2.1能源消费结构清洁化､低碳化是世界能源体系发展的必然趋势

从世界能源发展历程分析,人类利用能源经历了从木柴到煤炭的第一次转型和从煤炭到油气的第二次转型,两次能源转型均呈现出能量密度不断上升､能源形态从固态到液态和气态､能源品质从高碳到低碳的发展趋势和规律｡太阳能､水电､核能､生物质能､地热和氢能等新能源具有清洁､无碳的天然属性｡因此,以新能源替代化石能源的第三次世界能源转型具有清洁化、低碳化的特点和发展趋势｡

从世界能源消费结构的发展趋势分析(图2),世界能源体系逐渐形成了煤炭､石油､天然气和新能源“四分天下”的格局｡2019年,全球能源消费结构中,煤炭消费量为37.7×108t油当量,石油消费量为46.1×108t油当量,天然气消费量为33.8×108t油当量,新能源消费量为21.9×108t油当量,占比分别为27%､33%､24%和16%｡世界能源消费结构中,新能源的消费量和占比稳步上升,能源低碳化､去碳化的趋势持续加强｡当前,煤炭工业革命从高碳向清洁低碳转型、油气工业革命从常规油气向低成本非常规油气转型､能源工业革命从化石能源向无碳新能源转型､能源管理革命从单能利用向多能融合智慧化转型｡

从人类文明和社会发展的角度分析,能源转型是人类文明发展和进步的驱动力｡历次能源转型均推动和促进了人类生产力的进步和社会发展的进程｡第一次能源转型开启了煤炭的利用,催生了人类文明进入“蒸汽时代”;第二次能源转型开启了石油和天然气的大规模利用,保障了人类文明相继进入“电气时代”和“信息时代”;第三次能源转型以新能源替代化石能源,将推动人类文明“智能时代”的来临｡

2.2世界能源格局的空间､地域不均衡是世界能源转型的外部驱动力

当前,世界能源格局呈现出“两带三中心”的生产和消费空间分布格局｡美国页岩革命和能源独立战略推动全球油气生产趋向西移,并最终形成中东—独联体(CIS)和美洲两个油气生产带。中东—独联体油气生产带以常规油气为主,从北非和中东波斯湾,经中亚里海和西伯利亚,直至俄罗斯远东地区,油气可采储量为2529.00×108t油当量,占世界可采储量的60.90%,油气产量为34.58×108t油当量,占比为43.69%;美洲油气生产带以非常规为主,包括加拿大油砂､美国页岩油气､委内瑞拉超重油和巴西深海盐下石油,油气可采储量为1070.00×108t油当量,占世界可采储量的25.80%,油气产量为25.53×108t油当量,占比为32.25%｡石油和天然气的消费主要分布在亚太､北美和欧洲,随着中国､印度等新兴经济体的快速崛起,亚太地区的需求引领世界石油需求增长,全球形成北美､亚太､欧洲三大油气消费中心(图3)｡

石油天然气生产和消费的空间､地域不均衡是世界能源转型的外部驱动力｡美洲地区既是生产中心也是消费中心,油气生产量和消费量基本平衡｡中东和独联体国家油气生产量远大于消费量,是主要的油气输出来源,而欧洲和亚太地区是主要的油气输入地｡欧洲和亚太地区石油和天然气化石资源匮乏,消费需求量大,严重影响区域能源安全,迫切需要通过能源转型实现能源自给自足,提高自身的能源安全｡

2.3新能源成本逐年降低､竞争力逐渐上升是世界能源转型的内部驱动力

全球两大原油基准价格持续处于中､高位运行的态势是促进世界石油工业发展､油气对煤炭形成替代效应的驱动力｡自1983年美国纽约证券交易所推出西德克萨斯原油期货(WTI)以来,37年间WTI原油的月平均价格为43.08美元/桶,浮动范围为10.42~140.00美元/桶;英国伦敦国际石油交易所自1988年推出布伦特原油期货合约(BRENT)以来,32年间布伦特原油的月平均价格为47.87美元/桶,波动范围为10.46~139.83美元/桶｡从价格刺激生产的角度看,国际原油价格优势是成就20世纪以来石油工业快速发展的原动力｡因此,成本领先是新能源对油气替代的首选竞争战略,成本优势是新能源产业发展､促进新能源对化石能源替代效应､推动第三次世界能源转型的关键｡

