能源强国目标下提升产业链现代化水平的实现路径.pdf

VOLUME.104 2024(15)能源强国目标下提升产业链 现代化水平的实现路径研究汤维祺 吴力波 著复旦大学发展研究院能源强国目标下能源强国目标下提升产业链现代化水平的实现路径研究提升产业链现代化水平的实现路径研究复旦大学发展研究院复旦大学发展研究院2024 年年 3 月月报告作者：报告作者：汤维祺汤维祺复旦大学发展研究院副研究员复旦大学发展研究院副研究员吴力波吴力波复旦大学大数据学院、经济学院教授，博导复旦大学大数据学院、经济学院教授，博导复旦大学大数据研究院副院长复旦大学大数据研究院副院长上海能源与碳中和战略研究院院长上海能源与碳中和战略研究院院长目目录录一、研究背景与战略意义一、研究背景与战略意义.2（一）能源强国与产业链现代化的内在关联.2（二）全球能源产业链的运行特征与发展趋势.41.全球油气产业链运行特征与演变趋势.52.全球煤炭产业链运行特征与演变趋势.93.全球电力产业链运行特征与演变趋势.134.全球可再生能源产业链运行特征与变化趋势.17（三）现代化能源产业支撑能源强国的国际经验.221.美国：多元化保障传统能源供应，支撑能源强国.222.德国：市场与政策共同推动，可再生能源与电力产业链协同发展.253.日本：坚持技术与装备高端化发展，提升国际话语权 27（四）我国新发展阶段能源供需特征及其对产业链的新要求30二、我国能源产业链现代化水平现状与问题二、我国能源产业链现代化水平现状与问题.36（一）产业链现代化的内涵与评价方法.361.产业链完整性.362.供应链安全性.373.产业基础高级化.404.价值链高端化.41（二）我国分品种能源产业链现代化水平评价.431.煤炭：产业链发展成熟，但低效低端问题突出.432.油气：供应链脆弱性和装备能力不足掣肘现代化发展 453.电力：重硬件、轻软件的格局亟待扭转.494.新能源：现代化具基础，但结构性短板限制长期发展 52（三）我国能源产业链现代化水平的总体评价.56三、我国能源产业链现代化发展的定位与目标三、我国能源产业链现代化发展的定位与目标.63（一）能源强国目标下产业链现代化的总体要求.631.构建健全高效的产供销储体系.632.形成科学灵活的能源结构.643.建立强大的技术储备与创新能力.654.具备较强的国际市场话语权.655.形成完善的能源管理体制机制.65（二）提升我国能源产业链现代化水平的阶段目标.661.第一阶段发展目标与任务举措（20222035 年）.662.第二阶段发展目标与任务举措（20352050 年）：.683.第三阶段发展目标与任务举措（20502060 年）：.69四、提升我国能源产业链现代化水平的任务举措四、提升我国能源产业链现代化水平的任务举措.71（一）煤炭产业链优化转型发展.71（二）油气产业链多措并举保供给，优化结构提效益.721.拓展多元化能源供应渠道.732.优化国内油气供应链体系.74（三）以电力产业链为中枢，推进多能互补.76（四）新能源产业链精准补链、协同发展.771.引导企业精准“补链”，保障能源产业链自主可控.772.推动产业协同“增链”，打造完整闭环的能源产业链.783.由点及面稳步推进多种能源协同耦合.81五、提升我国能源产业链现代化水平的体制机制保障五、提升我国能源产业链现代化水平的体制机制保障.83（一）完善顶层设计，优化政策牵引.83（二）加快建设电力市场，优化电价形成机制.83（三）依托试点与重大工程提升关键技术装备水平.84（四）构建开放的创新环境，推动数字化智能化发展.85（五）构建“政产学研”协同一体的公共研发平台.86（六）发展绿色金融，优化市场机制作用.87（七）开拓能源合作新模式，提升产业链全球竞争力.8712021 年中央经济工作会议上，习近平总书记对能源工作做出了明确部署，提出要“正确认识和把握碳达峰和碳中和，立足以煤为主的基本国情，科学考核，确保能源供应，深入推动能源革命，加快建设能源强国”。建设能源强国是党中央站在保障国家能源供应安全，稳步实施“碳达峰、碳中和”任务的高度，聚焦加速推动能源绿色低碳转型而作出的重大战略部署，是中国特色强国目标体系的重要一环。能源产业链是能源系统运行的支撑载体，提升能源产业链现代化水平是推动能源强国建设的基础和抓手，也是能源强国建设成果的集中体现。在全球能源技术革命和低碳转型的推动下，国内外能源发展的趋势和产业链的运行规律出现了新的特征，能源产业链的现代化也有了新的内涵。