国际能源转型与中国能源革命

时间:2018-07-04 编辑整理:吴 磊, 詹红兵 来源:早发表网

摘 要: 一般认为, 近现代能源史上经历了两次能源转型, 即煤炭取代柴薪、 石油取代煤炭成为 主导能源的能源变革。 当前, 以可再生能源为代表的第三次国际能源转型正如火如荼地进行。 中国奋 力赶超, 已成为可再生能源发展的引领者。 通过厘清能源转型的概念, 归纳前两次国际能源转型的规 律, 总结出国际能源转型的成功经验, 为当前中国的能源革命战略提供指导; 同时, 以动机动力、 资 源禀赋、 技术条件、 经济可行、 政治意愿五要素作为分析框架, 建议中国需要根据特殊国情, 走一条 具有中国特色的能源转型道路。

关键词: 能源转型, 一般规律, 国际经验,分析框架, 中国能源革命

2017 年 6 月, 英国石油公司 (BP) 发布的 《BP 世界能源统计年鉴 (2017 年版)》 指出, 当前国际能源市场正处于转型期。 作为可再生 能源的领导者, 2016 年中国继续引领可再生能 源增长, 贡献了全球可再生能源增长的 40% , 超越美国成为全球最大的可再生能源生产国。  这份年鉴指出了当前国际能源体系的两大热点 ———能源转型与中国引领。 能源转型是个什么 概念? 中国如何引领全球能源转型? 中国要走 一条什么样的能源转型道路? 这是本文要着重 回答的问题。 作为国际能源的热点和前沿问题, 能源转型这个词已经耳熟能详, 相关的论文也 不少。 但文献梳理发现, 绝大多数文章的焦点 在于介绍发达国家能源转型的政策和经验, 或 者介绍可再生能源技术的进展与突破, 而对能 源转型的概念界定、 规律探索等涉及不多。 本 文从厘清能源转型这个概念入手, 着重归纳近 现代两次能源转型的规律, 总结国际上第三次 能源转型的成功经验, 力争为中国的能源转型和能源革命战略提供借鉴和指导。

一、 能源转型的概念界定

(一) “能源转型” 产生的背景及定义

“能源转型” 一词最早来源于德国, 德语为 “energiewende”, 对 应 的 英 文 词 汇 有 “ Energy Transition” “Energy Shift” 等, 中文词汇有 “能 源转型” “能源变革” “能源革命” 等, 本质上 指的是同一概念。 20 世纪 80 年代初, 为应对石 油危机以及反对核电, 德国应用生态学研究所提 出了能源转型这个概念。 其背景是, 在遭受 70 年代两次石油危机的重大打击后, 德国一部分专 家学者提出要大力发展核电来替代石油, 以保持 经济增长。 而德国应用生态学研究所的专家则认 为, 在转向可再生能源和提高能源效率的条件 下, 可以用更少的能源消耗实现经济增长。 1982 年 《能源转型》 作为一本书出版时, 其副标题即为 “没有石油和铀的增长与繁荣”。很明显, 这里的能源转型指的是从石油和铀转向可再生能 源, 初步形成了能源转型概念的雏形。

20 世纪 90 年代, 气候变化逐步进入国际政 治的议事日程。 减少以二氧化碳为代表的温室气 体排放, 成为应对气候变化的主要措施。 1992 年 通过的 《联合国气候变化框架公约》, 将节能减 排以国际公约的形式固定下来。 而节能减排也成 为能源转型的重要组成部分, 能源转型概念的内 涵得到扩大。 进入新世纪, 随着可再生能源技术 的进步与突破, 以德国为代表的欧洲国家掀起了 发展绿色低碳经济的浪潮。 能源转型的概念因为 增加了绿色低碳的内涵而更加丰富。

