鄒才能趙 群張國(guó)生熊 波

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

鄒才能等.能源革命：從化石能源到新能源.天然氣工業(yè)，2016，36（1）：1-10.

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能源革命：從化石能源到新能源

鄒才能1,2趙 群2張國(guó)生1熊 波2

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

鄒才能等.能源革命：從化石能源到新能源.天然氣工業(yè)，2016，36（1）：1-10.

摘 要為了預(yù)測(cè)世界總體能源發(fā)展的態(tài)勢(shì)，從分析能源發(fā)展歷史入手，明確了能源利用方式將在木柴向煤炭、煤炭向油氣之后經(jīng)歷油氣向新能源的第三次重大轉(zhuǎn)換。盡管全球化石能源供應(yīng)量總體比較充足，但關(guān)鍵技術(shù)突破和生態(tài)環(huán)境保護(hù)需求加快并推動(dòng)了化石能源向新能源的轉(zhuǎn)換。世界能源消費(fèi)正在邁入石油、天然氣、煤炭和新能源“四分天下”的時(shí)代，其在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例分別為32.6%、23.7%、30.0%和13.7%，中國(guó)能源消費(fèi)也將由煤炭獨(dú)大，逐步進(jìn)入煤炭、油氣和新能源“三足鼎立”的時(shí)代。對(duì)全球能源發(fā)展的預(yù)判結(jié)果表明：①石油邁入“穩(wěn)定期”，產(chǎn)量高峰將出現(xiàn)在2040年前后，高峰年產(chǎn)量約45×108t；②天然氣步入“鼎盛期”，產(chǎn)量高峰將出現(xiàn)在2060年前后，高峰年產(chǎn)量約4.5×1012m3（40.5×108t油當(dāng)量），將在未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮支柱作用；③世界煤炭產(chǎn)量穩(wěn)中有降，煤炭發(fā)展進(jìn)入高效清潔化“轉(zhuǎn)型期”，污染物排放量將大幅降低，其占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重也將有所下降；④新能源開發(fā)利用漸入“黃金期”，占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重將大幅提升。結(jié)論認(rèn)為：①我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)具有自身特點(diǎn)，能源發(fā)展需從國(guó)情實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)煤炭資源清潔高效利用是解決我國(guó)能源環(huán)境問題的關(guān)鍵；②我國(guó)石油產(chǎn)量需達(dá)2×108t，以保障國(guó)家能源安全；③加快致密氣和頁(yè)巖氣等非常規(guī)資源開發(fā)步伐，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)2030年我國(guó)天然氣產(chǎn)量超3 000×108m3的目標(biāo)；④加強(qiáng)新能源資源的開發(fā)利用，2030年我國(guó)有可能實(shí)現(xiàn)非化石能源占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比重20%的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞能源革命 化石能源 新能源 油氣 煤炭 可再生能源 非常規(guī)油氣 頁(yè)巖氣 致密油 納米技術(shù) 石墨烯 互聯(lián)網(wǎng)＋

能源與水、糧食一道構(gòu)成了人類賴以生存的三大要素。世界能源發(fā)展正步入新的歷史時(shí)期，能源的清潔低碳發(fā)展是必然趨勢(shì)。非常規(guī)油氣革命推動(dòng)了美國(guó)最近40多年來(lái)“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)，2008年美國(guó)政府提出了“綠色能源再造美國(guó)”的能源大戰(zhàn)略，特別是近幾年美國(guó)以頁(yè)巖油氣與致密油等為代表的非常規(guī)油氣“四個(gè)創(chuàng)新”具有革命性，即連續(xù)型油氣聚集為核心的地質(zhì)理論創(chuàng)新、水平井體積壓裂為核心的技術(shù)創(chuàng)新、平臺(tái)式“工廠化”開采的生產(chǎn)方式創(chuàng)新、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制為核心的管理創(chuàng)新。美國(guó)的非常規(guī)油氣革命正在改變?nèi)蛴蜌饽酥聊茉锤窬?，深刻影響全球政治與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。中國(guó)政府近期也提出了“推動(dòng)能源消費(fèi)革命，抑制不合理能源消費(fèi)”“推動(dòng)能源供給革命，建立多元供應(yīng)體系”“推動(dòng)能源技術(shù)革命，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)”“推動(dòng)能源體制革命，打通能源發(fā)展快車道”的能源革命戰(zhàn)略。筆者從世界能源發(fā)展的歷史出發(fā)，梳理了世界能源總體發(fā)展態(tài)勢(shì)；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的能源國(guó)情，分析了我國(guó)能源發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，并提出了應(yīng)對(duì)策略。

1 世界能源發(fā)展的基本規(guī)律

1.1 能源發(fā)展的三大轉(zhuǎn)換

人類利用能源的方式在繼木柴向煤炭、煤炭向油氣的轉(zhuǎn)化已經(jīng)基本完成之后，將經(jīng)歷油氣向新能源的第三次重大轉(zhuǎn)換。自原始人類首次使用火種開始，能源便成為人類生存的必需資源。容易獲取的木材滿足了人類初期的取暖、烹飪等基本生存需求。隨著煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步，能量密度較高的煤炭得到了廣泛應(yīng)用。1769年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，1875年法國(guó)建成世界上首座燃煤發(fā)電廠，人類文明的進(jìn)步促進(jìn)了煤炭產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，并于18世紀(jì)80年代在一次能源消費(fèi)比例中超過(guò)了木柴，成為總量最大的一次能源，完成了木柴向煤炭的第一次重大轉(zhuǎn)換。1886年戴姆勒內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，油氣作為高效能源資源需求量大幅提升。油氣地質(zhì)理論、鉆完井和煉化等技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)油氣產(chǎn)量大幅提升，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例快速增長(zhǎng)，1965年占比超過(guò)50%，取代煤炭成為世界第一大能源，完成了煤炭向油氣的第二次重大轉(zhuǎn)換。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)能源需求量的持續(xù)增長(zhǎng)和低碳社會(huì)的到來(lái)，傳統(tǒng)化石能源向非化石新能源的第三次重大轉(zhuǎn)換將成為必然。近年來(lái)，煤炭、石油等高碳能源利用帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問題日益突出，20世紀(jì)初期英國(guó)倫敦“霧都”的形成和當(dāng)前我國(guó)大范圍霧霾天氣，煤炭等高碳化石能源的大規(guī)模利用是其主因。隨著人類對(duì)綠色生態(tài)環(huán)境需求的提升，天然氣和新能源作為清潔能源在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例將逐步增大。全球一次能源正在邁入石油、天然氣、煤炭和新能源“四分天下”的格局；但也需清醒地認(rèn)識(shí)到，未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)新能源都還難以獨(dú)擔(dān)重任。

1.2 能源發(fā)展的三大趨勢(shì)

從能源資源類型、生產(chǎn)方式和利用方式來(lái)看，世界能源發(fā)展總趨勢(shì)為由高碳向低碳發(fā)展、由簡(jiǎn)單生產(chǎn)向技術(shù)生產(chǎn)發(fā)展、由直接一次向多次轉(zhuǎn)化發(fā)展。

1）能源類型由高碳向低碳發(fā)展，即由化石能源走向非化石能源。煤炭單位熱值的碳含量為26.37 t/ TJ，原油為20.1 t/TJ，天然氣為15.3 t/TJ；而水電、風(fēng)電、核能、太陽(yáng)能等幾乎不含碳。煤炭向油氣、油氣向新能源發(fā)展的過(guò)程中，各類型能源所產(chǎn)生的污染物量和碳排放量將越來(lái)越低，適應(yīng)和滿足了生態(tài)環(huán)境綠色發(fā)展的需求。