结合能源强国建设目标、推动构建新发展格局和支撑现代化经济体系建设等要求，借鉴国际经验、立足发挥比较优势，研究我国在全球能源产业链中的定位目标，提出提升我国能源产业链现代化水平、增强产业链弹性韧性的阶段目标和任务举措，对于推动能源强国建设，打造安全、绿色、经济的能源体系有着重要的意义。本研究以“四个革命、一个合作”能源战略思想为引领，聚焦重点领域，甄别我国在主导能源供应、新兴能源替代和未来能2源开发等领域的产业布局和竞争优势，开展能源产业链全球竞争力的比较分析。结合“三新一高”发展格局下我国经济高质量发展对能源产业的需求、国际能源供需格局深度变革的挑战、全球经济贸易规则变化对能源产业链的冲击等，提出以建设能源强国为目标的产业链现代化提升路径和对策建议。一、一、研究背景与战略意义研究背景与战略意义能源强国目标为能源产业链的现代化发展提出了五方面的要求，为能源产业链现代化指明了方向。同时，国际国内能源发展趋势的变化，也使能源产业链的形态格局和运行特征悄然发生着变化。梳理国内外能源体系和产业链发展新趋势，是理解产业链运行规律进而提出优化措施，推动能源强国目标更好实现的基础。本节在揭示能源强国目标与产业链现代化内在关联的基础上，通过梳理全球能源产业链发展新趋势，结合对国际经验的分析，明确能源强国目标下，产业链现代化发展的总体目标。（一）（一）能源强国与产业链现代化的内在关联能源强国与产业链现代化的内在关联提升产业链现代化水平是建设能源强国的基础和抓手。提升产业链现代化水平是建设能源强国的基础和抓手。能源产业链是能源产品生产、储运、销售使用全过程依据前后向投入产出关联关系，以及横向的配套协同关系形成的链条，包括从研发设计、装备制造、原料加工、中间品生产、制成品组装到流通、销售、消费、回收处置等多个环节。能源产业链是整合技术、装备、企业和人员，形成能源及相关产品以满足社会需要，并产生3经济价值的载体，是支撑能源系统运行的基础。能源强国建设的各项举措需要作用于能源产业链的各个环节，通过产业链的传导内化在生产过程和最终产品中。在这个过程中，产业链上下游之间、生产链与配套体系之间的协同，决定了最终的效果。因此研究推动能源强国建设需要构建起产业链的系统性视角。能源强国的目标为能源产业链的现代化建设指明了方向。能能源强国的目标为能源产业链的现代化建设指明了方向。能源强国目标源强国目标提出了五方面的具体要求：一是构建健全高效的产供销储体系。自主保证经济社会发展对高品质能源的需求，时刻把能源的饭碗牢牢端在自己手里；二是形成科学灵活的能源结构。立足国家资源禀赋，坚持先立后破，通盘谋划，优化能源结构，持续提升清洁低碳能源供应占比，促进绿色能源消费;三是形成强大的技术储备与创新能力。拥有强大能源技术创新能力，掌握先进能源资源开发利用技术以及必要战略储备技术，引领能源各领域发展方向；四是具备较强的国际市场话语权。保障国际市场资源供应平稳，提升能源产品和装备国际市场竞争力，引领能源技术标准、竞争规则的制定；五是建立完善的能源管理体制机制。形成运转高效、共享平等的现代能源运行体系，完善能源政策、市场、监管、保障等各项机制。这五项标准都需要全产业链协同合作，共同推进，为能源产业链的整体发展指明了方向。产业链的现代化水平是能源强国建设成果的核心体现。产业链的现代化水平是能源强国建设成果的核心体现。2022年 1 月 25 日，习总书记在主持中央政治局第 36 次集体学习时指4出，推动能源革命、建设能源强国有三方面的内涵：一是推动能源系统低碳转型，立足资源禀赋，坚持先立后破、通盘谋划，优化能源结构，控制化石能源消费，促进新能源和可再生能源发展；二是保障能源供应，夯实能源生产基础，保障供应安全，加强储备能力；三是提升能源产业竞争力，推动能源技术与现代信息、新材料和先进制造技术深度融合，探索能源生产和消费新模式。按照 2019 年 8 月中央财经委第五次会议，产业链现代化包含产业链完整性、供应链安全性、产业基础高级化、价值链高端化四个方面。完整的能源产业链保障了能源结构的多元化，是低碳转型的必要条件；供应链安全则是能源安全的保障；而产业基础高级、价值链高端则是国际竞争力的体现。由此可见，产业链的现代化与能源强国目标具有内在一致性，是能源强国建设成果的核心体现。（二）（二）全球能源产业链的运行特征与发展趋势全球能源产业链的运行特征与发展趋势能源产业链包括生产链、价值链、供应链、空间链和企业链等多个维度。