第一章
新能源革命：低碳转型战略选择，抓住新一轮产业革命机遇

能源革命是引发产业技术变革、推动人类文明进步发展的关键。人类历史上已发生过两次能源革命，成就了两次工业革命，催生了众多新兴产业，改变了现代国际格局。目前新一轮科技革命开启，世界也迎来了第三次能源革命的重要节点。

党的二十大报告指出，推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。笔者认为，低碳转型是实现安全发展的有力保障，也是满足人民日益增长的生态环境需要的必然要求。

过去几十年，中国的能源革命在水电、核能领域已取得了重大历史成就。当下在光伏、风电、储能、氢能等领域，中国的新能源革命正在不断前进。新能源革命，贯穿了能源消费、能源供给、能源技术、能源体制各个方面。未来国际合作竞争格局，乃至不同省市（区域）之间的产业格局都会被新能源影响，甚至被改写。

展望全球，世界气候变化形势严峻，《巴黎协定》奠定了全球绿色可持续发展的基础，碳中和目标已成为各国共识。化石能源带来的环境危害、供应不稳定性已经成为全球能源安全隐患，发展新能源产业具备充足的必要性与迫切性。

在新能源国际分工格局中，以中国为代表的部分国家已经占据了先发优势，其他众多国家也在快速追赶。新能源将呈现多极化协同发展的态势，风能、光能等“新煤炭”在发电领域快速扩张，锂和氢作为“新石油”在用电和储能领域不断突破。

新能源革命是中国低碳转型的战略选择。未来我们将见到更加低碳化、清洁化的能源消费，更加多元化的能源结构，更加数字化、智能化的能源体系。[1]

第一节 全球能源革命：能源的利用决定了时代的发展

能源革命是推动人类社会发展的重要动力。可以说，能源的利用水平和利用效率，决定了一个时代经济发展的路线和上限。

能源是重要的生产要素，能源革命促进了能源利用效率的提升，为生产方式的变革提供了更多可能。能源革命促使能源结构发生重大改变，也对生产生活方式、社会结构、国际关系等领域产生了深刻的影响。

能源革命与工业革命往往相伴相生，工业革命触发了能源革命，能源革命成就了新一轮工业变革。每一次能源革命，都会带动经济产业结构的巨大变革，引发社会面貌的变化，推动人类物质财富的增加。人类历史上已发生过几次工业革命与能源革命，催生了众多新兴产业，为人类文明进步做出了重要贡献。目前，第四次科技革命正在酝酿，世界也迎来了第三次能源革命，高效化、智能化、绿色化的新能源应用未来可期。

一、煤和蒸汽机，成就了第一次工业革命

第一次能源革命，世界能源结构首次产生巨大变革：煤炭作为燃料替代了柴薪。

第一次工业革命广泛使用蒸汽机，增加了能源需求总量，也给能源革命提供了动力。原始柴薪燃料受限多，其能量密度、释能时长、采运效率不足，不再适用于工业社会的发展。高密度能源燃料煤炭更适合大规模、重工业生产模式。就此，煤炭成为19世纪人类社会的主导能源。19世纪60年代，煤炭在英国能源消费中的比重达到92%，在法国、德国的能源消费比重均超过了50%。同时，蒸汽机技术也被广泛应用于煤炭开采领域，从而提高了煤炭生产效率，促进了煤炭工业的发展，工业技术也为大规模能源供应提供了保障。

第一次能源革命开创了经济发展的新模式，对全球历史进程产生了深刻影响。

第一次能源革命也成就了第一次工业革命，促进了工业经济发展。“煤炭+蒸汽机”使化学能转化为机械能成为现实，以极低的成本提高了人类可支配的能源总量，催生了众多新兴产业，带动了全球经济的发展。同时，煤炭取代木材，使能源行业成为工业生产的一部分，改变了传统能源供给来自农业的特点，打破了“土地经济”的增长极限，促进了城镇化与就业，极大地影响了产业结构和人口结构。

