楊雷：新能源革命的國際經(jīng)驗與啟示

能源轉型已經(jīng)成為全球共識，占全球GDP 總量70% 以上的國家和地區承諾到本世紀中葉實(shí)現碳中和的目標。發(fā)達國家的實(shí)踐表明，降低經(jīng)濟發(fā)展的能源依賴(lài)度，提高可再生能源占比，建設新能源體系在技術(shù)上和實(shí)踐中都是可行的。圍繞新能源革命，全球將展開(kāi)一場(chǎng)改變貿易規則、重塑投資格局的國際競爭、升級發(fā)展模式開(kāi)展技術(shù)創(chuàng )新的產(chǎn)業(yè)競賽、重塑地緣政治關(guān)系與話(huà)語(yǔ)權的大國博弈。

北京大學(xué)能源研究院副院長(cháng)楊雷認為，發(fā)達國家的能源轉型實(shí)踐表明，能源轉型是一項系統工程，在這個(gè)過(guò)程中，科技和商業(yè)模式創(chuàng )新是最大的推動(dòng)力，完善的市場(chǎng)體系建設是基本條件。根據新能源革命與碳中和的國際經(jīng)驗，建議做好能源轉型與碳中和的頂層設計，加快完善我國能源市場(chǎng)化改革，多措并舉優(yōu)化能源轉型路徑，加快科技和商業(yè)模式創(chuàng )新，同時(shí)鼓勵全民參與能源轉型，達成能源轉型與碳中和的廣泛社會(huì )共識。

面對新發(fā)展階段，我國如何統籌安全與發(fā)展?

1、做好能源轉型與碳中和的頂層設計。新能源革命與碳中和是一項系統性工程，涉及能源供給側、需求側、提高能效、碳匯等多個(gè)方面，對幾乎所有行業(yè)都會(huì )帶來(lái)重大影響，需要綜合性和長(cháng)期的視角，需要包括規劃、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)、政策等多個(gè)層面的支持，因此頂層設計至關(guān)重要。

2、加快完善我國能源市場(chǎng)化改革。我國的能源和電力系統正在快速進(jìn)入新階段，需要對整個(gè)系統進(jìn)行優(yōu)化，其中靈活的市場(chǎng)價(jià)格將是引導整個(gè)系統優(yōu)化的關(guān)鍵因素，完善我國能源市場(chǎng)，還原能源的商品屬性，使市場(chǎng)成為優(yōu)化資源配置的決定性因素。

3、多措并舉優(yōu)化能源轉型路徑。隨著(zhù)可再生能源技術(shù)成本的降低，電力領(lǐng)域去碳化難度相對較小，工業(yè)、航空等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)仍不成熟，因此，要多措并舉，因地制宜開(kāi)展新能源革命和碳中和工作。要盡快制定我國電力行業(yè)凈零排放的日程表和路線(xiàn)圖，淘汰燃油車(chē)的日程表和路線(xiàn)圖，要求新基建項目基本實(shí)現凈零排放等。

4、加快科技和商業(yè)模式創(chuàng )新?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，科技也正在取代資源成為能源安全最重要的基石。未來(lái)除了在風(fēng)、光、生物質(zhì)、地熱等可再生能源領(lǐng)域，在氫能、儲能、核聚變能以及能源新材料等方面都有可能出現顛覆性技術(shù)，將極大地改變世界能源供需格局。

5、鼓勵全民參與能源轉型。新能源革命和碳中和是一場(chǎng)集技術(shù)創(chuàng )新、制度創(chuàng )新及治理體系創(chuàng )新于一體的全球新競賽，不僅將重塑全球產(chǎn)業(yè)及投資貿易格局，也事關(guān)每一個(gè)人。應加強宣傳和動(dòng)員，達成最大范圍的共識，激發(fā)全民的創(chuàng )新力，鼓勵全民參與，打贏(yíng)一場(chǎng)碳中和與新能源革命的“人民戰爭”。

