陈洪斌：碳中和战略下的中国能源革命

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陈洪斌（国海证券首席经济学家、总裁助理 资产管理分公司总经理）

  2020年9月22日，中国首次提出“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”，同年12月在气候雄心峰会上进一步明确了相应的具体目标，“碳中和-碳达峰”也成为了“十四五”规划的重要内容。我们认为碳中和是国家战略发展的需要，将引领新一轮的中国能源革命，主要体现在降低成本、维护安全及引领新能源技术变革三个主要方面：
  一是降低能源成本，形成新经济增长点。自2008年以来，我国能源消费量便一直居于世界首位。经济增速在世界主要经济体中名列前茅，明显高于全球经济增速，在主要经济体中位居第一，对世界经济增长贡献率达30%左右，成为持续推动世界经济增长的主要源动力。经济快速发展和庞大的人口规模伴随着巨大的能源消费需求，2019年我国一次能源消费量达到1417万亿焦耳，是第二名美国消费量的1.5倍，是欧洲国家消费量的1.7倍，是余下全球一次能源消费量前十国的总和，如图1所示。

  我国继2017年成为全球最大原油进口国后，2018年超越日本成为全球最大天然气进口国，并且这一趋势仍在继续，石油和天然气对外依存度逐年攀升。同时，近些年我国还面临原油和天然气自给率逐年下降的问题，2017年国内原油产量为1.89亿吨，创下自2007年产量的最低值。消费量却逐年增加，剔除2020年新冠疫情特殊年份，2019年我国原油表观消费量达6.96亿吨,同比增长7.4%,增速较2018年加快0.5个百分点，进口金额为1.64万亿人民币，对外依存度72.4%，天然气进口金额为0.29万亿元，对外依存度超40%，能源进口额占GDP增量的比重也保持较快增长态势，如图2所示。

  受新冠疫情影响，2020年全球能源价格出现明显下挫，导致能源进口额有所下降，但仍达到1.68万亿元，占全年GDP增量的56.87%，若保持这一趋势，能源价格常态化后，能源进口额所占GDP增量的比重将愈加扩大，如图3所示。基于我国现有能源结构，未来能源进口开销将极大程度影响GDP增速。如果不及时调整能源结构，预计2030年进口额将达到10万亿元。因此，能源转型迫在眉睫，目前我国已将“能源零碳化”提升至国家战略高度，计划用清洁能源替代传统化石能源，争取将化石能源消费比重在2060年由60%缩小至20%。

  而我国在清洁能源发展上，无论是自然资源禀赋或是技术储备都具备绝对优势。在自然资源禀赋方面：青藏高原有着较大的地势落差，为我国提供了得天独厚的水能储备；西北及北部地区有着较强日照以及大片荒漠和戈壁，为我国提供巨大的光伏装机潜力；北部、西部和东南沿海有着丰富的风能资源，为我国风力发电提供较好的发展基础。在技术储备方面：我国“风、光、水、核”技术行业前景持续看好，相关领域专利数位居全球首位，装机规模更是遥遥领先世界各国。
  对比当今最富有的国家，卡塔尔、阿联酋、沙特阿拉伯、科威特等国名列前茅，上世纪中叶这些国家依靠自身丰富的油气资源储备获得了巨额财富。而在全球碳中和大背景下，可再生能源已成为全球能源产业竞争的新焦点，用非化石能源取代化石能源已成为大势所趋。与化石能源的储量概念不同，清洁能源是制造业概念，中国作为制造业第一强国，近些年在风、光、水、核领域迅猛发展。在不久的将来，中国有望实现从最大能源进口国向最大能源出口国的转化，引领全球清洁能源转型。优秀的清洁能源资源禀赋与领先的技术储备，为我国的能源结构转型奠定了坚实基础，同时，节省的巨额能源进口开销还将形成新的经济增长点，促进经济发展，增加居民财富。
  二是维护能源安全，保障经济可持续发展。我国能源结构有着明显“富煤、贫油、少气”的特征，作为全球最大的煤炭生产国，2020年煤炭年产量达到39亿吨，占同期消费量的92.86%，进口量仅占消费量的1.14%。但石油和天然气的产量远远落后于消费量，长期依赖进口来满足国内需求。我国石油消费量保持上涨趋势，2020年达到7.02亿吨，较2014年上涨35%，同时进口量也上涨50%至5.42亿吨，对外依存度为77.21%。2020年天然气消费量为3250亿立方米，较2014年上涨72.8%，进口量同期上涨135%至1414亿立方米，对外依存度由31.9%上升至43.49%,如图4所示。

  较高的对外依存度，对我国能源安全形成了严重威胁，不论是通过海运或是陆运。中国周边国家中，仅有俄罗斯和哈萨克斯坦为传统石油出口国。目前从两国进口的石油主要通过陆上管线进行运输，已铺设的管线有中亚石油管线和中俄东部石油管线，如图5所示。但铺设和运营石油管线受地缘政治环境影响较大，例如中俄石油管线谈判受到来自日本等国的阻挠，期间多次改线，导致谈判最终耗时15年之久。此外，石油管道沿线也面临着地区冲突、恐怖主义活动及有组织犯罪等威胁。