第一次能源革命改写了全球地缘政治格局，一度造成了“西强东弱”的局面。能源领域每一次划时代的进步都会推动一些国家的迅速崛起。第一次能源革命带来了产业技术路线的根本性变化，英国率先把握历史机遇，发展工业；基于其煤炭领域的生产优势、广泛应用的蒸汽机技术，成为世界第一大工业国。同时，其他西方国家纷纷效仿，投身能源与工业革命的大浪潮，全球化出现萌芽，国际权力结构发生逆转，西方国家成为近代国际社会的主导力量。

二、石油与电，开创传统能源利用新高度

第二次能源革命，石油和电大规模推广，实现了液态燃料应用，扩大了二次能源使用范围。

科技进步是第二次能源革命的内生动力。石油分离技术保障了石油的经济价值，钻井技术为石油开采提供了条件，现代石油工业由此建立。石油取代煤炭成为最重要的一次能源，柴油、汽油应用逐渐增加，开创了化石能源广泛应用的新局面。20世纪50年代，全球众多国家工业化进展迅速，对石油的需求量呈指数级增长，石油逐渐对煤炭实现替代。同时，电磁学的进步为电力应用奠定了理论基础，发电机、电动机、交流输电技术的成熟，为电力的规模化应用提供了技术，电力成为重要的二次能源消费形式。全球发电量大幅增加，从1950年的955太瓦时（TWh）上升至1995年的1.3万太瓦时，一次能源用于发电的比例上升，电气化开始在全球铺开。

第二次能源革命在世界产业发展、国际格局等方面引发了巨变。

工业生产供给能力进一步加强，新兴产业迅速发展。石油成为航运、海运、汽运等行业的高效燃料，也成为纺织等加工行业重要的化工原料，极大地解放了人类生产力。同时，由于石油需要二次加工的特点，也促进了石油开采业、能源加工业的发展，实现了能源和工业产业链的深度拓展。电力为现代信息与通信业的发展奠定了基础，创造了无线电、电影等新兴产业。

二次能源革命以来，欧美等西方国家的经济优势进一步加强，全球地缘格局发生了重大改变，能源安全问题越发重要。至20世纪中期，西欧和美国的经济发展取得巨大突破，生产总值占全球比重已超过50%。石油成为重要的战略资源，国际能源权力格局开始形成，能源问题导致的地缘冲突随之增加。能源安全成为国际组织的重要议题，深刻影响着国际关系。

三、新能源革命：光伏、风电、氢能、储能、电动化、智能化，绿色低碳新时代到来

21世纪以来，国际能源形势发生了重大且深刻的变化，世界迎来第三次能源革命。在各国长期的政策支持下，技术不断革新，以风电、光伏为代表的可再生能源产业实现了快速发展，储能、氢能等新能源技术具备了规模化基础，站在了商业化关键节点，新能源汽车在应用端也加速了渗透。但是，石油、煤炭等传统能源仍占据重要地位，传统能源的使用惯性仍然存在，但正处于剧烈变革时期。国际能源新体系的雏形正逐步形成，绿色低碳新时代的帷幕已悄然拉开。

1.低碳是全球目标，促进新能源加速发展

当前，全球气候变化、低碳减排已成为国际共识，世界主要经济体纷纷提出到21世纪中期实现碳中和的承诺。《巴黎协定》制定了可持续发展目标，国际能源署在《世界能源展望2020》报告中提出，到2050年发展新能源对二氧化碳减排产生的贡献度要达到32%。在低碳目标的推动下，新能源在全球能源生产消费中的比重不断提升，发展新能源成为实现碳中和目标的核心途径。

2.技术革新，推动新能源降本增效

技术革新成为新能源发展的重要驱动力，中国、美国、日本、欧盟等众多经济体都十分重视发展能源科技。早在2011年，欧盟就制定了《2050能源技术路线图》，加强可再生能源建设。2014年，在奥巴马执政期间，美国发布了《全面能源战略》，加快低碳技术发展。2016年，日本陆续出台的《能源革新战略》及《能源环境技术创新战略》，提出注重能源安全保障，同时加速推进可再生能源、储能技术发展。2020年，中国做出“双碳”承诺，发展新能源是“十四五”时期重要的战略举措。

