中国新一轮能源革命的重要使命和推进战略丨湖南智库·生态与环境研究所

2022-10-31 11:02 加入收藏


十八大以来中国能源革命在“四个革命、一个合作”战略思想指导下取得阶段性成就,而“双碳”目标的提出为能源革命赋予了新的使命和内涵。新一轮中国能源革命要在支撑社会经济高质量发展的同时加快实现碳达峰碳中和。本文基于“四个革命、一个合作”的能源革命框架和战略思想,首先梳理了能源革命现状和进展,进而对比分析了新一轮能源革命的要求和特征,最终探索性地提出了推进新一轮能源革命的路径和策略,以期为中国在“双碳”目标下稳步推进能源转型提供决策支持和理论支撑。


“双碳”目标下的新一轮能源革命


2014年,中央财经领导小组第六次会议明确提出“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,通过推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和全方位加强国际合作,着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在能源革命战略思想的指导下,中国能源低碳绿色转型取得了初步成效。能源供需方面,非化石能源占一次能源生产总量的比重从2014年的11.3%上升至2020年的15.9%,而2020年电能占终端能源消费的比重也超过了20%;能源技术方面,在非常规油气生产及新能源技术领域取得了一系列突破性创新,并建立了光伏、新能源汽车等完备的清洁技术装备制造产业链,光伏、风电和新能源电池等绿色技术普及量常年稳居世界第一;体制机制方面,政府实施了一系列针对于能源市场结构、能源市场主体以及价格形成机制的改革,有效激发了能源行业市场活力;在国际合作方面,中国积极参与国际能源与气候治理,以“一带一路”为契机开展国际多边能源合作,并通过一系列能源企业“引进来”和“走出去”的政策确保能源革命顺利推进。在一系列举措支持下,相对于2015年,2020年中国GDP增加47%,碳排放强度降低18.8%,碳排放总量增速也逐渐放缓,能源革命取得初步进展。


2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上承诺:“中国将提高国家自主贡献力度,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。”“双碳”目标的提出标志着新一轮能源革命的到来,这既是顺应全球低碳转型深入发展的举措,也是主动承担大国责任的体现。另一方面,2022年5月16日《求是》杂志发表习近平总书记重要文章《正确认识和把握我国发展重大理论和实践问题》,文章指出“绿色低碳发展是经济社会发展全面转型的复杂工程和长期任务”。由此可见,面对实现“双碳”目标的挑战,推动能源革命还需要更多深入研究分析。


新一轮能源供需革命的重要使命与推进策略


中国承诺从2030年开始用30年实现从碳达峰到碳中和的目标,远短于欧美发达国家50—70年的水平。同时,能源消费总量仍呈现增长趋势,能源消费中煤炭占比远高于世界平均水平,而第二产业增加值占GDP比重同样较高,这使得中国同时推进经济转型和深度脱碳面临着更大挑战。具体而言,首先,新冠肺炎疫情与地缘政治博弈给能源供需体系带来了新挑战。一方面,新冠肺炎疫情下居家办公等工作生活方式改变了居民能源消费行为,并对能源供应链韧性提出更高要求;另一方面,近年来新兴国家的崛起加速了世界多极化进程,西方国家为巩固地位不断升级政治博弈手段,对华政策也日趋严苛,严重威胁到中国能源资源供应安全。其次,提升中国能源系统中可再生能源占比存在一些突出矛盾和问题。然而,一方面,可再生能源具有间歇性、波动性和不确定性等特征,难以在短期内实现大规模应用,中国能源供应安全保障与清洁技术部署任务仍存在困难;另一方面,风电、光伏和新能源汽车等大部分清洁能源技术高度依赖于铜、钴、锂、稀土等战略性矿产资源,中国部分矿产资源对外依存度较高,也使得“能源安全”派生出了“关键金属资源安全”的新挑战,如何保障矿产资源稳定、经济供应成为顺利推进能源革命新的“卡脖子”问题。“双碳”目标、国际地缘政治博弈、新冠肺炎疫情等多重约束下,如何同时实现经济增长与碳排放脱钩,推动实现碳达峰碳中和目标,是中国推进新一轮能源供需革命所面临的重大挑战。


