姜克雋

經(jīng)過(guò)二十多年高速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入轉(zhuǎn)型時(shí)期。經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定階段后的必然現(xiàn)象，但由于我國(guó)仍屬于發(fā)展中國(guó)家，尚處于發(fā)展階段，還需追求較高經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，因而在轉(zhuǎn)型時(shí)期，如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快增長(zhǎng)是我們面臨的重要任務(wù)。2017年12月召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期確定發(fā)展思路、制定經(jīng)濟(jì)政策、實(shí)施宏觀調(diào)控的根本要求。由高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的基本特征，是適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主要矛盾變化和全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的必然要求，也是遵循經(jīng)濟(jì)規(guī)律發(fā)展的必然要求。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行離不開(kāi)能源。能源供應(yīng)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)帶來(lái)重大影響。為此，能源工業(yè)發(fā)展和能源供應(yīng)受到世界各國(guó)高度重視，甚至成為驅(qū)動(dòng)地緣政治變化的主要因素。在我國(guó)，能源工業(yè)還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要部門。2019年能源工業(yè)的增加值占GDP的5.8%左右，占工業(yè)的15%左右。目前每年煤炭供應(yīng)40多億噸，石油7億多噸，天然氣近3600億立方米。從產(chǎn)品總量上看，能源量占全部工業(yè)產(chǎn)品量的50%以上，占交通貨運(yùn)量的35%以上。能源技術(shù)裝備也是我國(guó)重要的引領(lǐng)行業(yè)，是國(guó)家科技研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。我國(guó)在特高壓輸電、第三代核電、大型水電、先進(jìn)燃煤發(fā)電、光伏、風(fēng)電等關(guān)鍵能源技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平?？傊?，能源行業(yè)的技術(shù)引領(lǐng)是我國(guó)在新時(shí)代復(fù)興的重要支撐，能源行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支撐產(chǎn)業(yè)。

碳中和目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型

《巴黎協(xié)定》提出，要把全球平均氣溫的升高幅度較工業(yè)化以前水平控制在2°C之內(nèi)，并為把升溫幅度控制在1.5°C以內(nèi)努力。研究發(fā)現(xiàn)，如果以升溫幅度控制在1.5 °C之內(nèi)為目標(biāo)進(jìn)行情景設(shè)計(jì)，全球需要在2050年到2060年實(shí)現(xiàn)凈零排放（IPCC，2018），如果要實(shí)現(xiàn)2°C的升溫幅度控制目標(biāo)，則需要在2070年后進(jìn)入凈零排放（IPCC，2014;IPCC， 2018）。

這些情景的主要特征包括：到2050年，非化石能源占一次能源的比重達(dá)到或超過(guò)75%（按照發(fā)電煤耗方法計(jì)算）;電力系統(tǒng)在2050年前實(shí)現(xiàn)零碳排放，之后進(jìn)入負(fù)碳排放階段;終端部門大力推進(jìn)電力化;無(wú)法電力化的行業(yè)使用綠氫作為能源、原料以及工藝材料（如還原劑）;大力發(fā)展碳捕集和利用（CCU）技術(shù)、碳捕集和封存技術(shù)（CCS），到2050年，需要捕獲的CO2有可能會(huì)達(dá)到16億噸;在化石燃料發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及工藝過(guò)程都需要使用CCU技術(shù)和CCS技術(shù)。與其他模型組不同的是，中國(guó)綜合環(huán)境政策評(píng)價(jià)模型（IPAC）在未來(lái)一次能源情景中給予核電更大的發(fā)展空間，到2050年，發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到5.6億千瓦，加上其他核能的使用，裝機(jī)能力將達(dá)到7.5億千瓦（Kejun et al， 2018） 。

伴隨著能源轉(zhuǎn)型，未來(lái)我國(guó)能源安全的內(nèi)涵也會(huì)有所轉(zhuǎn)變。高比例非化石能源情景下，能源已經(jīng)不需要進(jìn)口，甚至開(kāi)始出口氫到周邊國(guó)家。能源安全從目前以進(jìn)口能源占比轉(zhuǎn)向到控制能源相關(guān)的事故，以及高可靠度供應(yīng)能源。依賴可再生能源和核能的情景將可以更加安全地供應(yīng)能源，并且將能源價(jià)格保持獨(dú)立，切斷和國(guó)際能源價(jià)格的關(guān)聯(lián)，避免能源價(jià)格受國(guó)際價(jià)格變動(dòng)的影響。同時(shí)，大力發(fā)展核能，可以在系統(tǒng)能源價(jià)格上更具競(jìng)爭(zhēng)力。

