一、能源結(jié)構(gòu)及能源強(qiáng)度現(xiàn)狀
1、能源結(jié)構(gòu)：以煤為主、多樣化發(fā)展，受自給率約束
一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能量資源(與由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的二次能源相對應(yīng))，可分為化石能源和低碳能源兩大類，具體包括石油、天然氣、煤炭、核電、水電、可再生能源1(光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)能等)。
橫向?qū)Ρ?018年中國、美國、日本、歐盟和全球平均的一次能源結(jié)構(gòu)，可見：(1)從化石能源的合計(jì)份額來看，中國與全球平均水平相當(dāng)(為85%)，美國略低(為84%)，日本較高(為88%)，歐盟較低(僅為75%)。
(2)化石能源具體包括石油、天然氣、煤炭，由于我國的資源稟賦一直是“富煤缺油少氣”，因此我國化石能源大幅偏重于煤炭，直到2018年煤炭在我國一次能源中的占比仍然高達(dá)58%，而石油和天然氣僅分別占20%和7%。從全球平均水平來看，石油、天然氣、煤炭的占比更加均衡，分別為34%、24%、27%;美國、歐盟的化石能源都更加依賴于石油和天然氣，而煤炭占比僅分別為14%、13%。
(3)低碳能源包括核電、水電、可再生能源，中國的低碳能源以水電為主，水電份額(為8%)高于美、日、歐的水平(分別為3%、4%、5%);但中國的核能份額僅為2%，大幅低于美國、歐盟(分別為8%、11%)，日本在福島核事故后核電份額大幅下降，目前也僅為2%;可再生能源方面，歐盟和日本的份額較高(分別為9%、6%)，美國為5%，中國和全球平均水平一致(均為4%)。
2018年各國一次能源需求結(jié)構(gòu)對比
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智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國生物質(zhì)能源行業(yè)市場專項(xiàng)調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：從1965-2018年一次能源結(jié)構(gòu)的變化來看，我國在能源結(jié)構(gòu)的多樣性方面已經(jīng)取得一定改善，尤其是2010年以來化石能源的份額從92%下降到85%，其中煤炭份額更是從70%下降到58%。政策方面，2017年1月印發(fā)的《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和2017年4月印發(fā)的《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016-2030)》中，對能源消費(fèi)總量、能源結(jié)構(gòu)、單位能耗、能源自給率等方面均提出了發(fā)展目標(biāo)，其中要求到2020年煤炭消費(fèi)占比降至58%以下、非化石能源占比達(dá)到15%，這一目標(biāo)已經(jīng)提前完成。
能源領(lǐng)域相關(guān)政策目標(biāo)
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從全球一次能源結(jié)構(gòu)歷史變化來看，能源結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，其中低碳能源的份額逐漸上升(尤其是風(fēng)電、光伏等可再生能源份額上升)，而化石能源當(dāng)中的天然氣份額也呈現(xiàn)上升趨勢。
主要國家和地區(qū)當(dāng)中，美國自頁巖油(氣)革命后，成為石油輸出國家之一，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的油氣份額也繼續(xù)增加，煤炭份額近年來快速下降。日本則由于福島核事故導(dǎo)致能源結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變，核能份額大幅下降，而化石能源份額逆向增加，煤炭份額也因此出現(xiàn)回升。歐盟的能源結(jié)構(gòu)多樣化程度則更加領(lǐng)先，非化石能源份額已經(jīng)達(dá)到四分之一。
從美國、日本、歐盟等國家地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的歷史變化可以看出，能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化的趨勢，同時(shí)資源稟賦因技術(shù)進(jìn)步可能出現(xiàn)變化、核事故等特殊事件的發(fā)生，也會(huì)造成能源結(jié)構(gòu)發(fā)展的不確定性。
值得關(guān)注的是，我國在《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016-2030)》等政策中也提出了能源自給率的目標(biāo)，要求到2020年能源自給率保持在80%以上。我國的能源自給率自2000年下降至100%以下并繼續(xù)快速下降，到2016年已經(jīng)下降到79.8%，因此能源自給率成為能源結(jié)構(gòu)變化的重要約束條件?？紤]到近年來國際形勢的復(fù)雜性增加，能源安全的重要性也隨之上升。若煤炭在化石能源中的比例快速下降將導(dǎo)致能源自給率的進(jìn)一步下降，進(jìn)而影響到能源安全。因此，我們認(rèn)為煤炭份額的下降速度可能放緩，需要依賴于核能、光伏、風(fēng)電等非化石能源份額的逐步提升。