新能源革命與碳中和已經(jīng)成為國際潮流

歐美實(shí)踐表明能源轉型在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。過(guò)去十年，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電(以下將光伏和風(fēng)電統稱(chēng)為波動(dòng)性可再生能源)成本大幅下降，根據國際能源署和拉扎德公司(LAZARD)統計，光伏發(fā)電和陸上風(fēng)電的平均平準化度電成本分別從2000年的500美元/兆瓦時(shí)和94美元/兆瓦時(shí)，下降到2019年的70美元/兆瓦時(shí)和55美元/兆瓦時(shí)。在阿布扎比Noor Abu Dhabi百萬(wàn)千瓦級光伏電站2020年4月新一輪招標中，創(chuàng )下了1.35美分/千瓦時(shí)的歷史最低中標價(jià)格記錄，折合人民幣每度電上網(wǎng)電價(jià)只有1毛錢(qián)。

值得指出的是，我國的發(fā)展階段與發(fā)達國家有所不同，我們的工業(yè)化和城鎮化還沒(méi)有完成，但新能源技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展已與一二十年前發(fā)達國家實(shí)現碳達峰時(shí)大不相同，可以說(shuō)如今實(shí)現新能源革命的條件和門(mén)檻已經(jīng)大大降低了。

1、全球能源轉型的趨勢與展望

全球能源轉型的基本趨勢表現為：一是低碳化。在傳統的化石能源中，天然氣的使用在過(guò)去二十年快速增長(cháng)，作為一種低碳能源，在替代煤炭的過(guò)程中顯著(zhù)減少了二氧化碳排放。過(guò)去10年，風(fēng)、光等可再生能源的成本快速下降，風(fēng)電、光伏等新增裝機快速增長(cháng)，已經(jīng)成為增長(cháng)最快的能源品類(lèi)，加速了能源系統低碳化轉型的步伐。二是去中心化(分布式)，以去中心化為特征的分布式能源正在成為傳統的集中式能源強有力的補充，改變了原來(lái)能源供應金字塔的主體結構。諸如冷熱電多能互補系統、電動(dòng)汽車(chē)、屋頂光伏、余熱利用、生物質(zhì)能源和多種消費側儲能等分布式能源正在改變傳統能源系統的價(jià)值鏈，也大大提升了可再生能源并入能源系統的比例。三是數字化。數字技術(shù)為能源系統的升級轉型賦能，數字化降低了分散的、小型化的可再生能源的系統接入成本，也能夠更加實(shí)時(shí)和智能地對變動(dòng)性需求作出響應。數字化使供給側和需求側之間的界限變得模糊，一方面為“生產(chǎn)型消費者”的產(chǎn)生提供了條件，另一方面為更加廣泛的需求側響應創(chuàng )造了技術(shù)條件。IEA預測，從2020年到2025年，以風(fēng)電和光伏為主的可再生能源裝機將快速超過(guò)火電，成為全球第一大發(fā)電裝機來(lái)源。

2、國際能源企業(yè)的轉型實(shí)踐

基于對能源轉型的認識，全球能源公司也正在積極投身這場(chǎng)意義深遠的能源革命。許多大型油氣公司都為未來(lái)幾年的發(fā)展制定了雄心勃勃的轉型目標，致力于從油氣公司轉變?yōu)榫C合能源公司，并且設定了明確的減碳計劃。大型能源企業(yè)的行動(dòng)有力地推動(dòng)了新能源革命的進(jìn)程。

3、社會(huì )共識基本形成

歐盟各國在對待氣候問(wèn)題上具有較高的共識，政府決策效率也較高，尤其表現在聯(lián)合國政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)提出的全球1.5攝氏度溫控目標上。盡管其在很多問(wèn)題上長(cháng)時(shí)間議而不決，但對簽署提高減排承諾的新一版綠色協(xié)定均高度贊成，很快就完成了法案的修訂，將原來(lái)的2050年碳減排目標從80%修改為100%，也即2050年實(shí)現溫室氣體凈零排放。