從發(fā)電情景來(lái)看，未來(lái)風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電需要保持現(xiàn)階段快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，同時(shí)較大幅度提高核能發(fā)電量。在我國(guó)能源部門到2050年可實(shí)現(xiàn)凈零排放或負(fù)排放的情況下，應(yīng)鼓勵(lì)終端用能部門盡快實(shí)現(xiàn)電力化轉(zhuǎn)型，即到2050年，交通部門全部電力化，建筑部門基本電力化，工業(yè)部門盡力電力化。對(duì)于無(wú)法實(shí)現(xiàn)電力化的工藝，應(yīng)鼓勵(lì)使用氫能替代。以交通部門為例，到2050年，我國(guó)交通部門實(shí)現(xiàn)能源完全清潔化，做到凈零排放。2050年，道路交通將基本全部使用純電動(dòng)車，部分大型貨車也將采用燃料電池車。在船舶方面，萬(wàn)噸以上船舶基本依靠燃料電池或者氫基燃料（如甲醇、合成氨等）驅(qū)動(dòng)，萬(wàn)噸以下船舶則采用純電動(dòng)電池驅(qū)動(dòng)。在航空方面，大部分飛機(jī)將以生物航空燃油和氫燃料驅(qū)動(dòng);其他運(yùn)輸基本實(shí)現(xiàn)電力化。實(shí)現(xiàn)交通部門凈零排放的重要因素之一是技術(shù)革新（Jiang et al， 2021）。研究表明，未來(lái)電動(dòng)車有望徹底超越燃油車，即性能更好、售價(jià)更低（莊幸等，2012）。

碳中和下的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型

實(shí)現(xiàn)多重目標(biāo)，將對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型產(chǎn)生明顯和深遠(yuǎn)影響。技術(shù)將發(fā)生變革，隨之而來(lái)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)格局將出現(xiàn)變化。這些變化之中，多重目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不會(huì)拖累經(jīng)濟(jì)，而是會(huì)更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加GDP。實(shí)現(xiàn)這些經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，需要盡早做出準(zhǔn)備。

2050年，工業(yè)部門應(yīng)盡力實(shí)現(xiàn)電力化。針對(duì)難以電力化的工藝，可考慮用氫作為替換，例如在合成氨、苯、乙烯、甲醇等原材料時(shí)，在生產(chǎn)工藝中采用氫做還原劑和原料，或在有色金屬、無(wú)機(jī)化工等行業(yè)的生產(chǎn)工藝中用氫還原礦石。分析交通部門和工業(yè)部門的轉(zhuǎn)型需求可發(fā)現(xiàn)，未來(lái)我國(guó)對(duì)氫的需求量（5000萬(wàn)噸-8000萬(wàn)噸）較大，需加快綠氫發(fā)展，即使用零碳電力制氫。由此可見(jiàn)，我國(guó)光伏、風(fēng)力等可再生能源裝機(jī)量及發(fā)電量將持續(xù)增長(zhǎng)，這一趨勢(shì)也將改變中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局——下游行業(yè)的生產(chǎn)區(qū)域可能會(huì)向可再生能源發(fā)電或核能發(fā)電成本較低的地區(qū)轉(zhuǎn)移，如我國(guó)北部、西部和東北地區(qū)。

1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展和投資

2020年我國(guó)固定資產(chǎn)投資52.7萬(wàn)億，占GDP的51.9%。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的固定投資占GDP的比重都在52%以上。近年來(lái)我國(guó)能源工業(yè)的固定資產(chǎn)投資都在4萬(wàn)億以上，占全國(guó)固定資產(chǎn)投資的7%左右，占工業(yè)投資25%以上。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型，需要未來(lái)的投資方向明確。同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，也需要用能部門的轉(zhuǎn)型，其中一些部門的轉(zhuǎn)型會(huì)很明顯，包括交通、建筑、石化行業(yè)、金屬冶煉行業(yè)等。根據(jù)相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型，能源部門的投資會(huì)超過(guò)125萬(wàn)億元，終端能源消費(fèi)部門的投資會(huì)超過(guò)110萬(wàn)億元。