  海运占我国石油进口运量的83%，主要的进口航线包括中东航线、中非航线、拉美航线和南亚航线。其中，通过中东航线的进口量最多，占总运量的58%，中非航线占比20%，拉美航线占比19%，南亚航线占比3%。但81%的进口石油在运输途中均需经过马六甲海峡，因此马六甲航线的稳定性严重影响着我国的能源安全，如图6所示。

  马六甲海峡所处的位置，极易受到其他大国在印度洋军事力量的影响，如图7所示。我国采取了多种措施希望可以摆脱“马六甲困境”，主要措施包括中缅石油管道、中巴铁路、克拉运河等。以上方案从表面上来看解决了我国在马六甲的问题，但其实都高度依赖印度洋的制海权，而该地区的主导权依然在域外大国手中。在国际竞争日益激烈、西方国家对华遏制加剧的背景下，周边局势日趋复杂，地缘政治变化使我国能源供应体系更加脆弱，严重威胁能源安全。

  从全球原油储备分布上来看，美国原油储量470亿桶，中国原油储量260亿桶，分列全球第10位与第13位，储量多寡都属同一等级，如图8所示。

  但中美两国原油消费结构有着明显差异，中国原油产量2020年达到1.94亿吨，较2018年涨幅仅为2.64%，但同期原油进口量增长17.32%至5.42亿吨，产量仅占进口量的35.94%。反观美国，原油产量保持上涨的趋势，2020年受疫情影响仍达到5.65亿吨，同时原油进口量持续下降，同期降至3.07亿吨，产量为进口量的1.84倍，如图9所示。并且美国于2019年9月原油出口量首次超过进口量，成为原油净出口国。造成这一差异的主要原因是美国自身掌握着页岩油、稠油等能源开采的核心技术，能源自给能力较强。

  从美国的案例中可以看出，在碳中和战略背景下，大力发展清洁能源技术成为未来我国能源发展的战略重心，关键在于快速迭代核心技术。未来中国能源安全的核心并不在于地缘政治，也不在于能源储备的多寡，而在于清洁能源技术的储备。因此，推动能源技术的不断创新与应用，加快新旧能源切换步伐，将提升我国能源自主性，才能从根本上解决能源安全问题。
  三是引领新能源革命，把握历史新机遇。纵观人类文明发展历程，每一轮能源革命都伴随着新的发展机遇，各国对于新能源技术的掌握与应用，又重塑了世界政治与经济格局。本轮能源革命，是高碳能源向清洁能源的切换，是化石能源向非化石能源的过渡，目前中国、美国、欧盟等全球主要经济体均已加入碳中和竞赛中。碳中和战略的实施将促使中国能源转型大幅提速，而在清洁能源方面所拥有的技术储备和资源禀赋，又将助推我国在本次变革中“弯道超车”，引领新能源革命。

  截至2021年5月，我国清洁能源专利数已跃居全球首位，占全球总量的37.7%，如图10所示。在装机容量方面，规模效应下我国的优势进一步放大，现在是全球最大的清洁能源生产国。2020年我国清洁能源装机容量占全球的32%，超过了第二名欧盟和第三名美国的总和，如图11所示。据全球能源互联网合作组织预测，在碳中和背景下，2050年我国清洁能源发电占比将达到90%以上，装机容量增长潜力巨大，预计到2060年，我国清洁能源电力装机量将由现在的9.5亿千瓦提升至77亿千瓦。

  从清洁能源各细分项上来看，在光伏领域，我国装机容量已连续6年居于世界首位，2019年我国光伏装机容量为2.05亿千瓦，占全球总装机量的36%，如图12所示。在技术领域，中国光伏技术同样稳坐世界第一的位置，根据OECD公布的数据，2019年中国光伏专利数占全球总量的24%，这为光伏产业的蓬勃发展提供了有力的技术支撑，如图13所示。

  依托于对核心技术的掌握，我国光伏制造装备已全面国产化，光伏设备供应链基本实现自主可控，其中最重要的单晶硅、多晶硅及发电组件产量更是分别连续5年、10年和14年蝉联世界第一。在政策引导下，越来越多的中国光伏企业“走出国门”，目前已有约20家中国光伏企业在全球近20个国家开设工厂，产品出口全球200多个国家和地区，每年可带来近200亿美元的出口额，占2020年我国出口总额的0.77%。根据光伏行业协会数据，2020年全球光伏20强企业中有15家是中国企业，光伏产业已成为“中国制造”的新名片，处于全球绝对领先水平。
  在风电领域，无论是从累计还是新增装机容量的角度来看，我国均已成为全球最大的风电市场。2020年我国风电累计装机容量占全球的37%，远超他国，且风电新增装机规模已连续10年居全球首位，2020年新增并网装机达7167万千瓦，超过了此前3年装机量之和，如图14所示。

  在设备制造方面，近10年中国风电企业的地位也在不断提升。根据彭博新能源财经发布的《2020年全球风电整机制造商市场份额排名》显示，2020年全球前10大风电整机商中中国企业占据7席，中国风电已成为全球风电产业链中不可或缺的一部分，如图15所示。