生产链涵盖能源装备生产、一次能源开采、二次能源加工、能源资源与产品储运各环节；能源价值链上，上游资源开采和加工企业、中游输配企业、下游批发企业往往具有天然垄断特征而处于价值链高端，但各国管制情况不同又限制了一些能源部门获取垄断利润、成为公用事业部门，能源装备制造业具有与一般制造业类似的价值链特征；全球能源供应链与化石能源的5空间分布高度相关，与空间链具有一致性；企业链则经历了由国家能源集团、国际能源集团到多元资源投资的演化。能源产业链特征与能源品种高度相关，全球能源产业链主要包括油气产业链、煤炭产业链、电力产业链、可再生能源产业链，以及基于多种能源协同的多能融合产业链。能源产业链的具体形态受技术特征、资源分布、供需分布、市场结构等多方面因素影响，具有时空变异性。随着国内外能源供需特征、经济社会发展实际需要，以及能源技术的发展路径的发展，能源产业链现代化的内涵也在不断变化。1.全球油气产业链运行特征与演变趋势全球油气产业链运行特征与演变趋势油气产业链从生产过程看，包含上游的油气资源勘探与开采、中游的储运以及下游的炼化和分销。从供应链看，中游储运主要以管道和海运等大宗渠道输送原油和天然气，而下游分销则主要依赖海陆散运渠道输送成品油及石化产品。从价值链的角度看，上游勘探开采附加值较高，产品从原油、粗加工、精加工，到产出成品油和各类石化产品，附加值逐级提升，但末端产品随品质和技术含量不同，附加值差异巨大。产业价值链总体呈现“微笑曲线”形态。6图图 1：国际油气产业链形态：国际油气产业链形态在地缘政治不确定性和交通电气化同时影响下，油气产业链在地缘政治不确定性和交通电气化同时影响下，油气产业链智能化升级提升开采效率。智能化升级提升开采效率。全球油气资源分布的集中性及其产品在全球应用的广泛性，决定了油气产业链成为全球化程度最高，也是对地缘政治最为敏感的能源产业链。目前全球石油探明储量62%分布于中东和俄罗斯等政治敏感区；全球石油消费量的 74%需要通过进口，而其中近 70%需要通过霍尔木兹海峡、马六甲海峡、苏伊士运河等海运要塞，渠道高度集中，一旦出现突发情况导致断航将会对全球石油供应造成严重冲击，供应链风险巨大。72021 年 3 月“长赐”轮堵塞苏伊士运河、2022 年俄乌冲突等事件，都对国际油气价格造成冲击。随着逆全球化浪潮下国际地缘政治不确定性提升，供应保障受到高度关注。但交通等领域的电气化趋势导致石油消费在全球一次能源中的占比持续下降，2020 年约为 31%，比 2000 年下降近 10 个百分点，削弱了石油资源的长期价值。在这样的背景下，国际油气企业普遍加大了上游勘探开采环节数字化智能化升级的投入，以最低的成本提升资源回采效率，扩充可用的资源。图图 2：全球一次能源消费占比：全球一次能源消费占比8图图 3：油公司风险投资技术领域分布：油公司风险投资技术领域分布油气产业链上的主要企业包括以“七姐妹”为代表的一体化跨国石油公司（IOC）、各国政府主导的国家石油公司（NOC）、参与产业链部分环节的专业化企业，以及提供各个环节设备和服务的配套企业。这些企业的国际竞争力和国别分布，决定了一国油气产业的整体竞争力。分国别看，美国的油气产业链发展成熟度领先全球，是现代美国的油气产业链发展成熟度领先全球，是现代化产业链的标杆。化产业链的标杆。美国油气产业链上游的能源开采公司包括埃克森美孚、雪佛龙、康菲石油等；油服公司包括斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等；下游炼化行业包括瓦莱罗能源、马拉松石化、菲利普 66 等。二次甚至三次开采技术应用普及，平均采收率达到60-80%远高于全球平均采收率约 34%。此外，美国非常规油气勘探开采技术的发展使美国石油储量翻番，成为全球最大储量国，解决了能源对外依赖的问题。下游石油炼化加工企业在全球市场9竞争力较高，2020 年成品油出口 607 亿美元，占全球成品油总贸易量的 14%，位列全球第一。石化技术和工程公司包括 UOP、KBR、Bechtel、Fluor 等；新材料和精细化工公司包括陶氏、杜邦、伊斯曼、亨斯曼等，为石化产业多元化、高端化发展提供了有力支撑。此外，美国还有大量中小型的创新型公司，在工程技术、管道、页岩气开发、能源输出等领域均聚集有全球最顶级的公司。2.全球煤炭产业链运行特征与演变趋势全球煤炭产业链运行特征与演变趋势煤炭是蕴藏量最丰富、分布最广泛的化石能源，分布在美国、俄罗斯、澳大利亚、中国和印度，合计占全球探明储量的 76%，其中美国占 23%。