2、能源強(qiáng)度：持續(xù)下降但仍然偏高
隨著經(jīng)濟(jì)快速增長，我國一次能源消費(fèi)總量也持續(xù)增加，對比一次能源消費(fèi)總量增速和GDP增速可見，大多數(shù)年份的能源消費(fèi)增速低于GDP增速，因此我國單位GDP能耗(能源強(qiáng)度)呈下降趨勢。
根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局口徑的數(shù)據(jù)，我國單位GDP能耗自2015年的0.662噸標(biāo)煤/萬元下降至2018年的0.570噸標(biāo)煤/萬元，降幅已達(dá)到13.85%。政策目標(biāo)是到2020年，單位GDP能耗較2015年下降15%，而前三年我國單位能耗下降目標(biāo)的完成進(jìn)度已經(jīng)超過90%。
中國單位GDP能耗呈下降趨勢
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我國能源強(qiáng)度的下降主要由兩方面的因素驅(qū)動(dòng)：(1)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)為二產(chǎn)占比下降、三產(chǎn)占比提高。國際能源署的《世界能源展望中國特別報(bào)告》中提到，中國服務(wù)行業(yè)每個(gè)增量的單位能耗比工業(yè)低13倍。對比2000年和2017年的GDP構(gòu)成和能源消費(fèi)總量構(gòu)成可見，2000-2017年三產(chǎn)占比自39.8%提高到51.9%，增加了12.1pct;同時(shí)，三產(chǎn)耗能占比由14.2%增加至17.6%，僅僅增加了3.4pct。
(2)能效管理改善，尤其是高能耗行業(yè)的能耗下降?！妒澜缒茉凑雇袊貏e報(bào)告》中提到，2000-2016年中國服務(wù)業(yè)的能源強(qiáng)度下降了27%，而工業(yè)則下降了31%。根據(jù)發(fā)改委2016年12月印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，到2020年我國單位工業(yè)增加值能耗下降18%，各主要工業(yè)行業(yè)的能耗都將會(huì)有不同程度的下降。
我國主要工業(yè)行業(yè)“十三五”能耗目標(biāo)
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橫向?qū)Ρ雀鲊?017年的能源強(qiáng)度，我國較世界平均水平仍有差距。若采用匯率法，我國能源強(qiáng)度是世界平均水平的1.8倍，分別是美國的2.5倍、歐盟的3.3倍、日本的4.3倍，差距很大。若采用購買力平價(jià)法，我國的能源強(qiáng)度也是世界平均和美國的1.3倍，是歐盟和日本的1.7倍。因此，我國的能源強(qiáng)度還有充分的下降空間，預(yù)計(jì)將在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)繼續(xù)調(diào)整、能效管理繼續(xù)優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)下，長期持續(xù)下降。從美國經(jīng)驗(yàn)來看，隨著三產(chǎn)占比的提升、主要產(chǎn)業(yè)能耗的下降，單位GDP能耗也呈現(xiàn)出長期下降的趨勢，且近年來的年均下降速度并未放緩。
美國能源強(qiáng)度及年均降幅(單位：toe/thousand2010USD)
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而美國在煤炭消費(fèi)量步入下行周期后，雖然其出口煤價(jià)隨國際煤價(jià)而波動(dòng)，但國內(nèi)電廠煤價(jià)基本保持穩(wěn)定。
美國煤炭消費(fèi)量及煤價(jià)
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3、終端用能結(jié)構(gòu)：集中于工業(yè)，電力占比逐漸增加
以2018年美國能流圖為例，各類一次能源一部分直接進(jìn)入終端部門消費(fèi)，另一部分則用于發(fā)電，接著經(jīng)由電力的形式進(jìn)入終端部門消費(fèi)(與此同時(shí)產(chǎn)生能量耗損)。我們在此所探討的終端用能結(jié)構(gòu)(TFC)，指的是終端部門(即工業(yè)、運(yùn)輸、居民、商業(yè)等)間的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以及進(jìn)入終端消費(fèi)的能源種類構(gòu)成(包括電力)。
美國能流圖(2018年)
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對比各國終端用能的部門構(gòu)成，中國的能源消費(fèi)大幅集中于工業(yè)，雖然工業(yè)耗能呈現(xiàn)出下降的趨勢，但仍然高于世界平均水平，也大幅高于美國、日本、歐盟等地。
此外，在終端消費(fèi)的能源種類中，一次能源直接消費(fèi)的比例有所下降，而通過電力進(jìn)入終端消費(fèi)的能源占比則從1990年的5.9%持續(xù)上升到2017年的23.9%。因此，終端能源消費(fèi)的種類構(gòu)成趨勢一方面是電力替代一次能源直接消費(fèi)，另一方面發(fā)電的燃料結(jié)構(gòu)也在多元化。