  在技术开发领域，“华电睿风”自主可控6.2兆瓦海上风电主控系统的成功投运，标志着我国海上风电机组实现了主控系统的自主可控。与此同时，今年1月国家海上风电装备质检中心叶片全尺寸实验室、整机实验室正式投入运行，该实验室可开展150米级叶片全尺寸试验，至此中国风电叶片共性技术探索正式进入“无人区”。
  在水电领域，我国在先天条件及技术应用上也长期领跑全球。西高东低的巨大地势落差为水电的发展提供了得天独厚的条件，根据全国水力资源复查结果显示，水力资源技术可开发装机为5.41亿千瓦,居世界首位。国内30米以上大坝达6539座，相当于第二名至第十名国家拥有量之和，如图16所示。2020年，我国水力装机容量为3.8亿千瓦，占全球的32%，位列世界第一，且随着碳中和战略的推进，全国水电装机容量将持续增加，预计在2025年达到4.7亿千瓦，如图17所示。

  技术方面，中国水电已从“并跑”变为“领跑”，并实现对外输出，目前中国水电企业已在全球140多个国家和地区建立了业务合作。同时，国内自主研发的白鹤滩水轮发电机组作为世界首批百万千瓦水电机组，在设计时仅轴承部分就产生了32项新专利，技术复杂度远超全球任何现有机组，被誉为水电行业的“珠穆朗玛峰”。目前，白鹤滩水电站已正式投产发电，并创下了发电机单机容量、额定效率、最高电圧等级和行业最严温升控制水平等多项世界第一，也标志着我国水电已从简单的设备加工过渡为行业的创新创造者，并将成为世界水电创新的中心。
  在核电领域，我国未来增长空间较大。2020年我国核电发电量为3662亿千瓦时，首次超越法国列居世界第二。截至2021年1月，我国在运核电机组数量达到49台，总装机容量为5105万千瓦，仅次于老牌核电大国美国、法国，在建机组数量和装机容量更是多年位居全球首位，如图18所示。

  根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2021）》预测，2035年我国核电在运及在建装机容量将达到2亿千瓦。协会对于中国未来核电市场的信心源于我国近年来在核电技术领域的不断突破。目前，我国拥有自主知识产权的“国和一号”已于2020年9月完成研发，累计获得知识产权6513项，国家授权专利1052项，多项技术走到了世界前列。采用了另一技术路线的“华龙一号”，已于2021年1月正式开始商业化运营，其中85%的设备已实现国产化，“国和一号”和“华龙一号”的相继诞生标志着我国成为继美、法、俄之后真正掌握三代核电技术的国家。相较于美、法、俄第三代核电机组每千瓦动辄4000-7000美元的单位造价，“华龙一号”核电机组预算造价每千瓦仅约2500美元，具有极高的性价比。今年5月“华龙一号”海外首堆在巴基斯坦正式投入商运，自此中国自主三代核电技术迈出了“走出去”的第一步。综上，我国在风、水、光、核四大新能源领域均已形成领先优势，发展前景广阔。
  正如尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》中所说的：“工业革命的核心，其实是能源转换的革命。”第一次工业革命背后，是以煤炭为代表的能源革命，英国凭借丰富的煤炭储备和蒸汽机应用的规模优势建立了大英帝国。而石油和电气为代表的能源变革引发了第二次工业革命的热潮，美国利用其对石油资源的掌控能力及丰富的技术储备成为了全球霸主。
  目前，全球主要经济体陆续提出碳中和方案，新能源革命已然提速，在这一趋势下，国际经济和地缘政治格局或将随之改写。欧洲在新能源领域起步较早，意图通过新能源技术的开发建立产业优势、降低自身能源进口依赖度并巩固其在全球气候治理中的主导权。美国作为油气时代的最大受益者，通过建立石油美元体系在全球掌握了最大话语权，并形成了以共和党为代表的传统能源利益集团，对其新能源政策不断掣肘，进而导致美国在本轮新能源革命中进程缓慢。
  相较之下，我国对于本次新能源革命高度重视，将碳中和战略上升到了前所未有的高度。与此同时，丰富的自然资源为清洁能源的开发提供了良好条件，雄厚的技术储备为能源结构的转型打下了坚实基础，强大的战略定力更是为政策推行的一贯性提供了有力保障。在这一背景下，我国将积极把握历史重要机遇，力争引领第三次能源革命。
  综上所述，随着碳中和战略的贯彻落实，我国清洁能源在技术储备和技术应用方面将得到有效增强，从而加快推动化石能源转型的进程。这将有效降低我国能源成本，加强对能源的掌控力度，增强经济发展的确定性和稳定性。通过碳中和战略，我国将引领的是一场新能源的革命，是对中国、全球乃至全人类有着深刻影响的革命。目前，摆在我们面前的不是技术、资金问题，关键是对碳中和战略的认识问题。正如同习主席在中央财经委员会第九次会议上所强调的，碳中和战略是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。因此，我们不能仅仅将碳中和看作国家的短期决策，而应是长期的战略部署。若无法深刻理解碳中和带来的变革和挑战，将很难在这一历史性进程中行稳致远。