国内外能源转型比较与启示
0 引言
21 世纪以来，国内外能源转型加速推进，实现能源可持续供应和应对气候变化成为世界的共 同使命，对各国经济和能源发展产生了深刻影响[1]。 当前针对国家能源转型的研究主要集中于转型目 标与政策梳理[2-3]，多关注能源结构、能源效率、 能源自给率、对外依存度、气体排放等指标[3-4]， 以及重点领域对转型的促进作用[5-10]。但从研究 对象看，已有研究多针对特定国家或地区的时间序列数据分析[2-4]，或在同一时间断面下对多个国或地区进行横向比较[5]，同时兼顾多个国家或地 区时序变化的研究尚不多见。从研究内容上看， 已有研究更多聚焦于能源结构分析，包括一次能源中化石能源和清洁能源的演化趋势[3-10] 以及终 端能源消费结构等[7-8, 10]。在排放方面，相关研究 多关注二氧化碳排放情况[2]，缺乏二氧化硫、氮 氧化物等污染物的对比分析。在能效方面，部分 专家开展了基于能耗强度和特定二次能源转换利用效率的能耗水平比较[6, 8]，鲜有对能源系统加工 转换整体效率的探讨。在能源安全方面，相关研究集中于油气对外依存度以及能源整体自给率[4]。另外，关于能源可负担的对比研究较少，对区分工业和居民消费的各类能源价格对比分析相对匮乏。
为此，本文首先梳理世界能源转型的历程和规律特点；其次，结合当前能源转型的主要方向，构建能源转型评估指标；然后，针对关键指标变化特点，对各主要国家的能源转型进行对比分析；最后，得出针对中国能源转型的结论和启示。
1 能源转型历程规律
世界理事会（WorldEnergyCouncil）将能源转型描述为能源系统的一种多维、非线性、复杂的长期结构性演变[11]。回顾人类社会发展历程，一 般认为已发生 2 次能源转型，目前处于第 3 次能源转型的初级阶段，如图 1 所示。
总体来看，能源 转型具有以下规律特征。 从转型动因来看，人类能源利用是在技术、 经济、环境和政策等因素综合作用下发生演变。 其中，技术进步贯穿能源发展始终，是历次能源 转型的不竭动力；经济可行性决定能源转型的成 败或速度；环境和政策因素是最新一轮能源转型 的重要驱动力。 从转型表现来看，一次能源主导地位更替是 能源转型的主要标志。18 世纪 60 年代，煤炭接 替木材成为第一大能源，迎来了第一次能源转 型。19 世纪 70 年代石油接替煤炭成为第一大能 源，迎来了第二次能源革命。21 世纪以来，各国陆续进入可再生能源替代传统化石能源的第三次 转型阶段。能源转型背后是能源系统升级和供需 体系优化，与人类社会的发展和技术进步紧密 相关[5, 10]。
从转型目标来看，“清洁低碳、安全高效” 是当前能源转型的主要方向。能源转型方向与能 源在经济社会中的角色定位密切相关。过去人类 更多关注能源的使用效率和环境影响，因此历次 转型均具有“从低效到高效”“从高碳到低碳” 等特征。随着能源在国家政治、经济发展中的地 位愈加凸显，能源安全成为能源转型的重要考量 要素，当前中国能源转型就是构建清洁低碳、安 全高效的能源体系。 从转型轨迹来看，碳密度降低和热值提高是 2 条主要线索。一条轨迹对应碳密度降低，即分 子结构中 H、C 占比由农耕时代木材的 1∶10，过 渡到蒸汽时代煤炭的 1∶2，再到石油的 2∶1 和天 然气的 4∶1。另一条轨迹对应能源热值的提高， 对于常规能源，同等质量的木材、煤炭、石油、 核能等，热值逐步提升[12]。
2 能源转型评价指标
能源转型评价通过对多维度指标的分析，刻 画国家能源转型发展趋势，支撑各国发展的差异 化对比，提出实现能源转型目标的相关建议。世 界知名国际能源组织纷纷开展能源转型发展评 价，当前主要能源转型评价体系包括世界经济论 坛（WorldEconomicForum）发布的能源转型指数（energytransitionindex，ETI）、世界经济论坛与 埃森哲联合发布的全球能源架构绩效指数（energy architectureperformanceindex，EAPI）、世界能源 理事会的能源三难指数（energytrilemmaindex， ETI）等。