当前,太阳能光伏､海上和陆上风电､生物质能､地热､氢能等新能源成本大幅降低,已达到或低于化石能源发电成本,与石油､天然气､煤炭等传统能源形成竞争格局,是世界能源转型的内部驱动力｡随着新能源技术进步､规模化经济､供应链竞争日益激烈和开发商经验日益增长等因素的推动,新能源发电成本急剧下降｡2010年以来,太阳能光伏､聚光太阳能电池储能､陆上风电和海上风电等新能源技术成本分别下降了82%､47%､71%､38%和29%｡2019年,所有新近投产的并网大规模可再生能源发电容量中,56%的发电容量成本均低于化石燃料的发电成本(图4)｡其中,并网大规模太阳能光伏发电成本降至0.068美元/(kW·h);陆上和海上风电的成本分别降至0.053美元/(kW·h)和0.115美元/(kW·h);聚光太阳能热发电(CSP)成本降至0.182美元/(kW·h);地热发电成本约为0.073美元/(kW·h);生物质发电成本约为0.066美元/(kW·h)｡新能源发电成本已经全面下降至化石能源发电的成本范围[0.051~0.179美元/(kW·h)]之内,新能源竞争力逐渐显现｡

2.4以科学创新和技术进步为核心的科技革命是世界能源转型的推动力

科学创新与技术进步引领世界能源转型｡人类对能源的需求牵引着能源技术的革新与革命,而能源技术的革新与革命又影响着人类的生产模式､生活方式和社会管理,促进人类社会发展｡节能提效居能源转型和能源发展战略的首要地位｡从木柴到煤炭､从煤炭到油气的两次世界能源转型,能源利用技术不断提升,能源使用效率不断提高｡20世纪70年代以来,世界平均能源强度下降幅度达48%(图5),中国是世界上能源效率上升幅度最大､能源强度下降最快的国家,能源强度年均降速超过2%,能源强度下降幅度达86%｡

能源消费电气化是能源消费结构的发展趋势｡随着储能技术的不断完善､太阳能和风力发电技术的稳步提升,电气化成为不可逆转的全球化趋势｡近50年来,电力在终端能源消费中的比重上升至20%,新能源发电量占比达37%;随着可再生能源等新能源发电量的份额逐步增加(图6),到2050年,全球总发电量将达到49×1012kW·h,年均增速为2%,在能源终端消费中的比重将提高到50%~60%,新能源发电量占比将达75%~80%｡

智能源是指应用人工智能､大数据､物联网､信息技术和电力电子技术等先进技术构建能源互联网,通过能源互联､智能管理和调配实现能源智慧利用｡因此,智能源本质上是能源结构电气化和能源管理智能化的深度融合,实现不同能源消费主体间的平衡用能｡当前,世界已进入后数字化时代,以大数据､物联网､人工智能为核心的前沿信息技术快速崛起为标志的新一轮科技革命正重塑全球竞争格局,成为影响能源格局的重要力量｡数字化技术､智能化技术与新能源技术有效融合,建设数字化､智能化的能源系统,创新能源生产和消费的新模式,以清洁､无碳､智能､高效为核心的“新能源”+“智能源”是世界能源转型的发展方向｡在智能源技术领域,重点推动互联网与分布式能源技术､先进电网技术､储能技术深度融合;在新能源技术领域,重点推动可再生能源发电､电动汽车､氢能等储能技术进步;同时,加强智能源与新能源的融合发展,形成以新能源为能源形态和能源结构主体､以智能源为能源管理和能源技术核心的“新能源”+“智能源”的世界能源体系｡