二、我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究展望
近年來在我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面已經(jīng)開展了大量的研究工作，成果主要集中在我國能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及問題、能源結(jié)構(gòu)影響因素、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型及建議對策等方面，但在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果評價(jià)方面研究較少，建議未來一段時(shí)間對以下幾個(gè)方面內(nèi)容加強(qiáng)研究:
1)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化研究。能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是一個(gè)漫長而又龐大的系統(tǒng)工程，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的可能方式方法也很多，部分學(xué)者對美、德典型的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑作了分析比較，以期從中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。但中國與兩國有著不同的社會(huì)制度、處于不同的發(fā)展階段、能源稟賦特征也不同。因此，結(jié)合我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，開展我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化的研究已勢在必行，旨在為我國能源行業(yè)發(fā)展提供借鑒和參考，為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級指明方向。
2)能源結(jié)構(gòu)評價(jià)體系研究。許多專家學(xué)者從多個(gè)角度對我國能源結(jié)構(gòu)的不合理性進(jìn)行分析，但僅限于定性的探討，缺乏定量的科學(xué)評價(jià)。構(gòu)建一套完整的能源結(jié)構(gòu)評價(jià)指標(biāo)體系，對我國能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及優(yōu)化效果進(jìn)行評價(jià)，對不同地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平比較，對能源優(yōu)化對策作出定量評估，對我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級具有重大指導(dǎo)意義。
3)區(qū)域經(jīng)濟(jì)能源結(jié)構(gòu)研究?，F(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)問題的研究主要基于國家層面提出，而我國工業(yè)化和城市化程度存在較大差異，且能源品種分布不均，考慮區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，省級區(qū)域?qū)用娴哪茉唇Y(jié)構(gòu)研究相對較少。
4)基于碳交易的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。巴黎協(xié)定以來，關(guān)于低碳經(jīng)濟(jì)、碳約束下能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究越來越多。2018年，全國碳排放權(quán)交易市場正式啟動(dòng)，這是促進(jìn)節(jié)節(jié)能減排、增強(qiáng)競爭力的制度機(jī)遇，也是一個(gè)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型的大好機(jī)遇。碳稅政策優(yōu)化我國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題研究對于促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加速可再生能源替代具有重大理論意義。
三、中國能源展望(至2040)
1、IEA新政策情景的假設(shè)與能源展望結(jié)果
國際能源署在進(jìn)行世界能源展望時(shí)，對各國的經(jīng)濟(jì)增速、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行一系列假設(shè)，并給出了直至2040年三種情景下的能源展望結(jié)果，其中新政策情景為其核心預(yù)測情景(新政策情景同時(shí)考慮當(dāng)前已執(zhí)行政策以及宣布推出的新政策)，其主要經(jīng)濟(jì)假設(shè)如下：
IEA世界能源展望中關(guān)于中國及OECD國家經(jīng)濟(jì)增速的假設(shè)