2）資源生產(chǎn)方式由簡(jiǎn)單生產(chǎn)向技術(shù)生產(chǎn)發(fā)展。從能源發(fā)展的大趨勢(shì)來(lái)看，原始人類從自然界中直接獲取木柴作為能源，從煤礦開采到油田開發(fā)越來(lái)越體現(xiàn)工程技術(shù)的重要性，核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源資源的開發(fā)均為技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。從某一類型能源的開發(fā)歷程來(lái)看，也體現(xiàn)了技術(shù)的重要性。以油氣開采為例，早期石油開采以直井為主，水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用使大量低產(chǎn)井獲得了有效開發(fā)，近年來(lái)水平井分段壓裂技術(shù)的應(yīng)用更是推動(dòng)了一場(chǎng)能源領(lǐng)域的“頁(yè)巖油氣革命”。

3）能源利用方式由直接一次轉(zhuǎn)換向多次轉(zhuǎn)化發(fā)展。第一次工業(yè)革命以前，作為能源的木柴和煤炭以直接熱利用為主；隨著1769年蒸汽機(jī)和1875年內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，能源利用向動(dòng)力方向拓展；1831年法拉蒂發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)之后，能源利用方式又向電力方向發(fā)展，開啟了能源利用的電氣化時(shí)代。

1.3 能源發(fā)展的三大格局

伴隨著社會(huì)文明的進(jìn)步和科技水平的提高，全球能源正在形成“石油”與“天然氣”“常規(guī)”與“非常規(guī)”“化石”與“非化石”協(xié)同發(fā)展的新格局[1]。

1）“石油”與“天然氣”新格局。從國(guó)際能源發(fā)展形勢(shì)和石油公司勘探開發(fā)動(dòng)向來(lái)看，“穩(wěn)油增氣”是大勢(shì)所趨，天然氣將形成對(duì)石油的“第一次革命”，進(jìn)入天然氣發(fā)展時(shí)代。

2）“常規(guī)”與“非常規(guī)”新格局?！俺?、非”并舉已經(jīng)被納入各大石油公司的發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持常規(guī)油氣為勘探主體，做足常規(guī)，搞透非常規(guī)關(guān)鍵技術(shù)理論，循序漸進(jìn)實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，頁(yè)巖氣、頁(yè)巖油、天然氣水合物（以下簡(jiǎn)稱為水合物）等非常規(guī)資源潛力很大，一旦技術(shù)取得突破，必將形成對(duì)常規(guī)油氣的“第二次革命”，尤其是“水合物革命”，有可能比頁(yè)巖氣革命來(lái)得更具顛覆性。

3）“化石”與“非化石”新格局。傳統(tǒng)化石能源不可再生，可再生的非化石新能源必將完成對(duì)傳統(tǒng)能源的“終極革命”。如果認(rèn)可石油工業(yè)300年發(fā)展期的話，那么從1859年世界石油工業(yè)開啟至今已經(jīng)過(guò)150年，現(xiàn)在還剩下150年，這可能是化石能源的生命周期。風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮芤约爱?dāng)下快速發(fā)展的儲(chǔ)能、氫能，均展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，或許還等不到化石能源枯竭，“新能源革命”就將提前到來(lái)。

1.4 能源發(fā)展的兩大驅(qū)動(dòng)力

社會(huì)文明發(fā)展驅(qū)動(dòng)能源需求。原始社會(huì)能源主要滿足生存需求；封建社會(huì)人類生活品質(zhì)提高，初級(jí)工業(yè)生產(chǎn)使得對(duì)能源的需求量大幅提升；工業(yè)革命以來(lái)社會(huì)文明加快發(fā)展，人類對(duì)交通、信息和文化娛樂的需求大幅提升，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)能源的需求量達(dá)到了前所未有的高度。近年來(lái)，隨著高碳能源在開發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣所引發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問題，能源生產(chǎn)和消費(fèi)的生態(tài)需求已經(jīng)進(jìn)入能源發(fā)展歷程。

科學(xué)技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)能源變革。以油氣發(fā)展為例，石油工業(yè)史就是一部科技發(fā)展史，油氣地質(zhì)理論技術(shù)不斷創(chuàng)新，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力。在油氣工業(yè)已有的150年發(fā)展歷史進(jìn)程中，其中有兩次找油氣理論的重大創(chuàng)新[1]。第一次創(chuàng)新是找常規(guī)圈閉“油氣藏”，第二次創(chuàng)新是找非常規(guī)“甜點(diǎn)區(qū)”。從常規(guī)向非常規(guī)油氣跨越的石油科技革命，即常規(guī)油氣圈閉成藏理論、非常規(guī)油氣連續(xù)型聚集理論，常規(guī)油氣直井鉆井技術(shù)、納米與氣驅(qū)提高油氣采收率技術(shù)。理論技術(shù)推動(dòng)石油工業(yè)不斷向前發(fā)展，促使世界油氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，2014年全球石油和天然氣剩余探明可采儲(chǔ)量分別為2 398×108t、187×1012m3，產(chǎn)量約73.5×108t油當(dāng)量[2]?？萍歼M(jìn)步推動(dòng)油氣資源的發(fā)現(xiàn)與利用，滿足了人類社會(huì)發(fā)展對(duì)油氣的需求。

2 世界能源新版圖

由于地殼形成與演化的差異性，故全球化石能源分布具有較強(qiáng)的地域性，勘探開發(fā)、生產(chǎn)消費(fèi)具有極大的不均衡性。隨著社會(huì)文明的不斷進(jìn)步，人類對(duì)可再生能源、水電、核電、生物質(zhì)燃料等新能源的需求量日益增大。近年來(lái)，非常規(guī)油氣迅猛發(fā)展，中國(guó)、印度等發(fā)展中國(guó)家能源需求量快速增長(zhǎng)，分別從供、需兩個(gè)層面對(duì)傳統(tǒng)能源格局產(chǎn)生了重大影響，油氣已形成四大常規(guī)、四大非常規(guī)版圖，煤炭形成亞太、北美和歐洲三大版圖，新能源發(fā)展已初步形成歐洲、北美和亞太三大版圖。

2.1 化石能源版圖

2.1.1 化石能源資源版圖

全球化石能源主要包括石油、天然氣和煤炭，隨著理論認(rèn)識(shí)的不斷深入和勘探技術(shù)水平的大幅提升，重塑了全球化石能源資源的新版圖。

非常規(guī)油氣的發(fā)展重塑了傳統(tǒng)油氣資源版圖。世界常規(guī)油、氣可采資源量分別為4878×108t、471×1012m3，主要集中在中東、俄羅斯、北美和南美四大區(qū)域，資源量占比各為35%、14%、13%和9%[1，3]。2000年以來(lái)，隨著認(rèn)識(shí)程度和技術(shù)水平的提升，以北美為代表的非常規(guī)油氣實(shí)現(xiàn)了規(guī)模發(fā)展，非常規(guī)油氣資源潛力得以被重新認(rèn)識(shí)，最新估算的全球非常規(guī)石油可采資源量為6 200×108t，與常規(guī)石油資源量大致相當(dāng)；非常規(guī)天然氣可采資源量約4 000×1012m3，大致是常規(guī)資源量的8倍，主要集中在北美、亞太、南美和俄羅斯四大非常規(guī)油氣富集區(qū)，資源量占比分別為34%、23%、14%和13%[1，3]。

