“双碳”目标下的能源转型：多维阐释与中国策略

温 馨

(西南石油大学，四川 成都 610500)

一、引言

在国内经济低碳转型压力增大与能源对外依存度不断提高的背景下，我国先后提出了“四个革命一个合作”的能源安全新战略和“碳达峰、碳中和”(以下简称“双碳”)国家战略，充分体现了我国积极应对气候变化的大国担当。能源是碳排放的主要社会活动来源，能源转型是实现“双碳”目标的重要途径和发展方向。相对于“能源革命”的“突变性”而言，“能源转型”是一个长期深刻的渐进变化。中国目前处于工业化中期，能源结构以煤炭为主。随着城市化和工业化的不断推进，中国的能源需求将继续增长。在高碳能源消费刚性和制度依赖的情况下，中国能源转型面临比发达国家更严峻的挑战。随着“双碳”目标任务的提出和各碳减排方案在全国各地的实践，能源转型内涵的丰富性逐步显现，正确理解能源转型的内涵，对我国科学制定符合我国国情的能源转型政策，早日实现“碳达峰”“碳中和”具有重要的意义。

二、能源转型的基本内涵

能源转型概念首先是在1980年德国科学院出版的《能源转型：没有石油与铀的增长与繁荣》[1]报告中提出，近年来学者相继从主导能源、能源转换等角度探讨能源转型问题，但学界对于能源转型的内涵一直没有统一的定义。大多数学者从消费端理解能源转型，即能源转型最终表现为长期的一次能源结构发生显著变化，表现为以氢为主的燃料比重增加，以碳为主的燃料比重不断下降。第一次能源转型发生在第一次工业革命时期，石油替代了煤炭。第二次能源转型发生在二十世纪七十年代，电力大规模替代了石油。目前世界正在经历第三次能源转型，以清洁能源开发与利用成本逐步降低，固态能源向液态、气态转化，低碳能源不断替代高碳能源为特征。邹才能[2]、王小林[3]、张宁[4]从能源结构、能源效率、能源价格、能源安全、能源政策等方面探讨了能源转型内涵。

从普遍性认识来看，能源转型表征可以概括为“一个目标、三个支柱”。“一个目标”即温室气体减排，“三个支柱”分别为能源效率提升、降低化石能源消费总量以及可再生能源最大限度替代不可再生能源。能源效率提升主要表现在能源的利用上，即单位能源消耗强度下降、能源需求的下降和能源利用率的上升；降低化石能源消费量主要表现为通过传统能源利用技术改进和创新，减少化石能源投入量和消耗量；可再生能源替代，主要表现在传统能源领域持续去产能和逐渐清洁化发展，新能源发展逐步占据主要地位，最终实现多能互补一体化发展。随着能源转型对社会经济生活影响的深入，另有一部分学者Kemp[5]、Geels[6]、郭丕斌[7]、Sigrid Damman[8]、吴一迪[9]、陈卓淳[10]等从社会-技术变迁的社会性结构视角分析能源转型过程，认为能源转型是整个社会系统政治、经济、文化各要素综合作用的结果，能源转型不能仅仅依靠渐进的技术创新，社会可行性也是推进或者阻碍能源转型进程的重要因素。本文借鉴演化经济学和系统论的思想，将能源转型置于技术与社会共同演化的系统分析框架中，分别从技术创新视角、市场体系视角、系统治理视角探讨能源转型的过程(见图1)。

图1 技术创新-市场体系-系统治理关系

三、“双碳”目标下能源转型的多维视角

“碳达峰、碳中和”背景下，新技术、新业态、新模式、新理念的影响不断叠加，能源转型的内涵和外延不断丰富。虽然“双碳”战略在一定程度上加剧了市场主体对绿色技术的依赖，但长期来看，能源、社会、经济系统将对能源转型的可持续推进发挥不可忽视的作用。

