2018年4月，國家發改委能源所、國家可再生能源中心、dena、Danish Energy Agency、NREL、giz、Agora Energiewende、Ea energy Analyses和ENERGINET聯合發布《能源轉型趨勢2018—中國、歐洲、美國》，在此ERR能研微訊研究團隊對報告全文進行了翻譯，分享給大家，歡迎轉發擴散！

國家可再生能源中心，丹麥能源署和 電網（Energinet），德國國際合作機構（GIZ），德國能源署（dena）和德國Agora能源轉型機構（Agora Energiewende），以及美國國家可再生能源能源實驗室（NREL）合作了一項重大課題“促進中國的可再生能源利用（Boosting RE in China）”。目的是為中國提供國際上最新的能源轉型經驗，并為中國制定一個長期的向低碳、清潔、高效能源系統轉型的能源體系設想。本報告是由課題合作伙伴共同編寫，旨在介紹世界三大能源消費國：中國、歐洲和美國的能源轉型趨勢，讓讀者了解這3個地區能源轉型的前景、可能性和挑戰。向低碳能源部門轉型相關的挑戰正在得到更好的界定，許多問題的解決方案也已經確定。雖然國家之間存在著經濟、政治和社會的差異，但核心技術和以商業為基礎的解決辦法似乎是一致和廣泛適用的。各國之間為分享這些創新和經驗教訓而進行的制度協調可以推進全球在能源轉型方面取得進展。更多關于中國能源轉型的信息可以在www.boostre.cnrec.org網站上找到。

能源轉型的國際趨勢全球變暖影響著所有國家。只有通過國際社會的共同努力才能解決全球變暖問題。《巴黎協定》被認為是應對氣候變化的一個重要里程碑。第一次，幾乎所有國家都承認全球變暖的威脅是真實的，并且普遍同意“控制全球氣溫并使氣溫與工業革命以前的水平相比不高于2攝氏度，并且努力把溫度差控制到1.5攝氏度以下”。為了實現這一目標，越來越多的國家公布了各自的溫室氣體減排目標。

此外，在過去幾年中，許多國家已開始將其能源系統過渡到以可再生能源為基礎的更加可持續的能源供應系統。因此，中國能源系統的轉型應該放在全球類似發展的背景下看待。到目前為止，所有這些國家采取的路徑大相徑庭，這是由于能源轉型取決于若干變量，例如它們的時間和起點、地理位置或它們的政治和社會環境。下面的案例研究將陳述這種多樣性。歐盟作為世界上最大的市場，是全球領先的參與者，也是應對氣候變化的有力倡導者。人們普遍認為，丹麥在可再生能源，特別是風能、電力和供暖系統轉型方面是全球的先驅。德國作為歐洲最大的經濟體和人口最多的國家，是一個高度工業化國家致力于實現經濟脫碳很好的范例。最后，美國是一個領土遼闊、政治制度復雜的國家，為上述多樣性樹立了另外個榜樣。他們的共同點是有經驗在高度動態和國際化的復雜背景下仍然有能力將他們的能源系統由以化石燃料為基礎的持續發電的集中式方式，轉變為以數千個能源生產設施（風力、太陽能、生物質能等）的波動發電為基礎的分散式系統。這就要求政治和監管方面要有明確的長遠眼光，有詳細的、定期修訂的中期目標，并在短期內可以持續采取具體的調整措施來做到。

經濟發展與生態文明中國繼續增加對環境改善和清潔能源政策方面的重視程度。2017年10月“十九大”會上，中國宣布了兩個世紀目標：到2035年全面建成小康社會的目標、到2050年建立一個繁榮、民主、文明、和諧的社會主義現代化國家。“十三五”規劃還強調繼續堅持“四個全面的戰略”，并促進經濟、政治、精神、社會和生態的平衡發展。在中國，經濟增長與能源發展密切相關。展望未來，中國正在向可持續經濟發展模式轉變，其中包括：能源系統轉型和生態文明建設。中國的整體能源戰略包括幾個方面。工業政策方面，“2025年中國制造”計劃強調綠色科技，如可再生能源、電動汽車和先進的電力系統設備。短期發展方面，國家能源局（NEA）近期發布了2018年能源工作指導意見，強調轉向低碳、清潔能源和清潔供熱發展，同時限制煤炭的使用。此外，全國人民代表大會今年3月剛剛通過了政府機構改革計劃，根據該計劃，兩個新成立的部門—自然資源部和生態環境部，將加強中央政府在這些領域的管理。