煤炭是世界上最為豐富的化石能源，資源總量超過(guò)100×1012t，主要分布于歐洲及歐亞大陸、亞太和北美等三個(gè)地區(qū)（圖1）。截至2014年底，世界煤炭探明儲(chǔ)量為8 915×108t（折合4 457.5×108t油當(dāng)量）。其中，歐洲及歐亞大陸、亞太和北美煤炭?jī)?chǔ)量占比分別為34.8%、32.3%和27.5%。美國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量最為豐富，總量達(dá)2 373×108t；俄羅斯的煤炭?jī)?chǔ)量?jī)H次于美國(guó)，為1 570×108t；中國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量位居世界第三，為1 145×108t[2]。

2.1.2 化石能源生產(chǎn)版圖

技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的非常規(guī)油氣革命正推動(dòng)世界油氣生產(chǎn)格局發(fā)生著深刻調(diào)整。過(guò)去10年，世界石油產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)，天然氣產(chǎn)量較快增長(zhǎng)。與2004年相比，2014年全球石油產(chǎn)量達(dá)到42.2×108t（表1），增長(zhǎng)8.1%；天然氣產(chǎn)量達(dá)到3.46×1012m3[2]，增長(zhǎng)27.6%。中東、俄羅斯、南美三大常規(guī)油氣產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量保持穩(wěn)中有升，石油產(chǎn)量分別增長(zhǎng)11.7%、15.3% 和6.0%[4]，天然氣產(chǎn)量則分別增長(zhǎng)102.6%、0.9% 和29.9%[2，4]。2014年，中東、俄羅斯、南美三大常規(guī)油氣產(chǎn)區(qū)的石油產(chǎn)量分別占世界石油總產(chǎn)量的31.7%、12.7%和9.3%，天然氣產(chǎn)量分別占世界天然氣總產(chǎn)量的17.3%、16.7%和5.0%。近10年，北美地區(qū)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得重大突破，致密油、油砂油等非常規(guī)石油快速發(fā)展推動(dòng)北美石油產(chǎn)量增長(zhǎng)31.0%，成為全球石油產(chǎn)量的主要增長(zhǎng)點(diǎn)；頁(yè)巖氣、致密氣等非常規(guī)天然氣迅猛發(fā)展推動(dòng)美國(guó)天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)38.4%，并帶動(dòng)全球掀起非常規(guī)油氣發(fā)展熱潮。全球正在形成以非常規(guī)油氣為主的西半球、以常規(guī)油氣為主的東半球兩大生產(chǎn)版圖。

圖1 全球化石能源資源分布版圖

表1 2014年世界能源生產(chǎn)量與消費(fèi)量對(duì)比表 108 t油當(dāng)量

受中國(guó)等新興經(jīng)濟(jì)體煤炭產(chǎn)能擴(kuò)張的影響，世界煤炭產(chǎn)量的不均衡性加大，亞太煤炭產(chǎn)量一枝獨(dú)大的局面被加強(qiáng)。盡管北美和歐洲煤炭資源豐富但產(chǎn)量卻呈下降趨勢(shì)，亞太煤炭產(chǎn)量快速增長(zhǎng)并成為生產(chǎn)主體，中國(guó)的煤炭產(chǎn)量已占到全球的半壁江山。2004年，全球煤炭總產(chǎn)量為55.9×108t（28.4×108t油當(dāng)量）[4]，亞太、北美和歐洲三大產(chǎn)區(qū)占比分別為56.1%、21.5%和15.8%；2014年，全球煤炭總產(chǎn)量達(dá)81.65×108t （39.3×108t油當(dāng)量）（表1）[2]，亞太、北美和歐洲三大產(chǎn)區(qū)占比分別為69.2%、14.0%和11.2%。與2004年相比，全球煤炭總產(chǎn)量增長(zhǎng)了38.4%，中國(guó)是煤炭產(chǎn)量增長(zhǎng)的主力，占全球產(chǎn)量增長(zhǎng)量的67.0%。

2.1.3 化石能源消費(fèi)版圖

新興經(jīng)濟(jì)體能源需求量的強(qiáng)勁增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境承載極限的日益臨近，迫使人類在不同能源品種之間做出抉擇。這種抉擇直接而深刻地影響并重塑著世界化石能源消費(fèi)的新版圖。

全球能源消費(fèi)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源獲取難易程度有關(guān)。美國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家能源需求量保持穩(wěn)定；亞太新興經(jīng)濟(jì)體能源需求量快速增長(zhǎng)，化石能源消費(fèi)版圖由北美、歐洲和亞太“三足鼎立”向東、西半球“兩極化”發(fā)展。2004年全球化石能源消費(fèi)量90.1×108t油當(dāng)量[4]，北美、歐洲和亞太分別占27.1%、27.6%和33.0%。2014年，全球化石能源消費(fèi)總量為111.6×108t油當(dāng)量（表1），北美、歐洲和亞太分別占21.3%、20.1%和43.1%[2]。與2004年相比，全球化石能源消費(fèi)量增長(zhǎng)了23.8%。其中，北美和歐洲能源消費(fèi)量分別增長(zhǎng)-2.7%和-9.7%，呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2004 — 2014年，亞太地區(qū)化石能源消費(fèi)總量由29.7×108t油當(dāng)量增加至48.2×108t油當(dāng)量[2，4]，增長(zhǎng)62.3%。其中，煤炭、石油和天然氣消費(fèi)量分別增長(zhǎng)81.9%、29.5%和79.3%。

2.2 新能源版圖

2.2.1 可再生能源

可再生能源發(fā)電已經(jīng)成為主要的能源利用方式，引領(lǐng)可再生能源發(fā)展的未來(lái)。隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源開發(fā)利用科技水平的不斷進(jìn)步，初步形成了歐洲、亞太和北美三大新能源版圖。2014年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量為51.477 GW[5]、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量為177 GW[5]，可再生能源總發(fā)電量達(dá)到3.17×108t油當(dāng)量[2]，其中歐洲、北美和亞太分別占39.3%、23.2%和29.7%。

生物質(zhì)燃料生產(chǎn)具有極強(qiáng)的地域性且受甘蔗等農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，總體發(fā)展較為緩慢，初步形成以北美和中南美為主的兩大產(chǎn)區(qū)。2004年，生物質(zhì)燃料產(chǎn)量0.16×108t油當(dāng)量[6]，其中北美和中南美分別占39.4%和44.5%；2014年，總產(chǎn)量增長(zhǎng)至0.71×108t油當(dāng)量[5]，其中北美、中南美、歐洲和亞太分別占44.1%、28.7%、16.3%和10.6%。