美國兩黨就氣候問(wèn)題長(cháng)期無(wú)法達成一致，導致其在氣候政策上出現多次反復，在實(shí)現碳中和這一目標上尚無(wú)明確立法，甚至沒(méi)有富有成效的政治協(xié)商進(jìn)展。但可以明確的是，美國的氣候和能源政策目標正越來(lái)越清晰。在采取強有力的政策手段之外，美國一直是能源領(lǐng)域研發(fā)的全球領(lǐng)導者。美國擁有成熟的學(xué)術(shù)和技術(shù)成果轉化機制，大量的公共資本和私人資本爭相投入碳中和相關(guān)行業(yè)，使得其產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，技術(shù)和服務(wù)世界領(lǐng)先，這也是美國力求保持的優(yōu)勢。

新能源革命的國際經(jīng)驗

1、能源轉型與碳中和需要多措并舉

實(shí)現碳中和涉及經(jīng)濟社會(huì )生活的方方面面，需要動(dòng)員各方面力量，尋求最合適與經(jīng)濟的路徑。從能源角度來(lái)說(shuō)，一方面是要減少排放，通過(guò)提高能效，提升可再生能源等零碳能源的比例以減少二氧化碳排放，另一方面是進(jìn)行碳匯，除了森林碳匯，也包括碳的捕集、利用和封存(Carbon Capture,Utilization, and Storage，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CCUS)，以消除排放后果，綜合施策。國際能源署在《世界能源展望2020》報告中提出，為實(shí)現《巴黎協(xié)定》可持續發(fā)展的目標，按照可持續發(fā)展的情景展望，到2050年，節能和提高能效對二氧化碳減排的貢獻最大，占37%;然后是發(fā)展可再生能源，占32%;CCUS、核電、燃料替代等其它技術(shù)也共同推動(dòng)可持續發(fā)展目標的實(shí)現。

在能源轉型過(guò)程中，長(cháng)期規劃和戰略對于引導投資者、形成社會(huì )共識非常重要，碳中和提供了一個(gè)非常重要的共同愿景，將有力地指導相關(guān)的能源、經(jīng)濟及社會(huì )發(fā)展的規劃工作。

2、能源體系需要系統性升級

新型能源系統最重要的特征是低碳，主要由風(fēng)電、光伏等變動(dòng)性可再生能源組成，這將與傳統化石能源構成的能源系統有很大不同。一方面由于風(fēng)電和光伏的發(fā)電特性受天氣影響較大，系統靈活性變得更加重要，這是因為供給側與需求側的不確定性都大幅提升了。另一方面與傳統的以集中式供能方式為主不同，分布式能源將快速增長(cháng)并逐漸占據主體地位。

受風(fēng)、光等波動(dòng)性可再生能源對能源系統日益顯著(zhù)的影響，在波動(dòng)性可再生能源占高比例的情況下，能源系統能否靈活運行，是能源轉型的核心，對于確?，F代電力系統的安全性至關(guān)重要。根據波動(dòng)性可再生發(fā)電量占比上升對電力系統的影響及相關(guān)并網(wǎng)問(wèn)題，IEA劃分了四個(gè)階段。

在第一階段，能源系統開(kāi)始出現少量波動(dòng)性可再生能源，對系統基本沒(méi)有影響或造成極小的、局部的影響。隨著(zhù)波動(dòng)性可再生能源發(fā)電容量的增加，負荷與凈負荷之間的差異愈加明顯，進(jìn)入第二階段。在這個(gè)階段，一般通過(guò)提高供給側的備用容量和靈活性，改進(jìn)系統運行方式，以更充分地利用現有系統資源，來(lái)滿(mǎn)足系統并網(wǎng)要求。而隨著(zhù)進(jìn)入第三階段，需要對整個(gè)能源系統進(jìn)行優(yōu)化，動(dòng)員包括需求側響應的靈活性資源，將用電需求引導、轉移向波動(dòng)性可再生能源發(fā)電量較高的時(shí)段，還需要通過(guò)終端用能電氣化創(chuàng )造新需求。最后，在第四階段，波動(dòng)性可再生能源發(fā)電量經(jīng)常會(huì )超過(guò)總體電力需求，在這個(gè)階段，需要更加先進(jìn)的技術(shù)，并采用季節性?xún)δ堋?/p>