(一)技术创新视角下的能源转型

技术进步是通往“碳达峰”“碳中和”之路的重要抓手，是大力发展可再生能源、提升能效的主要手段。“双碳”目标下能源技术创新领域更加细分，既包括可再生能源开发利用技术创新，也包括通信、大数据、云计算等互联网行业的非能源技术创新，以及碳捕集、封存或者应用(即“CCS”或“CCUS”)等减碳技术创新以及以上技术与化学、材料、信息等基础学科技术的协同创新。瓦科拉夫·斯米尔[11]、顾海兵和张帅[12]、周庆凡[13]将技术进步视为能源转型的原动机，即技术进步引发新能量“原动机”机取代旧的“原动机”，从而推动能源效率和利用水平呈现量级式提升。IEA认为：能源科技革命将对能源设施装置、能源利用方式方面产生深远变革，表现为能源输送、储存以及使用的价值链增值。技术创新推动能源转型的过程应重点关注两个方面。第一，技术创新对能源效率的影响。能源效率的提高一部分来自于清洁能源燃料或原料的使用，一部分来自于煤炭等化石能源的清洁化利用，技术创新带来的能源效率提升有助于抑制能源消费的总体增长。第二，技术创新对新能源开发成本的影响。我国可再生能源已经有了很好的产业基础，风电、光伏等清洁能源的发电成本已出现大幅下降，光伏等新能源发电的平价上网，意味着即使财政补贴退出，新能源也具备与化石能源发电的同等竞争力，在终端市场上的大规模商业化推广应用已不再遥远。目前从国内技术研发现状来看，不论是大规模储能，或是“绿氢”和储热等新兴领域，“成本之困”始终是业内关注的一大焦点。在能效与成本的博弈中，如果能量原动机的效率和可靠性高，即使新燃料价格相对较高，新燃料也能借助综合成本优势成为主导能源。在满足能效和价格优势的基础上，能源转型的成功概率会大大增大。

(二)市场体系维度下的能源转型

提高可再生能源比重是能源转型的重要目标，在达到这一目标的过程中，市场体系作为能源运行的载体，将发生一系列深刻的变化[14]。当现有能源体系已经不再适应可再生能源的发展，随着清洁能源新增容量的提高，就应该把能源市场体系变革作为能源转型的又一核心内容进行审视[15]。

一是能源生态面临重塑。因受到各细分技术创新领域的深远影响，“双碳”目标的推进将加速能源商业模式的颠覆式创新、生态圈的重塑，主要体现在：第一，能源供给侧市场的变革。多能互补的能源供给方式将替代单一供给的方式，电网企业、燃气公司正转型成为综合服务商，分布式供能将替代大规模集中式的传统供能。第二，能源需求侧管理的变革。借助于数字化技术，包括传感器、大数据和人工智能平台，精细化用能将替代过去的粗放式用能；数字化技术、能源互联网等使得能源信息透明化公开化，降低了信息不对称性。随着能源市场的交互发展，更多信息实现双向交流，能源生产和消费将呈现更加均衡化的特征，能源整体市场结构也更加稳定。第三，能源市场组织形态的变革。高度垄断的能源市场将被竞争性市场取代，民营企业、外资企业不断向能源上下游产业链渗透，多元供给主体将推动形成竞争性交易价格。第四，能源基础设施形态的变革。可再生能源包含了众多品类，各品种能源技术特性具有一定的差异性，对基础设施的要求并不相同，有的基本与现有能源体系兼容，如水电，但另有一些能源例如风能和太阳能则更适合分布式、小功率等模式。除了新型能源基础设施，传统基础设施也将依托新型信息技术向智慧能源基础设施转型升级，这将吸引大量的投资进入。相对于能源物理形态，能源市场形态的变革是我们未来需要关注的重要维度。

