新形勢下技術(shù)創(chuàng)新對能源轉(zhuǎn)型的影響研究

溫 馨 郭燕飛 楊琪敏

(1.西南石油大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院；2.四川石油天然氣發(fā)展研究中心；3.四川川油物業(yè)有限公司，四川 成都 610500)

0 引言

隨著氣候變化對全球經(jīng)濟影響加劇，各國對環(huán)境問題越來越重視，紛紛出臺能源政策、環(huán)境政策以降低碳排放，能源綠色低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為世界共識,技術(shù)對經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展具有引領(lǐng)性作用。因此，在能源領(lǐng)域推進(jìn)綠色技術(shù)創(chuàng)新、構(gòu)建以清潔能源為主的現(xiàn)代能源體系刻不容緩。

我國作為能源生產(chǎn)和消費大國，2019年，煤炭產(chǎn)量占全國能源生產(chǎn)總量的68.8%，消費總量占全國能源消費總量的57.7%，石油產(chǎn)量占比6.9%，消費總量占比18.9%，水電、核電、風(fēng)電產(chǎn)量占比18.8%，消費總量占比15.3%，天然氣產(chǎn)量占比5.7%，消費總量占比8.1%。由此可見，我國煤炭產(chǎn)銷量均占據(jù)主導(dǎo)地位，清潔能源利用比例較低，能源結(jié)構(gòu)不合理，在經(jīng)濟綠色高質(zhì)量發(fā)展背景下，能源轉(zhuǎn)型要求越來越迫切。然而，能源轉(zhuǎn)型不能一蹴而就，需要經(jīng)歷較長的變革過程，這個過程離不開技術(shù)創(chuàng)新支持。本文通過分析技術(shù)創(chuàng)新的不同層次及其對能源轉(zhuǎn)型的作用，表明通過技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新，不僅能夠加速能源轉(zhuǎn)型，還會深刻改變能源發(fā)展前景和格局[1]。

1 能源轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵

近年來，隨著主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟體經(jīng)濟持續(xù)下行，全球經(jīng)濟增速放緩，尋求經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展之路成為各國共同的發(fā)展目標(biāo)。在氣候變化影響下，世界各國更加重視能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟的綠色發(fā)展。尋求更為低碳高效的能源，推動能源轉(zhuǎn)型已成為當(dāng)前的重要趨勢。

能源轉(zhuǎn)型內(nèi)涵豐富，可以概括為一個目標(biāo)、三個支柱。一個目標(biāo)即溫室氣體減排。中國歷來提倡人與自然和諧相處，無論是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)還是打好污染防治攻堅戰(zhàn)，控制溫室氣體排放都是重要的一個環(huán)節(jié)，2020年為能源“十三五”和“十四五規(guī)劃”承接之年，國家依然將綠色低碳發(fā)展作為能源轉(zhuǎn)型的重要目標(biāo)，并表示將采取更有效力的政策措施力爭于2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和，最終實現(xiàn)清潔能源取代化石能源，真正做到無污染排放，消除環(huán)境壓力[2]。三個支柱分別為能源效率提升、節(jié)能降耗降低化石能源消費總量以及可再生能源最大限度替代不可再生能源。能源效率提升主要表現(xiàn)在能源的利用上，即單位能源消耗強度下降、能量需求的下降和能源利用率的上升；節(jié)能降耗降低化石能源消費量，降低主要表現(xiàn)為通過傳統(tǒng)能源利用技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新，減少化石能源投入量和消耗量；可再生能源替代，主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域持續(xù)去產(chǎn)能和逐漸清潔化發(fā)展，新能源發(fā)展逐步占據(jù)主要地位，最終實現(xiàn)多能互補一體化發(fā)展，在現(xiàn)階段突出表現(xiàn)為天然氣的持續(xù)推廣與使用[3]。

