2020年全球及中国能源结构、能源强度现状分析及预测[图]
一、能源结构及能源强度现状
1、能源结构：以煤为主、多样化发展，受自给率约束
一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源（与由一次能源加工转换而成的二次能源相对应），可分为化石能源和低碳能源两大类，具体包括石油、天然气、煤炭、核电、水电、可再生能源1（光伏、风电、生物质能等）。
横向对比2018年中国、美国、日本、欧盟和全球平均的一次能源结构，可见：（1）从化石能源的合计份额来看，中国与全球平均水平相当（为85%），美国略低（为84%），日本较高（为88%），欧盟较低（仅为75%）。
（2）化石能源具体包括石油、天然气、煤炭，由于我国的资源禀赋一直是“富煤缺油少气”，因此我国化石能源大幅偏重于煤炭，直到2018年煤炭在我国一次能源中的占比仍然高达58%，而石油和天然气仅分别占20%和7%。从全球平均水平来看，石油、天然气、煤炭的占比更加均衡，分别为34%、24%、27%；美国、欧盟的化石能源都更加依赖于石油和天然气，而煤炭占比仅分别为14%、13%。
（3）低碳能源包括核电、水电、可再生能源，中国的低碳能源以水电为主，水电份额（为8%）高于美、日、欧的水平（分别为3%、4%、5%）；但中国的核能份额仅为2%，大幅低于美国、欧盟（分别为8%、11%），日本在福岛核事故后核电份额大幅下降，目前也仅为2%；可再生能源方面，欧盟和日本的份额较高（分别为9%、6%），美国为5%，中国和全球平均水平一致（均为4%）。
2018年各国一次能源需求结构对比
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智研咨询发布的《2019-2025年中国生物质能源行业市场专项调研及投资前景分析报告》数据显示：从1965-2018年一次能源结构的变化来看，我国在能源结构的多样性方面已经取得一定改善，尤其是2010年以来化石能源的份额从92%下降到85%，其中煤炭份额更是从70%下降到58%。政策方面，2017年1月印发的《能源发展“十三五”规划》和2017年4月印发的《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》中，对能源消费总量、能源结构、单位能耗、能源自给率等方面均提出了发展目标，其中要求到2020年煤炭消费占比降至58%以下、非化石能源占比达到15%，这一目标已经提前完成。
能源领域相关政策目标
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从全球一次能源结构历史变化来看，能源结构也呈现出多样化的趋势，其中低碳能源的份额逐渐上升（尤其是风电、光伏等可再生能源份额上升），而化石能源当中的天然气份额也呈现上升趋势。
主要国家和地区当中，美国自页岩油（气）革命后，成为石油输出国家之一，能源消费结构中的油气份额也继续增加，煤炭份额近年来快速下降。日本则由于福岛核事故导致能源结构发生重大改变，核能份额大幅下降，而化石能源份额逆向增加，煤炭份额也因此出现回升。欧盟的能源结构多样化程度则更加领先，非化石能源份额已经达到四分之一。
从美国、日本、欧盟等国家地区能源结构的历史变化可以看出，能源结构呈现多样化的趋势，同时资源禀赋因技术进步可能出现变化、核事故等特殊事件的发生，也会造成能源结构发展的不确定性。
值得关注的是，我国在《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》等政策中也提出了能源自给率的目标，要求到2020年能源自给率保持在80%以上。我国的能源自给率自2000年下降至100%以下并继续快速下降，到2016年已经下降到79.8%，因此能源自给率成为能源结构变化的重要约束条件。考虑到近年来国际形势的复杂性增加，能源安全的重要性也随之上升。若煤炭在化石能源中的比例快速下降将导致能源自给率的进一步下降，进而影响到能源安全。因此，我们认为煤炭份额的下降速度可能放缓，需要依赖于核能、光伏、风电等非化石能源份额的逐步提升。
2、能源强度：持续下降但仍然偏高
随着经济快速增长，我国一次能源消费总量也持续增加，对比一次能源消费总量增速和GDP增速可见，大多数年份的能源消费增速低于GDP增速，因此我国单位GDP能耗（能源强度）呈下降趋势。
根据国家统计局口径的数据，我国单位GDP能耗自2015年的0.662吨标煤/万元下降至2018年的0.570吨标煤/万元，降幅已达到13.85%。政策目标是到2020年，单位GDP能耗较2015年下降15%，而前三年我国单位能耗下降目标的完成进度已经超过90%。
中国单位GDP能耗呈下降趋势
