中国现代国际关系研究院能源安全研究中心，主要从事能源安全、能源外交和国际能源政治等问题研究。先后完成多项省部及国*级课题，出版了《全球能源大棋局》《新能源观：从“战场”到“市场”的国际能源政治》等多部专著，中心研究人员在国内外期刊发表学术论文数十篇。该中心与国内外多家研究机构有合作交流，为全球能源互联网发展合作组织智库联盟成员。

本书主要分析了近年来国际能源转型总体态势及可再生能源、能源互联网等领域的发展前景，重点关注美国、欧洲、俄罗斯等国家和地区的能源转型概况，梳理中国可再生能源发展、传统能源清洁利用、碳市场培育等方面的成就与问题，并探索相关对策思路。本书宏观与中观、微观相结合，既有全球、重点国家和地区及中国能源转型的宏观分析，也有具体领域进展及个别大公司的转型介绍，有助于增强国内外对国际能源转型总体进展和未来趋势的认知，也可为政府部门和相关企业决策提供参考。

综合篇

第一章国际可再生能源发展

第一章国际可再生能源发展

本章作者：陈晴宜，中国现代国际关系研究院世界经济研究所副研究员，主要从事世界经济、能源和贸易等问题研究。

目前，国际社会对可再生能源尚无普遍接受的统一定义。国际能源署（IEA）可再生能源工作小组(REWP)将其界定为：“从持续不断地补充的自然过程中得到的能源。”IEA Renewable Energy Working Party,Renewable Energy into the Mainstream,p9,https://libraryumacmo/ebooks/b1362376xpdf美国能源信息署（EIA）指出，可再生能源单位时间内可用的能源数量有限，但持续时间无穷无尽。美国能源信息署网站,Renewable energy explained,https://wwweiagov/energyexplained/renewable-sources/。可再生能源种类多样，主要包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能和海洋能等。除了地热能和潮汐能（海洋能的一种），大部分可再生能源都来自太阳的辐射能量。香港可再生能源网，https://reemsdgovhk/sc_chi/gen/overview/over_whathtml。相较于煤炭、石油、天然气等化石燃料和核能，可再生能源取之不尽、用之不竭，在人类有生之年都无储备耗尽之虞，加之分布广泛、清洁环保使用可再生能源发电或产热对环境造成的影响较化石燃料轻微，几乎不会产生排放物。但倘若规划、管理不当，如以燃烧的方式利用生物质能、风机选址未考虑周边鸟类，亦有可能污染环境或破坏生态。，近年来发展迅速，“已成为全球能源供应体系的重要组成部分、推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径”。张玉清：《发展可再生能源已成为推进能源转型核心内容》，能源新闻网，2019年8月27日，http://wwwenergynewscomcn/show-55-16961-1html。

第一节发展历程

人类利用可再生能源的历史非常悠久。在19世纪中叶煤炭发展之前，人类所用能源几乎全部为可再生能源，参阅Wikipedia，词条“Renewable energy，”History，https://enwikipedia org/wiki/Renewable_energy#History。尤其生物质能占绝对主导。人类第一代主体能源薪柴就是典型的生物质能。据考古发现，可能在100万—150万年前或更早，现代人类的祖先（如直立人）就已知用火。参阅维基百科，词条“早期人类对火的使用”，https://zhwikipediaorg/wiki/%E6%97%A9%E6%9C%9F%E4%BA%BA%E7%B1%BB%E5%AF%B9%E7%81%AB%E7%9A%84%E4%BD%BF%E7%94%A8。在漫长的古代社会，我们今天称为生物质能的树枝、秸秆等是人类利用最早、最普遍、最重要的“古典”能源。《“古典”能源阔步迈上复兴路——中国生物质能开发利用成果丰硕》，新华网，2018年6月30日，http://wwwxinhuanetcom/2018-06/30/c_1123057864htm。2017年，加拿大学者瓦茨拉夫·斯米尔在其著作《能源转型：全球和国家视角》一书中指出，在工业化前的近5000年里，人类几乎完全依赖低效燃烧的生物质燃料来获取热能以及利用人力和畜力来获取机械能。Vaclav Smil,Energy Transitions:Global and National Perspectives (Second Edition),p24,Praeger,2017据他估计，直至1840年，传统生物质燃料仍占全球一次能源消费的95%。Vaclav Smil,Energy Transitions:Global and National Perspectives (Second Edition),Appendix A,Table 2,p242,Praeger,2017EIA的数据也显示，截至1851年，木柴占美国能源消费的比重仍接近90%（参见图1-1）。

