新形势下技术创新对能源转型的影响研究

温 馨 郭燕飞 杨琪敏

(1.西南石油大学 经济管理学院；2.四川石油天然气发展研究中心；3.四川川油物业有限公司，四川 成都 610500)

0 引言

随着气候变化对全球经济影响加剧，各国对环境问题越来越重视，纷纷出台能源政策、环境政策以降低碳排放，能源绿色低碳转型已经成为世界共识,技术对经济转型发展具有引领性作用。因此，在能源领域推进绿色技术创新、构建以清洁能源为主的现代能源体系刻不容缓。

我国作为能源生产和消费大国，2019年，煤炭产量占全国能源生产总量的68.8%，消费总量占全国能源消费总量的57.7%，石油产量占比6.9%，消费总量占比18.9%，水电、核电、风电产量占比18.8%，消费总量占比15.3%，天然气产量占比5.7%，消费总量占比8.1%。由此可见，我国煤炭产销量均占据主导地位，清洁能源利用比例较低，能源结构不合理，在经济绿色高质量发展背景下，能源转型要求越来越迫切。然而，能源转型不能一蹴而就，需要经历较长的变革过程，这个过程离不开技术创新支持。本文通过分析技术创新的不同层次及其对能源转型的作用，表明通过技术进步与创新，不仅能够加速能源转型，还会深刻改变能源发展前景和格局[1]。

1 能源转型的内涵

近年来，随着主要发达经济体经济持续下行，全球经济增速放缓，寻求经济高质量发展之路成为各国共同的发展目标。在气候变化影响下，世界各国更加重视能源结构调整和经济的绿色发展。寻求更为低碳高效的能源，推动能源转型已成为当前的重要趋势。

能源转型内涵丰富，可以概括为一个目标、三个支柱。一个目标即温室气体减排。中国历来提倡人与自然和谐相处，无论是打赢蓝天保卫战还是打好污染防治攻坚战，控制温室气体排放都是重要的一个环节，2020年为能源“十三五”和“十四五规划”承接之年，国家依然将绿色低碳发展作为能源转型的重要目标，并表示将采取更有效力的政策措施力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值，争取在2060年前实现碳中和，最终实现清洁能源取代化石能源，真正做到无污染排放，消除环境压力[2]。三个支柱分别为能源效率提升、节能降耗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、能量需求的下降和能源利用率的上升；节能降耗降低化石能源消费量，降低主要表现为通过传统能源利用技术改进与创新，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，在现阶段突出表现为天然气的持续推广与使用[3]。

2 推动能源转型的三大技术创新领域

新一轮能源技术革命孕育新的能源技术成果，新的能源技术正以前所未有的速度更新换代，清洁能源发电、先进核能技术、储能技术、能源互联网等具有重大产业变革前景的颠覆性技术应运而生。随着数字化、云计算、物联网等新能源互联网技术的应用，能源产供储消各环节正发生变革。技术创新覆盖能源行业的方方面面，涉及能源发展的各个对象，作用于能源产业链的上中下游，为能源转型提供了可靠保证。尽管世界各国基于自身资源现状对能源技术创新的认识有所不同，但总体而言能源技术创新主要分为能源技术创新、节能减排技术创新、信息技术创新三个方面。

2.1 能源技术创新

近年来，能源行业发展经历了从一次能源开发利用到绿色能源优先发展，从能源利用途径单一到能源系统综合发展阶段，从光伏、风力发电到光热发电，能源技术创新不断引领能源结构优化，调整能源转型方向。在一次能源领域，勘探开发技术重点不断向更深层次推进，炼油化工在分子炼油、催化材料、原料多元化等不断创新。火力发电呈现大型化和高参数化趋势，效率和环保水平不断提高。清洁能源技术创新向扩大范围提高效率同时降低投入的方向发展，促进清洁能源与传统能源之间多能互补和综合利用。水电领域攻克一系列安装机组方面的技术难题，建立特大型水电示范工程。开展各类输电技术设计与研究，实现超临界燃煤机组发电、核电常规岛等，搭建起智能电网。规模储能加快实用化步伐，储能技术在反应机理探索、电化学体系新设计、新材料开发方面成效显著。在能源产业方面新能源汽车广受关注，燃料电池技术创新、无人机驾驶电动车等显示出能源技术创新的强大动力。因此，能源技术创新正通过各方面融入能源转型的过程，为能源转型提供强大动力支持。

2.2 节能减排技术创新

发展绿色能源是能源转型的必然选择，对降低能源紧缺压力、有效解决环境问题和改善能源消费结构具有重要作用，而促进节能减排技术创新是实现能源清洁低碳发展的重要途径[4]。纵观全球，节能减排技术创新主要集中在清洁能源重点开发利用、化石能源高效利用、关键材料等重点领域。国家能源局响应生态文明体制改革号召要求在能源领域实现煤炭节能技术创新，利用系列创新技术对燃煤电厂灵活改造，通过减少蒸汽阻力损失和热降损失实现节能降耗，保证燃煤电厂安全高效运行；传统能源循环利用技术创新，如废气余热循环利用低碳排放供应，通过高温废气余热循环使用，减少碳排放和能源消耗；二氧化碳排放技术创新，研发二氧化碳大量捕捉技术，建设百万吨级二氧化碳捕集利用和封存系统示范工程；大型风电技术创新，通过数据采集、数据训练，建立具备生物特性的智慧风电场运营管理系统平台，从源头上减少污染排放。