2.2.2 水電版圖

世界水電技術(shù)趨于成熟，行業(yè)發(fā)展主要受水能資源分布條件的控制，總體形成亞太、歐洲、北美和中南美四大區(qū)。2014年全球水電總裝機(jī)容量達(dá)1 036 GW，發(fā)電總量約 3 900 TWh（8.79×108t油當(dāng)量）[2,7]。其中，亞太、歐洲、北美和中南美分別占38.9%、22.3%、17.5%和17.7%。美國(guó)和加拿大水電發(fā)展處于世界領(lǐng)先地位，水電裝機(jī)容量分別為 79.6 GW 和77.6 GW（不含抽水蓄能）[7]。美國(guó)政府鼓勵(lì)發(fā)展水電，2014 年頒布了兩個(gè)法案，簡(jiǎn)化在現(xiàn)有水利基礎(chǔ)設(shè)施上建設(shè)小型水電項(xiàng)目的審批流程，并且對(duì)在現(xiàn)有水利設(shè)施或擁有水電潛能場(chǎng)址建設(shè)的水電項(xiàng)目將許可豁免水電容量標(biāo)準(zhǔn)由5 MW 提高到10 MW。加拿大水電在其總發(fā)電量中占比達(dá)到63%，目前在建水電項(xiàng)目裝機(jī)容量達(dá)4 000 MW。

2.2.3 核電版圖

受日本福島核事故的影響，世界核電發(fā)展總體趨于謹(jǐn)慎，以歐洲和北美兩大區(qū)為主。2014年，全球并網(wǎng)發(fā)電的核電機(jī)組總裝機(jī)容量為4 763 MWe[8]，總發(fā)電量降至5.74×108t油當(dāng)量，其中歐洲和北美分別占46.3%和37.6%。2014年，全球在建機(jī)組總計(jì)為70臺(tái)，總裝機(jī)容量約為74 GWe[8-9]。2014年全球新增并網(wǎng)運(yùn)行動(dòng)力堆4座，其中中國(guó)3座，分別為方家山1號(hào)機(jī)組（PWR，1 000 MW）、福清1號(hào)機(jī)組(PWR，1 000 MW)與寧德2號(hào)機(jī)組（PWR，1 018 MW），另外1座為阿根廷的ATUCHA-2機(jī)組（PHWR，692 MW）。

3 中國(guó)能源新版圖

中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，社會(huì)經(jīng)濟(jì)經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展，發(fā)生了翻天覆地的變化。我國(guó)煤炭資源較為豐富、油氣資源相對(duì)不足的實(shí)情，決定了能源生產(chǎn)和消費(fèi)具有我們自身的特點(diǎn)。2004 —2014年，我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值增長(zhǎng)298%，達(dá)到63.6萬(wàn)億元[10]；能源消費(fèi)量由21.3×108t標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)至42.6×108t標(biāo)準(zhǔn)煤[10]，增長(zhǎng)1倍；能源資源產(chǎn)量由19.7×108t標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)至34×108t標(biāo)準(zhǔn)煤（29.7×108t油當(dāng)量）[2，10]，增長(zhǎng)72.6%。

3.1 中國(guó)化石能源版圖

我國(guó)化石能源產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，煤炭在化石能源中占有主體地位，石油產(chǎn)量趨于穩(wěn)定，天然氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。2014年，我國(guó)化石能源總產(chǎn)量達(dá)到21.77×108t油當(dāng)量[2，10]，其中，煤炭、石油和天然氣分別占84.7%、9.7%和5.6%。

3.1.1 中國(guó)化石能源資源版圖

我國(guó)化石能源較為豐富，總體上煤炭資源相對(duì)豐富，油氣資源相對(duì)缺乏。我國(guó)煤炭資源總量約5.0×1012t，總格局是西多東少、北富南貧。山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆、貴州、寧夏等6省區(qū)的煤炭資源總量達(dá)4.19×1012t，占全國(guó)煤炭資源總量的84%。我國(guó)油氣可采資源總量約1 370×108t油當(dāng)量[1，3]，油氣探明和采出程度相對(duì)較低。常規(guī)石油可采資源量為212×108t、非常規(guī)石油可采資源量約為200×108t[3]，二者大致相當(dāng)；常規(guī)天然氣可采資源量為20×1012m3、非常規(guī)天然氣可采資源量為80×1012～120×1012m3[3]，非常規(guī)天然氣可采資源量是常規(guī)的5倍左右。隨著理論認(rèn)識(shí)和工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，油氣資源潛力還有進(jìn)一步增長(zhǎng)的空間。

3.1.2 中國(guó)化石能源生產(chǎn)版圖

我國(guó)化石能源產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，煤炭產(chǎn)能過(guò)剩、石油產(chǎn)量趨穩(wěn)、天然氣產(chǎn)量快增。2014年，煤炭行業(yè)總產(chǎn)能為43.7×108t、產(chǎn)量為38.7×108t (18.45×108t油當(dāng)量)[2]，形成山西、陜西、寧夏、河南、內(nèi)蒙古、新疆等煤炭主產(chǎn)區(qū)。經(jīng)過(guò)60余年的發(fā)展，我國(guó)初步形成了渤海灣盆地、松遼盆地、鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、珠江口盆地6個(gè)年產(chǎn)量超過(guò)1 000×104t的石油生產(chǎn)基地，以及鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、四川盆地3個(gè)年產(chǎn)量超過(guò)100×108m3的天然氣生產(chǎn)基地。石油產(chǎn)量于2010年突破2×108t，2014年達(dá)到2.11×108t；天然氣產(chǎn)量于2006年突破500×108m3、2011年突破1 000×108m3，2014年達(dá)到1 306.8×108m3。

3.1.3 中國(guó)化石能源消費(fèi)版圖

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭比重過(guò)高，石油、天然氣消費(fèi)比重偏低。2014年我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占66.2%、石油占18.4%、天然氣占5.6%[2，10]，油氣合計(jì)僅為24%，與全球平均56%的占比相差甚遠(yuǎn)[2]。近期生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，已迫切需要加快我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整，在加強(qiáng)煤炭高效清潔化利用的同時(shí)，還要大幅提升天然氣等清潔能源的消費(fèi)比重。

3.2 中國(guó)新能源版圖

近年來(lái)，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷擴(kuò)大，成為能源的重要組成部分。2014年，我國(guó)可再生能源、核電、水電總產(chǎn)量達(dá)到3.22×108t油當(dāng)量[2，10]，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比10.9%。其中，可再生能源、核電和水電分別占新能源總產(chǎn)量的16.5%、8.9%和76.6%[2]。

3.2.1 可再生能源版圖

我國(guó)幅員遼闊，可再生能源開發(fā)利用具有先天優(yōu)勢(shì)，走在了世界前列，風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源裝機(jī)容量均排名世界第一。2014年，我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量2 335.1×104kW[5]，并網(wǎng)太陽(yáng)能裝機(jī)量達(dá)26.52 GW（據(jù)國(guó)家能源局，2015），比上一年分別增長(zhǎng)25.5%和67%，發(fā)電量分別為1 563×108kWh 和231×108kWh[5-6]；我國(guó)可再生能源發(fā)電總量達(dá)到0.51×108t油當(dāng)量，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比1.8%。受原料供應(yīng)影響，我國(guó)生物質(zhì)燃料產(chǎn)量尚處于較為緩慢的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，2014年產(chǎn)量208×104t，比上一年增長(zhǎng)3.3%。

3.2.2 水電版圖

我國(guó)水電資源豐富，水電開發(fā)步伐加快。2014年，全國(guó)水電總裝機(jī)容量達(dá)282 GW，水電發(fā)電量10 661×108kWh（2.41×108t油當(dāng)量）[7]，同比增長(zhǎng)19.7%，占全國(guó)發(fā)電總量的19.2%。2014年，全國(guó)新增水電裝機(jī)容量 21 250 MW[7]，其中四川和云南水電新增容量約占80%。水電和可再生能源互補(bǔ)發(fā)電是未來(lái)發(fā)展的新方向，2014年世界最大的水光互補(bǔ)電站——龍羊峽電站并網(wǎng)發(fā)電，該水電站完美整合了一個(gè)320 MW的光伏電站。