2 推動能源轉(zhuǎn)型的三大技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域

新一輪能源技術(shù)革命孕育新的能源技術(shù)成果，新的能源技術(shù)正以前所未有的速度更新?lián)Q代，清潔能源發(fā)電、先進(jìn)核能技術(shù)、儲能技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等具有重大產(chǎn)業(yè)變革前景的顛覆性技術(shù)應(yīng)運而生。隨著數(shù)字化、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能源產(chǎn)供儲消各環(huán)節(jié)正發(fā)生變革。技術(shù)創(chuàng)新覆蓋能源行業(yè)的方方面面，涉及能源發(fā)展的各個對象，作用于能源產(chǎn)業(yè)鏈的上中下游，為能源轉(zhuǎn)型提供了可靠保證。盡管世界各國基于自身資源現(xiàn)狀對能源技術(shù)創(chuàng)新的認(rèn)識有所不同，但總體而言能源技術(shù)創(chuàng)新主要分為能源技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新、信息技術(shù)創(chuàng)新三個方面。

2.1 能源技術(shù)創(chuàng)新

近年來，能源行業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了從一次能源開發(fā)利用到綠色能源優(yōu)先發(fā)展，從能源利用途徑單一到能源系統(tǒng)綜合發(fā)展階段，從光伏、風(fēng)力發(fā)電到光熱發(fā)電，能源技術(shù)創(chuàng)新不斷引領(lǐng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，調(diào)整能源轉(zhuǎn)型方向。在一次能源領(lǐng)域，勘探開發(fā)技術(shù)重點不斷向更深層次推進(jìn)，煉油化工在分子煉油、催化材料、原料多元化等不斷創(chuàng)新?；鹆Πl(fā)電呈現(xiàn)大型化和高參數(shù)化趨勢，效率和環(huán)保水平不斷提高。清潔能源技術(shù)創(chuàng)新向擴大范圍提高效率同時降低投入的方向發(fā)展，促進(jìn)清潔能源與傳統(tǒng)能源之間多能互補和綜合利用。水電領(lǐng)域攻克一系列安裝機組方面的技術(shù)難題，建立特大型水電示范工程。開展各類輸電技術(shù)設(shè)計與研究，實現(xiàn)超臨界燃煤機組發(fā)電、核電常規(guī)島等，搭建起智能電網(wǎng)。規(guī)模儲能加快實用化步伐，儲能技術(shù)在反應(yīng)機理探索、電化學(xué)體系新設(shè)計、新材料開發(fā)方面成效顯著。在能源產(chǎn)業(yè)方面新能源汽車廣受關(guān)注，燃料電池技術(shù)創(chuàng)新、無人機駕駛電動車等顯示出能源技術(shù)創(chuàng)新的強大動力。因此，能源技術(shù)創(chuàng)新正通過各方面融入能源轉(zhuǎn)型的過程，為能源轉(zhuǎn)型提供強大動力支持。

2.2 節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新

發(fā)展綠色能源是能源轉(zhuǎn)型的必然選擇，對降低能源緊缺壓力、有效解決環(huán)境問題和改善能源消費結(jié)構(gòu)具有重要作用，而促進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)能源清潔低碳發(fā)展的重要途徑[4]?？v觀全球，節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新主要集中在清潔能源重點開發(fā)利用、化石能源高效利用、關(guān)鍵材料等重點領(lǐng)域。國家能源局響應(yīng)生態(tài)文明體制改革號召要求在能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)煤炭節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，利用系列創(chuàng)新技術(shù)對燃煤電廠靈活改造，通過減少蒸汽阻力損失和熱降損失實現(xiàn)節(jié)能降耗，保證燃煤電廠安全高效運行；傳統(tǒng)能源循環(huán)利用技術(shù)創(chuàng)新，如廢氣余熱循環(huán)利用低碳排放供應(yīng)，通過高溫廢氣余熱循環(huán)使用，減少碳排放和能源消耗；二氧化碳排放技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)二氧化碳大量捕捉技術(shù)，建設(shè)百萬噸級二氧化碳捕集利用和封存系統(tǒng)示范工程；大型風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)訓(xùn)練，建立具備生物特性的智慧風(fēng)電場運營管理系統(tǒng)平臺，從源頭上減少污染排放。

