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能源轉型進程中過渡能源的選擇
發布時間：
2019-03-26
隨著能源轉型的推進，以及可再生能源的快速發展，我國能源行業出現了一些問題，同時也產生了一些觀念沖擊和爭議。
比如，我們習慣于把能源轉型簡單地理解為一次能源品種的替代，而沒有意識到，這種轉型本質上是能源生產、消費方式、商業模式，乃至觀念的轉變。
所以，當我們說“化石能源在2050年仍將是我國的主力能源”時，言外之意恐怕更多意味著“可再生能源靠不住”，自然也沒必要花那么大力氣推動培育和推動真正適合可再生能源發展的新模式，其結果必然是可再生能源更加靠不住了。
此外，我們往往還會把能源安全與能源轉型對立起來，因為可再生能源的“不穩定”、“不安全”。
本文基于能源轉型的視角和邏輯，圍繞兩個問題談談看法。一是如何認識能源轉型與能源安全的關系；二是能源轉型進程中過渡能源的選擇問題。
能源轉型可以成為改善能源安全的助推器
近年來，包括中國在內的很多國家逐漸將其能源政策的核心目標集中到三個方面：實現能源供應安全、可負擔且環境友好。
這三個目標顯然不可能同時實現，由于國情不同，不同國家優先順序也不同。其中最優先目標就成為決定能源轉型方向的核心動機。
從德國和美國能源轉型實踐看，美國能源轉型的核心動機一直非常明確，那就是改善能源安全，降低對進口能源的依賴，環境保護等其他動機的地位是次于能源安全動機的；相反，德國能源轉型動機中，環境保護一直明顯居于最主要地位，盡管能源安全動機對德國也非常重要。
1、德國能源轉型的核心動機是大氣與環境保護
2011年6月6日，德國聯邦議院決定將德國能源政策的三個政策目標——能源安全、負擔得起的能源、與環境兼容的能源供應——作為指導其能源轉型的指南。因此，理論上，能源供應的安全、可負擔和環境兼容均可視為德國能源轉型的重要動機。
然而，這三者顯然難以同時實現。從2000年以來德國能源轉型進程看，能源供應安全動機當然一直是重要動機，但環境友好的能源供應近年來已經逐漸超過供應安全動機成為能源轉型的核心動機。
為了使能源轉型與環境兼容、安全并且可負擔，德國制定了能源轉型的總體目標和分層目標，并把大力發展可再生能源和提高能源效率作為推進德國能源轉型的兩大支柱。
2000年以來，德國可再生能源在能源結構中地位日益提升：可再生電力消費的比重從2000年的6.2%增加到2014年的33.1%。
顯然，大力發展可再生能源既與環境保護動機有關，也與能源供應安全動機有關。一方面，與化石能源相比，可再生能源沒有污染物和溫室氣體排放；另一方面，可再生能源都是本地化能源，對石油和天然氣主要依靠進口的德國來說，用可再生能源替代化石能源有明顯的“能源安全”效應。
可以想象的是，當2050年德國實現終端能源消費中60%來自可再生能源時，能源安全狀況必然大為改觀。
如果說大力發展可再生能源是環境保護與能源安全雙重動機驅動的，那么德國決定2022年之前完全淘汰核能的政策走向只能理解為環境動機日益重要，并成為能源轉型核心動機作用的結果。因為核能發展對改善德國能源對外依賴程度明顯有積極作用。
也就是說，德國政府和公眾把與降低核事故和核廢料處理的事故風險有關的環境問題放到了比“供應安全”問題具有更為優先的位置。
同樣，出于對大規模單一種植所導致的“生物多樣性”損失的擔憂，德國近年來對生物燃料的支持力度有所下降，比如，2006年開始，德國政府開始逐步取消生物燃料的稅收優惠政策以來，生物燃料產量開始趨于下降。從2007年的324.3萬噸油當量下降到2014年319.8萬噸油當量。
2、美國能源轉型的核心動機是能源安全，并且有效改善了能源安全