二是电力市场体系建设成为碳排放目标任务达成的关键。根据国际可再生能源署在2019年发布的报告中预测，电力将在2050年逐步成为主要能源载体，终端消费占比将从20%增长至将近50%，可再生能源将能够在经济上提供全球大部分电力需求(86%)。在当前第三次能源转型过程中，随着清洁能源开发与利用成本逐步降低，未来将有大规模可再生能源接入电网。因此，建立低碳、安全、高效的新型电力系统是能源转型的重点。火电是我国碳排放中最大的排放源，(1)国际可再生能源署《全球能源转型：2050年路线图》(2019版)。2020年我国全社会碳排放约106亿吨，其中电力行业碳排放约46亿吨， 工业领域碳排放约43亿吨，电力行业碳减排是“双碳”目标下能源转型的重中之重。

(三)系统治理视角下的能源转型

能源生态的变迁将助推能源网络治理模式的不断发展。“双碳”目标下，新型能源生态需要贯彻新的理念、运用新的模式对用能主体进行统筹协调管理。新的能源网络具有多重特点，一是现代能源网络的治理主体相较于传统能源网络更加多元，包括政府、能源生产企业、能源消费企业、储能供应企业、互联网服务公司、金融企业、信息技术平台公司、居民等，能源消费者将同时成为生产者，网络关系更加复杂，能源治理面临更大挑战，考验决策者水平；二是多能协同的综合用能模式将取代各自独立的能源品类用能模式，通过增加不同种类能源之间的转换，能源利用的灵活性不断增加。这一系列的变革意味着未来能源市场结构将更趋于扁平化、去中心化、互动化。与管理不同的是，治理更加强调公共部门与私人的机构或个人持续互动，其基础不是控制而是协调，其方式不是把控结果而是强调过程，这更符合未来能源转型生态特征。

2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议指出，实现碳达峰、碳中和，是“一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。系统视角下，能源转型是社会系统、能源系统、经济系统、生态系统相互耦合的整体。能源转型不仅包括了技术的变革、结构的优化、市场模式的创新、能源治理现代化等能源系统多层面的内容，也与社会消费行为、文化认同、财税制度、环境保护、经济激励、市场监管等社会、经济、政治系统层面的变化息息相关。制度是治理的依据，治理是制度的实践，两者相辅相成，相得益彰。系统治理下能源转型涉及的领域非常广阔，不仅包括社会经济制度、能源制度，同时也包括制度实现的过程，如体制、机制、法治的保障等。

四、“双碳”目标下能源转型多维视角的互动与协调

能源转型是多维度内涵层次的统一，技术创新维度代表着能源转型的源动力，市场体系代表能源转型的实现载体，系统治理则意味着为能源转型提供全方位保障。三者相互联系，辩证统一，通过相互作用共同推进能源转型进程。

(一)技术创新是能源转型的决定性因素和根本动力

从马克思主义关于生产力和生产关系的视角来看，技术创新代表的是生产力，是决定能源资源生产、组织、分配关系的根本。因此，能源技术创新是能源结构、形态、体系变化的前提。第一，技术创新能将清洁能源理论储量转化为现实产能，提高清洁能源的开发效益，提高社会清洁能源占一次能源的比例，优化能源结构；第二，技术创新能优化能源系统运行。通过技术创新，既能从需求侧降低新燃料新原料成本价格，提升用能效率，在建筑、交通、化工、商业等领域加快新业态推广与利用，又能在供给侧提升管理水平，实现能源智能化调度、调控、监管，从而提升整个能源系统运行效率。第三，技术创新倒逼体制改革和制度创新。技术创新推动了清洁能源发电快速发展，产生了微电网等新业态、新模式，但由于并网技术和市场机制约束，需要政府出台可再生能源电力消纳保障机制和政府补贴政策推动转型发展。第四，技术创新改变能源消费者用能模式，重塑能源生态。“产消合一”(2)“产消合一”是未来学家托夫勒在2006年在《财富的革命》一书中提出的一个崭新概念，意指在现实生活中广泛存在但被严重忽视的非正式生产部门中存在的生产消费同期行为。已经在能源领域得到了大量应用，对于能源用户来讲，未来不仅满足于自我消费，还会增加商业的选择性，甚至参与商业活动。最后，技术创新还能推动智慧政府、企业数字化发展进程，创新能源监管方式，实现远程控制、智慧监测。因此，技术创新在能源转型中占据原发动机式的重要地位，是决定能源转型的根本动力。