图1-1部分年份美国能源消费构成

资料来源：EIA,Shares of total USenergy consumption by major sources in selected years (1776-2018),https://wwweiagov/energyexplained/renewable-sources/。

除了生物质能，早期人类对其他可再生能源也有零星利用。例如，水能——2000多年前，古希腊人利用水力推动轮子来研磨谷物；国际可再生能源机构网站，https://wwwirenaorg/hydropower。公元前202年至公元9年汉朝时期，中国开始使用立式水车带动杵锤碾谷、碎矿和早期造纸；国际水电协会网站，A brief history of hydropower，https://wwwhydropowerorg/a-brief-history-of-hydropower。风能——公元前5000年，尼罗河上船只借助风力航行；公元前200年，中国人使用简单的风车抽水，而波斯和中东地区出现了带有芦苇编成的风帆的垂直轴风车；The history of wind energy,https://wwwdaviddarlinginfo/encyclopedia/W/AE_wind_energyhtml地热能——有证据表明，早在1万年前，美洲原住民就使用地热能做饭；古时候，希腊人和罗马人使用温泉加热的浴室；地热供热的例子至少可追溯至公元1世纪罗马城市庞贝。Geothermal energy,https://wwwbritannicacom/science/geothermal-energy/History

19世纪中叶以后，煤炭和油气相继崛起，传统生物质燃料逐渐式微，世界主体能源从可再生能源过渡至化石能源。瓦茨拉夫·斯米尔研究发现，直到19世纪上半叶，生物质燃料在全球能源构成中的地位尚未发生明显的变化，但1850年后，其占比急剧下降（参见图1-2）；大致在19世纪90年代后期的某个时候，终于被煤炭超越。Vaclav Smil,Energy Transitions:Global and National Perspectives (Second Edition),pp79-80,Praeger,2017人类实现历史上第一次能源转型，不同的学者对能源转型有不同的定义。一般认为，人类迄今共经历过两次能源转型：一次是煤炭取代薪柴;另一次是油气取代煤炭成为主要能源。当前，第三次能源转型正在进行，但处于初期阶段。参阅史丹：《全球能源转型特征与中国的选择》，中国理论网，http://wwwccpphcomcn/xsts/jj/201608/t20160818_229517htm。从薪柴时代步入煤炭时代。

图1-2世界一次能源消费结构变化

资料来源：Vaclav Smil(2017)and BP Statistical Review of World Energy, “Our World in Data”网站整理,Global Primary Energy Consumption (Relative),https://ourworldindataorg/energy。

此后，传统生物质燃料颓势不改：1970年占全球一次能源消费总量的比重不足15%，不仅远低于原油的4162%和煤炭的2664%，甚至被天然气（1501%）赶超，排名跌至世界第四。“Our World in Data”网站,Global Primary Energy Consumption,https://ourworldindataorg/energy。

19世纪末至20世纪初，随着科学技术的进步，传统生物质以外的其他可再生能源，即我们通常所称的现代可再生能源，包括水电、太阳能、风能、地热能和现代生物质燃料等。逐渐加入世界能源供应行列。

水电——人类利用水能发电已有逾140年的历史。1878年，世界上第一个水电项目点亮了英格兰诺森伯兰克拉格塞德乡间别墅的一盏灯。四年后，第一座服务于私人和商业用户的水电厂在美国威斯康星州诞生。接下来的十年间，数以百计的水电厂投产运行，水电技术在全球范围内传播开来。1891 年，德国制造出第一个三相水电系统。1895年，澳大利亚在南半球建立了第一座公有水电站。1895 年，爱德华·迪恩·亚当斯水电站在尼亚加拉大瀑布建成，这是当时世界上最大的水电开发项目。国际水电协会网站，A brief history of hydropower，https://wwwhydropowerorg/a-brief-history-of-hydropower。