2.3 信息技术创新

信息技术包括现代通信技术和互联网技术，即互联网+、云计算、大数据、各类软件、有线无线通信等。随着这两类技术在能源领域的应用越来越广泛，不同能源品种壁垒被打破，构建能源互联网成为未来发展大势。通过信息技术的强大推动力，能源效率大幅提升，能源生产消费更加多元化，能源安全系数随之提升。如在油气勘探方面应用智能探测机器人，能探寻到以前无法开采或开采成本高的油气田，增加全球能源可开采量。在电网中应用智慧系统，能实现电力系统实时监测分析和分配决策，使得电力分配使用效率最大化；在能源基础设施中应用信息技术创新如智能电表、智慧加油站等可以大幅提高能源大数据采集效率；在能源系统中深度融合通信技术，可以提升整个能源系统的安全可靠性；在能源消费市场应用区块链技术，可以在各种能源交易平台实现点对点交易，方便资产管理与监督，为能源发展带来翻天覆地的变化[5]。

3 技术创新对能源转型的影响

3.1 对能源效率的影响

技术创新对能源效率的影响路径是通过应用新设备、新工艺帮助降低能源投入，增加有效能源产出，从而使得单位GDP能源效率提高。

技术创新提高能源效率从两个方面表现出来。首先，技术创新直接提高能源效率，技术创新投入中的R&D资金和科研人员投入可以优化现有能源技术使其应用范围更广，传播规模扩大，进而提高能源效率；其次，技术创新也可以间接提高能源效率，主要表现在将技术创新应用于提升工业化水平、调整产业结构和优化能源结构方面[6]。具体而言，在能源生产过程中，加大投入能源技术创新，引入能源工业的先进技术与高效率设备，减少生产过程中的能耗降低能耗强度，从而提高整体能源效率。此外技术创新通过优化产业结构和改变能源生产消费结构来提高能源效率，例如我国政府从2000年开始就不断在能源行业给予大量资金和人才支持，开发新能源，扶持清洁能源产业发展，截至目前通过利用能源创新技术实现节能2.5亿吨油当量的目标，极大提高了能效和能源生产率。

3.2 对能源系统的影响

技术创新通过创新发展分布式互联网技术来优化分布式能源系统。在分布式能源发展过程中，人们使用各种方法进行综合开发，分布式技术互联网不断创新有利于提高供电效率和节能减排，实现安全高效节能。分布式能源与其他一次能源相比更加安全稳定，对减缓我国能源供应短缺有着不可替代的作用，随着智能电网建设不断完善，互联网分布式能源创新将有效解决分布式能源的技术难题，对我国能源供应和分布式能源发展非常重要，也将为传统能源开发提供更多的创新思路。

信息化技术创新为综合能源系统优化提供强大的技术支撑。在能源供应服务方面，能源服务企业在能源物联网支持下逐渐强大、综合服务体系逐渐完善、能源生产供应和管理向更专业的方向发展；在现场管控方面，通过综合系统优化技术和先进的信息技术，智能网络监控和远程控制技术可以大大提高手动操作效率，即使没有监管人员在场，也能对现场进行有效管控。随着能源与非能源创新技术的推广应用，能源综合系统的安全性越来越强，这也为能源系统进一步优化发展打下了坚实的基础。

3.3 对能源结构的影响

技术创新推动能源结构不断优化，主要表现在能源生产结构和能源消费结构两个方面。从能源生产结构方面来看，随着能源勘探开采和装备技术不断突破极限，煤电落后产能淘汰加速；清洁能源的生产量不断增加，生产比例不断提高，水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源供电比例逐年上涨，2019年较2018年产量上涨0.8%，占一次能源的比重增加；天然气作为当前能源发展主力军，拥有完整的勘探开发技术体系，产量逐渐上涨，2019年较2018年产量上涨0.2%，产供储销体系建设也紧跟能源互联网发展的脚步，“全国一张网”格局逐步成型；龙头水库、燃气调峰电站、太阳能热发电技术应用也提升了能源供应调峰建设的速度。从能源消费方面来看，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，配合相应能源政策引导，使得天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量逐年上升，煤炭消费量不断下降，2019年天然气消费量较2018年上涨0.3%，水电、风电、核电消费量上涨1%，煤炭消费量下降1.3%。总的来看，能源生产结构与能源消费结构都在不断向清洁化和高效化发展。此外，随着能源市场的交互发展，更多信息实现双向交流，能源生产和消费呈现更加均衡化的特征，能源整体市场结构也更加稳定。

3.4 对能源治理的影响

在能源治理网络方面，技术创新有效促进了能源治理网络的发展。一是能源消费者将同时成为生产者，公众将成为能源治理中的重要主体。同时，能源治理网络的主体相较于传统能源网络更加多元化，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，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规划模式将取代各自独立的能源品类规划模式，通过增加不同种类能源之间的转换，增加能源利用的灵活性。

在政府监管方面，技术创新有效实现了政府监管模式的创新。智慧能源推动政府决策科学化、透明化、信息化。能源互联网将人工交互、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科学融合，在能源大数据中心管理平台上，通过信息交流传递数据，对用能企业的能耗过程和用电特征信息进行对比分析，可有效提升政府能源监管的效率与效益，对政府制定和执行有序的用电方案提供依据。但是政府如何促进多方大数据集成，如何公平开放地利用能源大数据平台服务参与的多方主体，依然存在一定不确定性，需要进一步的能源创新技术来解决。

4 结语

新形势下的能源转型技术创新环境已经发生了重要变化，需要新的创新动力支撑。未来应积极推动能源技术、节能减排技术、信息化技术创新，加快实现能源系统变革，优化能源结构、提高能源效率、改善能源治理，不断推进能源转型和能源高质量发展。