世界主要国家能源转型战略新动向及对我国的启示

作者: 2016-07-05 19:31 来源:战略情报研究部
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当前全球能源领域正在经历战略和结构变革期,呈现出能源体系绿色低碳演变、能源供需格局深刻调整、能源价格持续低位震荡、能源地缘政治环境趋于复杂、气候履约刚性约束增强、新一轮能源技术革命兴起等趋势。变革传统能源开发利用方式、推动新能源技术应用、构建新型能源体系成为世界能源发展的方向。从长期来看,未来能源发展必将从资源依赖型模式向科技创新驱动型模式转变,对新能源技术垄断和产业链上游掌控能力的竞争将形成新的游戏规则。

世界主要国家均把清洁能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口,近年来基于国际国内形势变化、自身能源结构特点,积极实施和适时调整了作为顶层指导的中长期能源科技战略,以重大计划项目为牵引调动社会资源持续投入,并不断优化改革能源科技创新体系以增强国家竞争力和保持领先地位,从而降低能源创新全价值链成本。在能源危机和气候变化成为国际主流议题的大背景下,“化石能源清洁化,低碳能源规模化,终端用能高效化,能源系统智能化,能源来源多元化,技术变革全面深化”的整体思路已成为主要国家能源转型战略的核心内容。本文梳理了2015年以来美国、欧盟、日本和德国能源转型战略的新动向和新趋势,并提出了对我国的有益启示。

一、美国:四年度能源技术评估聚焦未来研发应用新机遇

美国的能源革命具有非常规油气强势崛起、可再生能源规模不断扩大以及能源效率不断提升等典型特点,已成功使其由传统的能源进口大国转变为能源出口国,实现能源独立的梦想日渐成真,为美国重振制造业和实体经济提供强劲动力,并对就业增长、贸易平衡、能源安全和外交战略等产生了广泛的积极影响。奥巴马政府通过制定《全面能源战略》及配套行动计划、设立先进能源研究计划署和能源创新中心等新型能源研发创新平台来支持变革性能源技术开发和有效整合产学研各方资源,推动清洁能源技术革命和产业升级转型。2015年9月,美国能源部发布新的《四年度技术评估》[1]报告揭示了联邦政府对未来能源科技投入重点的考量。评估报告指出,能源发展呈现出各领域交叉汇聚,能源来源、载体和利用多元化,能源效率全面提高,融合理论预测、计算仿真和高通量实验能力设计新型能源系统等四大基本趋势,未来的研发应用新机遇存在于以下7个领域:电力系统现代化,先进清洁发电技术,提高建筑能效,提高先进制造业能效,清洁燃料多元化,先进清洁交通系统以及能源与水资源、材料、储能等领域交叉技术。

二、欧盟:升级版战略能源技术计划开展研究与创新优先行动

欧盟率先构建了面向2020、2030和2050年各阶段可持续、前瞻性的能源气候战略框架,以此推进能源及相关产业的绿色转型,带动欧盟产业调整及经济增长。2014年新一届欧盟委员会上台后全面实施能源联盟战略,旨在全面提升欧洲能源体系抵御能源、气候及经济安全风险的能力,建立安全、可持续和有竞争力的低碳能源体系。作为关键举措之一,欧盟委员会于2015年9月公布了升级版战略能源技术计划(SET-Plan)[2],将研究与创新置于低碳能源系统转型的中心地位。升级版SET-Plan改变以往单纯从技术维度来规划发展,将能源系统视为一个整体来聚焦转型面临的若干关键挑战与目标,以应用为导向打造能源科技创新全价值链,围绕可再生能源、智能能源系统、能效和可持续交通4个核心优先领域以及碳捕集与封存和核能两个适用于部分成员国的特定领域,将开展十大研究与创新优先行动:开发高性能可再生能源技术及系统集成,降低可再生能源关键技术成本,开发智能房屋技术与服务,提高能源系统灵活性、安全性和智能化,开发和应用低能耗建筑新材料与技术,降低工业能耗强度,推动交通电气化,促进替代燃料的应用,加强碳捕集、利用与封存技术应用,提高核能系统的安全性和利用效率。

三、日本:压缩核能发展新能源掌控产业链上游

日本能源科技创新战略秉承了“技术强国”的整体思路,重点放在产业链上游的高端技术,依靠对产业链的掌控和影响使日本的能源技术产品和能源企业在世界市场上占据最大份额,以此促进经济发展。在经历福岛核事故之后,日本在能源科技发展重点上有较大调整,2014年制定新的《能源基本计划》[3]指出未来发展方向是压缩核电发展,举政府之力加快发展可再生能源,以期创造新的产业。2016年4月,日本相继公布了能源中期和长期战略方案:一份是经济产业省发布面向2030年产业改革的《能源革新战略》[4],从政策改革和技术开发两方面推行新举措,确定了节能挖潜、扩大可再生能源和构建新型能源供给系统这三大改革主题,以实现能源结构优化升级,构建可再生能源与节能融合型新能源产业。另一份是日本政府综合科技创新会议发布面向2050年技术前沿的《能源环境技术创新战略》[5],主旨是强化政府引导下的研发体制,通过创新引领世界,保证日本开发的颠覆性能源技术广泛普及,实现到2050年全球温室气体排放减半和构建新型能源系统的目标。技术创新战略确定了日本将要重点推进的五大技术创新领域,包括:利用大数据分析、人工智能、先进传感和物联网技术构建智能能源集成管理系统,创新制造工艺和先进材料开发实现深度节能,新一代蓄电池和氢能制备、储存与应用,新一代光伏发电和地热发电技术,以及二氧化碳固定与有效利用。