风电——风力涡轮机最早出现于一个多世纪前。19世纪30年代发电机问世之后，工程师们开始尝试利用风能发电。1887年和1888年，英国和美国都有了风力发电。但现代风力发电最早被认为是在丹麦开发：丹麦1891年建造了水平轴风力涡轮机，并于1897年开始运营一台228米的风力涡轮机。国际可再生能源机构网站，https://wwwirenaorg/wind。

地热——1892年，美国爱达荷州博伊西市建成了世界首个地热区域供热系统。Historical Timeline,History of Alternative Energy and Fossil Fuels,https://alternativeenergyproconorg/viewtimelinephp?timelineID=000015#1800-18991904年，意大利比萨省拉尔代雷洛开发了一座试验性的地热电厂。1913年，该市250千瓦地热电厂建成，地热发电技术首次投入商业应用。Geothermal energy,https://wwwbritannicacom/science/geothermal-energy/History

虽然可再生能源资源丰富，但能量密度低，囿于当时的科技水平，转换效率差、成本居高不下，难与传统化石能源竞争。据统计，截至1970年，全球水力发电量仅为1100多太瓦时，占世界一次能源消费比重不足2%；其他可再生能源规模更加微乎其微，几乎可以忽略不计（参见图1-2）。“Our World in Data”网站,Global Primary Energy Consumption,https://ourworldindataorg/energy。

20世纪70年代后，可再生能源发展逐渐获各国重视，技术进步和实际应用速度加快。

第一个阶段是石油危机以后。1973—1974年、1979年至20世纪80年代初两次石油危机重创了世界经济，能源作为全球安全问题首次引起国际社会的战略关注。韩文科、张有生：《能源安全战略》，学习出版社，2014年1月1日版。在美国的倡导下，1974年IEA成立，正式提出以稳定原油供应和价格为中心的国家能源安全理念。西方发达国家开始调整能源政策，千方百计减少对中东石油的依赖。1980年，德国应用生态学研究所（ko-Institut）出版《能源转型：没有石油和铀的增长与繁荣》一书，首次提出“能源转型”（Energiewende）概念。参阅Wikipedia，词条“Energiewende”，注释17，https://enwikipediaorg/wiki/Energiewende。

发达国家制订专项计划，加强可再生能源的研究与利用。如美国1973年制订光伏发电计划；1978年颁布《国家能源法》，涉及太阳能利用、扶持小水电发展、鼓励开发地热以及对酒精燃料免征商品税等多个方面；1980年颁布《能源安全法》《可再生能源法》《美国合成燃料公司法》《生物能源和酒精燃料法》；1982年颁布《太阳能和能源节约法》 《地热能法》。德国从1977年开始出台五个能源研究计划。丹麦从20世纪70年代开始制订五年周期研究开发计划。日本1974年出台了专门应对石油危机的“阳光计划”，核心内容是太阳能的开发利用，同时也包括地热能开发、风力发电和大型风电机研制、海洋能源开发。英国1989年颁布《电力法》和相应的《非矿物燃料义务》，促进新能源技术开发。陈昭玖、翁贞林主编:《新能源经济学》，清华大学出版社，2015年版。

第二个阶段是以1992年在巴西里约热内卢召开的环境与发展大会为标志。大会通过了《里约宣言》《21世纪议程》《关于森林问题的原则声明》这三个文件和《气候变化框架公约》《生物多样性公约》这两个公约，确定了相关环境责任原则，可持续发展的观念逐渐形成，可再生能源的开发利用再次引起重视，提到许多国家的议事日程上来。