关于能源转型的定义, 经历了一个不断争 论、 不断发展的过程。 加拿大学者瓦茨拉夫· 斯米尔将能源转型定义为: “从一种具体的能源 形态转变为另一种能源形态的过程。”布 鲁斯·波多尼克将能源转型定义为: “通过新的 技术发明或新能源种类的发现, 使一种新的一 次能源大量运用于人类消费的过程。”中国 学者朱彤将能源转型定义为: “能量原动机推动 的、 伴随着能源体系深刻变革的一次能源长期 结构变化过程。” 史丹把能源转型定义为: “能源生产和消费结构发生根本性的改变, 并对 一国社会经济发展乃至全球地缘政治格局产生 深刻影响。” [4]维基百科给能源转型下的定义是 淘汰化石燃料, 如石油、 天然气、 煤炭等, 即 能源体系的去碳化, 而采用新的能源资源, 包 括核能 (铀) 和可再生能源 (风能、 水能、 太 阳能、 地热能、 海洋能等)。2014 年 10 月, 世界能源理事会 (World Energy Council) 与科 尼尔咨询管理公司 (A. T. Kearney) 联合发布 的 《全球能源转型》, 将能源转型定义为: “一 国能源结构的根本性转变, 如可再生能源比重 的上升、 能源效率的提高以及化石能源的逐步 淘汰。”

综合以上六种能源转型的定义, 可以明确 两个核心, 一是能源种类, 二是能源结构。 为 了使能源转型的定义更加具体化、 明晰化, 本文将能源转型中的能源结构具体化为能源消费 结构。 同时, 为了便于进行量化分析, 本文采 用瓦茨拉夫·斯米尔划分能源转型的量化标准。 瓦茨拉夫·斯米尔认为: “在一种能源转向另一 种新能源的过程中, 新能源在能源消费结构中 占比达到 5% , 则可认为是能源系统开始转型 的标志, 如果占据最大比例甚至占比超过一半, 则可认为是转型完成的标志。” 最终, 本文 将能源转型定义为在一定的经济技术条件下, 一次能源消费结构中居主导地位的能源种类被 其他能源种类所取代的过程。

(二) 能源转型的分期及标志

关于能源转型分期的界定同样也经历了一 个论争不断的过程。 纵观人类能源利用史, 曾 经发生过多少次能源转型? 不同的学者从不同 的角度给能源转型下出不同定义, 不同的定义 则会划分出不同的能源转型分期标准。 如前所 述, 瓦茨拉夫·斯米尔从自己界定的能源转型 的概念出发, 认为人类历史上发生过四次能源 转型, 其阶段性标志分别是驯养役畜和使用火、 风车和水车的出现、 蒸汽机和内燃机的发明、 发电机的发明和天然气原动机的使用。  瓦茨拉夫能源转型的时间跨度非常大, 涵盖了 整个人类能源利用史。 布鲁斯·波多尼克从技 术应用的角度定义能源转型, 缩小了能源转型 的时间跨度, 将能源转型限定在了近现代, 即 工业革命之后。 因此他认为人类历史上只经历 了三次大的能源转型, 其阶段性标志能源分别 是煤炭、 石油和天然气, 水电和核能以及风能 和太阳能为代表的可再生能源。 朱彤认为人 类只经历过两次能源转型, 即从植物能源依次 向化 石 能 源 以 及 可 再 生 能 源 转 型 两 大 阶 段。 史丹认为: “全球曾发生过两次能源 转型, 第一次是煤炭取代木材成为主导能源, 第二次是油气取代煤炭成为主要能源。 当前正 在进行第三次能源转型, 尽管处于初期阶段。”

尽管关于能源转型分期的争论还在继续, 但是一些共识已经基本形成。 史丹的观点就是这种共识的体现。 笔者认为, 人类利用能源的 历史非常悠久, 如果不对能源转型做一个时间 界定, 则会过于宽泛而失去研究的意义。 因此, 本文将能源转型的时间限定在近现代, 即人类 从农业文明向工业文明转型发展的时期。 以这 个时间界限为前提, 根据本文的能源转型定义, 笔者认为近现代国际能源利用史已经完成了两 次能源转型, 即从柴薪转向煤炭, 再从煤炭转 向石油, 当前正经历着第三次能源转型, 即从 石油转向清洁能源和可再生能源, 但第三次能 源转型仍然处于起步阶段。