與德國追求“純粹”的“可再生能源轉型”不同，美國追求的是“清潔能源轉型”。
這里的清潔能源，主要包括可再生能源、天然氣和核電。美國能源政策，以及當前正在推進的清潔能源轉型的核心動機始終是追求能源獨立，確保能源安全。
美國政府很早就出臺了生物燃料發展的鼓勵政策。1978年《能源稅收法案》就規定全國汽油中添加10%的乙醇。《1980年能源安全法案》引入貸款擔保等融資機制，鼓勵乙醇燃料和太陽能等新能源發展；同時規定從1980年3月1日起，對石油公司利潤征收50%的暴利稅，主要用于研究和開發新能源。
卡特政府甚至更為激進，1979年成立的“國有”的美國合成燃料集團，聯邦政府連續5年為其提供了200億美元作為啟動資金，向利用煤炭和頁巖生產氣化和液化燃料的公司提供投資和貸款保證。
所有這些舉措，目的只有一個，就是替代國內石油的消費，增加國內石油替代能源的生產，減少對進口石油的依賴。
從20世紀70年代末到現在，美國為實現“能源獨立”而推動的能源轉型主要依靠如下四個“支柱”：
·一：大力發展生物燃料，以減輕交通燃料對石油產品的依賴；
·二：鼓勵清潔能源和非常規化石能源的發展，包括核電、頁巖氣、煤層氣以及煤炭清潔利用等；
·三：提高能源效率；
·四：積極推動風能、太陽能等可再生能源發展。
總體上，生物燃料和可再生能源都是在2000年以后才開始出現加速發展態勢。而且，在“頁巖氣革命”效果顯現之前，上述應對措施對于降低美國石油進口依賴方面沒有產生實質性影響。
2005年開始，作為美國“頁巖氣革命”的結果，美國石油進口量開始觸頂回落。到2013年，美國石油進口量比2005年減少近40%，極大地改善了美國石油安全狀況。
3、能源轉型應有利于改善我國的能源安全狀況
我國的能源消費結構以煤炭為主導，但進入“煤炭時代”的時間并不長。
根據哈佛大學歷史能源數據庫的數據，我國直到20世紀60年代中后期，煤炭消費才完全超過薪柴成為一次主導能源，進入“煤炭時代”。
也就是說，我國進入煤炭時代的時間還不到50年，而德國煤炭時代持續了100多年，美國持續了65年。從能源轉型階段看，在世界平均已經進入石油時代的背景下，我們依然處于煤炭時代。
2010年，我國一次能消費中，煤炭消費份額為62%，石油消費份額為17.8%，天然氣消費份額只有3.6%，同時薪柴依然占有8.1%的消費份額。
因此，一個可以預期的中期趨勢是我國將從煤炭時代向石油時代過渡，即石油和天然氣消費份額將進一步上升，而煤炭份額將出現明顯下降。
然而，考慮到我國能源資源稟賦狀況和最近二十年來能源供需，特別是石油天然氣供需變化，能源結構的上述變化趨勢將帶來更大的“能源安全”壓力。
2017年，我國原油和天然氣占一次能源消費份額為18.3%和6.2%情況下，其對外依存度已經分別達到了68.6%和39%。
顯然，在我國能源消費總量達峰之前，我國原油和天然氣對外依存度進一步提高是一個必然的趨勢。
盡管如此，將這一問題置于50年以上的能源轉型大背景下來考慮，應該確立一個基本的思路是：從長期來看，能源轉型戰略的事實應有利于減少對外能源依賴，改善能源安全狀況。
如前德國與美國實踐所表明的，能源轉型本身也可以成為改善能源安全助推器。
要使能源轉型的能源安全改善效應真正變成現實，需要從當下開始，梳理阻礙能源轉型的政策、機制與體制障礙，以“螞蟻搬家”、“遍地開花”的觀念和心態，利用真正符合可再生能源低能量密度和分散化特點的生產與消費方式、商業模式構建可再生能源發展的產業生態，扎實推動可再生能源發展。
選擇恰當的“過渡能源”是國家能源轉型順利推進的關鍵