美国1996年颁布了《能源政策法》，提出2010年可再生能源供应量要比1988年增加75%；1998年出台《国家综合能源战略》，要求发展可再生能源、开发非常规甲烷资源以及大力倡导发展氢能；1999年，克林顿发布“开发和推进生物基产品和生物能源”总统令，大力推行生物燃料，替代甲醇燃料。德国1998年开始实施“10万屋顶计划”，提出从居民屋顶获得300兆瓦太阳能电力的目标；1999年开始征收生态税，对象主要是传统的能源产品。法国1996年开始实施“太阳行动”计划，提出到2011年之前，每个大区至少建设一个太阳能发电站。英国1994年发布“新能源和可再生能源：英国未来的展望”白皮书，阐述了发展新能源和可再生能源的政策、战略计划。日本1993年“新阳光计划”涵盖七大研究领域，其中再生能源技术研究包括太阳能、风能、温差发电、生物能和地热利用等；1994年“新能源推广大纲”提出，到2010年，新能源和再生能源占全国能源供应3%以上的目标；1997年出台“环境保护与新商业活动发展”计划和“关于促进新能源利用等的基本方针”。陈昭玖、翁贞林主编:《新能源经济学》，清华大学出版社，2015年版。

第三个阶段是进入21世纪以后。世界能源发展的国际形势发生了深刻变化，能源资源约束不断加大、21世纪初，随着能源需求的增长，国际油价大幅上涨，以伦敦布伦特原油为例，2008年7月期现货价曾创下峰值每桶148美元。环境问题日益突出、应对气候变化成为国际共识，2005年《京都议定书》正式生效。各国对可再生能源的支持力度进一步加大。

特别是金融危机后，世界经济发展进入新一轮调整期，全球能源转型也迎来新契机。各主要经济体对可再生能源发展给予了前所未有的重视，希望通过推动其发展来拉动经济复苏，占据未来国际竞争的制高点, “可再生能源从全球能源与发展政策的边缘走向中心”。IRENA,10 Years:Progress to Action,January 2020

联合国环境规划署（UNEP）提出“全球绿色新政”的概念。《全球绿色新政政策简报》，参见https://wwwuncclearnorg/sites/default/files/inventory/unep90_chn_0pdf。美国奥巴马政府推行能源新政，2009年6月通过的《美国清洁能源安全法案》首次提出国家减排方案，同时也正式提出国家层面的可再生能源目标，要求到2020年时，电力部门至少有12%的发电量来自风能、太阳能等可再生能源。《美国推出清洁能源安全法案》，国际能源网，2009年10月22日，https://wwwin-encom/article/html/energy-485534shtml。欧盟2001年在成员国内部颁布实施《可再生电力促进法案》，提出到2010年可再生能源发电量要占总发电量的22%；2007年提出“20-20-20”目标，即到2020年，能源效率提高20%，消费至少20%的可再生能源，减少20%的温室气体排放。《可持续发展与环境管理：经验与案例研究》，https://booksgooglecomhk/books?id=cqU18AYk3NIC&pg=PA270&lpg=PA270&dq=%E6%AC%A7%E7%9B%9F%EF%BC%8C%E2%80%9C20-20-20%E2%80%9D%E6%88%98%E7%95%A5&source=bl&ots=GqAdPp5WN9&sig=ACfU3U0__PCZlSorqykBdflfsOS7zrBFjw&hl=zh-CN&sa=X&redir_esc=y&sourceid=cndr#v=onepage&q=%E6%AC%A7%E7%9B%9F%EF%BC%8C%E2%80%9C20-20-20%E2%80%9D%E6%88%98%E7%95%A5&f=false。日本2011年福岛核泄漏事故发生后，重新权衡核电在其电力供应中的地位；2015年“长期能源供需展望”提出2030年可再生能源占22%-24%的电源结构目标；2018年公布“第五次能源基本计划”，首次将可再生能源确定为到2050年实现经济自立的脱碳化“主力电源”。

除发达国家外，发展中国家也对可再生能源给予了极大重视。印度专门组建了“新能源和可再生能源部”，大力发展风电、太阳能和生物质能源技术。巴西则利用丰富的甘蔗、木薯等资源，大力发展生物燃料，在世界上首次实现了全国范围内不供应纯汽油。