3.2.3 核電版圖

我國(guó)核電總量規(guī)模較小，近年核電建設(shè)步伐加快，在建核電規(guī)模居世界第一位。2014年，全國(guó)核電裝機(jī)容量為20 290 MW[2，8]，發(fā)電總量達(dá)到1 262×108kWh （0.29×108t油當(dāng)量）[2，8]，比2004年增加1.6倍。目前，我國(guó)在建核電機(jī)組26臺(tái)，裝機(jī)容量28 500 MW。2015年2月，方家山2號(hào)、陽(yáng)江2號(hào)、寧德3號(hào)、紅沿河3號(hào)機(jī)組先后并網(wǎng)發(fā)電，投入運(yùn)行的核電機(jī)組達(dá)23臺(tái)，總裝機(jī)容量達(dá)21 386 MW。

4 世界及中國(guó)能源發(fā)展預(yù)判

按照能源發(fā)展的基本規(guī)律，世界能源正處于油氣向新能源的轉(zhuǎn)換期，正在邁入石油、天然氣、煤炭和新能源“四分天下”的新時(shí)代，初步預(yù)判石油發(fā)展已邁入“穩(wěn)定期”、天然氣發(fā)展將步入“鼎盛期”、煤炭發(fā)展將進(jìn)入“轉(zhuǎn)型期”、新能源發(fā)展將漸入“黃金期”。我國(guó)能源資源生產(chǎn)和消費(fèi)的獨(dú)有特點(diǎn)，決定了能源發(fā)展“需立足國(guó)內(nèi)、多管齊下”的思路，以解決能源發(fā)展中的安全和環(huán)保等問題。

4.1 石油發(fā)展邁入“穩(wěn)定期”

4.1.1 世界石油產(chǎn)量峰值出現(xiàn)在2040年前后

由于理論、技術(shù)和方法的不斷創(chuàng)新，1956年哈伯特提出的石油產(chǎn)量“峰值理論”已被顛覆，世界石油產(chǎn)量高峰值不斷攀升，高峰出現(xiàn)時(shí)間不斷后延，很可能會(huì)延至21世紀(jì)中葉，世界石油工業(yè)生命周期也可能會(huì)超過(guò)300年。1986年以來(lái)，世界石油產(chǎn)量總體呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，綜合多因素判斷石油產(chǎn)量峰值應(yīng)出現(xiàn)在2040年前后，峰值產(chǎn)量約45×108t（圖2）。

圖2 全球油氣產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，世界常規(guī)石油勘探向深水、深層和北極拓展。2000年至2012年期間，全球新增探明原油儲(chǔ)量698×108t[3]。其中，深水新增儲(chǔ)量占28%，主要分布在巴西、澳大利亞、西非、墨西哥灣四大深水區(qū)；深層新增儲(chǔ)量占16%，主要分布在中東、中亞地區(qū)；北極已發(fā)現(xiàn)油氣田423個(gè)，探明儲(chǔ)量380×108t油當(dāng)量，待發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量564×108t油當(dāng)量[3]。與此同時(shí)，理念的創(chuàng)新和技術(shù)的突破，推動(dòng)著石油工業(yè)從常規(guī)向非常規(guī)跨越。以美國(guó)為例，借鑒頁(yè)巖氣理論技術(shù)與發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，致密油也實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模開發(fā)利用，2014年致密油產(chǎn)量為2.09×108t，占其石油總產(chǎn)量的36%，助推美國(guó)石油對(duì)外依存度由2005年的60%降低至2014年的26%，并有望依靠美洲實(shí)現(xiàn)自給自足[11]。據(jù)國(guó)際能源署（EIA）2013年的預(yù)測(cè)，全球42個(gè)國(guó)家致密油技術(shù)可采資源量達(dá)449×108t，非常規(guī)油氣有望成為未來(lái)石油開發(fā)的全新領(lǐng)域。

總體來(lái)看，全球石油儲(chǔ)量較為充足，儲(chǔ)采比一直保持在50以上，特別是中南美、中東地區(qū)儲(chǔ)采比分別高達(dá)120、78，發(fā)展?jié)摿€很大。全球石油產(chǎn)量持續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，近10年平均增長(zhǎng)率為8.1%，已邁入發(fā)展的“穩(wěn)定期”（圖3）。

圖3 全球能源消費(fèi)量發(fā)展趨勢(shì)及預(yù)測(cè)圖

4.1.2 我國(guó)石油需保障2×108t的生產(chǎn)“底線”

與傳統(tǒng)資源國(guó)相比，我國(guó)石油生產(chǎn)成本較高。全球油氣供給格局正處于轉(zhuǎn)變期，原油價(jià)格低位運(yùn)行對(duì)國(guó)內(nèi)原油生產(chǎn)造成了強(qiáng)大沖擊。但2014年我國(guó)石油對(duì)外依存度已達(dá)到59%，若大幅減產(chǎn)將顯著提高石油對(duì)外依存度，增加國(guó)家石油安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，國(guó)內(nèi)石油生產(chǎn)要綜合考慮多方面的因素，從國(guó)家石油安全大局出發(fā)，需保持年產(chǎn)2×108t的生產(chǎn)“底線”。

非常規(guī)油資源開發(fā)將在我國(guó)石油產(chǎn)量中扮演重要角色，致密油是未來(lái)發(fā)展的主要方向。致密油勘探開發(fā)在重點(diǎn)盆地已取得重要突破，形成3個(gè)10×108t級(jí)、6個(gè)1×108t級(jí)致密油區(qū)，并已在鄂爾多斯、松遼、準(zhǔn)噶爾等盆地建立了8個(gè)致密油開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，建成年產(chǎn)能超過(guò)100×104t。初步預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)中葉以致密油為代表的非常規(guī)油產(chǎn)量將占到我國(guó)石油總產(chǎn)量的1/4左右。

4.2 天然氣發(fā)展步入“鼎盛期”

4.2.1 世界天然氣產(chǎn)量峰值出現(xiàn)在2060年前后

作為最清潔的化石能源，天然氣已步入快速發(fā)展階段，是化石能源向新能源過(guò)渡的橋梁，將在全球未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮支柱作用。天然氣是非?，F(xiàn)實(shí)的價(jià)格低廉、清潔環(huán)保的“三A能源”（Available可獲取的、Affordable可承受的、Acceptable可接受的）。在過(guò)去50年時(shí)間里，其在全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比從15.6%躍升至23.7%，是全球能源結(jié)構(gòu)中增長(zhǎng)最快的化石能源。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、EIA、國(guó)際能源署（IEA）、CEDIGAZ（獨(dú)立天然氣信息研究機(jī)構(gòu)）等多家研究機(jī)構(gòu)分析，全球常規(guī)天然氣與致密氣、頁(yè)巖氣、煤層氣三類非常規(guī)天然氣剩余可采資源量超過(guò)800×1012m3，按當(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)模測(cè)算，還可供開采約250年。

