“雙碳目標”下傳統(tǒng)化石能源與新能源發(fā)展趨勢淺析

李天太

隨著全球人口數(shù)量的增長和人類生活水平的提高，能源消費量也快速增長。一百多年以來，傳統(tǒng)化石能源在能源消費中一直占主導地位，但是傳統(tǒng)化石能源的消費會產(chǎn)生大量的二氧化碳，導致明顯的溫室氣體效應，給人類生存環(huán)境帶來巨大挑戰(zhàn)，甚至是一定程度的災難。為此，聯(lián)合國195個成員國在2015年聯(lián)合國氣候峰會中通過氣候協(xié)議《巴黎協(xié)定》，并提出了具體的“雙碳目標”，科學規(guī)劃未來能源消費結(jié)構(gòu)，期望能共同遏阻全球變暖趨勢。

一、“雙碳目標”的背景與內(nèi)涵

隨著全球工業(yè)化進程的加速，尤其是近一個多世紀以來化石燃料（煤炭、石油、天然氣）的規(guī)模使用，排放出大量的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等氣體產(chǎn)生了明顯的溫室氣體效應，使全球氣候變暖、溫度升高。根據(jù)科學監(jiān)測和估算，全球升溫1.5度和升溫2.0度，人類生存環(huán)境將會發(fā)生巨大變化：極端天氣（高溫、暴雨、暴雪、龍卷風等）增加2.7倍，海平面上升60毫米/年，動物和植物消亡數(shù)量增大2倍，永久凍土層減少38%，糧食減產(chǎn)4%，海洋漁業(yè)減產(chǎn)2倍，大規(guī)模瘟疫發(fā)生概率增加，生態(tài)系統(tǒng)會遭到嚴重破壞。

針對日趨嚴重的溫室氣體效應，2015年第21屆聯(lián)合國氣候變化大會在巴黎舉行。本次大會的目的是促使196個締約方（195個國家+歐盟）形成統(tǒng)一意見，達成一項普遍適用的協(xié)議。2015年12月12日，《巴黎協(xié)定》在大會上通過，其主要目標是將本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi)，將全球氣溫上升控制在前工業(yè)化時期水平之上1.5攝氏度以內(nèi)。截至2021年9月，已有191個國家簽署了《巴黎協(xié)定》。中國是達成《巴黎協(xié)定》的重要貢獻者，于2016年9月3號簽署，在2020年9月22日聯(lián)大辯論會上鄭重承諾：中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，即實現(xiàn)“雙碳目標”。

中共中央、國務(wù)院出臺的《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確了主要目標：一是到2025年，單位GDP能耗下降13.5%，單位GDP二氧化碳排放下降18%，新能源消費占20%，森林蓄積量達24%;二是到2030年，單位GDP能耗大幅下降，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%，新能源消費占25%，森林蓄積量達25%;三是到2060年，清潔、低碳、安全、高效的能源體系全面建成，能源利用效率達到國際先進水平，新能源消費占比達80%以上?！半p碳目標”是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體，實現(xiàn)“雙碳目標”將是一場大仗、硬仗。

盡管如此，傳統(tǒng)化石能源在今后相當長的時期內(nèi)仍將占據(jù)能源消費的絕對主導地位，在“雙碳目標”目標驅(qū)動下，分析研究各類化石能源的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢，對制定合理有效的政策和制度，確立科學的技術(shù)攻關(guān)方向都具有重要意義。同時，新能源作為“雙碳目標”的基石，分析研究新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，對于“雙碳目標”的實現(xiàn)也有著非常重要的現(xiàn)實意義。

二、傳統(tǒng)化石能源發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

1.全球傳統(tǒng)化石能源現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

據(jù)BP世界能源統(tǒng)計年鑒發(fā)布的數(shù)據(jù)可知，2005至2020年，全球石油和天然氣的消費量呈逐年增長趨勢，其增長幅度為1.4%和2.9%，天然氣的增長幅度較快。全球煤炭的消費量在2014年之前呈增長趨勢，之后呈下降趨勢。2020年，席卷全球的新冠肺炎疫情導致全球經(jīng)濟出現(xiàn)衰退，世界一次能源消費總量下降4.5%，其中石油消費量下降9.5%，煤炭下降4.2%，而表現(xiàn)出較強韌性的天然氣則下降了2.3%。