为稳步推进新一轮能源革命,实现“双碳”目标,应从能源供应和需求两方面同时着手。面对新冠肺炎疫情、地缘政治博弈等一系列新形势,中国应持续推进供给侧能源结构优化,大力发展包含天然气、可再生电力、氢能和储能(包括电动汽车)的新型绿色低碳电氢气新型多能耦合系统,降低中国能源对外依赖程度。与此同时,还应完善国家能源安全储备制度建设,完善能源供应储备应急机制,防范“黑天鹅”“灰犀牛”等类型事件威胁能源供应安全;为避免高渗透率可再生能源对能源系统安全稳定运行造成的冲击,应充分利用互联网、大数据等数字经济手段实现数据驱动的精准化预测、控制与管理。通过实现能源消费数字化与电网系统智慧化,一方面提升电力需求预测精度,从而合理制定发配电计划,最大限度就地消纳可再生能源;另一方面实时监测并及时抑制不合理能源消费,从根本上实现安全稳定和节能减排。最后,中国需要多措并举确保关键金属矿产资源可持续供应,避免其成为新一轮能源革命推进的“卡脖子”约束,通过海外矿区购买、贸易合作等手段保障海外进口供给,并借助政府支持和市场力量加大国内矿产资源勘探开发力度,同时加快循环再利用技术与可持续供应保障制度的建设。


新一轮能源技术革命的重要使命与推进策略


科技创新是引领能源发展动力变革的核心力量,在能源革命中起着决定性作用。十八大提出“能源革命”战略以来,中国在能源技术方面取得了一定成就,但实现“双碳”目标对能源技术革命提出了更高要求。首先,关键核心技术原始创新对中国抢占碳中和技术发展制高点具有重要意义。中国需要通过引领一批颠覆性能源技术的发展,提升技术原始创新水平,从而带动相关产业升级,为经济转向高质量发展提供支撑。本文基于国内外文献大数据分析识别了新一轮能源革命代表性技术,主要有零碳电力与储能、节能与燃料替代、碳捕集利用与封存技术(CCUS)、氢能与地热和碳汇技术等。然而相较于技术创新水平领先国家,中国在这些技术方面的原始创新水平不足,基础研究投入仅占总研发投入的6%,远低于美日英等国12%—23%的水平。此外,中国针对技术项目的经济激励严重不足,美国对于CCUS技术的直接经济激励已超过百亿美元,特别是制定了45Q条款并采用递进式补贴极大提升了项目经济性,然而中国尚未提供针对于CCUS技术的经济激励。最后,长期以来中国能源技术配套基础设施建设也相对落后。例如中国氢燃料电池汽车主要集中在示范应用地区,而加氢站却分散在全国且数量整体稀少,导致加氢能力严重不足且存在区域错配问题,制约了氢能产业发展。基于此,如何促进技术原始创新,优选技术创新路径,完善技术的经济支持体系,优化配套基础设施建设,进而构建能源领域碳中和技术创新和推广应用体系是新一轮能源革命的一个重要使命。


面对上述新一轮能源技术革命挑战,首先,应加大发电、工业、建筑、交通等高耗能、高碳排放行业实施节能减碳技术研发和升级改造力度,并加大对零碳技术的研发投入,推动实现技术突破和规模应用。这就亟需促进技术原始创新,带动产业升级,特别是具有颠覆传统或主流技术途径的颠覆性技术的创新发展。为此,需要加大颠覆性技术的原始创新投入,例如,化石能源领域中新一代整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)和煤气化燃料电池系统(IGFC)发电与多联产技术、油藏智能全驱与同井注采技术等;可再生能源领域中以智能电网为基础的综合能源系统技术、可再生能源大规模电解水制氢技术等。其次,亟需产学研相结合,共同推动技术研发与应用。一方面,教育科研机构需要充分利用大数据技术以及能源技术领域专家资源,做好技术识别与创新预见工作,厘清技术创新规律,优选技术创新路径,进而完善中国新一轮能源革命技术发展的顶层设计;另一方面,企业作为技术创新活动的主体,负责技术的开发、转化、应用与推广,需要以技术创新路径为指导,以产学研联盟为载体,通过一系列小试、中试、工业示范以及商业应用等技术项目的开展,推动一批颠覆性技术、关键核心技术和共性技术的应用发展。再者,通过创新金融手段加大技术激励力度,特别是针对关键技术的工业示范及商业应用项目的资助,保障处于起步阶段的前沿关键碳中和技术项目的顺利运行。例如,2021年央行创设了碳减排支持工具,为清洁能源、节能环保、碳减排三类重点领域的氢储能、热泵、大型风电光伏源网荷储一体化、CCUS等技术提供资金支持。最后,还需要通过完善能源技术配套基础建设保障新一轮能源技术革命的顺利推进。需要考虑中国能源行业不同区域之间资源禀赋、地形地貌和技术水平异质性,优化配套基础设施建设落地和布局优化。特别是基于碳源与碳汇特征优化CCUS源汇匹配的管网设施规划;基于新能源汽车与氢燃料电池汽车区域发展异质性,优化充电站、换电站以及加氢站等配套设施建设。