非常規(guī)天然氣的突破與發(fā)展有望大幅提高世界天然氣產(chǎn)量規(guī)模，延長(zhǎng)天然氣工業(yè)生命周期。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)致密砂巖氣、煤層氣和頁(yè)巖氣快速發(fā)展，有效彌補(bǔ)了常規(guī)天然氣的產(chǎn)量遞減，特別是近期頁(yè)巖氣迅猛發(fā)展，更是助推美國(guó)天然氣產(chǎn)量創(chuàng)歷史新高，再次成為全球第一大產(chǎn)氣國(guó)，并有望于2017年實(shí)現(xiàn)天然氣凈出口，正在改變著全球能源供給格局。

從總體上看，天然氣有巨量的資源量和儲(chǔ)量，將在能源結(jié)構(gòu)中扮演更加重要的角色，是最現(xiàn)實(shí)、可獲取的清潔能源，足以保障全球長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)需求；全球天然氣儲(chǔ)量充足，截至2014年底儲(chǔ)采比為54.1。天然氣儲(chǔ)量、產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，將步入“鼎盛期”（圖3）?？鐕?guó)輸氣管網(wǎng)和LNG相關(guān)設(shè)施趨于完備，解決了天然氣長(zhǎng)距運(yùn)輸?shù)膯栴}，天然氣產(chǎn)量具備快速增長(zhǎng)的基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)全球天然氣產(chǎn)量峰值將出現(xiàn)在2060年前后，高峰產(chǎn)量約4.5×1012m3（40.5×108t油當(dāng)量）（圖2）。

4.2.2 我國(guó)需加快非常規(guī)天然氣開發(fā)利用

我國(guó)天然氣工業(yè)剛進(jìn)入快速發(fā)展期，就出現(xiàn)了嚴(yán)重的供需缺口，加快致密氣和頁(yè)巖氣等非常規(guī)氣開發(fā)利用成為必然的選擇。據(jù)國(guó)家能源局估算，2020年全國(guó)天然氣需求量為3 700×108m3，為控制對(duì)外依存度過(guò)高，屆時(shí)國(guó)內(nèi)需生產(chǎn)2 300×108m3天然氣。為完成2020年天然氣生產(chǎn)目標(biāo)，在常規(guī)天然氣方面需以四川盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地和南海海域?yàn)橹攸c(diǎn)，加強(qiáng)西部低品位、東部深層、海域深水三大領(lǐng)域科技攻關(guān)，加大勘探開發(fā)力度，力爭(zhēng)獲得大突破、大發(fā)現(xiàn)，努力建設(shè)8個(gè)年產(chǎn)量100×108m3級(jí)以上的大型天然氣生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)2020年常規(guī)天然氣（含致密氣）產(chǎn)量達(dá)到1 850×108m3左右的目標(biāo)。

加強(qiáng)對(duì)非常規(guī)氣勘探開發(fā)的扶持力度，提升油氣企業(yè)對(duì)致密氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣開發(fā)的積極性。積極推進(jìn)低品位致密氣開發(fā)財(cái)政補(bǔ)貼政策的實(shí)施。加強(qiáng)頁(yè)巖氣甜點(diǎn)區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)、3 500 m以深頁(yè)巖氣鉆完井及增產(chǎn)改造技術(shù)、頁(yè)巖氣“工廠化”開發(fā)優(yōu)化技術(shù)等攻關(guān)研究，以關(guān)鍵工程技術(shù)瓶頸的突破來(lái)帶動(dòng)并最終實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)。

4.3 煤炭發(fā)展進(jìn)入“轉(zhuǎn)型期”

4.3.1 煤炭利用向清潔化發(fā)展

煤炭在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例將進(jìn)一步縮小，煤炭利用趨于清潔化。2014年，世界煤炭產(chǎn)量為81.65×108t[2]，比上年下降0.7%；全球煤炭消費(fèi)量增長(zhǎng)0.4%，低于過(guò)去10年2.9%的平均水平，煤炭在全球一次能源消費(fèi)中的占比跌至30.0%。世界三大產(chǎn)煤區(qū)中的北美、歐洲及歐亞大陸煤炭產(chǎn)量及消費(fèi)量均呈下降趨勢(shì)[12]。

煤炭作為最廉價(jià)的化石能源，將在世界能源結(jié)構(gòu)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。而隨著人類生態(tài)環(huán)境保護(hù)需求的增加，煤炭利用將向高效清潔的方向轉(zhuǎn)型（圖3）。發(fā)電是世界煤炭利用的主要方向，全球超過(guò)一半的煤炭資源都被用于發(fā)電，煤炭高效清潔發(fā)電是煤炭資源利用的主要方向。目前，通過(guò)大容量高參數(shù)燃煤發(fā)電、大型循環(huán)流化床發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等技術(shù)，可使煤炭發(fā)電機(jī)組的熱效率提升到50%左右。

4.3.2 煤炭的高效清潔化利用是解決我國(guó)環(huán)境問題的關(guān)鍵

我國(guó)以煤炭為主體的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生根本性變化，需立足國(guó)情，減少散煤直接燃燒、加強(qiáng)煤炭高效清潔利用是解決我國(guó)能源環(huán)境問題的關(guān)鍵。隨著工業(yè)化步伐的推進(jìn)和人民生活水平的日益提高，電力需求量增速加快，受能源資源結(jié)構(gòu)和分布制約，煤炭成為我國(guó)電力行業(yè)的主要能源。2013年，全國(guó)發(fā)電和供熱耗煤量達(dá)到20.6×108t，占煤炭消費(fèi)總量的55.7%。以煤炭為主體的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)得到根本性改變，電力是煤炭資源消費(fèi)的主體，煤炭高效清潔發(fā)電是實(shí)現(xiàn)煤炭低碳化利用的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)煤炭低碳清潔利用，需因地制宜、因廠制宜開展現(xiàn)役機(jī)組的升級(jí)改造，解決由于服役時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)組老化、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)落后等因素造成的能耗高、污染物排放量超標(biāo)等問題。

煤炭作為終端能源直接使用，能源利用效率低、環(huán)境污染問題嚴(yán)重。煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、細(xì)顆粒物排放量分別占全國(guó)總量的80%、60%、70%，每1 kg煤炭直接燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、煙塵排放量為其發(fā)電的4倍、8倍，其中以散煤直接燃燒污染最為嚴(yán)重。以2013年為例，我國(guó)散煤直接燃燒消費(fèi)量約9×108t，占煤炭消費(fèi)總量的24%，產(chǎn)生的二氧化硫與20×108t電煤燃燒大致相當(dāng)，細(xì)顆粒物排放量則接近電煤的3倍。減少煤炭直接低效燃燒的對(duì)策包括：①加快淘汰國(guó)內(nèi)小型鋼鐵、水泥等行業(yè)的落后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)；②加快推進(jìn)我國(guó)城鎮(zhèn)化步伐，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)集中供暖、供氣，積極發(fā)展小型可再生能源網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)廣大城鄉(xiāng)的綠色發(fā)展。

4.4 新能源發(fā)展?jié)u入“黃金期”