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我国能源强度的下降主要由两方面的因素驱动：（1）经济结构转变，主要体现为二产占比下降、三产占比提高。国际能源署的《世界能源展望中国特别报告》中提到，中国服务行业每个增量的单位能耗比工业低13倍。对比2000年和2017年的GDP构成和能源消费总量构成可见，2000-2017年三产占比自39.8%提高到51.9%，增加了12.1pct；同时，三产耗能占比由14.2%增加至17.6%，仅仅增加了3.4pct。
（2）能效管理改善，尤其是高能耗行业的能耗下降。《世界能源展望中国特别报告》中提到，2000-2016年中国服务业的能源强度下降了27%，而工业则下降了31%。根据发改委2016年12月印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》，到2020年我国单位工业增加值能耗下降18%，各主要工业行业的能耗都将会有不同程度的下降。
我国主要工业行业“十三五”能耗目标
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横向对比各国2017年的能源强度，我国较世界平均水平仍有差距。若采用汇率法，我国能源强度是世界平均水平的1.8倍，分别是美国的2.5倍、欧盟的3.3倍、日本的4.3倍，差距很大。若采用购买力平价法，我国的能源强度也是世界平均和美国的1.3倍，是欧盟和日本的1.7倍。因此，我国的能源强度还有充分的下降空间，预计将在经济结构继续调整、能效管理继续优化的驱动下，长期持续下降。从美国经验来看，随着三产占比的提升、主要产业能耗的下降，单位GDP能耗也呈现出长期下降的趋势，且近年来的年均下降速度并未放缓。
美国能源强度及年均降幅（单位：toe/thousand2010USD）
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而美国在煤炭消费量步入下行周期后，虽然其出口煤价随国际煤价而波动，但国内电厂煤价基本保持稳定。
美国煤炭消费量及煤价
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3、终端用能结构：集中于工业，电力占比逐渐增加
以2018年美国能流图为例，各类一次能源一部分直接进入终端部门消费，另一部分则用于发电，接着经由电力的形式进入终端部门消费（与此同时产生能量耗损）。我们在此所探讨的终端用能结构（TFC），指的是终端部门（即工业、运输、居民、商业等）间的能源消费结构，以及进入终端消费的能源种类构成（包括电力）。
美国能流图（2018年）
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对比各国终端用能的部门构成，中国的能源消费大幅集中于工业，虽然工业耗能呈现出下降的趋势，但仍然高于世界平均水平，也大幅高于美国、日本、欧盟等地。
此外，在终端消费的能源种类中，一次能源直接消费的比例有所下降，而通过电力进入终端消费的能源占比则从1990年的5.9%持续上升到2017年的23.9%。因此，终端能源消费的种类构成趋势一方面是电力替代一次能源直接消费，另一方面发电的燃料结构也在多元化。
二、我国能源结构优化研究展望
近年来在我国能源结构优化方面已经开展了大量的研究工作，成果主要集中在我国能源结构特点及问题、能源结构影响因素、能源结构优化模型及建议对策等方面，但在能源结构优化路径及能源结构优化效果评价方面研究较少，建议未来一段时间对以下几个方面内容加强研究:
1)能源结构转型路径优化研究。能源结构转型是一个漫长而又庞大的系统工程，能源结构转型的可能方式方法也很多，部分学者对美、德典型的能源结构转型路径作了分析比较，以期从中汲取经验教训。但中国与两国有着不同的社会制度、处于不同的发展阶段、能源禀赋特征也不同。因此，结合我国以煤为主的能源结构现状，开展我国能源结构转型路径优化的研究已势在必行，旨在为我国能源行业发展提供借鉴和参考，为我国能源结构转型升级指明方向。
2)能源结构评价体系研究。许多专家学者从多个角度对我国能源结构的不合理性进行分析，但仅限于定性的探讨，缺乏定量的科学评价。构建一套完整的能源结构评价指标体系，对我国能源结构现状及优化效果进行评价，对不同地区的能源结构进行水平比较，对能源优化对策作出定量评估，对我国能源结构转型升级具有重大指导意义。
3)区域经济能源结构研究。现有能源结构问题的研究主要基于国家层面提出，而我国工业化和城市化程度存在较大差异，且能源品种分布不均，考虑区域经济发展，省级区域层面的能源结构研究相对较少。
4)基于碳交易的能源结构优化研究。巴黎协定以来，关于低碳经济、碳约束下能源结构优化的研究越来越多。2018年，全国碳排放权交易市场正式启动，这是促进节节能减排、增强竞争力的制度机遇，也是一个能源结构绿色转型的大好机遇。碳税政策优化我国能源产业结构问题研究对于促进能源结构优化，加速可再生能源替代具有重大理论意义。
