能源的未来－低碳转型路线图

（20xx年3月）

《能源的未来－低碳转型路线图》一书由英国菲尔·奥基夫等人编写。本书对不同种类的能源利用和其造成的环境与社会影响做出了基本分析，展现了能源科技和相关政策之间的关联，密切关注气候变化的政策和能源安全，对提高能源使用效率和研发可再生能源进行了全面分析，并对未来的能源面貌和低碳发展路径进行了深入预测。

对于能源的未来，人类面临着两个直接的现实挑战。第一个挑战是气候变化加速和气候不稳定性增加，这是由于大量的人造温室气体排放增加造成的。人类面临的第二个挑战便是要构建一个既没有化石燃料也没有核燃料的新能源世界，而当前的全球交通运输和电力行业的技术布局却有悖于此。当前全球私家车的交通出行主要依赖石油，而且大型电厂的电力生产以及电力传输也是建立在化石燃料以及核能的基础上，现有的能源基础设施更有利于化石燃料的利用。新能源的最终利用不仅需要我们投资于新能源的开发，还需要现有的能源基础设施满足新能源的接入和利用。在我们向低碳经济推进的过程中，提高能源终端的使用效率也必须要成为全社会力求达到的目标。

一、 能源形势和能源前景 能源本身对于社会发展起着基础性的作用。工业革命以来，人类文明取得了巨大的进步，但也消耗了大量能源，特别是以煤炭、石油

和天然气为主的化石燃料需求更是增长迅猛。然而化石燃料的资源储量有限，这些资源不可能永久性地支撑世界的可持续发展。即使在一段时间内化石燃料仍能满足全球未来的能源需求，但它上涨的价格和供应体系的脆弱性也会给人类的生产生活造成严重的影响。能源供应的脆弱性主要表现在能源价格的大幅波动、地缘政治不稳定、频繁出现的恶劣天气对电力设施的影响等方面。不仅如此，使用化石燃料还会导致全球气候变暖，而气候变化则会给人类的命运带来严重威胁。因此我们需要重新审视当前能源系统并逐步对它做出改变。

发展可再生能源将是解决碳排放问题的答案，然而目前可再生能源在世界能源生产中仅占一个很小的比例。要改变当前的能源系统，大规模开发应用低碳和可再生能源，提高能源安全，实现从传统能源向新能源的平稳过渡，首先要对各种能源技术的应用成本有一个评估。规模化的开发应用可以增强可再生能源相对传统碳氢能源的竞争力，可再生能源技术的应用成本正在下降，对其进行商业开发的可行性也在增强。政府要为可再生能源技术应用提供补贴，以鼓励新技术的创新和破除交易障碍并促进可再生能源类型的多样化。只要政府采取透明的环保和能源管理措施，某些可再生能源是具有发展竞争优势的，这也是制定能源发展规划的坚实基础。

二、 提高能源使用效率

确保能源安全和实现可持续发展，需要尽可能提高能源的使用效率，交通、建筑和工业部门确实存在着很大的能效改进空间。

建筑在节能减排上将发挥关键作用，需要逐步具备热水供应和所需电能的自给能力，实现从能源消耗到集能源生产和能源消耗于一体的转型。通过改进住宅内部的照明设施和家用电器的能效也可以在相当大程度上减少家庭的能源需求。经合组织国家认为，利用市场化手段可以使这些国家住宅的能源需求到20xx年减少1/3，而欧盟的态度更加乐观。

铁路和公路是人员流动与货物流动的关键交通基础设施。虽然公路交通严重依赖于化石燃料，但是却又潜力转向使用更多的类似生物燃料那样的可再生能源或者纯电动，从长期看生物燃料的发展道路不具有可持续性，纯电动特别是所耗电能来自可再生能源的机动车是一种最具可持续发展能力的交通选择。航空运输还会持续增长，但其节能减排的压力也会加快更高效飞机发动机和外观设计的出现。如果燃油价格持续上升，基于地面的高铁交通工具将会增长，会影响到航空短途运输市场的发展。

三、可再生能源

除了提高能效，未来我们还要大力发展可再生能源。不同的可再生能源虽然有着不同的技术应用特点，但多数可再生能源都表现出了不稳定性的特点，如太阳能和风能都会受到天气和时间的影响。这要求在发展可再生能源时要做到因时因地制宜，尽力采取一切可能的措施确保可再生能源的使用不会影响到能源服务质量。