技术革新推动全球新能源发电成本大幅下降，光伏发电、陆上风电的平均度电成本分别从2000年的500美元／兆瓦时和94美元／兆瓦时，下降到2021年的30~60美元／兆瓦时和35美元／兆瓦时。风光发电平价上网，使风电成本降至燃煤发电成本的一半，光伏发电成本也远低于燃煤发电成本。同时，光伏的钙钛矿、TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）电池、异质结（HJT）电池，风电的碳纤维叶片、新型光纤复合电缆等，各种新型技术路线层出不穷，成为行业降本的新动能。

绿色能源与数字化相互赋能，数字化能源企业协调能源系统的可再生能源，提前响应负荷用电需求，合理分配资源，大幅降低能源交易成本。

3.政策支持优化新能源发展环境

新能源发展初期，在产业技术、市场建设、投资水平上存在一定的门槛，需要公共部门高度重视，并提供良好的政策环境与支持保障，包括绿电电网体系的建立健全、应用渠道和市场容量的深入拓展、技术研发和装备制造的优化升级等。目前全球众多国家制定了明确的新能源目标，出台了相应政策支持可再生能源发展与新能源发电比重提升，以光伏发电和风电为主要抓手，尤其重视发展海上风电集群、新能源发电与氢能结合应用、本土新能源汽车品牌、新能源产业链培育等内容（见表1.1）。

第二节 中国能源革命：能源消费、供给和技术革命，国家安全新战略

一、中国的能源革命：从水电、核电到光伏、风电、储能、氢能

中国一直在进行与时代需求相适应的能源革命，水电从落后到领先，核电从探索到跻身世界一流，再到当下光伏、风电高速发展。我国在不同时期发展出不同的新能源，走出了特色的能源革新之路。

第一，水电能源革命以葛洲坝、三峡、白鹤滩工程为代表，用几十年的时间，中国实现了水电从落后到世界领先。1949年全国水电装机容量36万千瓦，经过32年的追赶，1981年我国首个在大江大河上建成的水电站——葛洲坝建成投产，总装机容量达271.5万千瓦，具备了大电站、大机组的设计制造和运营能力。仅13年后，三峡工程动工，容量为葛洲坝的10倍。我国通过引进先进技术、消化再创新，实现了70万千瓦整套设计制造技术的自主化。2012年，三峡全部机组完成并网发电，迄今仍是世界上最大的水电站。2021年，白鹤滩水电站投产发电，单机容量达百万千瓦，完全自主设计制造，实现了高端装备制造的重大突破，中国水电已处于世界领先水平。

第二，核电技术以秦山、大亚湾、华龙一号为代表，中国核工业用三四十年在自主化道路上突破重围，实现了核能的和平利用，中国跻身世界核能强国之列。1970年，周恩来总理“728”指示和平利用核能，解决了华东的用电问题。1973年，首个“30万千瓦压水堆核电站”——秦山核电站建设方案通过。1991年，秦山核电站并网，实现了中国内地自主设计核电从无到有的突破。3年后，大亚湾核电站正式投运。2020年，华龙一号首堆并网发电，中国核工业集团、中国广核集团完全自主设计，我国逐步成为先进的核电技术国家。

第三，随着以光伏、风电、特高压、储能、氢能技术为代表的21世纪新能源的推进，中国新能源革命正在高质量、高水平快速发展。2013年以来，中国新增光伏装机容量连续居世界第一，2022年，中国的硅片、电池片组件等环节的产能占全球80%，硅片产能甚至占到98%。与此同时，光伏电价在过去10年降幅超过85%。随着光伏发电成本的下降、平价上网，我国发电结构发生了根本性转变，绿电更多，碳排水平大幅下降。

中国风电走向世界，走向深远海。全球排名前十的风电装备制造企业中有六家是中国企业，中国海上风电资源非常丰富，中国东部沿海的海上可开发风电资源达到7.5亿千瓦，海上风电机组单机容量纪录不断刷新。

特高压技术助力新能源时代绿电的远距离、大规模输送。比如，青海—河南800千伏工程是世界上首条专门输送清洁电力的线路，每年可输送400亿度清洁电力。特高压技术和装备也走出国门在全球应用，比如出口巴西的超远距离输送设备。