光伏迅猛發展近年來，中國發展可再生能源，向能源結構多元化發展。從2005~2016年，可再生能源的比例從16%增至26%。向清潔能源系統發展是為了改善空氣質量，應對氣候變化，最終減少對化石燃料的依賴。近年來，隨著太陽能光伏發電裝機的迅猛發展，風力發電裝機容量增長速度有所回落。2017年，新增并網的風電裝機容量下降為15.03GW，而兩年前新增并網裝機容量超過30GW，；而光伏新增并網裝機容量超過53GW，使得累積裝機容量超過2020年最低目標（105GW）的24%。根據國家可再生能源中心年度旗艦出版物《2017年中國可再生能源展望》（（CREO2017））中假設平均溫度下降2℃的情況下，預計風電占一次能源供應總量的比例將從2016年的0.7%上升至2020年的4%、2035年的12.5%和2050年的21.8%。預計光伏發電將從2016年的0.3%上升至2020年的1%、2035年的6.5%和2050年的13.4%。圖2 中國能源系統轉型的主要效果指標

溫室氣體減排和能源系統改革政策的框架減排和體制改革是過去二十年能源部門發展的兩個重點。自從2001年“十五”規劃起，中國就制訂了嚴格的環境保護目標，并設置了切實的污染防治措施。在“十二五” 規劃期間（2011-2015年），中國制定了2020年溫室氣體排放強度目標，并通過市場和行政手段相結合來降低排放強度。國家發展改革委（NDRC）宣布在2011年啟動碳市場試點。在體制改革方面，2015年中國開始大力推進電力行業改革，以最終形成雙邊電力交易、電力現貨市場和輔助服務市場。自全面改革以來，先后出臺了六項配套政策，包括輸配電價格改革、建立現貨市場試點、建立電力交易所、形成雙邊市場（發電和效率）、開放電力零售市場、規范所謂工業自備燃煤電廠等。與電力部門改革相結合，國家能源局啟動燃煤電廠靈活性改造試點項目，以便整合風電和光伏產生的間歇性電力。

從補貼向市場化發展的轉變中國致力于推進市場化機制，以實現向綠色和低碳能源轉型。從2009年開始，中國一直依靠上網電價補貼來推動風電和光伏發電，中國可能轉向可再生能源配額制度自從2017年推出了自愿交易的綠色證書制度。到2020年，全國非水電可再生能源的電力消費量將達到總電力消費量的9%，所有發電公司將生產9%的能源來自非水電可再生能源。2018年3月，政府開始收集關于強制性可再生能源配額機制的意見。主要反饋意見的企業包括電網企業、配電和電力銷售企業，以及有自備電廠企業。碳市場是另一種趨勢。從2011年到2016年，中國已經在北京、天津、深圳、上海、湖北和廣東等啟動了7個碳市場試點。到目前為止，這些市場的配額主要是通過基準和標桿的方式進行分配，只有小規模的在進行交易。2017年12月正式宣布了全國碳市場，主要是在電力和供熱行業，這些行業占煤炭總使用量的大部分。市場將在未來幾年才開始正式交易，碳排放配額機制將繼續得到推廣。決策者希望碳價格在促進低碳轉變方面發揮越來越重要的作用。