煤炭埋藏浅、开采技术相对简单，各国煤炭产业链技术普遍较成熟，相对于油气产业链独立性较高。2020 年全球煤炭产量 76 亿吨，而国际贸易规模约 13 亿吨，占比约 17%。我国煤炭生产和消费规模均为全球最高，比第二名印度高约 5 倍。10图图 4：国际煤炭产业链形态：国际煤炭产业链形态从生产过程看，煤炭产业链包含上游资源勘探开采以及洗选，中游储运，以及下游的煤化工或直接应用于电力、工业等部门。从供应链看，煤炭国际贸易以干散货海运为主，内陆短距离运输则以铁路为主。由于地中海周边及中东地区资源分布较少，海运航道开阔畅通，同时贸易占比较低，因此供应链风险远低于油气产业链。从价值链的角度看，煤炭能源使用的附加值由热值等品味决定，但投入石油化工产出气态、液态燃料及工业品后，附加11值明显提升。行业总体价值链呈以下特点：上游勘探开采附加值较高；生产过程中，从原煤、洗煤、粗加工、精加工，到产出各类煤化工产品，附加值逐级提升；末端产品随品质和技术含量不同，附加值差异巨大。价值链总体呈前低后高的“微笑曲线”形态。煤炭产业在清洁化煤炭产业在清洁化、智能化生产转型的要求下智能化生产转型的要求下，正在形成正在形成“两两头翘起头翘起”的价值链形态，煤炭粗放开采、洗选、直接燃烧的传统的价值链形态，煤炭粗放开采、洗选、直接燃烧的传统模式面临变革。模式面临变革。煤炭是目前全球消费规模最大的能源，同时也是最高碳的能源。在低碳转型的持续深化下，各国普遍下调煤炭在一次能源中的占比，加大煤炭高效利用的技术装备投入。这给煤炭产业注入了全新的动力，推动产业链向两端发展。一是上游煤炭机械装备的研发投入力度加大，国外领先企业技术优势逐渐凸显，市占率明显提升；同时下游高效燃煤技术和煤化工产能也较快增长。IPCC 报告显示，未来十年，化石能源仍将占据一次能源供给的 70%以上，优化传统能源使用效率、实现清洁高效利用，有望为全球碳减排目标贡献 30%。此外，顺应能源结构的转变，煤化工，尤其是精加工制油、气以及非能源化原料的产业链不断延伸，煤炭产业非能化利用占比提升。12图图 5：代表性国家煤炭退出时间表：代表性国家煤炭退出时间表分国别看，美国煤炭产业链发展均衡成熟，资源开采与利用美国煤炭产业链发展均衡成熟，资源开采与利用效率均领先全球效率均领先全球。2020 年美国煤炭产销量分别为 4.9 亿吨和 9.24EJ，均位列全球第三。产业链上游勘探开采环节技术领先，综合回采率达到 8090%，而相比之下我国大型煤矿平均回采率约 50%1。较高的回采率极大地扩充了美国可利用的煤炭资源，加强资源保障。下游煤炭清洁高校燃烧技术同样领先。美国 GE 公司最先掌握超（超）临界燃煤技术，目前美国投运超临界及以上机组 170 余台，平均效率位于世界前列。1数据来源：煤矿工业协会13图图 6：主要国家平均发电煤耗对比：主要国家平均发电煤耗对比3.全球电力产业链运行特征与演变趋势全球电力产业链运行特征与演变趋势电力供应具有很强的公共服务属性，同时电网系统与国家安全有着密切联系，目前全球电力供应以本土化发展为主，2020 年全球跨国输电量占总发电量的 5.7%。分国别看，中、美、印、俄、日是全球前五大电力生产和消费国。从生产过程看，电力产业链包含发、输、配、售、用五个环节，其中发电和售电可引入市场竞争，而输配环节具有自然垄断属性，各国普遍以政府垄断经营为主。随着可再生能源的发展，发电端多元化、市场化运营比例不断提升；用电端综合能源服务行业也在全球快速发展。从供应链的角度看，电力供应主要由电网稳健性决定。关键的决定因素包括发电端稳定性（可再生能源占比）、电网调峰能力、电网调度灵活性以及电力市场有效性等多重因素。电力价值链主要体现在各生产过程的高效性和稳健性，14这也意味着装备和软件水平决定着一国电力产业链国际竞争力。图图 7：国际电力产业链形态：国际电力产业链形态可再生能源高比例并网条件下，保障电网稳健安全，是电力可再生能源高比例并网条件下，保障电网稳健安全，是电力产业面临的最大挑战。产业面临的最大挑战。全球能源电气化程度不断加深，2020 年终端能源消费结构中，电力占比升至 20%，IRENA 预计到 2050 年将达到 45%。电力系统受到越来越多关注的同时，也因可再生能源的大比例接入而承受着越来越大的压力。2020 年全球非水可再生15能源发电占比达到了12%，EIA预测到2050年这一比例将超过60%。可再生能源具有波动性的特征，高比例可再生能源并网发电对电力产业发输配售用各个环节的灵活性与韧性都提出了挑战。