4.4.1“新能源革命”到來(lái)的速度可能會(huì)超過(guò)預(yù)期

發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的關(guān)鍵，新能源開發(fā)利用步伐加快，已經(jīng)成為全球能源增長(zhǎng)的新動(dòng)力。據(jù)IEA的統(tǒng)計(jì)，2014年全球核能、水電、可再生能源等新能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比為14.33%。隨著技術(shù)進(jìn)步，新能源開發(fā)利用成本不斷下降，與化石能源相比已經(jīng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)Bloomberg新能源財(cái)經(jīng)（BNEF）的數(shù)據(jù)，2015年第二季度世界陸上風(fēng)電成本為0.083美元/kWh，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本為0.122美元/kWh，煤炭發(fā)電成本為0.066～0.105美元/kWh。可再生能源（含水電）已成為全球新能源發(fā)展的主力，并加速發(fā)展。2013年可再生能源發(fā)電量已超過(guò)天然氣，成為全球電力的第二大來(lái)源，發(fā)電量占總電力的 22%，達(dá)到 5 130 TWh。2014年貢獻(xiàn)了全球58.5%的發(fā)電能力增長(zhǎng)，在全球電力裝機(jī)容量中占比達(dá)到27.7%，發(fā)電量占22.8%，新能源發(fā)展?jié)u入“黃金期”（圖3）。

加強(qiáng)新能源科技攻關(guān)已成共識(shí)，“新能源革命”到來(lái)的速度有可能會(huì)超過(guò)預(yù)期，特別是新能源發(fā)電成本降低和電池儲(chǔ)能技術(shù)的突破將強(qiáng)力推動(dòng)“新能源時(shí)代”的來(lái)臨?！禨cience》在創(chuàng)刊125周年之際，公布了125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，其中石油的替代、核聚變等能源問題位列其中。2015年麥肯錫提出展望2025：決定未來(lái)經(jīng)濟(jì)的12大顛覆技術(shù)，可再生能源和儲(chǔ)能技術(shù)是兩項(xiàng)重要的顛覆性技術(shù)。2015年12 月12日，第21屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)通過(guò)了《巴黎協(xié)定》，全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2 ℃之內(nèi)，21世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放，實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)對(duì)新能源發(fā)展提出了更高的要求?；谌斯ぶ悄艿木W(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)體系，將在能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置中發(fā)揮重要作用。通過(guò)發(fā)展分布式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)＋能源網(wǎng)絡(luò)的智能能源網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，將從根本上解決現(xiàn)有電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的消納，進(jìn)一步提升可再生能源的開發(fā)利用效率，最終使人類擺脫對(duì)化石能源的依賴。

納米技術(shù)的發(fā)展使人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了全新領(lǐng)域，納米超材料的應(yīng)用將推動(dòng)新能源技術(shù)加快發(fā)展。石墨烯的優(yōu)異性能使其必將成為人類能源發(fā)展史上繼石油之后的第二個(gè)“黑金”。初步預(yù)測(cè)，到2030年納米材料技術(shù)進(jìn)步可使太陽(yáng)能發(fā)電成本再降低40%，使其成為一種廉價(jià)能源。此外，納米技術(shù)發(fā)展加快了電池儲(chǔ)能技術(shù)突破。目前，美國(guó)特斯拉電動(dòng)車采用鋰離子電池已可提供400 km的續(xù)航能力；我國(guó)的比亞迪公司實(shí)現(xiàn)了新能源汽車400 km續(xù)航能力的突破。在巴黎氣候會(huì)議上，德國(guó)提出了到2050年將全面禁止汽油和柴油汽車的發(fā)展目標(biāo)。近期基于石墨烯等超材料電池技術(shù)的研究也取得了重要進(jìn)展，若適用于大規(guī)模量產(chǎn)的快充電、高續(xù)航、高耐用電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，新能源時(shí)代將加快到來(lái)。

4.4.2 我國(guó)需充分做好“新能源時(shí)代”來(lái)臨的準(zhǔn)備

加大可再生能源和水電等新能源資源的開發(fā)，是實(shí)現(xiàn)能源低碳發(fā)展的關(guān)鍵。按照《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》，我國(guó)政府承諾2016—2020年將二氧化碳排放量控制在100×108t /a以下，到2030年非化石能源占一次能源消費(fèi)比例將提高到20%，二氧化碳排放量將達(dá)到峰值。2014年我國(guó)非化石能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例僅為10.9%，2030年要實(shí)現(xiàn)20%的目標(biāo)既存在挑戰(zhàn)，又具有良好的發(fā)展空間。

我國(guó)可再生能源開發(fā)潛力很大。預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)風(fēng)力發(fā)電量將達(dá)4 500×108kWh，占總發(fā)電量的5.3%，2030年有望超過(guò)10%；全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量將超過(guò)1×108kW，2030年有望超過(guò)美國(guó)；全國(guó)水電裝機(jī)容量將達(dá)到3.6×108kW，2030年達(dá)到4.5×108～5.0×108kW?？稍偕茉窗l(fā)電裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)與電網(wǎng)容納能力不足的矛盾是限制發(fā)展的瓶頸問題。通過(guò)優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，發(fā)展蓄能和多能源電網(wǎng)技術(shù)組合，可提升電網(wǎng)中可再生能源的消納比例。電力的存儲(chǔ)技術(shù)是決定新能源能否對(duì)傳統(tǒng)化石能源實(shí)現(xiàn)革命性替代的關(guān)鍵。

我國(guó)核電發(fā)展需在安全的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，著眼未來(lái)適度有序發(fā)展。目前，全國(guó)在建的核電機(jī)組共計(jì)26臺(tái)，預(yù)計(jì)2020年核電裝機(jī)容量達(dá)5 800×104kW?？傊穗姲l(fā)展應(yīng)始終將安全放在首位，綜合考慮地理位置、能源需求、技術(shù)水平等多方面的因素，在國(guó)家能源總體戰(zhàn)略框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)健康有序發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

人類利用能源已經(jīng)或者即將經(jīng)歷木柴向煤炭、煤炭向油氣、油氣向新能源的三次重大轉(zhuǎn)換，社會(huì)文明進(jìn)步和科技水平發(fā)展驅(qū)動(dòng)非常規(guī)油氣資源有效開發(fā)、新能源消費(fèi)比例逐步加大，世界能源正在邁入石油、天然氣、煤炭和新能源的“四分天下”時(shí)代。世界化石能源資源量總體比較充足，關(guān)鍵技術(shù)突破和生態(tài)環(huán)境保護(hù)需求的加大促進(jìn)從化石能源向新能源的轉(zhuǎn)換。初步預(yù)判，石油已邁入“穩(wěn)定期”，產(chǎn)量高峰將出現(xiàn)在2040年前后；天然氣步入“鼎盛期”，產(chǎn)量峰值將出現(xiàn)在2060年前后，將在未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮支柱作用；煤炭發(fā)展進(jìn)入高碳向低碳的“轉(zhuǎn)型期”，直接利用的比例將大幅降低，污染物及其排放量也將大幅降低，2050年在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例將降至25%；新能源的開發(fā)利用漸入“黃金期”，新能源科技迅猛發(fā)展強(qiáng)力推動(dòng)“新能源時(shí)代”的加快到來(lái)，“新能源革命”到來(lái)的速度可能會(huì)超過(guò)預(yù)期。

我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)具有自身特點(diǎn)，能源發(fā)展需從實(shí)際國(guó)情出發(fā)，加強(qiáng)煤炭資源高效清潔利用是解決我國(guó)能源環(huán)境問題的關(guān)鍵；石油需確保低油價(jià)下國(guó)內(nèi)產(chǎn)量2×108t的生產(chǎn)“底線”，以保障國(guó)家能源安全；加快致密氣和頁(yè)巖氣等非常規(guī)資源開發(fā)的步伐，實(shí)現(xiàn)2030年天然氣產(chǎn)量超過(guò)3 000×108m3的目標(biāo)，其中非常規(guī)氣將占到60%左右；加強(qiáng)新能源資源的開發(fā)利用，2030年實(shí)現(xiàn)非化石能源在一次能源消費(fèi)機(jī)構(gòu)中占比20%的目標(biāo)。電池儲(chǔ)能科技發(fā)展前景看好，一旦實(shí)現(xiàn)適用于大規(guī)模量產(chǎn)的快充電、高續(xù)航、高耐用型電池技術(shù)突破，新能源時(shí)代將加快到來(lái)，應(yīng)從戰(zhàn)略上及早做好“新能源時(shí)代”來(lái)臨的準(zhǔn)備。