(二)建立系统视角下的现代能源市场体系是能源转型的根本方向

系统论认为系统中各要素相互关联而非孤立存在，构成一个不可分割的整体，因此系统内的整体效应远优于部分的简单加总。从这个角度来看，能源转型应是在新的清洁能源技术与互联网技术支撑下，能源产供储销全产业链实现了全方位的变革，而不是新能源品种在传统能源品种上的简单叠加、升级和转化[16]。现代能源市场体系包括企业组织、行业结构、基础设施、市场秩序、商业模式等多方面的内容，其中行业结构、基础设施与商业模式将成为关注重点[17]。

能源市场体系的发展是技术创新与能源生态演进共同推动的结果，技术创新引发了能源结构与能源系统的变革，传统能源市场体系与现有能源市场体系的不适应性凸显，因此现有能源市场体系将与新的创新要素融合转化，不能适应的部分被市场摒弃。在演化过程中，能源生态被打破，市场格局重塑，市场主体更加多元化、结构更加扁平化，信息更加透明化，社会-经济-能源融合程度进一步深化，对能源治理提出了更高的诉求。

清洁、低碳、安全、高效的现代能源市场体系不能孤立于更广泛的社会经济体系，应服务于现代工业体系发展，服务于新基础设施建设，服务于国民消费和公共服务体系建设。现代能源市场体系的建立需注重各行各业，特别是工业、建筑、交通行业的能源消费总量，全力推进布局优化、结构合理、联系紧密、城乡协调、安全可靠的管网和电网等基础设施建设。能源系统只有实现内部与外部的高度耦合，才能将能源发展优势转变为经济和社会发展的优势。如果能源结构转型是微观层次的能源转型，那么能源市场体系转型是中观层面的能源转型，经济社会体制的转型则是宏观层面的能源转型。

(三)治理创新是推动能源可持续转型的根本保障

制度是治理的依据，制度的性质决定治理的方式；治理是制度的实践，制度的实践过程就是治理。当前的能源转型主要是气候和环境问题倒逼政府政策推动的结果，而非市场自发驱动的。化石能源从探明储量和转换效率来看都还没有达到极限，且在供能效率稳定性、基础设施保障和商业成本上具有比可再生能源更大的优势，因此，可再生能源在推广中依然面临重重困难。目前，能源转型过程中仍存在一些问题：相关部门各自为政的问题，每个部门各自制定推进重点、方向与速度；消费者面临更多元化选择，主体性意识更加强烈；企业在“新旧”交替中不断摸索定位，探索转型发展。因此，中国需要整体的谋划和更具前瞻性的战略设计，推动基于政府-企业-居民多方参与、协作共赢的能源治理模式创新，为能源转型提供技术创新的土壤，营造开放、透明、公平的现代市场体系，促进市场新业态发展，保障能源转型的可持续进行。

五、“双碳”目标下中国能源转型策略取向

尽管我国在践行新发展理念，大力实施能源结构调整和碳减排工作上取得了显著成效，但我国作为能源消费大国，碳减排工作依然面临严竣的挑战和考验。从能源结构来看，2020年，我国煤炭消费总量占全国能源消费总量的56.8%，石油消费总量占比18.9%，水电、核电、风电产量消费总量占比16.1%，天然气消费总量占比8.4%。从产业结构来看，我国高耗能产业占比偏高，综合能源效率偏低，减少碳排放总量任务艰巨。能源转型不仅仅意味着新的能源形式在能源消费结构中比重的上升，其本质是能源系统、社会经济系统的整体性转型。根据上文的分析框架，“双碳”目标下中国能源转型策略取向应该符合能源技术转型、市场体系转型、系统治理转型三大转型趋势，并为之提供必要的支撑。