低碳發展的障礙盡管中國長期目標無疑致力于實現低碳能源轉型，但短期內仍存在諸多障礙。能源需求量繼續快速增長，化石燃料短期內仍然是滿足需求的關鍵。此外，省級和國家目標之間的沖突是迫切需要解決的。大多數省份的煤炭產能過剩，省級官員對可能威脅到地方財政活力的改革仍持謹慎態度。這意味著雙邊合同、省級間電力交易和現貨市場試點并不是促進經濟調度必要的。人們一致認為，迄今為止的改革仍未突破中國分析人士所稱的“省級壁壘”，這些壁壘阻礙了競爭和經濟調度。中國還在努力實施優先發展可再生能源的政策。例如，盡管中央政府制定了多項政策，規定風電和光伏的最短調度時間以及消除棄風和棄光問題，在2017年，風電和光伏的調度時間和棄風棄光情況都有所好轉。但是一些省之間資源的整合仍然是一個嚴重問題。例如甘肅已經發展了大量的風電和光伏，它們的發電量無法被省內利用完，然而輸電能力和可再生能源的調度能力相對滯后。

未來決策集權2018年，國家能源局的工作重點包括綠色、低碳、創新驅動發展，提高能源供應質量、系統效率、緩解貧困、提供優質能源服務、加強能源部門管理、擴大國際合作。隨著風電和光伏的價格下降，風電平價上網可能會在2020年到來，而光伏的平價上網或將在2025年前到來。電力市場改革應在改善清潔能源經濟方面發揮重要作用。特別是，現貨市場、輔助服務市場、省際和區域間傳輸的增加以及分布式能源有助于消除低碳能源面臨的障礙。行政管理層面也在發生著重大變化。2018年3月成立了兩個新部門，即生態環境部（MEE）和自然資源部（MNR）。負責環境稅收和碳排放交易工作的部門都將納入生態環境部，幫助這些政策與其他環境政策相結合。同樣，負責水、草地、林業和濕地資源的部門也將被納入自然資源部，幫助調整這些地區的自然資源政策。類似部門的集中可以簡化決策、監督和執行。

歐盟2030/2050年的長期能源目標歐盟有雄心成為應對氣候變化的主導力量。2014~2020年，歐盟將預算的至少20%投向了氣候變化相關的活動，資金高達1800億歐元。歐盟范圍內的能源系統轉型，比如實施共同目標政策和推進歐盟結構化整合，被視為經濟脫碳的關鍵驅動力。2009年10月，歐洲理事會制定了溫室氣體排放量的長期目標，2050年將比1990年減少80~95%。2014年10月，歐洲理事會同意制定更具體、更全面的2030年目標和政策目標（見下表）。這些目標旨在實現一個更具競爭力、更安全、更可持續的能源體系，并實現2050年長期溫室氣體減排目標。但是這些并不妨礙歐盟成員國實現它們自己更為宏大的目標。

表2 2030和2050年歐盟的能源目標

歐洲能源政策的最新發展：冬季“一攬子”方案歐盟正在努力建立一個歐洲內部能源市場，以制訂總體框架滿足能源在歐盟區域內自由流動（無技術和監管障礙）。這旨在增加競爭性，匯集所有成員國不同的能力，并改善能源安全和系統穩定性。歐盟在能源轉型中遵循輔助性原則的做法，可以作為中國面臨挑戰的范例和參照。歐盟作為中心實體，致力于制定和監測明確的共同目標，并確保總框架（市場結構、法規、基礎設施等）能夠朝著新能源體系的方向進行穩步發展。另一方面，成員國在考慮到它們各自的區域條件時，有權利和義務執行這些有助于實現共同目標的政策。

2016年11月，歐盟委員會公布了一些立法提案，總結為“面向所有歐洲人的清潔能源”一攬子計劃。這個所謂的“冬季一攬子計劃”旨在明確歐盟能源目標2030的戰略實施和推動能源聯盟。一千多頁的方案主要涉及下列主題：  能源聯盟的管理  電力市場的設計  可再生能源和能源效率目前，歐洲議會和歐洲聯盟理事會，即各國部長，正在按照所謂的歐盟普通立法程序協商一攬子方案（另見下文立法程序概覽）。