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根據(jù)IEA新政策情景下的展望結(jié)果，我國一次能源需求總量在2040年之前持續(xù)增長，增速逐漸放緩;煤炭需求持續(xù)負(fù)增長，但降幅較?。?020-2025年、2025-2030年、2030-2035年、2035-2040年期間的年均降幅僅分別為-0.2%、-0.4%、-0.8%、-1.1%。至2040年，我國煤炭需求總量仍然基本穩(wěn)定，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的主要地位并不改變。
新政策情景下中國一次能源需求總量增速及煤炭需求增速
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新政策情景下中國終端用能結(jié)構(gòu)展望
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2、IEA新政策情景下的電力展望
根據(jù)IEA新政策情景下的展望結(jié)果，到2040年我國終端能源消費(fèi)的種類構(gòu)成中，電能占比持續(xù)上升，成為最主要的來源，電力在能源消費(fèi)中的主導(dǎo)地位加強(qiáng)，也因此用電需求好于用能需求。
在新政策情景和當(dāng)前政策情景下，即便考慮發(fā)電結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤電直到2030年之前都維持正增長，到2030年后才逐漸下滑，因此電煤需求略好于煤炭整體需求。由于我國目前的燃煤電廠普遍建成年限較短、效率較高，因此存量的燃煤電廠基本可鎖定2030年之前的電煤需求，但新增裝機(jī)中的可再生能源比例明顯增加。
電力在終端能源消費(fèi)中的占比將繼續(xù)提高
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IEA三種情景下的發(fā)電量展望
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IEA同時(shí)也展望了各類發(fā)電技術(shù)的成本對比，認(rèn)為：(1)太陽能發(fā)電在2020年左右比新建和現(xiàn)役燃?xì)獍l(fā)電都便宜，在2030年比新建燃煤發(fā)電和陸上風(fēng)電便宜。到2040年，太陽能發(fā)電成本也將低于在運(yùn)燃煤電廠的成本，成為中國最便宜的發(fā)電方式。(2)陸上風(fēng)電現(xiàn)在已經(jīng)比燃?xì)獍l(fā)電廠有成本優(yōu)勢;到2035年其平均成本將低于新建燃煤電廠的成本;到2040年將接近在運(yùn)燃煤電廠的成本。值得注意的是，這一展望考慮了二氧化碳成本的逐漸上升，若二氧化碳的成本低于情景假設(shè)值，則新能源發(fā)電形成成本優(yōu)勢的時(shí)間或?qū)⒀雍蟆?/p>
3、其他情景下的能源展望對比
IEA對未來我國的能源發(fā)展路徑同時(shí)給出了三種情景，不同情景下假設(shè)的經(jīng)濟(jì)增速、人口增速等宏觀變量是一致的，區(qū)別在于：(1)當(dāng)前政策情景：只考慮當(dāng)前已執(zhí)行的政策，并作為新政策影響的評估基準(zhǔn);(2)新政策情景(即核心預(yù)測情景)：同時(shí)考慮當(dāng)前已執(zhí)行政策以及宣布推出的新政策;(3)可持續(xù)發(fā)展情景：達(dá)到聯(lián)合國《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》中與能源相關(guān)目標(biāo)措施下的情景。
IEA不同情景下的一次能源消費(fèi)總量及煤炭需求量展望對比
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與IEA相似的是，BP也提供了四種情景下的中國能源展望，包括漸進(jìn)轉(zhuǎn)型情景、更多能源情景、逆全球化情景、快速轉(zhuǎn)型情景，其中核心預(yù)測情景是漸進(jìn)轉(zhuǎn)型情景。
對比BP的漸進(jìn)轉(zhuǎn)型情景與IEA的新政策情景可見，IEA對于能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)度預(yù)期要弱于BP。對于未來煤炭需求增速，IEA預(yù)計(jì)2016-2040年CAGR為-0.57%，而BP預(yù)計(jì)2017-2040年CAGR為-1.3%;對應(yīng)2040年能源結(jié)構(gòu)中的煤炭占比，IEA的預(yù)測為45%，而BP預(yù)測僅為35%。
事實(shí)上，截至目前，我國一次能源消費(fèi)增速和煤炭消費(fèi)增速都是高于IEA和BP核心預(yù)測情景的。2018年，我國一次能源消費(fèi)量增速高達(dá)4.3%，較2007-2017年的復(fù)合年均增速(為3.9%)繼續(xù)上升;2018年的能源強(qiáng)度僅僅下降了2.2%，低于2007-2017年的年均降幅(4%)。對于煤炭而言，2018年的煤炭消費(fèi)增長0.9%(BP口徑)，繼續(xù)正增長。同時(shí)，目前水泥和粗鋼產(chǎn)量的下降較預(yù)測出現(xiàn)延遲。
IEA新政策情景與BP漸進(jìn)轉(zhuǎn)型情景的各類能源需求增速對比
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