需要指出的是, 由于能源转型这个概念提 出的时间与第三次能源转型开始的时间刚好重 合, 因此多数人已经习惯于将能源转型等同于 第三次能源转型, 正如维基百科对能源转型所 下的定义一样, 实际上仅仅是第三次能源转型 的定义。 对于前两次能源转型, 在能源转型概 念提出之前就已经完成了, 而且是学界应用概 念对历史现象进行解释得出的推论, 因而多数 人对其知之甚少。 这就是能源转型概念与三次 能源转型分期之间的关系。

二、 前两次能源转型及规律总结

本文认为, 第一次由煤炭取代柴薪的能源转型, 其代表性国家是英国; 第二次由石油取 代煤炭的能源转型, 其代表性国家是美国。

(一) 前两次能源转型对比分析

近现代意义上的第一次能源转型是指由煤 炭取代居主导地位的柴薪, 以英国为代表。 按 照瓦茨拉夫·斯米尔的量化标准, 英国的能源 转型始于 1550 年, 至 1619 年左右完成, 历时 约 70 年。即 1550 年左右, 煤炭在英国能 源消费结构中的比重开始超过 5% ; 1619 年左 右, 煤炭在英国能源消费结构中的比重超过居 主导地位的柴薪, 完成了向煤炭系统的转型。 转型完成后, 随着经济发展及工业革命的推进, 煤炭在英国能源消费结构中的比重还在增加, 1938 年时达到历史峰值 (97. 7% )。

第二次能源转型是指由石油取代居主导地 位的煤炭, 以美国为代表。 按照瓦茨拉夫·斯 米尔的量化标准, 美国的能源转型始于 1910 年, 到 1950 年完成, 历时仅约 40 年。 1950 年, 石油在美国能源消费结构中的比重 (38. 4% ) 首 次 超 过 煤 炭 ( 35. 5% ), 成 为 主 导 能 源。  值得注意的是, 能源转型完成时, 新能源在能源消费结构中的比重并非一定要超 过一半, 只需要占据最大比例即可。

前两次能源转型基本情况对比, 见表 1。

 

(二) 前两次能源转型规律

前两次能源转型有着不同的动因。 推动第 一次能源转型的直接原因是 17 世纪英国的 “柴 薪能源危机”。 在新航路开辟及海外贸易的推动 下, 16、 17 世纪英国经济获得了快速发展, 人 口显著增加, 传统手工业如冶炼业、 煮盐业、 啤酒业、 砖瓦烧制、 玻璃制造等迅速发展, 使 得英国原本就紧张的柴薪供应雪上加霜, 最终 导致森林资源消耗殆尽, 引发了 “柴薪能源危”。 “从 1500 到 1630 的 130 年间, 英国木柴 价格上涨了 7 倍。” “1666 年伦敦大火之后, 重 建所需的木料竟然全部需要进口。”柴薪危 机迫使英国人将目光转向了廉价而丰富的煤炭 资源。 推动第二次能源转型的直接原因却不是 能源危机, 而是技术进步。 这是第二次能源转 型与第一次能源转型的显著区别。 19 世纪末 20 世纪初, 柴油、 汽油等石油炼制技术的进步以 及内燃机、 汽车的发明与改进是推动石油得到广泛运用并成为主导能源的关键因素。 这也解 释了从 1859 年到 1910 年的 61 年中, 石油主要 作为照明的煤油来使用, 需求量和销售量都非 常有限的现象。 早在 1859 年, 德雷克就在宾夕 法尼亚州的泰特斯维尔打出第一口油井, 成为 石油大规模商业化开采的开端。 但直到 1910 年 以后, 石油的需求量才开始飙升。