圖8 歐盟能源體系轉型的關鍵效果指標

成就和挑戰：衡量歐盟的進展和前瞻歐盟能源政策中3個相互關聯的目標（減少溫室氣體排放、減少歐盟對能源進口的依賴、確保增長和就業）的關鍵效果指標圖表顯示，自2000年以來，在這些目標都取得了進展。該圖表還強調了溫室氣體與經濟增長的有效解耦。然而，考慮到為2030年和2050年制定的宏偉目標，歐盟和成員國都必須繼續加倍努力。這不僅意味著進一步支持技術發展，提高能源效率，而且意味著徹底檢查所有與排放有關的政策領域，即運輸和流動性。參考資料：歐洲電力傳輸系統運營商網絡和歐洲電網規劃過程隨著2009年歐洲輸電系統運營商網絡的建立，歐洲輸電系統運營商被賦予了重要任務，從而對歐洲電力市場和輸電系統的發展產生了重大影響。輸電系統運營商規劃的主要產品是（非約束性的）十年電網發展規劃，該規劃根據歐盟條例714/2009每兩年進行一次。歐洲電力傳輸系統運營商網絡規劃過程包括3個步驟：首先，為了確定不確定性以及確定歐洲在電力傳輸基礎設施方面需要什么，開發了未來的不同方案。基于這些情況，來自34個歐洲國家的41個電系統運營商的專家開展了共同規劃研究。規劃研究的結果是一系列的基礎設施項目。最后一步，這些項目按照歐洲批準的方法進行評估，以評估項目的成本和效益。這種評估不僅僅是純粹的經濟評估。相反地，它還考慮了項目如何支持環境、歐洲福利、供應安全等。每年，歐盟委員會都會更新一份歐洲重要項目的清單，即所謂的“共同感興趣的項目”。這張清單以其過去十年網絡發展規劃為出發點。這些項目必須遵守有關透明度和利益相關者參與的某些規則，從而能夠更快地獲得歐盟的許可和財政支持。

經濟增長與能源消費和溫室氣體排放解耦丹麥經濟和能源部門的總趨勢表明，丹麥能夠在發展經濟的同時降低能源消費和溫室氣體排放（見下圖）。分析數據顯示，制造業的外遷其實對丹麥經濟增長與能源消費和溫室氣體排放的影響微乎其微，真正使得他們解耦的重要因素是可再生能源結構調整，包括熱電聯產（CHP）和地區供熱的擴大，以及可再生能源使用的急劇增加。

在丹麥的能源板塊，發生最急劇的變化是在可再生能源發電領域，可再生能源占2016年總能源消費的31%。而在20世紀90年代初，丹麥可再生能源發電量占發電總量的不到5%。2016年，數據60%是因為丹麥對陸上和海上風力發電潛力進行了大量勘探（42%），并伴隨著燃料轉型—從煤炭和天然氣轉變向生物燃料（14%）。

丹麥式可再生能源的整合—靈活與開放的能源市場為了應對丹麥50%發電量的波動（風電和光伏），丹麥輸電系統運營商（TSO） Energinet.dk已經實施了一些倡議和系統解決方案。主要因素是：?規劃和預測：丹麥TSO開發了先進的監測系統來預測風電和光伏等能源的預期發電量，以便改進以小時為單位發電的計劃，從而減少對備用能力的需要。?發電站的靈活性和備用能力：備用容量加上大多數傳統發電站將發電量調整到其額定容量的50%以下的技術能力，意味著可再生能源成為丹麥系統的基荷能源。?有效和透明的電力市場：風電和光伏的整合得到了北歐日前電力市場的支持。風力發電和光伏發電的邊際成本非常低，這意味著它們在“效果排序”中被市場“分派”到傳統能源之前。?強大的國內輸電網絡和跨境互聯：為了平衡和市場目的，丹麥與北方鄰國（挪威和瑞典）和南部國家（德國和荷蘭）實現了充分的能源相互連接，使丹麥在電力不足（或盈余）從鄰國獲取（或給予鄰國），以實現平衡。尤其是挪威和瑞典以水電為主，水電是平衡間歇性風電和光伏的理想選擇。這些都是通過耦合的電力市場實現的，目前從芬蘭到南歐的電力市場都是如此。? TSO在可再生能源的購買彈性：大型風電項目已被證明在大風條件下具有非常有效的平衡能力。風電站的響應時間很短，啟動成本也很低。在適當的激勵和“虛擬電廠控制系統”的幫助下，大型風電項目可以在一般電力市場價格較低時，參與到特定的均衡電力市場中，獲得具有吸引力的電價。展望未來，為了應對丹麥波動的電力能源系統，進一步規劃基礎設施（電網）和保持系統的高度穩定和電力價格的競爭性至關重要。與鄰國和歐盟電力系統的進一步整合和互聯也是答案的一部分。此外，還在探索通過熱轉換器等其他部門儲存和使用電力的能力，未來的交通電氣化也都是這個計劃的一部分。丹麥能源規劃與歐盟建立更深入一體化密切相關的能源聯盟計劃。