提升智能化、灵活性和弹性，是电力产业链现代化发展的方向。图图 8：全球可再生能源发电占比（：全球可再生能源发电占比（EIA）受电力体制机制影响，各国电力产业的企业链形态存在较大差异。美国发电端市场化程度较高，因此形成了庞大的私营发电企业集群，涉及核电、煤电、气电等多种电源；欧洲和日本依托强大的工业基础和科技实力，以及较严格的环境标准，培育出全球领先的发电装备、电气设备企业，形成了强大的产业集群；而中国在主干电网建设方面长期重点投入，构建起全球最大、硬件水平最为领先的电网系统的同时，也培育出领先全球的电网设备产业集群。但是在自动化控制、调度等软件和管理技术上仍存在16较明显的短板。分国别看，德国可再生能源和电力产业链的发展，以及两者德国可再生能源和电力产业链的发展，以及两者的协同方面均领先全球，科技装备国际竞争力强，产业链现代化的协同方面均领先全球，科技装备国际竞争力强，产业链现代化程度高程度高。2020 年德国非水可再生能源发电占比 37%，远高于全球平均的 11%，在主要经济体中名列前茅。但值得注意的是，德国在电力消费持续增长和可再生能源发电占比持续提升的情况下，20092020 年用于调峰的装机规模下降约 40%，电网供需平衡能力与效率不断提升。灵活高效的市场体系推动电力和可再生能源产业链协同优化，也培育了电力供需预测产业和技术。目前德国市场主流的 5 家电力预测服务公司向全球提供预测服务，市场份额合计超过 50%。据德国电网运营商 NEXT 统计，目前德国风电预测的误差约 2-4%，光伏误差 5-7%，大大减少了可再生能源引起的系统平衡费用。图图 9：德国电网调峰机组装机规模（数据来源：德国电网调峰机组装机规模（数据来源：NEXT）174.全球可再生能源产业链运行特征与变化趋势全球可再生能源产业链运行特征与变化趋势现有技术下，可实现大规模产业化应用的可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。IEA可再生能源市场报告 2021指出，2020 年全球可再生能源装机增长约 280GW，比 2019 年增长 45%，占新增总量的 80%。分地区看，中国占比超 80%以上；分品种看，风电占比超 90%。可再生能源最主要的应用场景为并网或离网发电，发电成本是决定可再生能源发展规模的核心因素，目前全球生物质、地热、水电、光伏和陆上风电都可实现平价发电，实际成本受资源条件、技术装备和运维技术影响，差异较大（图 10）。从生产过程看，可再生能源发电的生产过程短，很大程度上可以视为电力产业链的上游发电环节。但其自身产业链应包含装备制造、系统集成、工程建设和运维。这决定了可再生能源产业可再生能源产业链形态接近装备制造业链形态接近装备制造业，即专业细分即专业细分、全球化布局全球化布局。从供应链看，可再生能源生产具有较强的属地性，通过并网或就地消纳的形式输出。但装备制造环节的供应链全球化程度较高。从价值链的角度看，可再生能源产品高度标准化，国际竞争力与全球价值链定位很大程度上取决于核心技术装备、软件系统及管理运营水平。18图图 10：主要新能源技术发电机应用成本变化趋势：主要新能源技术发电机应用成本变化趋势产业链上的主要企业分布与可再生能源开发利用的空间分布耦合，形成了三个主要集群：欧洲具备全产业链，从组件、整机，到后端开发，都有较大的技术优势；中国产业集群聚焦装备整机和开发利用；美国产业集群则侧重开发端。19图图 11：国际可再生能源产业链形态：国际可再生能源产业链形态随着可再生能源技术创新进入活跃期，全球技术竞争全面升随着可再生能源技术创新进入活跃期，全球技术竞争全面升级。级。从新增国际专利数看，2010 年以来全球能源技术创新进入旺盛期，新增专利数显著高于其他门类。相比于传统化石能源产业，新能源产业链结构更接近制造业：产业链高度细分、拉长，全球化、一体化程度加深；科技装备在产业链上的地位明显提升。随着新能源、新技术的推广应用，国际技术博弈和技术本身的不确20定性都会对产业链稳健性造成新的冲击。为此，各国能源企业均加大创新投入，竞争技术高地，提升对产业链的掌控能力。发达经济体为保持领先地位，能源技术垄断、出口限制频发。尽管以中国为代表的发展中经济体在低碳能源技术的应用规模上领先全球，但是在基础科技的原发创新方面，依然与主要发达经济体存在较大的差距。全球低碳能源技术 PCE专利申请数位列前 15 的申请人，均为欧、美、日、韩企业（图 13）。