在氢能领域，中国已经掌握越来越多的制、储、运、用核心技术，处于产业爆发前夜。我国年制氢产能约3 300万吨，氢能全产业链有超过300家规模以上的工业企业。新能源时代，中国在光伏、风电、特高压、氢能领域的大跨越发展，已经成为全球新能源革命中的重要一环。

二、中国的新能源革命：从高碳到低碳，多元能源供给保障能源安全

新能源不仅是世界能源发展的大趋势，更是中国能源发展的内在规律。《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出的目标是：2025年、2030年、2060年，非化石能源消费比重分别达到20%、25%、80%，加快可再生能源的发展被提升到了更加重要的战略位置，推动了中国能源结构转型的步伐。

中国的新能源革命包括能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命，全方位加强国际合作，确保国家能源安全。新能源革命在中国已经取得了明显进展。

第一，能源消费革命。能源消费革命改变了传统的粗放型能源消费，大幅提升了能源利用效率。中国新能源汽车渗透率超过30%，全球领先。碳捕集利用、碳交易设计，在节能减排、化石能源清洁利用方面不断优化，依托新能源消费的产业结构不断发展。

第二，能源供给革命。中国煤炭供应比例下降，天然气占比逐步提升，光伏、风电等可再生能源成为新增装机的主流，发力“绿电+储能”，能源输配、储备体系不断完善。中国能源供给清洁化、多元化，更大程度地保障了国家能源安全。

第三，能源技术革命。能源技术革命包括光伏发电、风电、动力电池等技术的经济性提升，分布式能源、储能、氢能开端良好，数字化能源、碳交易、碳足迹、碳捕集等能源新业态快速发展，新能源汽车产业链的自主可控性有所抬升。

第四，能源体制革命。能源体制革命包括市场化电价、电力交易体制、油气体制改革，“管住中间、放开两头”“放管服”体系改革，能源治理更加现代化。

国际合作竞争格局也将被新能源革命所影响和带动。中国和“一带一路”沿线国家深化新能源领域合作，包括对多个国家的海外能源投资。2022年，中国对“一带一路”绿色能源项目投资数增加50%，直接投资额达27亿美元，建设合同规模达53亿美元。中国在全球能源革命和气候治理中承担了越来越多的社会责任。

未来，不同省市（区域）之间的产业竞争格局也会被新能源影响，甚至被改写。国内可再生能源累计装机排名前5的省份为：山东、宁夏、广东、湖南、内蒙古。依靠丰富的风光资源禀赋，内蒙古、青海、西藏、宁夏、新疆等三北、西南地区大型清洁能源基地众多，在就地电力消纳的优势下，或许会引入更多新项目、新产业，在新能源时代会有新发展。山西、陕西等原有煤炭化石能源禀赋领先的区域，也会依托传统产业培育发展新型能源，比如引入电解水制绿氢代替焦煤制备灰氢冶金，再如引入氢燃料重卡，用于传统煤炭园区的矿石运载。

新能源革命是从高碳向低碳过渡，最终实现零碳。在迎接全球新能源革命的浪潮中，中国有望换道超车，开启新能源发展“黄金十五年”和几大万亿级赛道，引领第三次能源革命。

第三节 新能源革命的必要性和迫切性

一、全球升温，气候变化形势严峻

历史上绝大多数时期，二氧化碳都呈现周期性变化，并未显著上升，然而人类的工业化进程打破了这一规律。随着全球工业化进程高速推进，粗放式发展带来的环境问题日益严重。过去几十年，二氧化碳浓度快速上升并突破历史最高值，全球温度也显著上升，地球的碳循环平衡被破坏（见图1.1与图1.2）。

为了应对全球气候变化，各国制定碳达峰、碳中和目标，尽快达到温室气体排放的全球峰值，21世纪下半叶为实现温室气体“源的人为排放”与“汇的人为清除”之间的平衡，绿色可持续发展逐渐成为共识。2016年《巴黎协定》将阻止全球气候变暖作为长期目标：将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，温度上升幅度控制在1.5℃以内。欧美发达国家率先减排，并加强对发展中国家的资金、技术、建设能力的支持，协同应对气候变化。此外，从2023年开始，5年一次对全球行动进行盘点，加强国际合作，提高节能减排力度。用节能减排、植树造林、能源结构调整、发展低碳产业等方式，将其他形式产生的二氧化碳排放量进行抵消，达到净零二氧化碳排放。