许多传统大型企业也积极投身于新能源的技术革新。发展中国家也越来越关注可再生能源，都试图拓宽能源的来源。中国在大力建设煤电站，但它同时也具备了相当规模的风力发电能力，中国还是世界第二大太阳能电池板生产国。巴西拥有世界第二大最具经济效益的生物燃料产业，其40%的汽车燃料已经来自生物，不久的将来其15%的电力也将来自生物能。南非在开发安全简单的核反应堆方面领先世界。严格意义上，核能并非可再生能源，但二氧化碳排放量为零，近期受福岛核电站事件的影响，核能的开发利用明显放缓。

风能的使用不会对环境造成污染，风电技术基本成熟，安装在沿海的风力涡轮机所需的维护也要比传统电厂少，这是风力发电最大的优势之一。技术革新使得风电在所有可再生能源中利用成本是最低的一个，基本上能与天然气发电竞争。最近几年风能发电出现了显著增长，一方面是安装数量出现了快速增长，另一方面安装的风机功率也大幅增加。据全球风能理事会统计，20xx年全球新增风电装机4471万千瓦，连续三年保持在4000万千瓦左右，全球风电开发进入平稳发展阶段。截止到20xx年底，中国风电累计装机容量达到7556.4万千瓦，并网容量为6300万千瓦，居世界第一位，风能已经成为中国第三大发电能源，比重达到2.02％。其他风机装机容量较高的国家为美国、德国和西班牙。目前风电占全美电力供应的3.46%，到20xx年这一数字可能增加到15%。

20xx年全球风能累计装机容量前10位的国家

数据来源：《20xx年全球风电统计》

光伏发电是目前增长最迅速的替代能源产业。太阳能光伏发电具有零排放、发电不用水、资源永不枯竭、运行可靠、生产资料丰富、易于安装、规律性强、规模可调等优点，太阳能电池发电的成本也在不断下降。剑桥能源研究协会公布的数据显示，19xx年太阳能电池生产1度电的成本为50美分，20xx年已经下降到20美分，还在不断下降。但光伏发电对电网的运行控制也有较大影响。一是光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；二是太阳能资源具有间歇性、周期性、波动性、周期性等特点，对电网调峰的影响将愈加显著；三是光伏电源接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。

一些生物燃料的价格已经能与石油竞争。随着原油价格持续上涨，更多新生物燃料将加入这个行列。美国能源和农业部最近的研究发现，对现有农业稍做改造，在不影响食物生产的情况下，仅美国土

地上就可以收获13亿吨生产生物燃料的植物。如果采用今天最先进的技术，把它们全部转化成乙醇，相当于增加3500亿升汽油，即全美汽油消耗量的65%。这还没有包括专门种植的能源作物，没有考虑新技术突破。美国完全可以通过生物燃料实现能源自给自足。

天然气的价格也跟着石油水涨船高，相比之下，风能、太阳能等替代能源不再显得昂贵。煤炭仍然便宜，在急需能源的发展中国家仍然是最普遍的发电燃料。从化石燃料基础经济到替代能源基础经济的转型将是缓慢的，庞大的市场规模将使可再生能源从边缘市场开始，逐步成为能源市场的主流。

第二篇：能源结构低碳转型路线图

吴平：能源结构低碳转型路线图

张岚

发布时间:2010-09-30

记者：我国目前的能源结构是怎样的？如何加快电源结构调整，能否描述一下煤炭、油气及非化石能源的现状以及未来前景？ 吴平（国务院发展研究中心资源与环境政策研究所）：从能源结构看，中国的特点是富煤贫油少气。煤炭、石油、天然气等化石能源占到能源比例的90%。尽管在过去几十年，中国努力促进能源来源的多样化，降低对化石能源的依赖，但以煤为主的能源结构并没有发生显著变化，预计到20xx年中国的能源结构中煤炭比重仍将维持在60%以上。我国是煤炭大国，生产消费量占世界的40%以上，近些年来每年增长均接近2亿吨。在电源结构中，火电占总装机的75%。从中长期来看，发展洁净煤技术是中国实现低碳经济的关键。超临界机组和超超临界机组发展迅速，已经基本完成国产化，具备了批量化建造的能力。整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）将成为未来煤电主流。 另外，我国非常规油气资源丰富，是重要的战略性能源。非常规油气资源主要包括油页岩、煤层气、可燃冰等。我国非常规油气资源丰富，开发利用潜力巨大，煤层气资源量约36.8万亿立方米，居世界第三位，相当于常规天然气资源量的70%，油页岩探明储量约330亿吨，折算成页岩油储量约20亿吨，主要分布在吉林、广东和辽宁。目前我国非常规油气产业发展的基础比较薄弱，技术难度大，财税、