3、科技和商業(yè)模式創(chuàng )新是最大驅動(dòng)力

能源科技的發(fā)展深刻地影響了能源格局的變遷，各國十分重視能源科技的發(fā)展，并制定了能源戰略計劃。過(guò)去十幾年的發(fā)展表明，科技正逐漸取代能源資源成為能源發(fā)展的基石，發(fā)展低成本的新能源技術(shù)是重要趨勢，其中低成本可再生能源技術(shù)是能源科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。

數字技術(shù)正在給能源領(lǐng)域帶來(lái)深刻變革。數字技術(shù)不僅提高了自動(dòng)化水平，降低了成本，而且能夠使能源系統更加適應高比例的變動(dòng)性能源，提高需求側響應能力，降低能源交易成本，大大增加系統的靈活性和柔性。

綜合能源服務(wù)也正在成為能源行業(yè)商業(yè)模式的主流，相關(guān)企業(yè)利用先進(jìn)的管理工具，對能源系統盡可能實(shí)現統籌和優(yōu)化，就近提供能源服務(wù)，能源服務(wù)可以讓能源供應者和消費者創(chuàng )造新的價(jià)值。電動(dòng)汽車(chē)與能源領(lǐng)域的協(xié)同性也日益增加，電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展，在成為日益重要的電力負荷的同時(shí)也成為系統靈活性的來(lái)源之一。車(chē)網(wǎng)融合已經(jīng)在全球擁有數以百計的商業(yè)應用。

4、完善的市場(chǎng)體系建設是能源轉型的基本條件

發(fā)達國家經(jīng)驗表明，發(fā)展高比例可再生能源，建設新型電力系統，需要完善的市場(chǎng)機制支持，這也是催生新的商業(yè)模式的基本條件。北美和歐洲的國際經(jīng)驗證明了實(shí)時(shí)的現貨市場(chǎng)在優(yōu)化電力系統和降低用戶(hù)用電成本方面的重要性，能源服務(wù)、儲能、氫能等都需要通過(guò)市場(chǎng)化的價(jià)格尋求合適的應用場(chǎng)景。政府定價(jià)的方式無(wú)法實(shí)時(shí)體現電力的稀缺性，也不能發(fā)揮可再生能源邊際成本低的優(yōu)勢，難以消納更高比例的可再生能源。因此，建立流動(dòng)性好的短期電力市場(chǎng)(現貨市場(chǎng))是實(shí)現高比例可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵，是對不同發(fā)電技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟調度的基礎。

隨著(zhù)可再生能源發(fā)電量占比的提高，電力系統慣性降低，對穩定系統頻率和電壓等服務(wù)的需求必然會(huì )增加。未來(lái)在高比例可再生能源系統中，系統波動(dòng)性增加及化石能源裝機比重的下降，要求系統優(yōu)先調動(dòng)其他靈活資源，如儲能和需求響應。電力市場(chǎng)、天然氣市場(chǎng)和碳交易市場(chǎng)的有機結合，使得新能源革命的政策環(huán)境不斷完善，有力促進(jìn)了相關(guān)國家經(jīng)濟發(fā)展模式的升級。