能源转型指数于 2018 年首次发布，最新报告 更新至 2020年[13]，对 115 个国家在平衡能源的安 全性和获得性与环境可持续性、能源可负担性方 面的表现进行排名，并预测了能源转型的未来趋 势。能源转型指数 ETI 基于能源架构绩效的“能 源三角形”模型理念，由能源系统性评分和转型 准备程度两类指标组成。其中，能源系统性评分 分为 3 个维度，分别为经济发展和增长、能源安 全和可获得性、环境可持续；转型准备程度分为 6 个维度，分别为能源系统结构、资本和投资、 有效监管和政治承诺、人力资本和消费者参与、 支持性基础设施和有活力的商业环境、稳定的机 构框架和政治局势。
EAPI 由世界经济论坛和埃森哲于 2012 年首次 联合发布，当前为 2017 版本[14]，覆盖了 127 个国 家。EAPI 从经济增长与发展、环境可持续发展、 能源获取与安全 3 个维度，评估和分析政府和能源 价值链中的其他利益相关方确定自身能源系统各要 素的相对绩效，其中，经济增长与发展子指数专门 用于衡量能源架构对经济增长与发展的支持（而非 阻碍）程度，包含 6 个变量；环境可持续发展子指 数用于衡量能源架构降低环境负面表征的程度，包 含 6 个变量；能源获取与安全子指数旨在衡量能源 架构在能源安全影响下的风险程度，以及全体国民 是否能获取充足能源，包含 6 个变量。
能源三难指数由世界能源理事会、奥纬咨询 公司（Oliver Wyman）于 2017 年首次合作发布， 最新 2019 年版本覆盖 128 个国家[15]。能源三难指 数从能源绩效和关系绩效两个层面建立分析体 系，其中能源绩效包括能源安全、能源平等（可 获得性和可负担性）、环境可持续性 3 个维度， 关系绩效包括政策强度、社会强度、经济强度 3 个维度。其中，能源安全是指有效管理来自国 内和国外的一次能源供应、能源基础设施的可靠 性以及能源供应商满足当前和未来需求的能力； 能源平等强调整个人口的能源供应的可及性和可 负担性；环境可持续性包括供应和需求方能源效率的实现以及可再生和其他低碳能源供应的发展。
联合国制定的可持续发展目标（sustainable developmentgoals,SDGs）于 2015 年正式通过，为 国际合作以实现全球可持续发展提供了强大的框 架，其中聚焦 17 个核心目标和 169 个子目标[16-17]。 其中，SDG7 中明确可负担、可靠和可持续的现 代能源目标；SDG11 提出建设包容、安全、坚韧 和可持续的城市；SDG13 提出采取紧急行动应对 气候变化及其影响，对应清洁低碳能源、能源效 率以及能源价格。
基于对能源转型的规律认识，结合国际主流 机构能源转型评价方法，本文的能源转型指标主 要设置能源结构、能源效率、能源安全、能源价 格 4 个一级指标，分别体现清洁低碳、优质高 效、安全可靠和成本可控。考虑指标的代表性和 可获取性，选取 17 个二级指标，如表 1 所示。
3 主要国家能源转型比较
本文选取美国、德国、法国、日本、韩国五 个具有典型代表的国家与中国进行横向对比。六国能源资源禀赋、经济发展水平和能源发展政策 各异。其中，美国资源丰富，坚持以“能源独 立”为导向的能源发展路径，在克林顿执政时期 释放战略石油库存，小布什时期大力支持天然气 和核能发展，奥巴马时期推动“清洁能源国家战 略”，特朗普时期提出“美国优先能源计划”， 恢复发展传统化石能源。德国资源相对匮乏，在 经历煤炭、石油、核能等战略重心之后，通过 《可再生能源法》明确了绿色转型方向，依靠政 策机制和科技创新保障能源转型实施。法国同样 存在化石能源资源匮乏的问题，20 世纪 70 年代 启动大规模核能开发计划，当前出于降低对核能 过度依赖、响应欧盟能源战略、争夺应对气候变 化领导力等方面的考虑，出台了“可再生能源全 国行动计划”，积极实施面向可再生能源的转型 政策。