作者：袁锐　国家能源集团广西分公司副总经理

　　新世纪以来，许多有识之士接连发出呼声：“我们正处在能源变革的前夜，21世纪将是可再生能源的世纪”。当本世纪已过五分之一，2021年将临，能源变革时代终见曙光。2020年9月22日，国家主席习近平在联合国大会上表示，中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取2060年前实现碳中和。这一承诺迅速登顶全球热搜事项。根据统计，中国碳排放已经达到约100亿吨/年，位居世界第一。虽然中国人均排放量还远低于西方国家，但总量确实惊人。碳中和意味着碳排放和碳汇(指植物吸收CO2和人工CO2捕捉)相等，按照预测中国碳汇远期大约能达到15亿吨左右，那么未来碳排放量需要比目前减少90%才能实现碳中和，这将是未来中国在国际社会责任领域最大的挑战之一，将给中国能源工业带来深远的影响。

　　数据来源：国家能源集团、美国能源上市公司NEE

　　能源变革已安度前夜。地球上的生命全部来自碳基，而有机体光合作用产生的化学能主要以碳为基础的化学形式存在。石化能源是最主要的不可再生能源，本质是远古的太阳能通过有机物的光合作用和各种自然过程，被以煤和石油、天然气等碳氢化合物的形式保存下来。石化能源具有相对高能量密度和易获得性，仍然是现今电力、交通、化工等人类活动所需能源的主要来源。

　　传统上，无论是氢能还是电能都是二次能源，只能从化石能源转换而来。无论是不是能源产业史的必然，人类对能源的利用一直都存在着明晰的主辅两条轨迹。

　　主线是以能量密度作为逻辑，人类历史上利用的主体能源基本上从低能量密度向高能量密度逐一进化。从远古时代的植物、柴火、动物脂肪、木炭等到煤炭、石油、天然气等化石能源再到人人憧憬的核聚变反应，意味着人类能源需求的机动性、高效性、时间空间的平衡性得以满足。

　　然而自第一份具有法律约束力的气候协议《京都议定书》签署以来，另一条路径，即高碳化的能源向低碳和无碳转型(理论上包括可再生能源、氢能、核能)，渐成20年来能源行业发展和变革的主旋律。例如：最新一代的锂电池车，其能量密度极值只有汽油的1/40，但包括东京在内的许多城市已准备在2030年前禁售汽油车。这是人类意识到温室气体存在和危害而被迫接受的准则，同时能源的道德溢价越来越高，排放和处置带来的外部性越来越成为制约主体能源地位的因素。

　　能源变革的中国贡献是决定性的，挥别2020，当各国纷纷以政策宣誓和法律的形式将二氧化碳净零排放作为能源发展可预见的目标，当习近平总书记在金砖国家领导人峰会上强调，碳减排目标将说到做到，我们坚信，能源变革已安度前夜，能源变革已见曙光。

　　图表：能源利用效率示意

　　数据来源：《光的历史》威廉•诺德豪斯1997，芝加哥，芝加哥大学出版社

　　图表：美国能源上市公司NEE发电技术成本趋势预测

　　数据来源：Wind、Bloomberg、综合

　　依据目前市场的共识，化石能源终端需求将逐步萎缩，电力公司将成长为舞台正中的主流能源公司。

　　第一，再电气化趋势明显，电力在终端能源消费中比重不断扩大。

　　电力终端需求持续增长，保守估计到2050年，终端能源消费中，电力消费将从现在不足25%上升到50%以上。

　　图表：电力和氢终端需求的变化趋势

　　数据来源：BP世界能源展望2020

　　人均用电将继续增加，这部分增长主要是电力可达性和公平性带来的，2018年人均用电量不足1500度/年的人口占总人口48%，即全世界有一半人口无法保证全天持续获得电力，2050年这一比例将减少到23%。能源强度持续下降，将减缓一次能源增长速度。电力供应将持续增长，装机保持年增长2%的速度，显著快于全球经济增长和能源总需求的增长。

