世界能源结构酝酿转型

       2030年世界能源结构中煤炭、油气、核能和可再生能源可能三分天下；而到本世纪中叶，化石能源与可再生能源有望各占半壁江山
       为应对气候变化，世界能源结构酝酿巨变。业内专家预测，2020年～2050年，全球将发生第三次能源结构转型——借助能源科技全面突破，实现大部分化石能源向可再生能源转型。
       2030年前后可能实现第三次能源结构转型
       从19世纪开始工业化进程以来，人类已经历两次能源结构转型。
       第一次转型始于19世纪，由以薪柴为主的可再生能源转向煤，主要由蒸汽机的发明和推广应用以及有机化工的发展促成；第二次转型始于20世纪初的20年间，从煤转向石油，主要推动力是燃料汽车、飞机及石油化工替代传统煤化工。
       2009年12月《哥本哈根协议》共识确定的长期目标是：在世界能耗总量比2005年增长60%的同时，二氧化碳排放量减少2/3。为此，人类必须通过加速发展非化石能源，把煤和石油消耗从占一次能源的65%降至40%，并把80%煤炭释放出的二氧化碳捕集和封存（CCS）起来。与前两次能源结构转型不同的是，这次能源结构转型不是简单地由化石能源回归可再生能源，而是借助能源科技全面突破，推动经济增长方式的转型。
       华南理工大学天然气利用研究中心主任华贲教授，通过能源碳强度关联法，即“450情景方案”，推算出2005年到2050年世界能源碳强度、高碳能源比例及能源结构调整等情景数据。
       据推算，2030年世界能源结构中煤炭、油气、核能和可再生能源可能三分天下；而到本世纪中叶，化石能源与可再生能源可望各占半壁江山。
       华贲教授认为，世界能源结构逆转时间和方式取决下列因素。
       一是煤在一次能源中比例能否维持在28%～30%。煤是资源总量最多、预期使用年限最长、开采成本最低的化石能源。只要CCS技术突破使煤炭成本增加不太多，以煤气化多联产为主流路线的煤仍能保持竞争力。
       二是核能及可再生能源发电成本将随着科技进步而逐步降低，加上煤的使用成本增加，预计太阳能发电、风电、核电等成本与煤电成本持平。但核能及可再生能源发电量占一次能源的比重从12%增加到48%，总量从18.5亿吨标准煤/年，增加到108亿吨标准煤/年。
       三是天然气剩余可采储量和预期使用年限低于煤而高于石油。但考虑非常规天然气和天然气水合物等资源，则远超过煤。天然气在采用冷热电联供系统（CCHP）技术条件下，二氧化碳排放只有煤和石油的1/4，而其国际贸易价格是等热值石油的70%。除无法完全替代石油用于交通和有机化工外，天然气作为燃料在经济、能效、碳排放3个指标上都优于石油。
       四是非常规天然气开发和天然气水合物开采、利用和生态影响等方面的技术进步，将是影响世界能源走势的重要因素。如果未来各种天然气利用的经济性和生态效益超过煤和可再生能源，那么在2035年前后，天然气能耗量将超过煤炭。
       五是资源有限性和碳排放硬约束，是抑制石油消费的根本和长远因素。交通科技和有机化工替代在美国、中国和印度的进展，决定石油消费以何种速率减退。只要《哥本哈根协议》共识付诸行动，石油消费就不大可能继续增长。长远来看，交通科技的突破，有可能导致石油完全退出而仅用于有机化工原料。
       四大科技突破可望奠定世界能源结构转型基础
       历史上两次能源结构转型主要是由终端需求变化和科技突破相互结合促成的。当前第三次转型，虽然最主要的动因是气候变化和碳减排压力，但也离不开终端需求变化和科技突破的相互作用。
       华贲教授预计，从已有的基础和当前迫切的需求来看，未来10年～20年可能取得突破的领域有：
       一是核能与可再生能源技术。其中，基础较好、近期能够大规模应用的核裂变发电技术（包括安全控制和电网配套系统技术）、太阳能光伏、光热发电技术和生物燃料产业链配套技术，一旦技术进步使其发电成本能够与传统煤电竞争，这些产业就会大规模发展起来。
       二是CCS技术的突破。三种化石能源中，煤和石油是主要的碳排放源。石油经加工后，以其有机化工产物形式所排放的二氧化碳极其分散，捕集和封存规模小、成本高。煤则不然，随着天然气的推广，煤将大规模应用于发电和水泥生产等领域。这使得煤炭无论在燃烧前还是燃烧后开展CCS都有规模效应。