四、德国:国家级能源研究计划引领实现能源转型战略

德国一贯坚持以可再生能源为主导的能源结构转型,经过多年的政策激励和研发支持,在可再生能源技术和装备制造方面的实力位居世界前列。福岛核事故后,德国政府率先提出了全面弃核的能源转型战略[6],把可再生能源和能效作为两大支柱,并以法律形式明确了可再生能源发展的中长期目标,到2050年可再生能源电力占比要达到80%[7]。在科技层面为支持能源转型战略,2011年实施的第六次能源研究计划[8]将可再生能源、能效、储能、电网技术作为战略优先推进领域。而为了从系统层面推动能源转型解决方案,德国联邦教研部于2016年4月公布了未来10年投资4亿欧元“哥白尼计划”的具体方案[9],这是德国为促进能源转型开展的最大规模的科研资助行动,来自德国230家学术界和产业界机构将参与其中,着重关注四大重点方向,每个方向均组建一个产学研联盟集成优势力量攻关,包括:新的智慧电网架构,转化储存可再生能源过剩电力,高效工业过程和技术以适应波动性电力供给,以及加强能源系统集成创新。

五、对比与启示

尽管各国的发展理念、资源禀赋和制度背景不同,但上述发达国家/地区均将能源技术创新放在能源转型战略的核心位置,通过分析其研发重点可以发现三大共性趋势:(1)在能源供应侧积极开发高效低成本光伏、地热发电、生物能等可再生能源技术,并通过碳捕集与利用降低化石能源碳排放,同时将氢能利用开发作为重要战略储备技术;(2)在能源需求侧,研发新工艺、新材料并利用自动化控制以及智能能源管理系统提高建筑、工业和交通等行业终端用能效率;(3)在能源系统集成层面,融合大数据分析、计算机仿真模拟、先进传感器、物联网、储能等技术优化各类能源网络互联,构建新型智能化能源系统。

我国能源发展已进入了消费增长减速换挡、结构优化步伐加快、发展动能转换升级的战略转型关键期,能源生产与消费革命正在不断深化,新兴产业与新业态不断发展壮大,能源技术创新也进入高度活跃期,新兴能源技术正以前所未有的速度加快迭代。主要国家能源转型战略的发展新动向对我国有以下几点启示:

1、顶层设计实施科学合理的前瞻性能源转型战略

把握世界能源科技绿色低碳、智能、高效、多元的发展方向,结合国家战略需求,有重点、有步骤调整面向2020、2030和2050年各阶段的能源转型战略,把战略接续油气资源开发、化石能源清洁高效利用、先进安全核能、规模化可再生能源、分布式能源和智慧能源网络作为战略优先方向,适时更新中长期发展战略/行动计划,并利用技术和产业路线图指导技术研发和产业创新。

2、着眼于能源科技创新全价值链进行研究体系布局

以应用目标为导向,增加低碳高效新能源技术以及能源系统集成技术的公共研发、示范工程的资源投入,特别关注颠覆性技术前瞻布局,在高效低成本可再生能源(太阳能为主)、先进核能系统、氢能与燃料电池、能源材料等领域组织筹划新的国家重点研发计划重点专项。

3、开展体制机制改革加快建立健全能源科技创新体系

尽快建立能源领域国家实验室,牵头组织优势力量开展重大关键技术集成化创新和联合攻关。在国家层面建立多元化的能源科技风险投资基金,激励高风险、高回报的颠覆性技术开发,利用政府资源投入来撬动民间资本。实施重大能源工程形成国际竞争优势的高端能源技术装备工业体系,在一带一路战略框架下支持更多先进能源技术装备“走出去”。

4、建立完善的能源技术和产业发展政策保障体系

深化能源体制机制改革,合理运用政府宏观调控的引导作用,建立健全能源领域相关的法律法规,实施有利于能源技术创新的税收政策,完善能源企业研发费用审计核算方法,充分发挥市场对能源资源配置的决定作用,为能源技术创新、产业发展以及现代能源体系建立营造良好稳定的政策制度环境。

5、全民参与助力能源系统转型

能源转型是一个系统工程,需要动员全社会的力量,实施全民节能行动计划,转变能源消费理念,提倡绿色低碳的生活方式,引导居民科学合理用能,鼓励居民参与分布式能源生产,实现能源产销一体化,促进能源生产与消费转型,保障社会经济可持续发展。  

(陈伟 郭楷模)



[2] European Commission. 2015-09-15. Towards an Integrated Strategic Energy Technology (SET) Plan: Accelerating the European Energy System Transformation.
[3] Ministry of Economy, Trade and Industry. 2014-04. Strategic Energy Plan. http://www.enecho.meti.go.jp/en/category/others/basic_plan/pdf/4th_strategic_energy_plan.pdf
[4] エネルギー革新戦略を決定しました. http://www.meti.go.jp/press/2016/04/20160419002/20160419002.html 
[5] 「エネルギー・環境イノベーション戦略(案)」の概要. http://www8.cao.go.jp/cstp/siryo/haihui018/siryo1-1.pdf
[6] Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety. 2012-05. Transforming our energy system - The foundations of a new energy age. https://secure.bmu.de/fileadmin/bmu-import/files/pdfs/allgemein/application/pdf/broschuere_energiewende_en_bf.pdf
[7] Deutscher Bundestag. 2012-01-01. Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz - EEG) . https://www.clearingstelle-eeg.de/files/EEG2012_juris_120817.pdf
[8] Federal Ministry of Economics and Technology. 2011-11. Research for an environmentally sound, reliable and affordable energy supply: 6th Energy Research Programme of the Federal Government. http://www.bmwi.de/English/Redaktion/Pdf/6th-energy-research-programme-of-the-federal-government,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=en,rwb=true.pdf
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