图图 12：新增国际专利合作条约（：新增国际专利合作条约（PCE）专利数）专利数21图图 13：2000-2019 年低碳能源领域年低碳能源领域 PCE 专利申请数专利申请数（Top15 申请申请人）人）总体而言，随着能源科技革命和低碳转型的持续深化，全球能源产业以“资源驱动”和“市场驱动”为主导的基本形态正在受到根本性的挑战，传统化石能源的资源供给、供应链等问题在逆全球化和地缘政治风险中持续凸显，与全球气候治理目标的矛盾也日益尖锐，各主要经济体“碳中和”愿景目标的提出，为化石能源文明的最终终结敲响了警钟。来自技术创新的驱动力正在推动能源产业的突破性变革，分布式、可再生能源叠加数字智能技术的新型能源系统快速发展，在提升能源多样性、减缓气候影响的同时，也给全球能源产业链的重塑带来了更多可能。在能源供需从集中走向分散，从单一能源形态走向多能融合的变革过程中，能源产业链的形态必须适应新的能源供需体系特征，从全球化到区域化、从板块化到一体化的重塑将是我国提升能源产业链现代化水平的新的着力点。对我国而言，能源系统要达到安全可控、绿色低碳、经济高效的三重目标，仍然面临地缘政治风险加剧、技术竞争日趋激烈、双碳目标压力巨大、可再生能源消纳瓶颈等一系列问题，在能源系统转型的长期进程中，需要在推动主导能源供应链坚强可靠的同时，逐渐向价值链高端升级，突破关键技术创新和产业链缺环、打造多能协同的新兴能源产业链。22（三）（三）现代化能源产业支撑能源强国的国际经验现代化能源产业支撑能源强国的国际经验能源产业链具有特殊的区域性特征、技术性约束和资源性分割。在不同的资源禀赋、产业结构、技术水平下，各国各地区的能源产业链发展方向和路径也相应有所差异。在能源危机和气候变化成为国际主流议题的背景下，主要发达经济体普遍积极推动中长期能源战略转型，依据自身资源禀赋、技术能力、市场规模等特征，选择能源产业链现代化建设的战略切入点，通过产业链的传导与协同，以点带面推动能源产业链整体的现代化水平，形成传统资源的保障性供给与可再生能源扩大应用的逻辑闭环。主要经济体在加强能源保障、优化能源供需、强化国家竞争力和保持科技领先地位等方面，已经为我国提供了可供借鉴的经验。对我国而言，加强能源供应的多元化保障，提升能源开发、转化、使用效率，掌握核心能源科技装备并突破颠覆性新技术，以及完善能源贸易和金融服务体系全球资源配置与定价能力，是建设能源强国的核心抓手。1.美国：多元化保障传统能源供应，支撑能源强国美国：多元化保障传统能源供应，支撑能源强国美国自然资源并非得天独厚，煤炭、石油、天然气储量均位列全球前茅。但美国并未形成“资源诅咒”，反而是在探寻能源独立的路上，对内推动节能、优化能源结构；对外利用自身国际地位提升能源话语权，推动能源产业全面发展，最终将美国打造成全方位的能源强国。23在传统能源的消费上，美国经历了从自给自足，到高度依赖海外进口，再到能源独立的发展轨迹。第二次世界大战结束前，美国石油产量基本可以满足国内需求，实现自给自足。从上世纪50 年代开始，石油消费量迅速上升，国内开采难以满足快速上升的需求量。1950 年，美国进口石油 2000 万吨，到 70 年代，美国石油进口量突破至 1 亿吨。石油进口水平在接下来数十年内继续攀升，到 2003 年，美国石油进口达到创纪录的 6.1 亿吨。为解决能源对外依存度过高，能源产业链安全难以抵御国际风险的问题，美国在近 30 年中，美国政府出台了一系列有关非常规油气的产业扶持政策，旨在通过开发非常规资源，推进多能协同，实现能源独立。“页岩气革命”为美国带来了充足的天然气资源，使美国在2017 年首次成为了天然气净出口国。进入 21 世纪以来，随着“页岩气革命”的成功为页岩油产业发展积累宝贵经验、技术装备创新和丰富的原材料的开采，全美范围内掀起了页岩油开发的热潮，并取得了重大突破，实现了原油产量的爆发性增长。页岩气革命为美国能源结构转型提供了更多的选择。从 2014年奥巴马政府的全面能源战略到 2017 年特朗普政府的美国优先能源计划，均大力推动页岩气革命，鼓励以天然气替代煤炭，优化能源结构、推动低碳转型，实现了预期的效果。但客观上也导致可再生能源发展的政策推动不足：2020 年美国可再生能源消24费量和发电量占比分别为 7%和 12.6%，仅略高于全球平均的 5.7%和 11%。2但美国在高效开放的电力市场下，培育形成了完整的可再生能源发电产业集群，在技术储备和国际竞争力方面实现领先。