《巴黎协定》中各缔约方参与全球应对气候变化行动的方式，由原来的“强行摊派、自上而下”，变为当下的“自主贡献、自下而上”。各国可依据自身实情，采取无强制约束和标准的减排承诺。目前已有超过110个缔约国和地区对此做出了承诺，中国于2020年9月公布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的战略目标；欧盟宣布，到2030年温室气体排放较1990年下降40%；加拿大宣布，到2030年温室气体排放较2005年下降30%。为实现碳中和目标，各国发展清洁新能源符合全球可持续发展趋势。

二、化石能源弊端尽显：危害环境、不可再生、供给不稳定

传统化石能源在使用过程中对环境危害巨大，不可再生、能源供给不稳定，发展新能源刻不容缓。

首先，化石能源消费对环境的危害巨大。单位化石能源产生的碳排放比新能源要高很多：每万亿焦耳热值的煤炭释放的碳含量为26.37吨，原油约为20吨，天然气约为15吨；而水电、风电、核能、太阳能等新能源几乎不产生碳。2021年，煤炭、石油、天然气消费所排放的二氧化碳量分别占总排放量的40.3%、31.9%、21.3%。化石能源不充分燃烧时所产生的有害气体、固体废物、废热水对大气、土地、水域形成污染，破坏生态环境平衡，对人类及其他各种生物的生存造成威胁。

其次，化石能源不可再生。化石能源是地球生物的化石储存太阳辐射的能量后，历经千百万年的沉积而来的，主要以碳氢化合物及其衍生物的形式存在。化石能源的形成速度显然无法与人类的利用速度相匹配。虽然随着勘探技术的进步，全球已探明的化石能源储量不断刷新过往认知，但其总体储量存在客观边界。化石能源扩产限制颇多，增量微乎其微，储采比下降较快，能源枯竭的隐忧长期存在，世界各国在化石能源扩产方面均有顾虑。大部分化石能源也受环境、技术、成本、开采难度等诸多方面的限制，并不具备开采经济性。

最后，化石能源的供给相对不稳定，能源安全易受到威胁。在全球已探明的化石能源储量中，以美国、俄罗斯、澳大利亚为主的7个国家占据了全球86%的煤炭资源，80%的石油资源分布在以委内瑞拉、沙特阿拉伯、加拿大为主的8个国家境内，近70%的天然气分布在6个国家，全球主要化石能源集中于少数国家。三大化石能源中，前五大生产国占据的产量达到该能源全球产量的50%以上。这意味着，自然灾害、技术事故或地缘冲突等局部地区发生的小范围事件可能导致全球能源供给波动。1973年10月，第四次中东战争爆发，虽然持续时间不到一个月，但其导致国际原油价格飙升，引发石油危机造成全球滞胀。2022年2月，俄乌冲突导致欧洲能源危机，国际石油及天然气价格的上涨提高了全球的生产生活成本。如果还是依仗化石能源作为主力能源，未来将会极大地约束整个社会的生产创造能力。化石能源的产出高度集中与使用范围广泛之间存在着客观矛盾，也增加了国际局势的复杂性和不确定性。

第四节 新能源时代能否改写未来国际能源格局

未来国际能源格局，主要不再由一国、一个地区的传统资源禀赋推动，而是由技术和高端制造推动。新能源时代，在光伏、风电、氢能、储能，氢燃料、锂电池汽车等领域，国家在各个制造业链条上的基础实力代表了其对新时代能源的掌控能力。

国际地缘格局、能源格局也将就此改变。中国的光伏硅料、组件、电池片大量出口欧洲，中国的企业向中东反向输出能源，该地区绝大多数风光基地装机建设是由中国企业承担的，中国的新能源乘用车也出海日本。种种迹象表明，中国的新能源产业正在辐射影响欧洲、中东、日韩等全球多个国家和地区。