新的能源協議正在制定在歐盟2030年能源目標的基礎上，圍繞新的能源協議的政治談判已經開始。新的能源協議將為丹麥能源部門設定2020年后的發展方向和目標，議程的重點將是進一步擺脫以化石燃料為基礎的能源來源，進一步提高能源效率，建立一個以市場為基礎的能源部門，為消費者和企業進行成本效益的改革，從而使能源價格具有競爭性。政府正在努力實現可再生能源到2030年，占到丹麥能源消費總量達到50%的目標。為了實現這個目標，歐盟法規和丹麥專家的建議都指出了更多競爭性的支持方案，如用于部署海上風力的投標系統。

“Energiewende”—能源轉型源于德國德國所謂的能源轉型是一項長期的能源和氣候戰略，旨在建立一個以發展可再生能源和提高能源效率為基礎的低碳能源系統。它被認為是一個雄心勃勃的工業項目，需要在德國國內和整個歐洲進行技術和社會轉型。能源轉型基于四個主要目標：應對氣候變化、避免核風險、改善能源安全以及保障經濟競爭力和增長。Energiewende是一個綜合政策框架，涵蓋能源和經濟的所有部門。它包括降低二氧化碳排放、發展可再生能源、到2022年逐步淘汰核能以及提高能源效率的目標和政策措施。

表3 德國能源轉型的關鍵目標

雖然能源轉型取得了一定的進展，但仍然有很長的路要走近幾十年來，德國以推動可再生能源為目標，實現電力結構的多樣化（可再生能源發電量從1990年的4%增至2017年的35%以上），包括2000~2010年期間公民擁有的可再生能源項目急劇增加。然而，可再生能源在其他部門（交通運輸和供暖/供冷）中的占比并未實現按比例增加。由于法律、政治和監管方面存在很多挑戰，輸電電網必要的擴張是一個漫長的過程，因此在整個電力系統管理中，輸電電網建設相關的延期現象越發明顯：電網阻塞頻率增加，此外可再生能源電站的進一步發展使其越來越容易暴露于電網結構問題的風險之中。除輸配電網的擴張以外，通過鼓勵新技術和新流程（例如需求側管理、儲能技術、P2X技術、系統管理數字化）以提高電力系統的靈活性。盡管光伏發電上網電價補貼（FIT）退坡計劃已經導致光伏價格從2004年的50ct/kWh以上降至現在的約100ct/kWh，但是可再生能源的拍賣為未來提供了客觀的價格預期：最近的拍賣導致平均價格降至4.91ct/kWh。最近的陸上風電拍賣的平均價格為3.82ct/kWh，最近的海上風電拍賣（將于21世紀20年代中期建造）的價格從0~6ct/kWh（平均加權價格0.44 ct/kWh，另外1.5ct/kWh為并網需要支付的費用）。總體而言，可再生能源價格大幅下跌，預計將進一步下降。