　　图表：电力需求增长大幅领先一次能源需求的增长

　　分行业看，到2050年，电力、氢、生物质为燃料交通工具将达到50%，交通行业内燃油交通工具将下降至40%。同时，交通上的清洁化趋势与机器人自动驾驶互相促进，联系紧密。以发电为核心的综合能源建筑利用将使得建筑取暖近似实现碳中和;化石能源将继续存在于某些工业生产流程中，比如水泥、冶炼、化工等行业，但是氢燃料可以部分满足需要高温作业流程的产业，无论蓝氢还是绿氢的制备过程需大量耗电，氢燃料将作为可再生能源发电通向未来的中继者，将在本世纪上半叶后期逐渐占有一席之地。

　　图表：交通行业内最终能源消费的份额

　　图表：电动出租车占乘用车完全行驶里程的份额

　　第二，一次能源结构将日趋清洁低碳，直到实现碳中和甚至负排放。

　　为达到政府间气候变化专门委员会(IPCC)AR6所要求的2℃目标以内，全世界迅速行动起来，逐步转变自身化石能源占主导的能源结构，保证2050年前全球可再生能源((指非水可再生能源(Non-Hydro Renewable)))供应总量达到一次能源供应量的一半，化石能源占一次能源比例下降到40%，这是一个艰巨的任务。

　　图表：可再生能源占一次能源的份额

　　图表：碳氢化合物使用水平趋势

　　各国的能源系统结构都将带来革命性的改观，尤其是对以煤炭为主导的中国能源产业布局重塑将是史诗级的。

　　图表：低碳转型导致各国燃料结构逐步趋同

　　为达成以上目标意味着：

　　1、到2050年发电消纳的一次能源比例将从现在的46%上升近60%。

　　2、通过十年的努力使2030年世界发电量中风光发电的比例超过25%(预计2020年这一比例不超过8%，中国高于全世界平均)，到2050年要达到55%甚至更高水平;由于水电的大规模开发基本结束，可再生能源的开发主要集中于风光，预计到2035年前，风光发电的新增装机规模将保持常态化的高位，平均每年新增3.5亿千瓦/年的装机规模将是本世纪前20年平均水平的6倍，由于技术进步带来间歇性能源消纳问题的逐步改善，风光装机增长量会逐年增加，可能出现最高6亿千瓦/年的新增装机峰值。

　　图表：风能和太阳能发电装机的年平均增长

　　风能、光伏的投资预计达到5000亿美元/年，由于风光能技术和工程学上的成本也在迅速下降，部分抵消了投资的增长，年投资强度只相当于近年来的2到3倍。

　　图表：风能和太阳能年平均投资水平

　　3、在储能技术成熟之前，化石能源将逐渐成为调峰电源。现有机组将进行大面积的灵活性改造，以适应电网新的安全需求，剩余火电装机将逐步到龄退出。对火电机组的投资和改造将不只集中于调峰的深度和灵活性上，也同时要求提升调峰的效率。由于中国的火电机组普遍年轻，部分机组可能被迫面临提前退役，化石能源如果能提高效率同样可以达到减排的效果，中短期会延缓化石能源被可再生能源取代的时间。随着CCUS(碳捕捉利用和封存技术)逐步成熟，到本世纪中叶，火电机组的CCUS投资可达年均1000亿美元。配备CCUS的火电企业如果掺烧生物质能源，发电碳排放为负，获得的碳汇有一定的市场价值，碳税价格的逐步提高，将使得CCUS发电变得有利可图。

　　图表：平均年投资水平和预测

　　

　　中国发电企业如何面对即将到来的能源革命?

　　在传统电力企业转型过程中，同样存在胜者为王，赢者通吃的新经济规律，从今天起可再生能源装机的规模是压倒一切的。

　　中国几大发电企业对新能源的发展一直保持较浓厚的兴趣，对能源变革也有敏锐的嗅觉。比如：国家能源集团所属龙源电力公司，2007年成为全世界第一家风电装机突破百万千瓦的的电力企业，国家电投通过近年的超常规发展，成为世界上最大的光伏发电站运营商，并宣布将于2023年实现国内“碳排放达峰”。不过由于新能源补贴政策不连续，对低碳能源发展方向和成本的趋势没有形成共识，各个发电集团的新能源装机增长显示出了比较强的阶段性。大型发电集团的火电装机存量过大，即使每年新增一个美国存量的清洁能源装机，依然不能从根本上扭转现有化石能源发电装机占主导的局面。