丰富的能源资源储量是促成前两次能源转 型得以发生的一个基础性条件。 英国有丰富的 煤炭资源储量, 美国有丰富的石油资源储量。 如果缺少这个基础条件, 只能算是短期内的能 源替代, 不能称为能源转型。 例如, 几乎与英 国同时, 荷兰也从传统的柴薪能源转向泥炭能 源, 因为荷兰泥炭资源丰富。 泥炭资源支撑了 荷兰 17 世纪的 “黄金时代”。 但是到了 18 世纪 后, 随着泥炭资源储量下降以及开采困难等因 素, 荷兰又被迫转向煤炭资源。 直到 1865 年, 煤炭 才 占 据 了 荷 兰 能 源 消 费 结 构 的 主 导 地 位。这说明能源资源禀赋对能源转型有着 重要影响, 有时甚至是决定性的影响因素。 一 方面, 充足的能源储量能够保证能源的长期大 量供应, 另一方面能够保证低廉的价格, 成为 绝大多数人负担得起的基础能源。 无论是 17 世 纪的英国, 还是 20 世纪的美国, 在能源转型初 期, 两国的能源产量都遥遥领先, 无人匹敌。 1800 年前后, 英国煤炭产量大于其他所有国家 的产量之和; 1840 年, 英国的煤炭产量是美 国、 法国和德国三国产量总和的四倍多; 1860 年, 英国的煤炭产量仍占全球煤炭总产量的 50% 。 早在 1880 年, 美国的石油年产量已 达 250 万桶, 远高于英国、 法国和德国等其他 西方国家。 在 1859 年至 1957 年的约 100 年 当中, 美国的石油产量一直高居世界首位, 而 且其 产 量 在 世 界 总 产 量 中 的 比 重 都 在 40% 以上。

技术进步与能源转型相辅相成, 相互促进。 虽然第一次能源转型不是由技术进步直接促成 的, 但是技术进步在两次能源转型过程中发挥 了重要作用。 英国 1619 年完成第一次能源转型时, 以蒸汽机为代表的工业革命尚未发生。 但 是, 工业革命开始后, 技术进步与能源转型相 互促进, 产生了巨大影响, 以至于许多学者经 常将能源转型与工业革命挂钩。 一方面, 蒸汽 机所产生的机械能代替了人工挖掘, 大大提高 了煤炭开采的规模和效率; 另一方面, 煤炭又 为蒸汽机等机械能装置提供源源不断的能源动 力, 推动各行各业实现机械化生产。 “充足的煤 炭供应使许多工业部门的大规模扩张有了可 能。”也为 “工业革命首先垂青英国” 奠定了基础。 18 世纪, 能源转型与工业革命一 起, 推动着英国从农业文明进入了工业文明时 代, 并且把英国从一个农业小国推到称霸世界 的 “日不落” 的工业帝国的巅峰。 到了 19 世纪 末 20 世纪初, 电的发现和内燃机的发明引领了 人类历史上的第二次工业革命, 引发了第二次 能源转型。 汽油更高的热值和效能使得内燃机 较蒸汽机更轻便, 更高效。 以汽油为燃料的机 械比以煤炭为燃料的机械优势明显。 这种优势 在第一次世界大战当中得以明显体现。 英国皇 家海军放弃本国优质而充足的煤炭燃料而转向 燃油动力是最有说服力的典型案例。 当然, 内 燃机和炼油技术的进步不仅仅推动了人类交通 运输的飞速发展, 还形成了庞大的石油化工产 业体系。 此外, 电力技术的进步更使人类从一 次能源利用转向二次能源的利用。 能源是推动 人类文明发展进步的重要物质基础, 与人类社 会的发展息息相关。 仅从工业革命、 技术革命、 经济发展等角度阐释能源转型的巨大贡献还远 远不够。 从国际关系的角度看, 两次能源转型 还成就了两个世界霸主。 这不是一种历史的巧 合。 能源不仅是重要的经济资源, 更是非常重 要的战略资源, 是国家权力的重要组成部分。 英国、 美国的能源转型为两国成为世界霸主提 供了巨大的权力支撑。



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