一、新能源赛道欣欣向荣，传统能源惯性未消

传统能源惯性难以消除，化石能源还是要提供基础保障，在很大程度上，化石能源难以被全面替代。首先，煤炭、石油等既是化石燃料也是化工原料，存在较大的需求刚性，未来，新能源对传统能源的替代也将是一个长期过程。其次，化石能源提炼的副产品在化工领域发挥了重要作用，短期内难以找到替代品。最后，新能源的新技术发展，比如碳捕集、利用与封存技术（CCUS），也可以帮助实现化石能源低碳化转型利用。比如通过“化石能源制氢+二氧化碳捕集封存”，可以形成“蓝氢”。未来的化石能源不再完全是碳排放的来源，而是作为新能源的重要补充，用于保障能源长远储备。

新能源赛道欣欣向荣，市场前景广阔。新能源发电新增装机逐渐占据主导地位：2015年，可再生能源首次超过煤炭，成为全球最大新增电能来源；2019年，全球新增发电量的96%来自可再生能源。2009—2021年，全球风电装机容量从1.5亿千瓦增加到8.4亿千瓦，光伏发电装机容量从0.24亿千瓦增加到9.4亿千瓦。消费市场中，新能源电动汽车、锂电池产品加速渗透。2022年初，全球新能源汽车渗透率已超过13%，中国新能源汽车市场单月的渗透率最高已经突破30%。2022年全球新能源汽车销量超过1 000万辆，未来将继续大幅增长。

二、发达国家依然强势，新兴市场快速崛起

新能源产业作为一种高新科技产业，投资门槛较高，技术垄断特性强。在新能源的国际分工格局中，部分国家逐步占据了产业优势地位，其他众多国家也在快速崛起、实现追赶。

长期以来，发达国家将新能源产业作为产业转型和经济发展的重点，在研发投入、政策扶持、市场建设等方面布局较早，具备先发优势，且掌握部分高壁垒技术，在新能源汽车等终端市场上也占据相对优势地位，比如美国和欧洲等地也是可再生能源发电市场的主要客户。从全球新能源500强企业来看，美国、日本和欧洲部分国家在企业规模、增长速度上依然占据优势。2022年全球新能源500强企业中，德国、美国、中国、日本企业平均规模分别为165亿元、125亿元、103亿元、90亿元。

同时，发展中国家尤其是新兴市场国家对新能源产业的重视度不断提高，在新能源领域强势崛起。开发新能源产业是新兴经济体应对气候变化，实现低碳转型的必然要求，也是提高能源保障能力，维护本国能源安全的关键举措。以中国、印度为代表的亚太新兴市场国家在新能源领域加紧布局，企业竞争力快速增强，直追发达国家，甚至在某些领域实现赶超（见图1.3）。

以新能源光伏、风电产业为例。经过多年的发展，中国在全球光伏产业中逐渐占据主导地位。行业占比方面，2021年中国光伏新增装机容量约为55吉瓦，占全球装机容量的36.4%。光伏设备方面，2021年中国光伏设备份额已接近45%，中国企业包揽全球前十大光伏设备厂商。在风电领域，中国也取得了较大成果，截至2021年底，中国风电装机容量达3.3亿千瓦，同比增长16.6%，增长迅速。同时，印度在光伏发电领域的进展也十分迅速，光伏装机容量约占全球装机容量的9%，跃居第三，仅次于中国和美国。在2022年全球新能源500强企业中，中国企业的营收占比最高，达2.5万亿元，约占全球新能源企业营收的46%（见图1.4）。

三、风光锂氢，能源结构多元化

第三次能源革命，能源结构多元化的特征将进一步突出。能源结构由以化石能源为主转向以新能源为主，新能源内部分工也比较明确，风电、光伏、锂电、氢能等不同的新能源形式各司其职，呈现出多极化能源协同发展的格局。

风能、光能等可再生能源被称为“新煤炭”，主要用于绿色发电。水电、风电和光伏是低碳发电的绝对主力，由于水电对地理环境、投资成本的要求较高，未来低成本、灵活、可以分布式发展的光伏以及广阔深远海布局的风电是新能源的重点发展方向（见图1.5）。

