中可再生能源大于40%。新增能源由可再生能源满足，进一步由可再生能源替代化石能源存量，到2050年前后和全球一道逐步完成由化石能源向非化石能源的过渡。因此，应重新认识我国的能源资源禀赋，即在化石能源“富煤、缺油、少气”的同时，我国拥有丰富的非化石能源资源，特别是可再生能源资源。逐步建成我国以非化石能源为主的低碳能源体系，其资源基础是丰厚的。由于对能源资源禀赋认识的局限性，一些能源负荷很重的地区长期以来认为自己“负荷重、资源缺”，却没有认识到自己身边就有丰富的可再生能源资源可以开发，形成了对外来电、外来煤的依赖，这是影响能源政策和能源战略的实际问题。重新认识我国的能源资源禀赋，是正确认识本国国情的要素，对于确保国家长远的能源安全、引导能源转型具有方向性、战略性的意义。

能源转型既有能源自身结构的转型又有空间格局的转型

随着世界能源低碳化进程进一步加快，天然气（含非常规天然气）和非化石能源成为世界能源增长的主要方向。我国能源发展“十三五”规划明确建设清洁低碳、安全高效现代能源体系，十九大指出我国能源空间格局“发展不平衡、不充分”问题，需要发展西部的经济和电力负荷，发展中东部的供给侧能源，从而优化我国能源的空间格局，实现中东部能源“远方来”和“身边来”相结合。其中，东部各省是节能提效的先行区，核能发展的优先区，海上风电、海洋能发展的优势区，天然气（含非常规）、LNG进口接收区，再加上分布式光伏、生物质（固废资源化）、地热、工业余热、部分水电等，“身边来”信心十足。

目前我国中东部地区已开发的风电和光伏，只占中东部可开发风、光资源量的不到十分之一，潜力巨大，可立足当前、多能互补，发挥东部已有煤电的发电主力作用，进行清洁高效改造+CCUS；进行灵活性改造，支持可再生能源调峰；通过政策支持煤炭与新能源协力转型。而随着中东部电源的发展，对于西电东送、北煤南运的压力会相应减少，西电东送的增量有可能会出现一个拐点，具体时间取决于国家规划和政策引导等因素。这一点是非常重要的能源转型的标志，能源转型不光是调整能源结构，空间的结构和格局也会有重要的变化。实现这个能源格局的转型需转变观念，转变习惯，认真论证和规划全国和中东部地区的电力系统和能源战略（源、网、荷、储、用、管、服）。

集中式与分布式结合将改变能源系统的格局

过去长期习惯集中式概念，近些年，分布式重要性日益受到人们重视。在应对气候变化、保障能源安全的过程中，正在构建“天然气+新能源”的发展模式。分布式能源是能源发展的重要方向，分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化，而且有助于城乡一体化能源转型。低碳能源网络，不论是农村还是城市，都可以由集中式的大电网和分散的微网进行互动。第三代电网可以理解为主干智能电网与局域配电网、微网相结合。新一代电力系统的特征是非化石电力高比例、多能互补、集中式与分布式结合、储能与智能控制，这就催生出虚拟电厂的新概念。虚拟电网把一个地区的分布式发电（间歇性）与储能，用大数据等信息技术手段优化统管起来，就是一个局域网，并可扩展至地热、生物质、固废资源化利用等，是“源、网、荷、储、售、服”一体化的智能大管家。

对于生物质（含生活垃圾），不利用是环境污染、资源浪费、影响民生，多种方式利用好将成为可再生能源之一，资源化利用则是

“化腐朽为神奇”。生物质兼具环境、经济、社会三大效益，从“邻避”走向“邻利”，是走向现代化，建设美丽中国必须迈过的一道坎。

分布式低碳能源网络作为能源的“产消者”，依托互联网和现代信息通讯技术，把分布式电源、储能、负荷等分散在电网的各类资源聚合，进行协同化运行控制和市场交易，对电网提供辅助服务。如果我国有了高比例的产消者，中国能源局面将会发生革命性的变化。

能源技术及管理与信息技术的结合改变能源业态

近年来，移动互联网、大数据、云计算、物联网等数字信息技术得到迅猛发展，全球经济社会正在形成新的发展图景，数字经济作为新生业态正在成为经济社会发展的新动力，世界各国和企业纷纷开启数字化转型。在此浪潮下，“大云物智移”等数字化技术日益融入能源产业，重塑能源业态。

把集中式的由生产者单向控制的能源系统转变为分布式为主，与消费者更多互动的双向能源系统，有助于能源电力系统与互联网技术结合成为能源物联网，促进能源的便利化、低碳化、智能化及网络化。

另外，人工智能AI技术与能源领域也在结合，能源业要成为能源业+能源服务业，即多能能源服务业，不仅提供能源，还有服务，而且服务的功能会越来越强。

总而言之，能源转型具有长期性、艰巨性，但方向是清晰的，是国家目标、百姓诉求、全球大势。上述六个方面能源观的创新将引领能源革命，共同成就能源的新常态、高质量、新体系。

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