實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下的能源和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型路徑的認(rèn)識(shí)需要明確，以確保投資走向正確的方向。碳中和目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的行業(yè)可以帶來(lái)新增的GDP，這是支撐我國(guó)投資中有效投資的重要部分。表 1給出了在碳中和路徑中有明顯轉(zhuǎn)型的部門2017年的固定資產(chǎn)投資，以及未來(lái)的轉(zhuǎn)型方向，和根據(jù)IPAC模型計(jì)算的到2035年的投資需求。表 2則給出了一些碳中和路徑下新型行業(yè)發(fā)展的展望和投資需求?？偟膩?lái)講，投入到碳中和路徑中轉(zhuǎn)型行業(yè)的固定投資并沒(méi)有超出多少既有投資的需求，而且和當(dāng)年的GDP總量相比投資規(guī)模也并不大，因而是可以實(shí)現(xiàn)的。重要的是要支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，就需要從目前開(kāi)始確保投資的有效性，需要從長(zhǎng)期視野來(lái)辨識(shí)投資的領(lǐng)域。

2.科技創(chuàng)新

在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，需要一些重大技術(shù)突破，如下：（1）由于大部分《巴黎協(xié)定》目標(biāo)的溫升情景都是超越情景，因此生物質(zhì)能碳捕集與封存（BECCS）技術(shù)就必須要出現(xiàn)，并在2050年大規(guī)模使用。根據(jù)IPAC模型結(jié)果，中國(guó)需要到2060年前通過(guò)BECCS實(shí)現(xiàn)16億噸的CO2負(fù)排放，這樣就需要近8億噸的生物質(zhì)能進(jìn)入BECCS系統(tǒng)。（2）直接空氣捕獲技術(shù)（DAC）。近期研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)16億噸的負(fù)排放，依賴BECCS會(huì)存在一些問(wèn)題。BECCS需要依賴作為新碳林的速生樹(shù)木，速生樹(shù)木需要大量用水，我國(guó)能夠提供這些條件的地方基本都在南方，但是南方CO2存儲(chǔ)庫(kù)卻很缺乏，很多CO2需要超過(guò)1000公里運(yùn)輸?shù)饺A北的存儲(chǔ)庫(kù)中，這樣就會(huì)導(dǎo)致能耗更高。在這種情況下，如果可再生能源成本足夠低，在存儲(chǔ)庫(kù)附近利用可再生能源進(jìn)行空氣直接碳捕獲并封存會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)性。（3）先進(jìn)電動(dòng)汽車技術(shù)，包括低電耗，無(wú)人駕駛等。（4）先進(jìn)核電技術(shù)。IPAC模型分析到2050年核電發(fā)電量將達(dá)到5.5億千瓦，成本在 0.25元/kWh。高可靠性，高燃料效率?；咎卣魇且缘谒拇穗娂夹g(shù)為主，小型化。目前，核聚變正處于研發(fā)階段。根據(jù)專家預(yù)計(jì)，在加大投入的情況下，核聚變技術(shù)有可能在2050年前投入實(shí)用。

（5）電動(dòng)飛機(jī)、氫燃料飛機(jī)相關(guān)技術(shù)。航空運(yùn)輸是交通部門最難減排的部門，其主要困難在于新型飛機(jī)的研發(fā)和實(shí)用進(jìn)程很長(zhǎng)，即使目前開(kāi)始研發(fā)氫動(dòng)力飛機(jī)，在最為順利的情況下，也只能在2045年進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，2050年占機(jī)隊(duì)的比例還不大，因此需要盡快進(jìn)行研發(fā)。目前空客和波音都已經(jīng)在進(jìn)行研發(fā)，未來(lái)中國(guó)的商飛也需要盡快啟動(dòng)相關(guān)研究。目前電動(dòng)支線飛機(jī)已有20-50座飛機(jī)在實(shí)驗(yàn)飛行，2050年600公里內(nèi)運(yùn)距的電動(dòng)支線飛機(jī)有望完全普及。（6）零碳船舶相關(guān)技術(shù)。采用零碳能源驅(qū)動(dòng)，如氫和氫基能源（合成氨、甲醇），以及生物能源。（7）先進(jìn)高效低成本電解水制氫技術(shù)。各種減排情景中都設(shè)定了大量的氫作為原料和能源使用，來(lái)自于零碳電力的電解水技術(shù)的獲得可使得整個(gè)生命周期實(shí)現(xiàn)零碳排放。目前的幾種電解水制氫技術(shù)還有很大空間去改進(jìn)成本、電解效率。目前的一個(gè)好消息是已經(jīng)有很多企業(yè)和國(guó)家研發(fā)基金在投入這一領(lǐng)域。此外，也需要進(jìn)行海水利用電解制氫技術(shù)方面的研發(fā)。