拜登政府能源战略已经提出更加积极的可再生能源发展战略，有望推动美国可再生能源的较快发展。EIA 统计数据显示，2021 年美国可再生额能源发电同比增长 5.4%，进入快速增长通道。图图 14：天然气逐步替代煤矿，推动能源清洁化转型：天然气逐步替代煤矿，推动能源清洁化转型尽管获得了能源自主，但能源保障始终是美国的国家战略核心诉求。美国一方面加强对全球主要油气供应国和能源运输通道的政治、经济、军事干预，巩固其能源地缘主导权；同时依托美元特殊地位，把控全球能源市场定价权。在可再生能源方面，拜登政府着力重塑光伏和锂电池供应链，包括推动产业链核心技术创新和装备制造环节本土化、加强与盟友协同通过贸易壁垒和技术壁垒限制中国等潜在竞争对手、加大海外锂矿等关键矿产资源2数据来源于BP 能源统计 202125获取力度、以及推动新的气候、能源合作框架，提升天然气地位等政策。这将使得国际能源产业链和供应链变得更加敏感和不确定，技术竞争和博弈加剧。2.德国德国：市场与政策共同推动市场与政策共同推动，可再生能源与电力产业链协同可再生能源与电力产业链协同发展发展化石燃料资源的枯竭，以及民众超强的环保意识，推动以德国为代表的欧洲国家依仗可再生能源保障能源供应。在政策与市场的共同推动下，德国可再生能源与电力产业链获得了全面发展，形成了多元灵活、清洁绿色的能源结构，也形成了强大的技术储备和领先的国际市场竞争力。但是传统化石能源短缺的客观限制，导致德国在实现了能源低碳和安全的同时，不得不在经济性上做出妥协。即便如此，德国在推动可再生能源能源与电力系统协同发展方面的经验，依然值得学习借鉴。德国能源气候政策的大力推行德国能源气候政策的大力推行，为产业发展提供了基础动力为产业发展提供了基础动力。2010 年，德国推出“能源转型（Energiewende）”，要求提高全行业能效、大幅提升可再生能源、以可再生能源发电满足增量能源需求。2014、2016、2019 年先后发布的气候行动计划 2020、气候行动计划 2050、气候行动计划 2030重申，到 2050 年基本实现碳中和，并提出一系列具体措施，包括逐步退出煤炭、核能、大力发展可再生能源、加强可再生电力系统集成、持续提高能效等。相关政策以法律的形式颁布，具有很强的执行效力。按照政26策目标，2030、40 和 50 年德国可再生能源发电占比将要达到 30%、45%和 60%。激进的目标为可再生能源发展提供了巨大的市场。随着电网与可再生能源的快速发展，德国已成为一个电力净出口国。2017年德国向荷兰、奥地利、波兰等国净输送电力达到峰值55GWh，2020 年达到 17.5GWh。图图 15：德国能源和气候目标：德国能源和气候目标灵活高效的市场体系推动电力和可再生能源产业链协同优化。灵活高效的市场体系推动电力和可再生能源产业链协同优化。德国电力市场采取两阶段平衡机制，先由 2700 个细分区域的虚拟市场单元（基团）预测能源供需及调剂缺口上报电网，电网公司据此调度电力输配。当预测发生偏差时，基团须承担系统的平衡费用。这一机制为德国电网带来了稳定性，但平衡基团的局部平衡需求导致电价波动剧烈，负电价和超过 1 欧元/kWh 的极端情况并存。此外，德国 2000 年-2020 年间为了推进能源转型，斥资 243027亿欧元提供可再生能源补贴，通过税费、电价转嫁给消费者。最后，为了消纳高比例可再生能源并网，需储备大量的备用调峰机组，这也推高了平均发电成本。综合以上各因素，德国成为全球电价最贵的国家之一，对经济竞争力造成了一定的冲击。图图 16：2000-2018 年德国与国际能源署部分成员国电价年德国与国际能源署部分成员国电价尽管可再生能源快速发展，但由于资源限制，德国能源对外依存度仍高达 63%，且进口来源单一，供应链较为脆弱。一方面，德国一次能源消费中油气占比 60.5%，其中有 35%的石油和 52%的天然气从俄罗斯进口3。俄乌冲突发生后，德国及欧洲能源价格剧烈波动，亟待开拓新的能源供应渠道。3.日本：坚持技术与装备高端化发展，提升国际话语权日本：坚持技术与装备高端化发展，提升国际话语权受限于资源匮乏、地域狭小、人口密度高等因素，日本在传3BP 数据，为 2021 年俄乌冲突前数据。28统化石能源需求中始终高度依赖于进口解决。高度依赖海外资源供应给日本经济带来了明显的隐患，使其难以抵御国际市场波动所带来的冲击。第一次石油危机期间，日本工业生产下降了 20%以上。1974 年，日本经济增长率仅为-3.25%。