與此同時，全球一次能源消費結(jié)構(gòu)十多年來發(fā)生了較大變化，2005至2020年，煤炭和石油的消費占比都呈下降趨勢，特別是2014年之后，煤炭占比大幅度下降，天然氣則呈上升趨勢。到2020年，石油占比31.2%，高居榜首，煤炭為27.2%，天然氣為24.7%。由此可見，傳統(tǒng)化石能源的消費量雖然有所降低，但仍是主導能源，占比高達83.13%，且其主導地位在相當長的時期內(nèi)不會改變。

在簽署《巴黎協(xié)定》的191個國家中，根據(jù)英國能源與氣候智庫（ECIU）最新統(tǒng)計結(jié)果，已有59個國家做出了碳中和的承諾。全球?qū)⒅τ诳稍偕茉?，能源消費結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)向清潔化、低碳化發(fā)展的大趨勢。根據(jù)中國石油經(jīng)濟技術(shù)研究院對世界煤炭、石油、天然氣未來需求的預測，隨著全球新冠疫情影響的減弱及經(jīng)濟復蘇，全球?qū)茉吹男枨髮⒒謴驮鲩L，對煤的需求在2025年左右達到峰值，對石油的需求在2035年左右達到峰值，而對天然氣的需求在2050年之前一直呈增長趨勢，且尚未達到峰值。

此外，從BP公司對全球傳統(tǒng)能源占一次能源消費比重預測來看，從2020到2050年，傳統(tǒng)化石能源占一次能源消費的比重將從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%;天然氣占比將從24.7%上升到30.0%，超過石油成為全球第一大能源。在2℃溫控情景下，到2050年化石能源占比將下降到53.0%，其中煤炭占比僅剩4%，石油和天然氣的占比將分別為22%和27%。

2.我國傳統(tǒng)化石能源發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

長期以來，煤炭在我國能源領(lǐng)域占據(jù)絕對霸主地位，且在2005—2014年間，煤炭的需求快速增長，隨后稍有下降，到2016年以后，我國的煤炭消費量基本保持平穩(wěn)，2020年我國煤炭消費占世界煤炭消費總量的54.33%。雖然石油是世界第一大消費能源，但在我國位列第二，且在近10年間保持年均5.3%的增速。我國天然氣消費量較少，可是近10年增長迅速，年均增長率達13.1%。

分析2005—2020年我國一次能源消費比例變化可以看出，我國能源消費結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“一煤獨大”的特點。雖然煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的占比逐年下降，從2005年的73.4%下降到2020年的56.6%，但其仍占據(jù)主導地位。我國石油與天然氣的消費比例呈逐年上升趨勢，到2020年，分別達19.6%和8.2%。

分析中國、美國、日本、歐盟及全球平均一次能源消費結(jié)構(gòu)比例可以看出，中國能源消費結(jié)構(gòu)中的化石能源占比（84.3%）與美國（81.7%）、日本（87.1%）及全球平均水平（83.1%）都大致相當，比歐盟（71.1%）高13.2個百分點。中國化石能源主要以煤為主，而世界煤炭、石油、天然氣占比較為均衡，大致是三分天下，美國和歐盟以石油和天然氣為主。

為了實現(xiàn)“雙碳目標”，改善“一煤獨大”的結(jié)構(gòu)，中國積極推行綠色產(chǎn)業(yè)，實施“化石能源轉(zhuǎn)型行動”，逐步減少化石能源占比。據(jù)中國石油經(jīng)濟技術(shù)研究院和BP預測分析，從2035到2050年，在一次能源消費中，化石能源占比將由72.8%下降到60.0%，其中煤炭占比呈連續(xù)下降趨勢，但仍占據(jù)中國能源消費第一地位;石油占比下降，天然氣占比上升，油氣總占比基本保持穩(wěn)定，在2035—2050年兩者的消費占比將分別為30.3%和29.6%。若是在碳中和情景下，能源消費結(jié)構(gòu)將會加速向低碳轉(zhuǎn)變，到2050年，化石能源的占比可能會降至34.6%，低于參考情景25.4個百分點，其中煤炭、石油和天然氣的占比分別為12.3%、8.4%和13.9%，均低于參考情景，這將是碳中和目標的理想結(jié)構(gòu)。