關于能源轉型的討論和交流，我觀察到一個有趣的現象：可再生能源圈往往有意無意“高估”可再生能源的現實影響和沖擊（低估了體制的韌性和利益調整的難度）；而化石能源圈往往有意無意“低估”可再生能源的現實影響和沖擊（只看技術創新，忽略商業模式與技術創新交互作用的沖擊）。
而兩者共同一個的“認知陷阱”是：忽略了從“當下”到我們討論的能源轉型的目標之間怎么辦的問題，即如何從一個以化石能源為主導的能源系統逐漸轉向一個以可再生能源為主導的能源系統。
這個問題的回答當然不簡單，但首要涉及的是“過渡能源”的選擇問題。
德國與美國的能源轉型實踐表明，過渡能源的選擇是一個國家能源轉型戰略的必備要件。選擇恰當的、符合本國國情的過渡能源不僅有利于能源轉型進程的推進，而且對能源轉型的成本高低有著重要影響。
1、美國能源轉型明確以核能和天然氣為過渡能源
美國的“清潔能源”轉型戰略，明確將天然氣和核能作為通向“可再生、可持續”能源體系的過渡能源。
這是美國現階段以清潔能源為導向的能源轉型戰略下的一個必然選擇，同時是美國在能源安全動機驅動下，長期鼓勵“非常規能源”開發的結果。
2000年以來，天然氣和核能在美國向清潔能源轉型中起到了非常重要的作用。
2000-2016年之間，天然氣份額從26%增加到31.5%，核能份額從7.8%增加到8.4%，非水可再生能源從0.76%增加到3.7%。
同期煤炭消費份額大幅下降，從24.6%下降到15.8%，而石油消費份額大致保持不變。
因此，美國水電份額有所下降，天然氣份額大幅上升和核電份額穩中有升，確保了美國清潔能源轉型戰略的順利推進。
同時，較低價格的天然氣份額增加對于降低美國能源轉型成本和推進難度起到了關鍵作用。
2、德國取消核能作為過渡能源妨礙了煤炭和石油下降趨勢
相比之下，德國能源轉型戰略是全力推進可再生能源發展，并力圖在2050年前使可再生能源成為主導能源。
其能源轉型戰略中不存在明確的“過渡能源”安排。然而，無論是否選擇，“過渡能源”都是能源轉型過程中的現實“需要”。
因此，在沒有確定“過渡能源”及其配套政策，同時核能發展又被明確排除在外的情況下，市場會主動選擇“性價比”最好，但卻未必符合能源轉型大方向的過渡能源。
·一是可再生能源份額增長迅速。
一次能源消費中非水電可再生能源份額從2000年的0.84%快速增長到2016年的11.7%；
·二是核能從2011年宣布2022年前永久棄核之后，核能份額迅速下降。
2000年核能占一次能源消費份額為11.5%，2010年下降到9.9%，2011年快速減少到7.9%，2016年進一步減少到5.9%；
·三是天然氣的份額從上升轉為下降。
從2000年的21.5%增加到2005年的23.4%，然后轉為趨勢性下降。2014年達到階段最低值20.4%后有所反彈。2016年，天然氣份額回升到22.5%，仍然沒有超過2010年的份額。
然而，德國可再生能源發展取得很大成績的同時，非清潔能源煤炭和石油的份額近年來卻有抬頭的趨勢。
石油份額從2000年從38.9%穩步下降到2007年的34.4%之后，石油份額開始止跌反彈到2009年的36.7%。
此后，2010-2016年，石油份額圍繞35%左右小幅波動。煤炭份額從2000年的25.6%下降到2009年的23.1%后開始止跌反彈。
2014年煤炭份額再次接近2000年水平，為25.5%。
2016年，煤炭份額為23.3%，仍高于2009年的水平。
可見，德國在加速向可再生能源轉型的過程中，由于沒有選擇適當的過渡能源，同時將核能排除在未來能源結構之外，導致能源轉型過程中煤炭和石油等“非清潔”能源下降趨勢受阻。
德國能源轉型沒有主動選擇恰當的“過渡”能源的不利影響還表現在褐煤發電難以下降，對德國電力清潔化和碳減排產生不良影響。