三、中国能源展望（至2040）
1、IEA新政策情景的假设与能源展望结果
国际能源署在进行世界能源展望时，对各国的经济增速、经济结构等进行一系列假设，并给出了直至2040年三种情景下的能源展望结果，其中新政策情景为其核心预测情景（新政策情景同时考虑当前已执行政策以及宣布推出的新政策），其主要经济假设如下：
IEA世界能源展望中关于中国及OECD国家经济增速的假设
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根据IEA新政策情景下的展望结果，我国一次能源需求总量在2040年之前持续增长，增速逐渐放缓；煤炭需求持续负增长，但降幅较小：2020-2025年、2025-2030年、2030-2035年、2035-2040年期间的年均降幅仅分别为-0.2%、-0.4%、-0.8%、-1.1%。至2040年，我国煤炭需求总量仍然基本稳定，煤炭在我国能源结构中的主要地位并不改变。
新政策情景下中国一次能源需求总量增速及煤炭需求增速
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新政策情景下中国终端用能结构展望
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2、IEA新政策情景下的电力展望
根据IEA新政策情景下的展望结果，到2040年我国终端能源消费的种类构成中，电能占比持续上升，成为最主要的来源，电力在能源消费中的主导地位加强，也因此用电需求好于用能需求。
在新政策情景和当前政策情景下，即便考虑发电结构的调整，煤电直到2030年之前都维持正增长，到2030年后才逐渐下滑，因此电煤需求略好于煤炭整体需求。由于我国目前的燃煤电厂普遍建成年限较短、效率较高，因此存量的燃煤电厂基本可锁定2030年之前的电煤需求，但新增装机中的可再生能源比例明显增加。
电力在终端能源消费中的占比将继续提高
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IEA三种情景下的发电量展望
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IEA同时也展望了各类发电技术的成本对比，认为：（1）太阳能发电在2020年左右比新建和现役燃气发电都便宜，在2030年比新建燃煤发电和陆上风电便宜。到2040年，太阳能发电成本也将低于在运燃煤电厂的成本，成为中国最便宜的发电方式。（2）陆上风电现在已经比燃气发电厂有成本优势；到2035年其平均成本将低于新建燃煤电厂的成本；到2040年将接近在运燃煤电厂的成本。值得注意的是，这一展望考虑了二氧化碳成本的逐渐上升，若二氧化碳的成本低于情景假设值，则新能源发电形成成本优势的时间或将延后。
3、其他情景下的能源展望对比
IEA对未来我国的能源发展路径同时给出了三种情景，不同情景下假设的经济增速、人口增速等宏观变量是一致的，区别在于：（1）当前政策情景：只考虑当前已执行的政策，并作为新政策影响的评估基准；（2）新政策情景（即核心预测情景）：同时考虑当前已执行政策以及宣布推出的新政策；（3）可持续发展情景：达到联合国《2030年可持续发展议程》中与能源相关目标措施下的情景。
IEA不同情景下的一次能源消费总量及煤炭需求量展望对比
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与IEA相似的是，BP也提供了四种情景下的中国能源展望，包括渐进转型情景、更多能源情景、逆全球化情景、快速转型情景，其中核心预测情景是渐进转型情景。
对比BP的渐进转型情景与IEA的新政策情景可见，IEA对于能源转型的进度预期要弱于BP。对于未来煤炭需求增速，IEA预计2016-2040年CAGR为-0.57%，而BP预计2017-2040年CAGR为-1.3%；对应2040年能源结构中的煤炭占比，IEA的预测为45%，而BP预测仅为35%。
事实上，截至目前，我国一次能源消费增速和煤炭消费增速都是高于IEA和BP核心预测情景的。2018年，我国一次能源消费量增速高达4.3%，较2007-2017年的复合年均增速（为3.9%）继续上升；2018年的能源强度仅仅下降了2.2%，低于2007-2017年的年均降幅（4%）。对于煤炭而言，2018年的煤炭消费增长0.9%（BP口径），继续正增长。同时，目前水泥和粗钢产量的下降较预测出现延迟。
IEA新政策情景与BP渐进转型情景的各类能源需求增速对比
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