日本的资源条件更加薄弱，曾大力发展核 电并视为“国产能源”，福岛核事故后其能源战 略进一步强调技术创新，发布《氢能基本战略》 《第 5 次能源基本计划》，加大在新能源发电、 氢能产业等方面的布局，争夺能源科技主导权。 韩国同样资源匮乏，20 世纪 70 年代起大力发展 核电，近年来提出中长期可再生能源发展计划， 加快开发风能和太阳能，由早期的“供给导向” 逐步转向“绿色低碳”。中国能源消费长期以煤 炭为主，近年来先后出台《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》等政策文件，提出了中长 期能源转型发展的战略目标，明确将“构建清洁 低碳、安全高效的能源体系”作为能源转型方向。
3.1 能源结构方面
主要国家能源结构指标[ 1 8 - 2 4 ] 对比如图 2 所 示。中国非化石能源占比快速提升，但对标国际 领先水平仍有较大发展空间。伴随着中国终端电 能消费占比和发电用能占比逐步提高，非化石能源 在一次能源和发电量结构中的比重快速上升，2010— 2018 年间增幅分别为 6.8 和 9.1 个百分点，远高于 其他五国，非化石能源规模已位居世界第一。但 从占比绝对值来看，由于起点较低，中国与法国 相比分别差 34.2 和 61.0 个百分点；排除核电占比 较高的法国，中国与位居第 2 位的德国也相差 6.4 和 16.8 个百分点，尚存提升空间。
受能源结构、经济结构及环保技术等因素影 响，中国单位 GDP 二氧化碳和主要污染物排放强 度远高于其他五国。尽管中国二氧化硫、氮氧化 物排放已于 2006 年和 2011 年先后达峰，但由于 中国化石能源尤其是煤炭消费比重居高不下，叠 电力热力行业和能源密集型工业，在用能方式、环保技术应用等方面与发达国家存在差距， 中国二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放强度远 高于其他五国，分别约为非化石能源占比最高的法国的 9.1、17.2 和 4.4 倍。
3.2 能源效率方面
主要国家能源效率指标[18-19, 20-21, 24] 对比如图 3 所示。中国单位 GDP 能耗强度迅速下降，部分工 业产品单耗已接近国际先进水平，但整体能耗强 度与其他五国相比仍然差距较大。从整体能耗强 度看，2010—2018 年中国单位 GDP 能耗强度下 降约 1/4，年均降幅为 3.7%，居各国之首。但受 产业结构、用能方式和节能技术影响，中国整体 能耗强度与其他五国相比仍差距显著。2018 年， 中国能耗强度分别为日、德、法、美、韩的 4.1、 3.7、3.7、2.4、1.4 倍。结合产业结构看，中国与日、 德、法、美、韩五国的工业占比分别为 40.7%、 29.1%、27.5%、16.9%、18.2% 和 35.1%[24]，中国工 业用能占比高的结构特点决定了中国单位 GDP 能 耗相对较高的客观事实，韩国的产业结构与中国 较为接近，因此中国与韩国单位 GDP 能耗差距相 对较小。近年来中国工业能耗强度显著下降，部分工业产品单耗与国际先进水平差距逐步缩小， 2018 年中国钢铁可比能耗标煤为 613kg/t，比国际 先进水平 576kg/t 高出 6.4%[25]。
中国能源系统加工转化整体效率提升较慢， 与德国、美国差距拉大。各国能源加工转换整体 效率较为接近，为 60%~73%。2017 年中国能源系 统效率仅略高于法国和韩国，与德、美、日分别相差 7.8、5.4 和 2.6 个百分点。从增幅来看，2010— 2017 年间中国系统能效提升幅度最低（仅 0.3 个 百分点），与德国、美国差距被进一步拉大；日 本提升幅度最大（5.6 个百分点），系统效率已超 过中国。
3.3 能源安全方面