(一)推动多层次核心技术领域协同创新

虽然我国科技创新战略的持续推进大大提升了可再生能源、节能减排、智能电网等能源领域技术水平，部分甚至已经达到了国际先进水平，但综合来看，部分卡脖子技术和装备仍储备不足，制约了相关产业的发展。因此，我国应根据能源转型技术创新的不同领域、不同类别进行细分管理，制定不同的研发战略。

第一，抓紧布局前沿的碳减排技术。“碳中和”目标的提出，将CCUS技术提到了前所未有的高度。由于CCUS技术在重工业和化石燃料行业具有巨大的碳减排潜力，我国应在激励政策、标准体系、商业推广等方面制定相应规则，同时密切关注该领域的国际动向，推进合作交流。第二，重点攻破颠覆性、卡脖子技术。不同能源技术的创新和突破越来越依赖于基础学科和原始技术的发展，如基础材料、先进制造和信息通信技术等，它们在理论、设备和材料上有着共同的基础和内生动力，因此某一领域的重大突破可以同时导致能源技术多个方向的飞跃发展[18]。随着能源生态的复杂化，能源、材料、环境、信息和数据等交叉方向的基础理论研究和实践创新将会越来越重要[19]。对于那些能够颠覆以往的价值网络，建立新型的价值节点，带动技术链条的快速突破，从而引发市场格局的重大调整的技术创新，我国应加紧形势研判，绘制科技创新路线图。第三，稳步推进提升能效及改进能源系统运行效率的关键技术。面对能源互联网的快速发展的新形势，我国要加快新能源发电技术、大容量远距离输电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、冷热电多联供、智能微网、园区综合能源系统等技术的研发；在可再生能源的开发利用方面，推进生物质能直燃发电技术、非常规油气探测技术以及智能传感技术、太阳能光化学利用技术、智能运维技术氢储能等技术研发；在传统化石能源节能减排方面，加快煤炭高效燃烧技术、煤电废物控制技术、聚变能源、聚变裂变混合等关键能源技术领域研发。

(二)大力发展以能源新型生态为特征的智慧能源体系

市场体系转型就是要在新的市场格局、重塑的能源生态基础上，建立与新的生态相适应的市场体系。智慧能源体系充分体现了现代能源市场体系的特征，是实现能源数字化、智能化转型的重要途径，也是实现降碳、减碳的重要手段。一是开展微电网、泛能网等综合能源利用试点，提供“双碳”目标下智慧能源解决方案。基于物联网、云计算等先进技术，对试点工业园区、大型企业能源耗费和安防环境进行全方位监测诊断，实施有效的能源管控和节能手段，企业能达到节能降耗，优化增效的目的[20]。二是为智慧能源的发展提供数据平台支撑。综合能源市场发展需要促进能源基础设施的联通、打破不同能源之间的壁垒，推动能源综合管理与协调利用[21]。市场主体通过打造能源数字经济平台，汇集煤、油、气、电等各类能源全产业链数据，运用大数据、物联网、云计算等技术解决行业痛点。三是在发展中应大力支持碳绿色信托、绿色信贷、碳交易等新业务，推动智慧能源经济发展。

(三)以能源结构转型为重点优化能源市场体系

能源市场体系包括石油市场、天然气市场、煤炭市场、电力市场等多个市场。“十四五”期间，调节能源结构，实施可再生能源替代，控制化石能源消耗是能源工作的重点，也是优化能源市场体系的关键。一是不断扩大可再生能源在能源消费中的占比。充分利用我国新能源禀赋优势，“身边取”与“远方来”有机结合，有序推进新能源开发、运输与利用；推进化石能源清洁化转型和集约化利用，通过监督、考核的方式推动大型化石能源企业向低碳业务转型；不断完善可再生能源电力消纳保障机制，建立储能、调峰等配套设施。二是大力推进电力行业尤其是火电行业碳减排。一方面要合理控制燃煤电厂规模，另一方面要提升清洁电力在总发电量中占比。在配套措施中，我国需要进一步加强低碳电力立法，创新碳减排交易机制，完善发电侧、输配侧和需求侧相关制度[22]。