可再生能源的开发利用呈规模化发展趋势。“21世纪可再生能源政策网”（REN21）《2019年全球可再生能源现状报告》显示，2006-2016年全球最终能源消费总量（TFEC）平均增速为15%，而同期现代可再生能源消费增速高达45%，约为前者的3倍；截至2017年，现代可再生能源占全球TFEC的比重已达106%，若与传统生物质合计，则达181%（见图1-3）。REN21,RENEWABLES 2019 GLOBAL STATUS REPORT,https://www ren21net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2019_full_report_enpdf图1-32017年全球TFEC构成

资料来源：REN21,Renewables 2019 Global Status Report。

第二节当前现状

近年来，世界各国都在积极探索未来能源转型发展路线，加快可再生能源的开发利用是多数国家的共识和行动。可再生能源产业在全球已初具规模，但距应对全球气候变化、实现可持续发展目标的要求仍然较远，发展不充分、不平衡的矛盾依然突出。

一、可再生能源发电进入大范围增量替代和区域性存量替代阶段，但电力以外应用进展缓慢2000年以来，全球可再生能源消费56%的增量源于电力需求。国际能源署网站，SDG7:Data and Projections,https://wwwieaorg/reports/sdg7-data-and-projections/modern-renewables#abstract。REN21的数据显示，2018年全球可再生能源发电新增装机约181 吉瓦，刷新上一年创下的历史纪录，占全球净增发电装机容量近2/3，已连续4年保持50%以上的份额（参见图1-4）。

图1-42008-2018年全球净增发电装机容量

资料来源：REN21,Renewables 2019 Global Status Report。

截至2018年年底，全球可再生能源发电装机容量已达到2378 吉瓦，占全球发电总装机容量的33%以上（参见图1-5）。

图1-52008-2018年全球发电装机容量

资料来源：REN21,Renewables 2019 Global Status Report。

可再生能源发电装机容量在1 吉瓦以上的国家有90 多个，超过10吉瓦的国家至少有30个。含水电，全球可再生能源发电装机容量最多的5个国家依次为中国、美国、巴西、印度和德国；不含水电，则依次为中国、美国、德国、印度和日本（参见表1-1）。

表1-1截至2018年年底各国可再生能源总装机容量或发电量排行榜

项目12345可再生能源发电装机容量（含水电）中国美国巴西印度德国可再生能源发电装机容量（不含水电）中国美国德国印度日本人均可再生能源发电装机容量（不含水电）冰岛丹麦德国瑞典芬兰生物质发电量中国美国巴西德国印度生物质发电装机容量中国美国巴西印度德国地热发电装机容量美国印尼菲律宾土耳其新西兰续表项目12345水电装机容量中国巴西加拿大美国俄罗斯水电发电量中国加拿大巴西美国俄罗斯太阳能光伏装机容量中国美国日本德国印度人均太阳能光伏装机容量德国澳大利亚日本比利时意大利CSP装机容量西班牙美国南非摩洛哥印度风电装机容量中国美国德国印度西班牙人均风电装机容量丹麦爱尔兰德国瑞典葡萄牙资料来源：REN21,Renewables 2019 Global Status Report。

截至2018年年底，全球可再生能源发电比例已超过26%（见图1-6）。而据英国石油公司（BP）的数据，部分水电资源丰富的国家如巴西、加拿大，风力和光伏发电较多的国家如意大利、西班牙、德国等，可再生能源发电比例均超全球平均值（参见表1-2）。

图1-6截至2018年年底全球发电比例

资料来源：REN21,Renewables 2019 Global Status Report。

表1-22018年主要国家可再生能源发电比例

国家非可再生能源发电量①可再生能源发电量②总发电量③②/③巴西9584922588837%加拿大221843266544661%西班牙16911059275385%续表国家非可再生能源发电量①可再生能源发电量②总发电量③②/③意大利178611192906385%德国422622616487349%中国527511836671118258%日本8585193110516184%俄罗斯9193191511108172%美国37136747244608168%印度1300261215611167%韩国5694248594342%世界总计19941366735266148251%注：BP统计可再生能源不含水电，经作者处理，此表中的可再生能源发电量含水电；非可再生能源发电包括石油、天然气、煤炭发电、核电及其他；发电量单位为太瓦时。