（8）工業(yè)利用氫參與生產(chǎn)工藝的技術(shù)，包括氫還原煉鋼，氫作為原料生產(chǎn)合成氨、乙烯、甲醇、甲苯等化工技術(shù)，水泥制造利用氫還原技術(shù)，其他金屬冶煉利用氫還原技術(shù)等。（9）適用于零碳電力技術(shù)的電網(wǎng)技術(shù)和高可靠性供電系統(tǒng)。電力供應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)在未來(lái)1.5℃情景中起到至關(guān)重要的作用。在大量低質(zhì)量電力接入的情況下，以及終端部門高比例電力化帶來(lái)的負(fù)荷曲線變率明顯加大的情況下，如何提高高質(zhì)量高可靠性的電力，需要一個(gè)設(shè)計(jì)良好的電網(wǎng)系統(tǒng)。

我國(guó)在一些零碳技術(shù)方面已經(jīng)具有優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品出口很有競(jìng)爭(zhēng)力。目前我國(guó)的光伏、風(fēng)電、核電、水電裝備、電動(dòng)汽車等方面已經(jīng)在國(guó)際市場(chǎng)具有很大的競(jìng)爭(zhēng)性。2021年全國(guó)出口發(fā)電機(jī)組915.6萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)0.1%，占發(fā)電設(shè)備產(chǎn)量的6.8%，主要出口到印尼、柬埔寨、巴基斯坦、尼泊爾、越南、巴西等國(guó)。其中出口水電機(jī)組181.2萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)27.7%;火電機(jī)組633.5萬(wàn)千瓦，同比下降8.1%;風(fēng)電機(jī)組100.9萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)20.0%，可再生能源設(shè)備出口產(chǎn)量占比提高6.1個(gè)百分點(diǎn)。2021年國(guó)內(nèi)企業(yè)新接發(fā)電機(jī)組出口訂單1095.5萬(wàn)千瓦。在海外光伏應(yīng)用市場(chǎng)快速增長(zhǎng)拉動(dòng)下，我國(guó)光伏組件出口規(guī)模已連續(xù)三年大幅增長(zhǎng)，平均增速超45%。2019年光伏組件出口至全球224個(gè)國(guó)家及地區(qū)，總出口額173.1億美元，占光伏產(chǎn)品（硅片、電池片、組件）出口總額的83.3%，同比增長(zhǎng)2.7個(gè)百分點(diǎn);出口量約為66.6GW，同比增長(zhǎng)60.1%，占全球出口市場(chǎng)的70%左右。

近幾年我國(guó)的電動(dòng)汽車出口也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，中國(guó)作為電動(dòng)汽車出口國(guó)的影響力日益增長(zhǎng)。2021年中國(guó)電動(dòng)汽車出口量比上年增加2倍多，達(dá)到50萬(wàn)輛左右，超過(guò)德國(guó)和美國(guó)，居世界首位，占世界出口市場(chǎng)的30%左右。根據(jù)英國(guó)艾爾西汽車市場(chǎng)咨詢公司的數(shù)據(jù)推算，2021年全世界電動(dòng)汽車產(chǎn)量為399萬(wàn)輛，其中中國(guó)產(chǎn)量為229萬(wàn)輛，占全球產(chǎn)量的57.4%;歐洲占22%，美國(guó)占12%，日本僅占0.9%。

由于未來(lái)能源轉(zhuǎn)型將走向以零碳電力為主的格局，因而我國(guó)的可再生能源電力、核電有很大的發(fā)展空間。一些研究預(yù)計(jì)未來(lái)中國(guó)的光伏出口會(huì)達(dá)到1.2億千瓦以上，風(fēng)電出口會(huì)達(dá)到5000萬(wàn)千瓦以上。零碳技術(shù)出口將成為我國(guó)出口的一個(gè)重要拉動(dòng)因素。

實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)將帶來(lái)能源和經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，良好的能源發(fā)展將助力我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。未來(lái)的能源轉(zhuǎn)型將更多依賴間歇性的可再生能源，因而高可靠度的電力供應(yīng)將構(gòu)成能源安全的核心，高度安全的能源供應(yīng)，是經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)碳中和路徑下的能源和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，也是支撐經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的動(dòng)力之一。轉(zhuǎn)型會(huì)帶來(lái)變革，這樣的變革需要全社會(huì)提高認(rèn)知，從政策、投資、技術(shù)研發(fā)等方面著手準(zhǔn)備這樣的變革，要盡力確保從目前開(kāi)始的投資走到應(yīng)該投入的地方，這樣才能更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為中央提出的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。