2.3 信息技術(shù)創(chuàng)新

信息技術(shù)包括現(xiàn)代通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即互聯(lián)網(wǎng)+、云計算、大數(shù)據(jù)、各類軟件、有線無線通信等。隨著這兩類技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，不同能源品種壁壘被打破，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)成為未來發(fā)展大勢。通過信息技術(shù)的強大推動力，能源效率大幅提升，能源生產(chǎn)消費更加多元化，能源安全系數(shù)隨之提升。如在油氣勘探方面應(yīng)用智能探測機器人，能探尋到以前無法開采或開采成本高的油氣田，增加全球能源可開采量。在電網(wǎng)中應(yīng)用智慧系統(tǒng)，能實現(xiàn)電力系統(tǒng)實時監(jiān)測分析和分配決策，使得電力分配使用效率最大化；在能源基礎(chǔ)設(shè)施中應(yīng)用信息技術(shù)創(chuàng)新如智能電表、智慧加油站等可以大幅提高能源大數(shù)據(jù)采集效率；在能源系統(tǒng)中深度融合通信技術(shù)，可以提升整個能源系統(tǒng)的安全可靠性；在能源消費市場應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以在各種能源交易平臺實現(xiàn)點對點交易，方便資產(chǎn)管理與監(jiān)督，為能源發(fā)展帶來翻天覆地的變化[5]。

3 技術(shù)創(chuàng)新對能源轉(zhuǎn)型的影響

3.1 對能源效率的影響

技術(shù)創(chuàng)新對能源效率的影響路徑是通過應(yīng)用新設(shè)備、新工藝幫助降低能源投入，增加有效能源產(chǎn)出，從而使得單位GDP能源效率提高。

技術(shù)創(chuàng)新提高能源效率從兩個方面表現(xiàn)出來。首先，技術(shù)創(chuàng)新直接提高能源效率，技術(shù)創(chuàng)新投入中的R&D資金和科研人員投入可以優(yōu)化現(xiàn)有能源技術(shù)使其應(yīng)用范圍更廣，傳播規(guī)模擴大，進(jìn)而提高能源效率；其次，技術(shù)創(chuàng)新也可以間接提高能源效率，主要表現(xiàn)在將技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于提升工業(yè)化水平、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面[6]。具體而言，在能源生產(chǎn)過程中，加大投入能源技術(shù)創(chuàng)新，引入能源工業(yè)的先進(jìn)技術(shù)與高效率設(shè)備，減少生產(chǎn)過程中的能耗降低能耗強度，從而提高整體能源效率。此外技術(shù)創(chuàng)新通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和改變能源生產(chǎn)消費結(jié)構(gòu)來提高能源效率，例如我國政府從2000年開始就不斷在能源行業(yè)給予大量資金和人才支持，開發(fā)新能源，扶持清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，截至目前通過利用能源創(chuàng)新技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能2.5億噸油當(dāng)量的目標(biāo)，極大提高了能效和能源生產(chǎn)率。

3.2 對能源系統(tǒng)的影響

技術(shù)創(chuàng)新通過創(chuàng)新發(fā)展分布式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來優(yōu)化分布式能源系統(tǒng)。在分布式能源發(fā)展過程中，人們使用各種方法進(jìn)行綜合開發(fā)，分布式技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)不斷創(chuàng)新有利于提高供電效率和節(jié)能減排，實現(xiàn)安全高效節(jié)能。分布式能源與其他一次能源相比更加安全穩(wěn)定，對減緩我國能源供應(yīng)短缺有著不可替代的作用，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)不斷完善，互聯(lián)網(wǎng)分布式能源創(chuàng)新將有效解決分布式能源的技術(shù)難題，對我國能源供應(yīng)和分布式能源發(fā)展非常重要，也將為傳統(tǒng)能源開發(fā)提供更多的創(chuàng)新思路。

信息化技術(shù)創(chuàng)新為綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化提供強大的技術(shù)支撐。在能源供應(yīng)服務(wù)方面，能源服務(wù)企業(yè)在能源物聯(lián)網(wǎng)支持下逐漸強大、綜合服務(wù)體系逐漸完善、能源生產(chǎn)供應(yīng)和管理向更專業(yè)的方向發(fā)展；在現(xiàn)場管控方面，通過綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)和先進(jìn)的信息技術(shù)，智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以大大提高手動操作效率，即使沒有監(jiān)管人員在場，也能對現(xiàn)場進(jìn)行有效管控。隨著能源與非能源創(chuàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用，能源綜合系統(tǒng)的安全性越來越強，這也為能源系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