(四)加强能源转型与社会不同领域的协同规划

“双碳”目标下能源转型与社会经济系统的交互融合将越来越深入，能源转型政策应以全域性、动态性的系统性思维进行建构。一是加强能源转型与不同社会领域的协同规划。进一步提高能源利用在城市规划中的地位和作用，关注与能源行业联系密切的碳链条，跟踪碳排放大户，加强建筑设计、交通运输、产业布局中与能源转型方案的协同规划，实现全方位统筹，保证每个领域目标的顺利落地。二是在能源转型与社会经济的协同发展中，探索打造“双碳”+能源扶贫新模式。理顺资源所在地政府、企业、社区、人民群众等各方关系和利益，大力发展高附加值产业及配套设施，积极引入社会资本，使资源地在低碳资源开发过程中能够充分享受资源收益。

(五)以数字化推动宏观调控与治理能力提升

大数据、人工智能等新型技术的快速发展为能源监管方式提供了新的工具和手段。在能源市场体系的变革中，要大力推动智慧政府建设，提升宏观调控和能源监管水平。一是以多能协同的综合规划模式取代各自独立的能源品类规划模式。为尽快达成协同目标，应加强能源网络基础设施的互连互通，推进综合能源系统的试点、监测与管理，在规划、建设、改造中统筹能源流、物质流、信息流的共建与共享。二是利用能源互联网数字平台实现智慧化碳排放管理。推动能源大数据中心和调度中心建设，搭建应急管理、资源协调、监督管理等功能各类数字平台建设，通过人工交互、人工智能、数据传输、大数据、泛能网等先进技术手段与政府决策的科学融合，为制定能源管理措施提供依据[23]。

(六)为能源转型提供激励性、保障性政策

第一，推进能源价格改革，让价值规律引导能源流向。价格是资源配置的重要抓手，我国电力体制改革与油气体制改革已经进入攻坚期，未来要进一步加快光伏发电、燃气发电、核电等上网电价改革，建立体现资源稀缺性、环境成本与代际公平的价格，倒逼能源清洁化转型。第二，营造良好的市场交易环境。降低外资和民间资本参与能源投资的门槛，促进不同所有制企业公平竞争，加快绿色债券和绿色信用标准体系的建设，完善市场监管制度，充分发挥社会资本对可再生能源市场的巨大撬动作用[24]。第三，为可再生能源产业新增容量提供多元化政策保障。在可再生能源发展中要注重与电网发展规划相适应，因地制宜进行战略布局，同时加快完善可再生能源电力消纳保障机制。第四，完善碳交易市场相关制度。未来能源企业将成为碳交易市场的重要主体，碳交易市场的稳定运行将对能源企业转型产生积极影响。因此，要进一步推进全国统一碳市场制度建设，科学建立风险监测和预警机制，维护市场的总体稳定[25]。

(七)激励企业与社会大众积极响应并参与能源转型进程

系统治理转型中的系统性思维和治理逻辑，对政府、企业和社会大众协同共治提出了更高的要求，这就需要调动各方力量主动参与，共同发力，达到整体效应最大化目标。价值信念、风俗习惯、文化传统等非正式制度在社会发展中的作用往往受到低估，从国外经验中可以得知在能源转型进程中，消费偏好、社会道德将有效促进绿色低碳经济发展。在“双碳”目标下，能源转型还应纳入社会、人文发展框架进行考虑。一是营造社会大众全民参与的绿色氛围。通过大力宣传和引导，让各行业企业和社会各界坚定树立全面绿色低碳转型的理念信念，在全社会营造出遏制“两高”行业盲目发展的社会环境和舆论环境。二是对居民绿色低碳消费方式加强引导和宣传，促进居民参与节能减排的商业活动，最终形成全民低碳、全民节能的社会体系。三是激励企业积极创新商业模式，构建能源供需互动的新业态，激发多主体参与热情，形成用户端、企业端、社会端多方受益的良好态势。