三、新能源現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

新能源是以新材料、新技術(shù)為基礎(chǔ)，能接替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的清潔可再生能源，主要包括水電、核能、太陽能、風能、氫能、地熱能、生物質(zhì)能等。隨著新能源科技的快速發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)將進入“黃金期”。和傳統(tǒng)化石能源相比，新能源無碳、清潔可再生，是實現(xiàn)碳中和目標的關(guān)鍵。

1.世界新能源發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

十年來，全球新能源消費占比不斷增加，2020年全球新能源占一次能源消費總量的16.7%，且以水電和核能為主。2020年，水電和核能的消費占比分別為6.9%和4.3%。自2010年起，太陽能和風能的消費占比增速明顯，由2010年的0.64%和0.06%迅速增長到2020年的2.54%和1.36%，據(jù)BP預測，太陽能和風能將會成為未來30年增長快速最快的新能源消費。

2005至2020的十余年間，新能源發(fā)電量逐年增加，主要源自風能和太陽能發(fā)電的強勁增長。2020年風能發(fā)電量增加173TWh，達到856TWh;太陽能發(fā)電量增加148TWh，達到1591TWh。隨著技術(shù)進步與政策鼓勵，我國能源消費將向低碳能源轉(zhuǎn)型，未來30年，風能和太陽能的成本將分別下降30%和65%，在風能和太陽能發(fā)電的推動下，新能源發(fā)電迅速增長，電力行業(yè)新能源占比不斷上升。

2.中國新能源發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

近十多年來，我國新能源開發(fā)利用規(guī)模快速擴大，新能源占一次能源消費的比重逐年增長，2020年高達15.6%，接近世界先進水平。我國新能源中，水電位居第一，2020年水電占一次能源消費總量的8.07%，風電和核電分別占2.9%和2.2%。我國太陽能起步較晚，2014年以后，太陽能迅猛發(fā)展，從2014年的消費占比0.2%迅速增加到2020年的1.6%，已經(jīng)超過世界先進水平。

四、總結(jié)

“雙碳目標”下，作為能源主體的煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源，其定位將發(fā)生變化。煤炭將發(fā)揮保障國家能源長遠戰(zhàn)略“儲備”與“兜底”作用;石油將回歸原料屬性，發(fā)揮保障國家能源安全“急需”與民生原料用品“基石”作用;天然氣將發(fā)揮保障國家能源“安全”與新能源最佳“伙伴”的作用;而以水電、風電、光電、核電、地熱等為主體的新能源將發(fā)揮保障國家能源戰(zhàn)略“接替”與“主力”的作用。

近年來，我國在新能源發(fā)展領(lǐng)域取得了巨大成就，據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年底，我國風電累計裝機約3.3億KW，光伏發(fā)電累計裝機約3.1億KW，同比增長16.6%和20.9%，均居世界首位。據(jù)測算，針對“雙碳目標”，電力行業(yè)的碳排放量將控制在40.2億噸以內(nèi)。因此，大力發(fā)展光伏、風電、核電等可再生能源成為實現(xiàn)“雙碳目標”的重要路徑，今后，風電、光電和核電的合計占比將逐年提高，預計到2025年，我國風電和光電裝機規(guī)模將超過7.5億KW，約占全國發(fā)電總裝機的26%。

陜西作為能源大省，煤、油、氣并舉，需要重塑發(fā)展理念、創(chuàng)新科學技術(shù)，應在清潔低碳安全高效的能源體系建設(shè)和新能源技術(shù)發(fā)展方面有所突破;要加快布局減碳、替碳、用碳、埋碳四大領(lǐng)域的革命性去碳舉措;要按照綠色低碳的發(fā)展方向，立足國情、控制煤炭總量，兜住底線，有序減量替代，推進煤炭消費轉(zhuǎn)型升級;要加大石油、天然氣的勘探及開發(fā)力度，確保原油穩(wěn)步增儲增產(chǎn)。廣袤的陜北大地具有豐富的新能源資源，大規(guī)模的油氣田生產(chǎn)以及數(shù)量眾多的油氣井場，將助推光電風電提速發(fā)展。同時，陜西也是高教大省，要聚焦學科專業(yè)發(fā)展創(chuàng)新和人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新，在保持傳統(tǒng)能源優(yōu)勢學科專業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，進一步做優(yōu)做強新能源、新材料相關(guān)學科和專業(yè)基礎(chǔ)，為實現(xiàn)“雙碳目標”提供智力、科技和文化支持。

（趙承勝同志及博士生左雄娣、何夢卿對文章亦有貢獻）

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