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2020年全球及中國能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度現(xiàn)狀分析及預(yù)測

綠色產(chǎn)業(yè)洞察發(fā)布時間:2020-08-26 09:50:34

  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

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國生物質(zhì)能源行業(yè)市場專項調(diào)研及投資前景分析報告》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)和消費革命戰(zhàn)略(2016-2030)》中,對能源消費總量、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)

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  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,我國一次能源消費總量也持續(xù)增加,對比一次能源消費總量增速和GDP增速可見,大多數(shù)年份的能源消費增速低于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

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  我國能源強(qiáng)度的下降主要由兩方面的因素驅(qū)動:(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告》中提到,中國服務(wù)行業(yè)每個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,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)

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  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)動下,長期持續(xù)下降。從美國經(jīng)驗來看,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)

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  而美國在煤炭消費量步入下行周期后,雖然其出口煤價隨國際煤價而波動,但國內(nèi)電廠煤價基本保持穩(wěn)定。

  美國煤炭消費量及煤價

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  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,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(與此同時產(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)、運輸、居民、商業(yè)等)間的能源消費結(jié)構(gòu),以及進(jìn)入終端消費的能源種類構(gòu)成(包括電力)。

  美國能流圖(2018年)

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  對比各國終端用能的部門構(gòu)成,中國的能源消費大幅集中于工業(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,在終端消費的能源種類中,一次能源直接消費的比例有所下降,而通過電力進(jìn)入終端消費的能源占比則從1990年的5.9%持續(xù)上升到2017年的23.9%。因此,終端能源消費的種類構(gòu)成趨勢一方面是電力替代一次能源直接消費,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)化效果評價方面研究較少,建議未來一段時間對以下幾個方面內(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)驗教訓(xùn)。但中國與兩國有著不同的社會制度、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)評價體系研究。許多專家學(xué)者從多個角度對我國能源結(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。構(gòu)建一套完整的能源結(jié)構(gòu)評價指標(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,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。現(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,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,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)

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  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中的占比將繼續(xù)提高

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  IEA三種情景下的發(fā)電量展望

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  IEA同時也展望了各類發(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總量及煤炭需求量展望對比

  數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

  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2016-2040年CAGR為-0.57%,而BP預(yù)計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%。

  事實上,截至目前,我國一次能源消費增速和煤炭消費增速都是高于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年的煤炭消費增長0.9%(BP口徑),繼續(xù)正增長。同時,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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