圖10 德國能源系統轉型的關鍵效果指標

展望：提高能源系統的靈活性和數字化目前能源部門的政治辯論涉及幾個議題。其中包括關于增加可再生能源裝機容量的討論，特別是關于公民接受的討論。不過，裝機容量的增加，主要是陸上風電裝機容量的增加，而且仍然很高。重點還在于光伏發電的自我消費，這對家庭和商業消費者都有吸引力。在這方面，儲能系統的開發和安裝變得越來越重要，因為它們允許最大限度地提高自我消費，并提高系統的靈活性。目前辯論的另一個重要部分是數字化問題，這是能源轉型成功的關鍵要素。間歇性可再生能源（光伏、風電）需要一個將發電、消費者和電網相結合的連接網絡。能源系統需要始終提供靈活性，以平衡間歇性可再生能源發電。只有在發電和（靈活）需求能夠使用安全和數字化的連接渠道的情況下，才有可能做到這一點。因此，2016年，德國政府批準了一項關于"能源轉型數字化"的法律。最后特別是，實現所有部門（能源、交通運輸、建筑、工業）高度連接所產生的協同作用是能源轉型議程上的優先事項。隨著2018年的聯盟條約，Energiewende問題仍然是政府政治議程的優先事項。2020年的減排目標不可能實現。然而，基督教民主人士聯盟（CDU/CSU）和社會民主黨（SPU）的目標是實現這些目標，并致力于實現2030年的目標。為此，他們將電力部門2030年的可再生能源目標提高到65%。

基于市場的可再生能源整合以作為應對能源轉型復雜性的具有成本效益的方法德國的Energiewende就是一個例子，說明高度工業化的經濟體如何能夠在確保能源安全的同時，將其電力系統向氣候友好型、經濟競爭力的體系過渡。間歇性可再生能源市場和系統整合措施的經驗表明，與作為協調行為者的監管機構進行基于市場的整合，同時考慮到所有相關利益相關方，能夠實現成本的大幅度下降。此外，事實證明，長期和中期目標的制訂有助于使具有政策的長期目標獲得短期效果。考慮到從德國能源轉型學到的經驗，中國有機會解決空氣污染問題，建立同樣允許經濟增長的氣候友好型能源體系。

在美國，能源的發展主要受到技術創新、市場競爭以及標準和政策（特別是州和地方層面）的影響。技術標準和政策通過在進入市場的早期明顯地降低可再生能源的價格支持了可再生能源技術的競爭空間。據統計，州和地方可再生能源組合標準（RPS）刺激了2000~2015年間60％的可再生能源發展，并通過增加裝機容量降低了可再生能源的成本。公司平均燃料經濟性（CAFE）標準推動了汽車燃料效率的創新，例如啟停系統的內燃機等。激勵措施可以降低和減輕早期使用者在這些轉變過程中的成本和不確定性負擔，有針對性的研發投資可以解決投資者的特定問題和技術限制。市場對美國能源轉型和碳減排產生了主導影響。盡管新的基礎設施（如傳輸和運營）的建設和監管對成本有重要影響，但當前政府采用可再生能源技術面臨的成本仍比十年前要低得多。風電，光伏和儲能等先進技術的全球共享使可再生能源產生了巨大的跨越式發展。今天可再生能源技術的發展已經不再面臨早期發展中的市場動蕩問題。雖然天然氣的出現使得能源轉型的發展很難預見，但政府還是在確保公平、有效、起作用的市場平臺方面發揮了作用。政府的這些平臺能夠可靠地整合所有形式的能源，提高能源安全性、降低成本，并實現既定的社會目標和環境目標。

圖11 美國能源系統轉型的主要效果指標

展望：能源系統的結合和市場模式隨著可再生能源技術的提高和成本的降低，美國能源轉型的焦點將開始集中到可靠性、彈性和電力系統的靈活性等方面，包括各種發電形式的結合、通過可靠的和物理的基礎設施傳輸電力、以安全且經濟的方式管理負荷。傳感器和先進計量的大規模應用為以前無法獲得的大數據提供了重要的新機會。能源部門的這種數字化可以為人工智能和機器學習提供改進途徑，以增加主要電力系統的管理能力、減少公用事業的損失和降低消費者的成本。同樣地，這些技術進步也可能對具有能源生產和消費控制能力的分布式能源系統產生重大影響。隨著分布式發電和儲能技術的發展和大規模應用，能源消費者的可選擇性和參與度也隨之提高，此時，監管機構和公用事業將在保證電網的技術、經濟可行性方面發揮重要作用。（翻譯：Yu Cong/Mirakuru/一路朝陽/Crystal/ZhiGuang/carl loo@ERR能研微訊校核：Mirakuru@ERR能研微訊編輯：Yeti@ERR能研微訊）

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