       三是交通组织和用能模式系统技术进步。交通能源有几种路线选择，它们之间的竞争涉及各种能源技术突破。例如，充电电池技术突破有可能彻底改变机动车传统燃料的历史，液化天然气和生物燃料有可能完全替代传统航空燃料。
       四是气体能源技术进步。严格地说，天然气只是部分属于化石能源。地层深处无机成因的天然气，包括美国快速发展的页岩气和致密砂岩气以及海底和陆上冰川中的天然气水合物，其开采和利用技术一旦突破，将改变对煤CCS利用、核能和可再生能源与天然气三者之间的关系。
       加速发展天然气，控制煤炭和石油需求增长
       为顺应国际潮流，实现低碳能源战略，我国加速发展天然气以提高能效、减少能耗和二氧化碳排放量。
       6月1日，国家发改委上调国产陆上天然气出厂基准价0.23元/立方米，并宣布将进一步改进天然气价格管理，完善相关价格政策。随即，财政部发布消息，新疆原油、天然气资源税改革于6月1日正式启动，原油、天然气资源税实行从价计征，税率为5%。
       我国天然气价格和税费改革提速，将为天然气快速发展铺平道路。
       我国在拥有13亿人口、以煤炭为主的能源禀赋下，到2020年基本完成工业化，并且到2050年～2060年减排目前70%二氧化碳，其艰巨性在世界上独一无二。
       华贲教授认为，在总能耗增加之下实现二氧化碳大幅降低，有三种战略途径：一是尽可能节约用能，消除浪费、提高能效，减少能源消耗总量；二是一次能源结构逐步由高排碳的煤炭和石油为主，转向不排碳和少排碳的核能、天然气和可再生能源为主；三是高排碳化石能源燃烧产生的二氧化碳，必须捕集和封存起来，走低碳利用之路。从世界能源利用现状分析，三种途径具有同等重要的意义。
       2007年我国煤炭消耗为19亿吨标煤，其中发电耗煤10.5亿吨标煤，占55%。到2020年，我国煤炭消耗可能达到21.5亿吨标煤。在21.5亿吨标煤中，17亿吨要应用于发电和多联产化工，占80%。若按8比2分布于发电和有机化工来估算，用于发电的约占14亿吨标煤。作为工业燃料的煤炭，在东南沿海大城市的部分要被天然气冷热电联供取代，其余应采用带CCS常压煤气化路线，将耗煤限制在3亿吨标煤以下。
       2005年，核能及可再生能源发电在一次能源中的比例，世界为12.2%，我国只有6.6%。起点过低的中国必须以更快的速度发展。2009年世界已经看到中国发展太阳能发电、风力发电的速度。但40年内从占一次能源的比例不到10%增加到48%，总量增加10倍（年均增长5.3%，高于世界4.1%平均水平），也是一个巨大挑战。
       加速发展天然气是2030年之前我国低碳能源战略的核心。
       截至2009年，天然气在我国一次能源消费中的比例仅为4.1%，远低于世界24%平均水平。我国发展天然气晚了30年，这是我国能效比世界平均水平低13个百分点的重要原因。
       据国家发改委能源研究所能源经济与发展战略中心副主任刘小丽介绍，2004年以西气东输一线投入运行为标志，我国天然气市场进入快速发展期。预计2015年，我国天然气需求量达到2000亿立方米，2020年可望超过3000亿立方米。华贲认为，从我国天然气资源、勘探开发能力以及国际市场走势来看，到2030年把天然气消耗量增加到近6000亿立方米，占总能耗15%～20%是完全可能的。
       发展天然气提高能效减少二氧化碳排放的意义，超过直接替代煤而少排放的意义。实现碳减排绝不是仅靠使用低碳能源，更重要的是提高能效和减少能耗总量，我国最重要的提高能效措施是尽快增加天然气在一次能源构成中的比例。
       这些战略措施主要包括：一、尽可能采用集约化的天然气冷热电联供能系统替代煤炭。二、将占建筑物耗能80%的采暖、空调、热水和占14%的用电，尽可能用天然气冷热电联供系统集约化高效联供替代。三、把占我国1.2亿吨/年柴油消耗量近30%的中、重型卡车，改为高效、廉价、低排放的液化天然气车。据悉，这三项技术在发达国家已经开发和成熟应用，但还没有充分推广。如果我国能够随着天然气的快速普及同时普及推广这些技术，就能真正发挥后发优势，实现2020年节能减排的目标。