锂和氢能被称为“新石油”，主要用于能源消费和能源储存。锂离子电池综合性能强、应用范围广，被广泛用于动力电池及便携式电子设备中。新能源汽车是锂电池的典型应用场景，其渗透率加速提高，尤其在乘用车市场领域，有望取代传统燃油汽车，引发传统汽车产业变革、汽车强国变迁。

氢能，燃烧产物仅有水，尤其是绿氢，是实现能源转型的重要路径。氢能是重要的战略性能源，制氢技术极其重要，可以将风光等其他形式的能量通过电解水制氢转化应用，如氢能“115”——电解1升水、使用5度电可以制1标方氢气，1标方氢气产生的热量相当于0.4升汽油。使用氢燃料电池装配商用车，可以促进商用领域的新能源渗透。氢储能也可以满足大规模、低成本、长周期、高能量密度的电能储存需求，因此被视为第三次能源革命的颠覆性技术方向，未来将在储能市场发挥巨大作用。

第五节 新能源大趋势：清洁低碳、结构多元、数字化、高效率

未来新能源革命有三大趋势：一是能源消费清洁化、低碳化，二是能源结构多元化，三是能源系统数字化。

第一，能源的清洁、低碳发展是历次能源革命的重要趋势。在传统化石能源中，天然气是一种相对低碳的能源。21世纪以来，天然气的使用量快速增长，替代了部分煤炭需求。

新型可再生能源的单位热值碳含量更是远低于传统化石能源。过去10年里，风电、光伏等可再生能源的发电成本快速下降，在全球日照充足的地区，太阳能光伏已经成为成本最低的发电资源。风电、光伏等新增装机容量迅速增长，不久之后，可再生能源发电投资额在全球发电投资总额中的占比或将逐步超过2/3，甚至超过3/4。绿色能源快速发展，将使能源消费更加清洁化、低碳化。

第二，能源结构多元化。从前两次能源革命的结果来看，能源革命中并不会出现一种能源完全替代另一种能源的情形，而是新型能源发展速度远超传统能源，并在能源消费中占有相对主导地位，最终形成多元化的能源结构。

第一次能源革命后，煤炭是主要能源。第二次能源革命后，煤炭仍然是仅次于石油的第二大能源。而第三次能源革命，将会使能源结构由化石能源占主导的结构，转变为可再生能源占主导、多种能源共存的结构。同时，由于新能源中的风电、光伏等能源受天气影响较大，供给侧的不确定性客观存在，因此对能源系统的建设要求也随之提高，比如配置大规模长时储能。各经济体要结合自身资源禀赋，在提高新能源使用比例的基础上保留部分化石能源，优化整体能源结构，提升多元化的能源自给能力，实现多元化的清洁能源供应。

第三，新型能源系统将融入互联网、大数据、人工智能等数字技术，实现能源系统数字化。每次能源革命都伴随着新技术的发展应用，第一次能源革命中的蒸汽机，第二次能源革命中的内燃机和发电机，第三次能源革命除了应用风能发电、光伏发电、生物质能发电等技术外，还可以结合数字化新技术、减碳负碳技术。

数字化的能源系统可以降低如分布式光伏这类分散、小型的发电设施的电网接入成本。在新型的能源系统中，每个能源生产者和消费者都是网络的节点，且能够实现双向转换。基于此架构，能源生产者和消费者可以在高效、透明、便利的环境中平等地使用能源互联网，使能源得到充分利用，减少中间成本消耗。

同时，借助互联网、大数据、云计算等数字技术完善能源供应安全建设，可以帮助提升能源网络输送、转换、调度和存储能力，加强能源系统韧性及应对极端情况的能力，提高能源系统的自适应、自调节和自优化能力。新能源的供给与消费可以在更大范围内实现耦合，可以较大程度地降低新能源发电的波动性，保障能源系统的可靠和稳定。

随着能源系统的数字化发展，推动能源技术升级、产业重构，保障能源的供应与需求匹配，也将激励能源业务内容和商业模式的创新。

[1] 本章作者：任泽平、王一渌、刘家嘉。