资料来源：BP,Statistical Review of World Energy 2019。

前言（）

第一部分综合篇

第一章国际可再生能源发展（）

第一节发展历程（）

第二节当前现状（）

第三节未来前景（）

第二章世界传统能源的清洁利用（）

第一节煤炭在世界能源结构中的地位（）

第二节主要国家推进传统能源清洁利用的做法（）

第三节煤炭清洁利用的进展（）

第四节石油的清洁利用（）

第三章世界能源互联网发展态势（）

第一节能源互联网概念（）

第二节能源互联网关键问题（）

第三节主要国家能源互联网发展概况（）

第四章全球气候治理与国际能源转型（）

第一节新一轮能源转型与气候治理进程的联系与相关性（）

第二节第三次能源转型与全球气候治理互动机制（）

第三节气候治理新阶段下的能源转型进程（）第五章能源转型对国际能源政治的影响（）

第一节国际能源政治的历史演变及特点（）

第二节新一轮能源转型发挥影响的途径（）

第三节影响效应（）

第四节案例介绍（）

第六章能源转型与经济全球化（）

第一节历史回顾（）

第二节本次能源转型的独特之处（）

第三节能源转型推动经济全球化深度嬗变（）

第四节逆全球化中的能源因素（）

第五节未来展望（）

第二部分地区篇

第七章美国能源转型（）

第一节美国能源转型的历史回顾（）

第二节美国能源转型政策：从奥巴马到特朗普（）

第三节转型进展（）

第四节低碳转型前景暂遇波折但不会逆转（）

第八章欧盟能源转型问题及前景（）

第一节历程及现状（）

第二节政策框架演变（）

第三节主要进展（）

第四节主要国家的能源转型（）

第五节欧盟能源转型的前景（）

第九章俄罗斯对能源转型的认知与对策（）

第一节背景与认知：优势与隐忧并存（）

第二节可再生能源发展：特征与现状（）

第三节低碳经济：道阻且长（）

第四节数字化：能源行业的新焦点（）

第十章日本能源新战略与能源转型（）

第一节能源转型历程及当前主要政策方针（）

第二节各主要能源的政策动向（）

第三节日本能源转型面临的主要问题与政策展望（）

第十一章印度能源转型概况及前景（）

第一节新能源发展历史与现状（）

第二节能源转型政策（）

第三节能源转型动因（）

第四节前景及制约因素（）

第十二章中东能源转型的态势与走向（）

第一节积极发展清洁能源（）

第二节传统能源产业加快转型与升级（）

第三节问题及前景（）

第十三章拉美国家能源转型特点及前景（）

第一节基本情况和特点（）

第二节能源转型的动因（）

第三节面临的困难和挑战（）

第十四章非洲能源发展与转型（）

第一节能源利用现状（）

第二节能源发展与转型进程（）

第三节主要国家清洁能源发展概况（）

第四节能源转型的特征及趋势（）

第五节能源转型的意义（）

第三部分中国篇

第十五章中国可再生能源发展现状及趋势（）

第一节发展历程（）

第二节发展现状（）

第三节发展趋势（）

第十六章中国传统能源产业的转型与应对（）

第一节传统能源清洁利用体系逐步成形（）

第二节煤炭业的清洁开采与利用（）

第三节石油石化和汽车产业清洁化发展（）

第十七章中国能源互联网发展概况（）

第一节建设能源互联网的意义（）

第二节能源互联网发展政策框架（）

第三节能源互联网建设基础与实践（）

第四节存在问题及对策（）

第十八章中国碳市场建设进展（）

第一节碳市场建立的背景及进程（）

第二节试点碳市场的建设情况（）

第三节全国碳市场的建设情况（）

第四节碳市场对能源转型的影响（）