相關(guān)啟示

1、做好能源轉型與碳中和的頂層設計

新能源革命與碳中和是一項系統性工程，涉及能源供給側、需求側、提高能效、碳匯等多個(gè)方面，對幾乎所有行業(yè)都會(huì )帶來(lái)重大影響，需要綜合性和長(cháng)期的視角，需要包括規劃、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)、政策等多個(gè)層面的支持，因此頂層設計至關(guān)重要。

新能源革命與碳中和需要強有力的政策機制和制度的保障。應著(zhù)手制定國家應對氣候變化法規，統籌能源、環(huán)境、氣候和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展全局，以控制溫室氣體排放為抓手，推動(dòng)我國經(jīng)濟體系、能源系統和生活方式的綠色低碳轉型。同時(shí)對當前的政策、制度、機制和法規進(jìn)行梳理完善，使之符合新能源革命的需要。

盡快啟動(dòng)我國能源中長(cháng)期發(fā)展戰略及規劃工作，作為市場(chǎng)參與者投資決策的依據。在制定規劃的過(guò)程中也要集思廣益，使各方就能源系統的發(fā)展方向逐漸形成共識，進(jìn)而為制定具體政策以形成完善的市場(chǎng)框架提供基礎。傳統能源規劃主要集中于供給側，需求側沒(méi)有引起足夠重視。要充分做好統籌協(xié)調，整合包括能源領(lǐng)域不同行業(yè)之間的規劃、電力行業(yè)不同環(huán)節的規劃、需求側資源、區域間能源資源，并考慮在規劃中納入對系統靈活性的評估。

2、加快完善我國能源市場(chǎng)化改革

我國的能源和電力系統正在快速進(jìn)入新階段，需要對整個(gè)系統進(jìn)行優(yōu)化，其中靈活的市場(chǎng)價(jià)格將是引導整個(gè)系統優(yōu)化的關(guān)鍵因素，完善我國能源市場(chǎng)，還原能源的商品屬性，使市場(chǎng)成為優(yōu)化資源配置的決定性因素。

目前，電力市場(chǎng)化改革與天然氣市場(chǎng)化改革均在深入推進(jìn)，將為新能源革命提供強勁動(dòng)力。適用于高比例可再生能源的電力市場(chǎng)設計需要重點(diǎn)關(guān)注建立電力現貨市場(chǎng)，發(fā)掘市場(chǎng)價(jià)格;改變現有電力調度方式，實(shí)現經(jīng)濟調度;加強跨省跨區電力交易，提高電力供應安全性，提高系統效率，促進(jìn)資源和需求的匹配;建立并完善輔助服務(wù)市場(chǎng)，激勵系統靈活性資源的投資和應用;探索容量補償機制，滿(mǎn)足系統投資充裕度要求;還應加速推進(jìn)碳交易市場(chǎng)機制，將化石能源項目溫室氣體排放對于環(huán)境產(chǎn)生負面影響的社會(huì )成本內部化。

天然氣市場(chǎng)化改革正在深入進(jìn)行，重要目標之一是建立市場(chǎng)化的價(jià)格體系。管網(wǎng)公司獨立運行后，下一步應從區域市場(chǎng)建設開(kāi)始先行先試，做好市場(chǎng)設計;盡快建立托運商制度，完善容量分配機制;改革管輸費定價(jià)機制以支持“多對多”交易;建立運營(yíng)調度管理辦法，完善應急制度;加強監管能力建設，大力提高透明度;堅持與國際接軌，盡早形成具有國際影響力的價(jià)格指數。加快推進(jìn)全國碳市場(chǎng)建設，探索構建與碳排放交易機制結合的創(chuàng )新商務(wù)模式。建立統一的碳交易機制和碳減排核定方法，鼓勵相關(guān)能源利用行業(yè)積極參與碳交易，通過(guò)市場(chǎng)化的辦法降低排放，實(shí)現綠色發(fā)展。