这一结果直接暴露出日本能源结构过于死板，在国际市场中缺乏话语权的问题。为改善这一状况，保障传统能源供应安全，日本主要通过对外投资提高传统能源的控制力，以抵御国际市场波动所产生的影响。同时，为改善石油、煤炭等化石能源进口国过于集中的海外供应结构，分散和化解风险，日本广泛开拓新的市场，促进能源进口和海外投资多元化。在战略选择上，经历第一次石油危机的重创后，日本能源战略从以煤炭、石油等化石能源为主的策略，开始转变为以节能和加强能源多元化供应为基础的能源战略。近年来，日本先后出台第五期能源基本计划 2050 能源环境技术创新战略 氢能基本战略等规划，提出加快发展可再生能源，全面系统建设“氢能社会”。但日本能源状况并没有在转向可再生能源后，得到彻底的改善。就可再生能源资源丰富度而言，日本的禀赋同样并不理想。人口密度过高使得日本没有充足的国土面积支撑光伏产业发展，在全球光伏市场中，日本市场份额曾在 2004 年达到 50%，但 2018年时只占 1.2%。风力发电情况同样不容乐观，风力资源的匮乏同29样使得风电难以满足庞大的用电需求，截止 2020 年，日本风电装机容量仅为 4.37GW，仅为德国的 6.9%。在这一情况下，日本只能依赖于饱受质疑的核能，以提高清洁能源的发电份额，从而形成了核能加氢能的能源发展路径。可再生能源禀赋较差，并不意味着日本完全放弃在光伏、风电等领域的发展机会。凭借良好的科研基础与研发能力，日本已经多个能源科技领域领先全球，将重点放在产业链上游的高端技术，以提高日本能源技术装备市占率，抢占产业链主导权。在新能源汽车领域，日本企业凭借先进能源技术在全球市场中占据了重要的份额。从全球动力电池出货份额来看，在 2017 年，仅松下电池一家厂商就占据了全球锂电池市场 16%的份额。并且在接下来两年，这一比例接连提升至 21%和 24%。同样在这一领域，日本企业在高压继电器市场份额中遥遥领先，欧姆龙和松下两家企业占据了 43%的份额，从而保障了日本在这一领域的话语权。在风电轴承市场中，日本尽管在风电装机容量上明显落后于世界先进水平，但日本企业在全球风电轴承市场中仍然占据了超过 20%的份额，同时具备高端轴承的生产能力，成为风电产业链中的重要参与者。受益于掌握多项新能源核心技术，日本成功嵌入新能源制造中的上游产业链，在产业链内部拥有一定的话语权。通过广阔的30国际市场，日本成功摆脱了国内可再生资源禀赋不足，应用场景较少的限制。借助于国际市场扩大应用规模，成功实现了提高技术成熟度、降低成本的目标，从而反哺国内市场，推动可再生能源技术在日本国内以更可靠、更经济、更安全的方式实现落地应用。（四）（四）我国新发展阶段能源供需特征及其对产业链的新要求我国新发展阶段能源供需特征及其对产业链的新要求结合能源强国目标、全球能源产业链发展趋势以及国际经验，我国能源产业链提升现代化水平需要从强化供应链、优化传统能源产业链形态、提升基础技术创新能力，以及提升装备国际竞争力等角度入手，推动系统性的优化。能源安全形势更加严峻，油气供应链需加快完善强化。能源安全形势更加严峻，油气供应链需加快完善强化。我国油气受制于人成为中国军事和外交的软肋，必须树立危机意识、底线思维。近年来随着我国经济结构转型和可再生能源的大力发展，我国能源对外依存度见顶回落，但分品种看，油气对外依存度继续逐年攀升，2020 年分别达到 73%和 44%。我国海外石油资源供应主要石油出口国中，伊拉克、苏丹、委内瑞拉、伊朗等多国和地区政治不稳定，地缘政治因素严重威胁供应安全；我国 70%进口原油经马六甲海峡，台湾问题、南海争端、钓鱼岛争端都有可能造成供应链受阻（图 17）。此外，天然气对外依存度如果进一步提升，也会导致外部市场价格波动向国内传导。欧洲对俄天然气需求占比高达 45%，2022 年俄乌冲突下气源紧张、气价暴涨31是前车之鉴。因此，需要积极协调国内和国外两个市场、两种资源，实现多渠道“开源”。图图 17：我国能源对外依存度及进口渠道脆弱性示意图：我国能源对外依存度及进口渠道脆弱性示意图双碳目标下能源低碳转型压力巨大，要加快煤炭产业链清洁双碳目标下能源低碳转型压力巨大，要加快煤炭产业链清洁绿色高效转型。绿色高效转型。我国提出 2030 和 2060 年实现碳达峰和碳中和目标。目前作出碳中和承诺的国家中，半数已实现碳达峰。对比这些国家，我国预计达峰时的人均收入和排放水平均有明显差异（图18），“双碳”目标任务艰巨、挑战严峻。实现双碳目标