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新一轮能源体制革命的重要使命与推进策略


深化能源体制改革是在政府引导下构建清洁低碳的现代能源治理体系并确保国家能源安全和营造良好市场环境的重要制度保障。如图2所示,近年来中国在能源体制机制建设方面取得了一定成就,借助出台一系列相关政策,在价格机制及市场化改革方面成效显著。中国在《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》中指出要加快建立“1+N”政策体系作为实现“双碳”目标的时间表、路线图,主要包括优化能源结构,构建绿色低碳交通运输体系,建立完善碳市场和碳定价机制等十方面内容;2021年,中国能在面对能源危机时短时间内扭转局部地区能源供应短缺,这也得益于能源产供储销体系的建设完善;而随着《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》《绿色电力交易试点工作方案》等政策机制的深入实施,初步建立了覆盖区域、省级、中长期、现货交易的电力市场体系,2021年市场化交易电量占比达40%;此外,全国统一碳市场顺利启动交易,首个履约周期共纳入发电行业重点排放单位2162家,碳排放配额累计成交量1.79亿吨。


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面向新一轮能源革命,中国需要构建能源大市场协同高效运行体制,促进能源治理体系与治理能力现代化的进一步提升。中国现有能源市场仍存在结构性缺陷,孤立的能源系统难以协同发展,整体效率不高。各区域能源市场交易机制不统一、不衔接也成为全国统一能源市场建设中需重点化解的矛盾。近年来,中国天然气完成居民用气与工业用气的价格并轨,初步建立了政府管控与市场调节相结合的定价机制,市场化定价范围日益增大;但天然气在发电和化工领域比价优势差,价格机制尚待进一步完善。此外,随着可再生能源电力消纳保障机制、绿证交易机制、节能量交易机制、排污权交易机制以及碳交易机制等多种低碳政策的实施与完善,多重政策之间的协同关系与互动效果尚不明晰,且欠缺多政策协同运行和规划研究。例如,可再生能源电力消纳保障机制、绿证交易机制等在碳减排方面与碳交易机制存在协同关系,但是可再生能源发电占比过高却可能导致碳价走低以及碳配额政策的失效。此外,家庭能源消费行为已经成为能源需求和碳排放增长的主要来源之一,消费者的购买行为也成为能源产品扩散的决定因素,然而,中国现有的能源政策主要聚焦在供需平衡、结构调整等方面,对于调整或激励能源产品消费行为的相关政策长期缺位。基于此,如何实现碳市场与电力、双积分等多市场多政策协同运行、进一步推进能源价格机制市场化、出台并完善能源产品消费的行为驱动政策,进而建立短期碳达峰与长期碳中和协同政策体系等是新一轮能源革命面临的关键科学问题。