如圖所示，2000-2016年，德國總發電量中非水電可再生能源份額從5.4%快速增加到2016年的29.2%，同期，雖然硬煤發電下降較快（從24.8%下降到17.2%），而核能因為政策原因開始也呈現快速下降趨勢（從29.4%下降到12.4%）。
故而2010年德國褐煤發電和天然氣發電出現了相反的走勢：褐煤發電2010止跌連續兩年出現反彈，從2011年的23%回升到2012年的25.5%，2013-2014年連續兩年維持在25%以上，此后開始下跌，但2016年褐煤發電份額為23.1%，接近2010年水平。
同期天然氣發電份額從2010年開始停止增長勢頭轉而下降：從2010年的14.1%下降到2014年的9.5%，四年下降了4.6個百分點。近兩年有所反彈，但2016年依然不到13%，不超過2010年的水平。
3、我國能源轉型應選擇一個恰當的過渡能源“組合”
一旦確定可再生能源是未來能源系統的主要構成部分，就已確定了我們討論能源轉型的時間跨度至少在30年以上，甚至50年或者更長。
在這一長達數十年的“過渡期”內，能源品種的替代，能源系統的轉型是一個漸進過程。
因此，推動我國能源轉型，一方面，要通過體制改革和完善政策機制，構建有利于可再生能源發展及其技術創新的制度環境；另一方面，根據化石能源近期難以大量退出的現實，需要選擇一個恰當的過渡能源“組合”。
我國國情決定了我們不可能像美國選擇1-2個品種作為過渡能源，而只能選擇一個包括核能、天然氣、煤炭、石油在內的“組合式”過渡能源。
“過渡能源”的含義，不僅是指這些能源利用在排放上要符合清潔、低碳的要求，更重要的是，在利用方式上要更具“靈活性”，使其能較好的與未來能源系統“兼容。
因為以可再生能源為主導的未來能源系統中，“系統靈活性”是最大的稀缺資源，因此，越大越好的傳統利用方式要“有節制”的發展，以降低未來成為“擱置資產”的風險。
這些過渡能源組合中的能源品種，在滿足低碳清潔的條件下，能夠以具有競爭力的成本提供“靈活性”的能力越強，則在能源轉型進程中的生命周期越長。此外，作為過渡能源，應該有利于改善我國能源安全狀況。
從上述前兩個標準看，天然氣顯然是作為過渡能源的最佳選擇。
相對于其他化石能源，天然氣不僅相對“清潔”,而且從利用方式上，兼具集中式和分布式特點，是化石能源系統向可再生能源系統轉型的最佳橋梁。
但從我國實際情況看，天然氣作為過渡能源存在兩個不足：一是天然氣價格缺乏競爭力，影響市場滲透率；二是從我國目前天然氣勘探開發情況看，天然氣份額的快速提高將大幅增加我國能源對外依賴度，不利于能源安全狀況的改善。
因此，從必要性和可能性考慮，天然氣作為過渡能源，將有一個適度的份額，但不宜過度依賴。
核能作為“無碳”能源，成本具有一定的市場競爭力，是我國能源轉型進程中過渡能源的較好選擇。但從未來能源系統特點和要求看，核能在過渡能源組合中的地位，根本上取決于其供能的“靈活性”程度。
綜合考慮清潔低碳、經濟性、靈活性和能源安全等要求的情況下，天然氣和核能近中期可能也難以完全“承擔”過渡期職責的情況下，煤炭與石油的清潔利用應作為一個退而求其次的選擇。
當然，即使是天然氣，同樣存在進一步清潔利用問題。這些清潔能源利用技術的進展和商業化時間，將不僅影響過渡能源“過渡期”的長短，而且決定各過渡能源品種的相對地位。
比如，如果二氧化碳的資源化利用技術能夠實現規模化推廣和商業應用，解決了目前化石能源系統二氧化碳大規模排放問題，則煤炭、石油和天然氣均可成為“無碳”能源，這將對未來能源結構發生重大影響。
此外，核聚變技術的研發和工業化進展，將不僅影響目前的核能利用方式和壽命，而且對未來能源轉型方向和路徑產生不可忽視的影響。
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