价格等激励政策缺乏。今后应积极推进非常规油气资源调查，统筹规划，加快技术创新，并注重保护生态环境。

我国非化石能源也取得了注目的成绩。截至目前，我国的水电装机容量为2亿千瓦，世界第一；核电在建23台，2540万千瓦，占世界在建机组的40%，世界第一；太阳能热水器集热面积1.45亿平方米，世界第一；风电装机容量2200多万千瓦，世界第三；生物质能发电装机450万千瓦，农村沼气用户达到3650多万户。今后，我国要抓住国家转变经济发展方式，培育战略性新兴产业的机遇，把推动能源变革放在战略位置，引领能源产业可持续发展。

记者：到20xx年中国非化石能源开发利用量要达到6亿多吨标准煤，占能源消费总量的15%。非化石能源未来发展的前景如何，如何实现15%的目标？

吴平：20xx年9月22日，胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上向世界宣告，到20xx年中国非化石能源占一次能源消费比重争取达到15%左右；同年11月25日，国务院召开常务会议，再次明确这一宏伟的战略目标。20xx年4月22日，国务院总理温家宝在国家能源委员会第一次全体会议上强调“下大力气落实20xx年非化石能源消费比重提高到15%的目标”。

20xx年中国的能源消费总量30.66亿吨标准煤。依照现有增长速度测算，到20xx年能源消费将会达到55亿吨标准煤。综合考虑能

效提高等因素，预计在45亿吨左右。20xx年我国非化石能源比例大约是10%左右。非化石能源主要包括水能、核能、风能、太阳能和生物质能等。20xx年要实现15%的目标，也就是非化石能源要占到大约

6.75亿吨标准煤。

一是合理开发水电。我国水电技术居世界领先水平。水电上网电价，远低于常规火电价格，是非常值得大力开发利用的清洁能源。我国水电技术可开发5.42亿千瓦，经济可开发4.02亿千瓦，当前水电开发率仅为27%，而发达国家都在70%～80%左右，说明我国水电发展潜力很大。20xx年的规划是3.5～3.8亿千瓦，其中常规的是3.3亿千瓦，抽水蓄能是5000万千瓦。

二是积极推进核电建设。全世界正在运行的核电机组共有400多台，核电年发电量占世界发电总量的17%；中国运行机组11台，装机容量910万千瓦，核电装机容量不到2%。经过近30年的建设，我国已具备了加快发展核电的条件，目前核电在建规模2450万千瓦，世界第一。当前，要根据核电发展所需的技术、人才、装备、厂址、资源等条件，加快沿海核电发展，积极推进内陆核电项目。

三是促进风电规模化发展。当今世界范围内风电发展势头迅猛。20xx年全球风电装机规模为5900万千瓦，20xx年为1.2亿千瓦，三年翻一番，年均增长27%，特别是美国、德国风电装机增长很快。经过多年的培育，我国风电发展开始进入快车道，装机规模连年翻番增长。我国风电装机容量已居世界第二，总体制造能力增强。20xx年

装机是2200万千瓦，20xx年的规划是1.5亿千瓦。我国在甘肃、新疆、内蒙等地规划了七个风电基地，同时规划建设海上风电基地，20xx年海上的风电有望达到3000万千瓦。第一个海上风电场是上海东海大桥海上风电场，总装机容量102兆瓦，年发电量可达2.6亿千瓦时。 四是积极开发利用太阳能。按照科学规划、适度发展的原则，启动国内太阳能发电市场。编制太阳能发电发展规划，制定太阳能电站建设和电网接入标准，电站建设和电网输送工程要同时核准、同步施工、同时投运。研究出台光伏发电价格、财政、税收等扶持政策。加强太阳能发电项目管理，在太阳能资源富集地区，组织建设一批大型太阳能电站，引导太阳能发电产业健康发展。选择部分大中城市开展太阳能屋顶发电项目示范。制定太阳能热发电产业支持政策。继续推广利用太阳能热水器。