3、多措并舉優(yōu)化能源轉型路徑

隨著(zhù)可再生能源技術(shù)成本的降低，電力領(lǐng)域去碳化難度相對較小，工業(yè)、航空等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)仍不成熟，因此，要多措并舉，因地制宜開(kāi)展新能源革命和碳中和工作。要盡快制定我國電力行業(yè)凈零排放的日程表和路線(xiàn)圖，淘汰燃油車(chē)的日程表和路線(xiàn)圖，要求新基建項目基本實(shí)現凈零排放等。

要高度重視提高能源效率，節約下來(lái)的能源是最清潔的能源。提高能源效率和發(fā)展非化石能源應并重。要統籌能源轉型和發(fā)展轉型。實(shí)現碳中和既是應對氣候變化的戰略選擇，也是實(shí)現生態(tài)環(huán)境質(zhì)量根本好轉的重要措施，是對各類(lèi)污染物排放的源頭治理。因此需要統籌能源轉型和發(fā)展模式的低碳轉型。

4、加快科技和商業(yè)模式創(chuàng )新

科技是第一生產(chǎn)力，科技也正在取代資源成為能源安全最重要的基石。數字技術(shù)可為能源生產(chǎn)、消費、技術(shù)、體制領(lǐng)域革命帶來(lái)新動(dòng)能，在新能源革命領(lǐng)域以廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)、靈活柔性、安全可控和開(kāi)放共享的新一代電力系統為基礎。建議加快推動(dòng)數字技術(shù)應用，以“能源互聯(lián)網(wǎng)”形態(tài)，打破由技術(shù)、機制等因素造成的異質(zhì)能源系統之間及多元主體之間的行業(yè)壁壘與技術(shù)壁壘，推動(dòng)更大范圍內的資源優(yōu)化配置，構建電力、天然氣、熱力與互聯(lián)網(wǎng)運營(yíng)商之間互惠共贏(yíng)的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，推動(dòng)“物理能源消費”向“能源、信息、服務(wù)”綜合消費過(guò)渡。

能源服務(wù)正在突破原有的節能服務(wù)模式，向更加廣泛的領(lǐng)域發(fā)展，許多大型國際公司也都將自身定位為能源服務(wù)公司。應積極鼓勵國有企業(yè)和其它主體的能源企業(yè)，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢，創(chuàng )新商業(yè)模式，實(shí)現可持續發(fā)展。

加強碳達峰、碳中和的國際合作，加大國際科技合作力度，擴大國際合作的范圍，共同發(fā)展碳達峰、碳中和亟需的科學(xué)技術(shù)、工藝路線(xiàn)和商業(yè)實(shí)踐。應對氣候變化也是中美、中歐開(kāi)展合作的重要抓手，應積極謀求合作，相互學(xué)習、相互促進(jìn)、共同進(jìn)步。

5、鼓勵全民參與能源轉型

新能源革命和碳中和是一場(chǎng)集技術(shù)創(chuàng )新、制度創(chuàng )新及治理體系創(chuàng )新于一體的全球新競賽，不僅將重塑全球產(chǎn)業(yè)及投資貿易格局，也事關(guān)每一個(gè)人，既是對傳統能源產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的一種挑戰，也是新能源行業(yè)從業(yè)人員的巨大機遇，從國際上的測算來(lái)看，新能源革命和碳中和將創(chuàng )造更多就業(yè)機會(huì )。在實(shí)現碳中和的過(guò)程中，要以人為本，加強對弱勢群體的幫扶和轉型。新能源革命是實(shí)現美麗中國的必經(jīng)之路，應加強宣傳和動(dòng)員，達成最大范圍的共識，激發(fā)全民的創(chuàng )新力，鼓勵全民參與，打贏(yíng)一場(chǎng)碳中和與新能源革命的“人民戰爭”。

新能源革命也需要培育低碳清潔“能源文化”，將節能減排融入普通百姓的生活、行為及出行方式，讓人們通過(guò)改變生活方式和轉變思想觀(guān)念來(lái)配合、推動(dòng)能源革命的實(shí)踐。