3.3 對能源結(jié)構(gòu)的影響

技術(shù)創(chuàng)新推動能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，主要表現(xiàn)在能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和能源消費結(jié)構(gòu)兩個方面。從能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方面來看，隨著能源勘探開采和裝備技術(shù)不斷突破極限，煤電落后產(chǎn)能淘汰加速；清潔能源的生產(chǎn)量不斷增加，生產(chǎn)比例不斷提高，水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等清潔能源供電比例逐年上漲，2019年較2018年產(chǎn)量上漲0.8%，占一次能源的比重增加；天然氣作為當(dāng)前能源發(fā)展主力軍，擁有完整的勘探開發(fā)技術(shù)體系，產(chǎn)量逐漸上漲，2019年較2018年產(chǎn)量上漲0.2%，產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)也緊跟能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的腳步，“全國一張網(wǎng)”格局逐步成型；龍頭水庫、燃?xì)庹{(diào)峰電站、太陽能熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用也提升了能源供應(yīng)調(diào)峰建設(shè)的速度。從能源消費方面來看，數(shù)字化技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等使得能源信息透明化公開化，降低了信息不對稱性，配合相應(yīng)能源政策引導(dǎo)，使得天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費量逐年上升，煤炭消費量不斷下降，2019年天然氣消費量較2018年上漲0.3%，水電、風(fēng)電、核電消費量上漲1%，煤炭消費量下降1.3%?？偟膩砜?，能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與能源消費結(jié)構(gòu)都在不斷向清潔化和高效化發(fā)展。此外，隨著能源市場的交互發(fā)展，更多信息實現(xiàn)雙向交流，能源生產(chǎn)和消費呈現(xiàn)更加均衡化的特征，能源整體市場結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定。

3.4 對能源治理的影響

在能源治理網(wǎng)絡(luò)方面，技術(shù)創(chuàng)新有效促進(jìn)了能源治理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。一是能源消費者將同時成為生產(chǎn)者，公眾將成為能源治理中的重要主體。同時，能源治理網(wǎng)絡(luò)的主體相較于傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)更加多元化，包括政府、能源生產(chǎn)企業(yè)、能源消費企業(yè)、儲能供應(yīng)企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)公司、金融企業(yè)、信息技術(shù)平臺公司、居民等，網(wǎng)絡(luò)關(guān)系更加復(fù)雜，能源治理面臨更大挑戰(zhàn)，考驗決策者水平；二是多能協(xié)同的綜合規(guī)劃模式將取代各自獨立的能源品類規(guī)劃模式，通過增加不同種類能源之間的轉(zhuǎn)換，增加能源利用的靈活性。

在政府監(jiān)管方面，技術(shù)創(chuàng)新有效實現(xiàn)了政府監(jiān)管模式的創(chuàng)新。智慧能源推動政府決策科學(xué)化、透明化、信息化。能源互聯(lián)網(wǎng)將人工交互、人工智能、數(shù)據(jù)傳輸、大數(shù)據(jù)、泛能網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)手段與政府決策科學(xué)融合，在能源大數(shù)據(jù)中心管理平臺上，通過信息交流傳遞數(shù)據(jù)，對用能企業(yè)的能耗過程和用電特征信息進(jìn)行對比分析，可有效提升政府能源監(jiān)管的效率與效益，對政府制定和執(zhí)行有序的用電方案提供依據(jù)。但是政府如何促進(jìn)多方大數(shù)據(jù)集成，如何公平開放地利用能源大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)參與的多方主體，依然存在一定不確定性，需要進(jìn)一步的能源創(chuàng)新技術(shù)來解決。

4 結(jié)語

新形勢下的能源轉(zhuǎn)型技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了重要變化，需要新的創(chuàng)新動力支撐。未來應(yīng)積極推動能源技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、信息化技術(shù)創(chuàng)新，加快實現(xiàn)能源系統(tǒng)變革，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、改善能源治理，不斷推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和能源高質(zhì)量發(fā)展。