主要国家能源安全指标[18-19, 20-21, 26] 对比如图 4 所示。各国能源自给水平分化严重，中美两国能 源自给率呈现明显“逆行”趋势。从自给率水平 来看，中、美作为资源禀赋丰富的大国，自给率 保持在 80%~90%；德、法、日、韩四国资源条件 相对较差，自给率长期低于 50%。从演化趋势来 看，中国 2010—2018 年间石油和天然气年均消 费增速（分别为 4.9% 和 12.0%）超过产量增速 （分别为–0.9% 和 6.0%），导致石油和天然气对 外依存度分别攀升 17.3 和 31.6 个百分点，能源自 给率下滑 6.2 个百分点，均为各国之最。反观美 国，通过实施能源独立战略，能源自给率大幅提 升，由低于中国约 11 个百分点变为高于中国约 12 个百分点，石油、天然气和煤炭对外依存度均 显著下降。
3.4 能源价格方面
主要国家能源价格指标[ 2 7 - 3 0 ] 对比如图 5 所 示。电价方面，德国受能源转型影响曾出现电价 过快上涨，目前各国电价总体保持平稳，新能源 激励政策趋于理性。六国中，中国居民电价最 低，美国工业电价最低，德、日、法三国价格较 高。德国对新能源的鼓励政策一度导致其电价快 速上涨，2010—2014 年工业和居民电价年均增 幅分别达到 6.5%、5.5%，随后逐步回落。目前各 国电价总体平稳，随着各国新能源补贴退坡政策 出台，能源转型的经济代价将处于可控范围。
油气价格方面，美国凭借技术突破实现油气 成本大幅下降。美国通过突破非常规油气技术， 2018 年油价和工业气价均为六国最低，体现了技 术进步对能源价格的影响。中国油价与德、法、 日、韩大致处于同一水平，工业气价稍高于四国， 居民气价明显低于四国。
4 对中国能源转型的启示
基于前文分析，当前各国均处于第 3 次能源转型阶段。与世界主要国家对比，中国在能源转 型方面已取得一定成效，但在部分关键指标上相 比国际领先水平仍存在较大差距。
第一，主要污染物排放强度明显高于主要发 达国家，清洁发展形势不容乐观。需持续推进能 源结构优化，提升清洁能源消纳能力与市场化配 置效率。此外，应从环保标准和经济结构等方面持续发力，多措并举推动清洁化发展。
第二，二氧化碳排放强度处于相对高位，仍 将面临较大的国际减排压力。考虑国家发展阶段 以及出口贸易导致的碳排放份额等因素，客观上 决定了中国现阶段碳排放总量和强度处于高位水 平。未来应继续坚持履行“共同但有区别的责 任”，建立碳减排的长效机制，同时需在优化 能源结构方面持续发力，实现碳与污染物协同 减排。
第三，能效水平与主要发达国家相比仍存差 距，能效提升有待持续推进。中国工业为主的产 业结构特点使得中国单位 GDP 能耗与发达国家差 距显著。从中国国情来看，靠产业结构优化升级 缩小与发达国家能效水平差距仍有空间，关键在 于持续推进供给侧结构性改革，实现高耗能产业 过剩产能退出。同时加速工业产品升级换代，降 低主要产品单耗，提高终端综合能效，加大节能 设施推广力度，探索以新技术、新模式助力能效 提升。
第四，中国油气对外依存度快速上升，能源 自给率下降趋势明显，能源安全问题趋于严峻。 能源转型发展需立足本国国情。基于中国贫油少 气的资源禀赋，宜妥善控制油气消费规模，缓解 油气对外依存度持续攀升造成的能源安全隐患。 应充分发挥电力在国内基本自给自足的优势，着 力推动能源生产和消费电气化，以电为中心保障 中国能源安全。
5 结语
当前中国正处于“清洁低碳、安全高效”能 源转型发展的关键时期，本文归纳了能源转型的 历程规律，比较了世界部分主要国家的能源转型 现状，分析表明：中国在二氧化碳和主要污染物 排放、单位 GDP 能耗等指标上与主要发达国家相 比仍存在较大差距，同时近年来中国能源自给率 下降速度过快，未来中国能源转型的 3 大战略方 向分别为实现清洁低碳发展、推动能源效率提升 和加强能源安全保障。下一步，将深化对各国能 源转型目标与发展展望的对比分析，以及国内外 能源电力企业在国家能源转型中的贡献研究，以 期为中国持续深入推进能源转型提供决策参考。