中国光伏电池产量发展迅速，20xx年达到1088MW，占世界总量的29%，跃居世界首位。20xx年超过2600MW，20xx年超过4000MW，约占世界总量的40%。我国光伏产业发展特征“两头在外”，关键材料多晶硅来自国外、产品销往国外。目前几乎所有的技术设备和的原料依靠进口。并网的光伏发电系统所占比例并不是很高，目前我国光伏发电装机不足电池产量的1%。20xx年，太阳能发电规划达到2000万千瓦。目前国内一些公司可用物理法提纯出6～9个“9”的多晶硅，转换效率达到14%，而投资成本只是西门子法的1/10。这些新的

技术如得到广泛采用，国内多晶硅的成本和能耗等都会有几何级的降低。

五是开发利用生物质能。我国生物质能源丰富，总体估算，每年可以利用的生物质能源总量约为5亿吨标准煤。规范生物质发电项目管理，运营好现有生物质发电站。20xx年我国生物质能发电装机是450万千瓦，规划到20xx年要达到3000万千瓦。开展沼气发电示范项目建设。20xx年底，农村沼气用户达到3650多万户。沼气和天然气的有效成分同为甲烷，是替代天然气的最佳选择，应发展大中型沼气工程。推进非粮生物燃料乙醇试点，建设以木本植物为原料的生物柴油示范项目。生物质能的液体利用，包括燃料乙醇和生物柴油。生物燃料是唯一可大规模获得的替代运输燃料的能源。第1代是玉米等粮食作物，第1.5代生物燃料在北方主要是文冠果、黄连木，南方主要是麻风树和光皮树。国家林业局能源林建设“十一五”规划是1200万亩，20xx年达到2亿亩，可以提供600多万吨生物柴油。以纤维素及木质素类为原料的第2代生物液体燃料技术尚处在研发之中，预计20xx年前后可以实现商业化。第3代是藻类生物燃料，应该予以关注。

同时，在保护地下水资源的前提下，推广热泵等地热能高效利用技术。加强对潮汐能、波浪能等海洋能技术的跟踪和研发。

记者：要实现非化石能源占一次能源消费比重达到15%，中国面临着哪些压力和困难？

吴平：要辩证的看待非化石能源的发展。从总体布局上看，非化石能源的比例从10%提高到15%。“5%”的增长幅度看上去很小，甚至微不足道。但是，具体分解到各能源，水电增长近1倍，核电近8倍，风电近10倍，太阳能发电100多倍，生物质发电近7倍，力度不可谓不大。许多发达国家也确定了相关的目标，如英国到20xx年可再生能源在能源供应中要占15%的份额；欧盟到20xx年将将可再生清洁能源占总能源消耗的比例提高到20%；美国到20xx年电能的10%来自可再生能源，到20xx年达到25%。

从技术路线来看，水电的发展面临环境保护、移民问题，甚至反坝人士的强烈反对。推进水电开发，必须要转变开发思路，把水电开发与帮助移民脱贫致富、促进地方经济发展有机结合起来。完善水电价格机制，调整利益分配关系，为解决移民问题创造良好的经济条件。积极发展核电需要加强铀资源保障能力，解决核废料的问题。核电站建设周期一般为5年，而且还有一段运营期，到20xx年完成目标时间紧迫。发展风电的过程中，要警惕产能过剩，因为未来的市场容量有限，我们的装机容量到20xx年达到1.5亿千瓦，现在每年新增1200万千瓦。20xx年风电整机制造企业累计超过80家，每家最低规模年产50万千瓦，合计达3500万千瓦。还有一个问题就是上网难。在欧洲是采取“分散上网，就地销纳”模式；我国采取“大规模-高集中-高电压-远距离输送”模式。大型风电基地的发展要解决电力输送的问题，海上风电还需技术突破。太阳能发电目前成本仍然较高，期待技术进一步发展，需要适时出台光伏发电上网方案。光热发电技术路

线尽快出台支持政策。当前，生物质发电直燃、气化等技术存在争论。纤维素生物燃料技术需要突破。新能源在发展中仍依赖政策阳光。总之，目标令人鼓舞，技术仍待突破，规划存有争论，对未来的目标要充满信心，但也不能对形势过于乐观。