王兵，陆峰，管欣梦，等. 保供降碳目标下能源转型模式及转型时点分析[J]. 中国煤炭，2024,50（7）：8-18. DOI：10.19880/j.cnki.ccm.2024.07.002
WANG Bing, LU Feng, GUAN Xinmeng, et al. Analysis of energy transition mode and time node under the goals of energy supply guarantee and carbon emission reduction[J]. China Coal，2024,50（7）：8-18. DOI：10.19880/j.cnki.ccm.2024.07.002
应对气候变化目标要求全球能源系统进行广泛而深刻的转型。在过去的大半个世纪，世界各国能源转型进入快速发展阶段，由于资源禀赋、能源战略、技术水平等差异，各国能源转型进程呈现出明显的异质性特征。笔者基于对世界主要国家能源转型特征与减煤路径的分析归纳，提出了4种能源转型典型模式：能效提高模式、增气减煤模式、煤炭洁净利用模式、新能源替代模式，揭示了不同模式在不同时间点上与经济社会发展如何交互影响国际能源转型的内在驱动机制。采用面板数据模型识别了影响能源转型模式的重要因素，并利用历史趋势分析方法对我国化石能源消费“拐点”与减煤时间节点进行研究。研究发现，当人均GDP达到25 500美元时，发达国家即出现化石能源减少拐点。国家创新指数和城镇化与煤炭消费占比呈负相关，第二产业增加值占比与煤炭消费占比呈正相关。指出，我国预计减煤时间范围在2028—2035年，化石能源消费减少时点在2040年左右，考虑到我国煤炭为主的能源资源禀赋，我国能源转型目标的实现须依赖于煤炭洁净利用为主的转型路径，大力发展低碳化现代煤基能源体系，改变传统煤炭利用理念与方式，为未来多能耦合的新型能源体系提供重要支撑。
王兵（1987- ），男，湖南张家界人，中国矿业大学（北京）能源与矿业学院副教授、可持续发展与能源政策研究中心副主任，北京市优秀人才培养资助计划人选(2017)，北京市“双百行动计划”青年教师调研团队人选(2018)，阿里巴巴阿里活水计划学者(2019)，兼任中国“双法”研究会能源经济与管理研究分会理事，担任EI期刊Energy Engineering编委与客座主编、《能源与气候变化》期刊编委、《煤炭经济研究》青年专家委员会委员。长期从事能源系统工程的研究和教学工作，在Energy Economics、Applied Energy等期刊发表论文40余篇。E-mail: bingwang_bit@163.com
首先，深入分析了能源转型模式的时间转换规律。发现4种典型模式：一是以技术进步为特征的能效提高模式，二是以天然气等清洁能源替代为特征的增气减煤模式，三是以煤炭清洁高效利用为特征的煤炭洁净利用模式，四是以大力发展新能源为特征的新能源替代模式。从不同转型模式历史发展轨迹看，能效提升在各国能源战略和政策中居于优先地位。为应对气候变化和保障便利的能源供给，增气减煤模式在欧洲地区率先得到普及。20世纪后半叶，随着信息技术革命驱动经济增长而带动能源消费持续增长，煤炭大量燃烧后产生的二氧化硫问题成为煤炭清洁利用的开端。近年来，为充分利用煤炭资源，减少煤炭消费高碳排放，促进煤基体系低碳化发展，煤炭洁净利用模式成为世界煤炭消费大国的关注重点。
其次，阐明了能源转型模式特征及其与社会经济状况间的内在联系。能效提高模式主要特征是在技术进步和产业结构优化等因素推动下能源利用效率不断提高，是能源资源稀缺型国家降低能源消耗和减少能源进口依赖的重要途径，以日本、韩国、美国为典型代表国家。这些发达国家产业结构以现代服务业为主，城镇化率较高，资源配置优化使得能耗增长缓慢甚至在降低，能源消费技术水平先进，总体能效水平较高。相对丰富的天然气资源储量、充足可靠的天然气进口渠道、相对发达的经济发展水平是多数国家选择优质天然气的主要原因，典型代表国家包括美国、法国、德国和英国。2022年，中、美、英、德、法等城镇化率分别为62.51%、83.08%、84.40%、77.65%、81.51%，更高的城镇人口占比会带来钢铁水泥等高耗能产品的大量使用，拉高能源需求。煤炭洁净利用技术可以有效提高煤炭利用效率，减少污染物和温室气体排放，是煤炭消费大国优化能源结构、减少能源消费的重要途径，尤其是煤炭资源丰富、油气资源紧缺型国家实现油气替代的战略选择。可再生能源消费在各国能源结构中的比重快速上升，大力发展新能源是当前和未来世界能源转型的主要方向。
再次，基于面板回归模型，对我国未来化石能源消费拐点进行预测研究。分析OECD （经济合作与发展组织）国家能源消费的影响因素，探究OECD国家化石能源消费由正转负时的社会经济水平，模拟预测了在高、中、低3种不同经济增速下我国达到化石能源消费由正转负的“拐点”时所处的具体年份。随着人均GDP的增长，化石能源消费不断增加，但当人均GDP达到一定水平后，化石能源消费会有所减少，出现由正转负的“拐点”。可以看出，研发支出占比、城镇化率与工业增加值占比均与人均化石能源消费呈现显著的相关关系。
最后，分析基于历史趋势的OECD主要国家及我国减煤年份。典型国家出现煤炭消费峰值的社会经济特征分析可以看出，其当时天然气消费占比已超过15%，城镇化率超过70%，第二产业占比低于30%，且人均GDP在20 000美元以上，煤炭消费增速逐步降低为零，国家能源消费总量达到峰值。我国缺油、少气、富煤的资源禀赋特点决定了煤炭主体地位短期内难以改变，而以煤炭洁净利用模式为主的转型路径支撑与巩固了煤炭主体地位。在煤炭清洁高效利用的能源转型模式情景下，通过煤炭能源转向煤基能源体系，加大煤炭清洁高效利用，转变煤炭的燃料属性到煤基原料属性，2020—2035年属于减碳不减煤时期，2035—2050年属于减碳少减煤时期，对应年份的煤炭消费占比为47%~34%，2050—2060年属于减碳稳定煤时期，对应年份的煤炭消费占比为34%~29%。我国预计减煤时间在2028—2035年间，减煤时点在2035年左右，届时煤炭消费占比在47%左右，2050年煤炭消费占比在34%左右。
图2 世界典型减煤国家能源强度对比
图3 典型国家减煤增气的能源消费结构演变过程
图5 人均化石能源消费影响因素
图6 OECD主要国家及我国减煤年份相关指标
图7 煤炭清洁利用情景下我国煤炭消费及其占比变化趋势