首先,亟需考虑多市场的协同效应,建设全国统一的能源大市场。一方面需要以碳交易市场为纽带,统一碳交易规则,进而促进碳市场价格在煤炭、油气等化石能源市场以及电力市场中的有效传导,实现多市场的协同运行;另一方面需要考虑能源供需的区域异质性,保障多区域市场交易的公平性与高效率。其次,应进一步深化能源价格机制市场化改革。一方面,政府应持续推进天然气等化石能源价格市场化改革,建立天然气价格定期调节机制等;另一方面,需要持续深化风能、光伏发电等上网电价市场化改革,完善绿证价格机制,出台相关政策明确绿电、绿证和碳排放权之间的关系,打通互认的关键环节,激发市场各主体采用可再生能源发电的积极性;另外,需要提高碳市场参与度,完善碳减排量认证评价与监督机制,使碳汇产品的价格和价值趋于一致,为碳交易体系获得公信力。此外,需要基于能源产品特征识别消费者行为的影响因素及其作用机理,并考虑消费者的有限理性与异质性,设计并实施相关行为驱动与助推政策,以调整居民能源消费行为并激励绿色能源产品的市场扩散。最后,亟需厘清多种政策间相互影响机理,构建短期碳达峰与长期碳中和协同政策体系。能源大市场中不同政策之间因其作用机制、实施力度等会产生相互协同、制约等影响,为此,需从经济效率性、环境有效性、收入分配公平性、政策可行性与时效性等多个维度对政策实施效果进行评估,进而厘清多种政策之间的影响机理,进一步,基于能源系统转型的阶段性特征,优选政策实施路径,并构建短期碳达峰与长期碳中和协同政策体系。


新一轮能源国际合作的重要使命与推进策略


国际能源合作是全球合作的重点领域,也是保障中国能源安全的重要途径。近年来,中国在油气、电力和可再生能源等领域积极开展国际合作,并取得了显著成效。油气合作方面,中国已在海外建成中亚—俄罗斯、中东、非洲、美洲和亚太五大油气合作区,并逐步形成西北、东北、西南及海上四大油气进口通道。先后与90多个国家和地区建立政府间能源合作机制,与10个国家和地区开展双边能源合作规划。同时,中国已通过贸易和契约合作等多种形式在150多个国家和地区开展电力合作,合作范围涵盖亚洲、非洲、欧洲、大洋洲、南美洲等多个海外市场。此外,中国是全球最大的可再生能源装备、制造及目标市场,目前已同巴西、巴基斯坦和德国等100多个国家建立了可再生能源合作关系,通过优势互补促进双方可再生能源技术产业化发展与能源转型。


世界正经历百年未有之大变局,国际形势愈发复杂和不稳定,更加凸显了国际合作的重要性。总体来看,中国国际合作主要面对来自三方面的挑战。首先,受新冠肺炎疫情影响,2020年以来全球经济疲软下行,低碳转型进程受阻。后疫情时代世界能源需求正不断恢复,但仍面临能源供应端劳动力短缺、现金流不足、产业链断裂等多方面问题。通过国际合作获得稳定的油气资源供给,为中国新一轮能源革命提供托底保障,对实现“双碳”目标至关重要。其次,国际形势复杂多变,不确定性加剧。在“一带一路”倡议下,中国与周边国家和地区形成了稳定良好的合作关系,成为东亚地区重要的经济活动中心。但大国间战略博弈加剧引发国际体系和国际秩序的深度变革,面对国际格局多极化发展趋势,中国需要在承担起构建人类命运共同体的大国责任同时,做好应对西方国家日趋严苛对华政策的准备。最后,清洁能源发展对战略性矿产资源供应提出更高要求。面对部分矿产资源对外依存度居高不下的问题,中国在国际合作方面需及时提出应对方案以保障安全供应。以锂电池和风电为例,生产锂电池所需的三大重要矿产资源为锂、钴、镍,2020年对外依存度分别高达70%、86%、92%;而建造陆上风力发电厂所需的主要矿产资源包括锰、铬等,其进口依存度均超过了90%。新一轮能源革命推动清洁能源技术加速部署,这也增加了关键性矿产资源需求,并大大提高了能源转型成本。


综合来看,国际合作将在中国推进新一轮能源革命的过程中发挥重要作用。未来,中国一方面应吸取西方国家激进脱碳的经验教训,通过加强煤炭油气与关键矿产国际合作以稳定供给,加快能源储备体系和全球矿产资源供应链建设,为能源低碳转型提供托底保障。另一方面与周边国家建立可再生能源对话平台,推进电力结构优化,力争推动一批高质量绿色电力合作项目落地,为构建新型电力系统、实现能源产业高质量转型发展奠定基础。除此之外,应对气候变化也是未来国际合作的一个重要课题,通过广泛参与合作交流促进低碳技术开发普及,并建立气候与环境友好型市场体系,最终在新一轮能源革命的背景下引领绿色低碳转型进程,实现国家间合作共赢。

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