此外，受到科技創(chuàng)新步伐、政治格局、經(jīng)濟(jì)發(fā)速度與油氣價(jià)格波動(dòng)等的影響，能源革命的進(jìn)程還存在諸多不確定因素，油氣、煤炭等峰值預(yù)測(cè)可能還有所變化。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 鄒才能, 陶士振, 侯連華, 朱如凱, 袁選俊, 張國(guó)生, 等. 非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2014. Zou Caineng, Tao Shizhen, Hou Lianhua, Zhu Rukai, Yuan Xuanjun, Zhang Guosheng, et al. Unconventional oil & gas geology[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2014.

[2] BP. BP statistical review of world energy 2015[EB/OL]. (2015-06)[2015-11-20]. http: //www. bp. com/content/dam/bp/pdf/ energy-economics/statistical-review-2015/bp-statisticalreview-of-world-energy-2015-full-report. pdf.

[3] 鄒才能, 翟光明, 張光亞, 王紅軍, 張國(guó)生, 李建忠, 等. 全球常規(guī)—非常規(guī)油氣形成分布、資源潛力及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J].石油勘探與開發(fā), 2015, 42(1): 13-25. Zou Caineng, Zhai Guangming, Zhang Guangya, Wang Hongjun, Zhang Guosheng, Li Jianzhong, et al. Formation, distribution, potential and prediction of global conventional and unconventional hydrocarbon resources[J]. Petroleum Exploration and Development, 2015, 42(1): 13-25.

[4] BP. BP statistical review of world energy 2005[EB/OL]. (2005-06-14)[2015-11-20]. http: //envirofinance. com/downloads/ energy_markets/bp_report_2005. pdf.

[5] REN21. Renewables 2015 global status report[EB/OL]. (2015-06-18)[2015-11-20]. http: //www. ren21. net/wp-content/ uploads/2015/07/GSR2015_KeyFindings_lowres. pdf.

[6] REN21. The first decade: 2004-2014[EB/OL]. [2015-11-20]. http: //www. ren21. net/Portals/0/documents/activities/ Topical%20Reports/REN21_10yr. pdf.

[7] IHA. 2015 hydropower status report[EB/OL]. [2015-11-21]. http: //www. hydropower. org/sites/default/files/publicationsdocs/2015%20Hydropower%20Status%20Report%20 double%20pages. pdf.

[8] IEA/NEA. Technology roadmap: Nuclear energy[EB/OL]. (2015-08-29)[2015-11-23]. http: //www. iea. org/publications/ freepublications/publication/Nuclear_RM_2015_FINAL_ WEB_Sept_2015_V3. pdf.

[9] 張映紅, 路保平. 世界能源趨勢(shì)預(yù)測(cè)及能源技術(shù)革命特征分析[J]. 天然氣工業(yè), 2015, 35(10): 1-10. Zhang Yinghong, Lu Baoping. Prediction of global energy trend and analysis on energy technology innovation characteristics[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(10): 1-10.

[10] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 2014中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[EB/OL]. (2015-02-26)[2015-11-20]. http: //data. stats. gov. cn/ publish. htm?sort=1. National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. China statistical yearbook 2014[EB/OL]. (2015-02-26) [2015-11-22]. http: //data. stats. gov. cn/ publish. htm?sort=1. [11] BP. BP energy outlook 2035[EB/OL]. (2014-01)[2015-11-20]. http: //www. bp. com/content/dam/bp/pdf/energy-economics/ energy-outlook-2015/Energy_Outlook_2035_booklet. pdf.

[12] IEA. World energy outlook 2015[EB/OL]. (2015-04)[2015-11-20]. http: //www. worldenergyoutlook. org/media/ weowebsite/2015/WEO2015_ToC. pdf.

Zou Caineng1,2, Zhao Qun2, Zhang Guosheng2, Xiong Bo2
(1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China; 2. Langfang Branch of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang, Hebei 065007, China)
NATUR．GAS IND．VOLUME 36，ISSUE 1，pp.1-10， 1/25/2016．(ISSN 1000-0976；In Chinese)

Abstract:This paper aims to predict the future situation of global energy development. In view of this, we reviewed the history of energy use and understood that new energy sources will usher in a new era following oil & gas, coal and wood one after another in the past time. Although the fossil energy sources are still plenty in the world, great breakthroughs made in some key technologies and the increasing demand for ecological environmental protection both impel the third time of transformation from oil & gas to new energy sources. Sooner or later, oil, gas, coal and new energy sources will each account for a quarter of global energy consumption in the new era, specifically speaking, accounting for 32.6%, 23.7%, 30.0% and 13.7% respectively. As one of the largest coal consumer, China will inevitably face up to the situation of tripartite confrontation of the coal, oil & gas and new energy. The following forecasting results were achieved. First, the oil will be in a stable period and its annual production peak will be around 2040, reaching up to 45×108t. Second, the natural gas will enter the heyday period and its annual production peak will be around 2060, reaching up to 4.5×1012m3, which will play a pivotal role in the future energy sustainable development. Third, the coal has entered a high-carbon to low-carbon transition period, and its direct use and the discharged pollutants will be significantly reduced. In 2050, the coal will be dropped to 25% of the primary energy mix. Last, the development and utilization of new energy sources has been getting into the golden age and its proportion in the primary energy mix will be substantially enhanced. On this basis, we presented some proposals for the future energy development in China. At first, we should understand well that China’s energy production and consumption has its own characteristics. Under the present situation, we should strengthen the clean and efficient use of coal resources, which is the key to solving our energy and environmental issues. Then, under the low oil price circumstance, we should keep 200 million tons of annual oil production as “the bottom line” so as to ensure national energy security and to accelerate tight gas, shale gas and other unconventional resources development. In 2030, the annual natural gas production will reach up to more than 300 Bcm. Finally, the development and utilization of new energy resources should be further strengthen and nonfossil energy sources will be expected to reach as high as 20% of the primary energy consumption by 2030.

Keywords:Energy revolution; Fossil energy; New energy; Oil & Gas; Coal; Renewable energy; Unconventional oil & gas; Shale gas; Tight oil; Nanotechnology; Graphene; Internet Plus

(收稿日期2015-12-04 編輯 居維清)

作者簡(jiǎn)介：鄒才能，1963年生，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，李四光地質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)獲得者，本刊第七屆編委會(huì)委員、《Natural Gas Industry B》編委會(huì)委員；現(xiàn)任中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院副院長(zhǎng)兼中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院院長(zhǎng)；主要從事非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)、常規(guī)巖性—地層油氣藏與大油氣區(qū)等地質(zhì)理論技術(shù)研究及勘探生產(chǎn)實(shí)踐等工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)院辦。ORCID:0000-0001-5912-1729。E-mail:zcn@petrochina.com.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（編號(hào)：2014CB239000）。

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.01.001

Energy revolution: From a fossil energy era to a new energy era