世界能源转型的漫长进程及其启示*
王卓宇
[内容提要] 世界能源转型是能源消费朝低碳、清洁、可靠方向演进的长期过程。它既是一个自发的过程，与自然资源禀赋密切相关；又是一个自觉的过程，为的是解决经济社会发展中的资源约束和外部性问题。世界能源转型有其内在的动力和特点。20世纪70年代以来，国际社会对于加快能源转型的呼声渐高，各国实践互相激励，但成效有限。其原因有时代形势下的难题，如工业社会能源密度大、基数大、基于化石能源系统的基础设施盘根错节等；也有替代性的非化石能源自身难以增产、扩张等不利因素。这两方面因素相互交织，造成世界能源转型的当前困局，转型目标远未实现，现有可再生能源只是化石能源体系的有益补充，尚无大规模替代化石能源的新型能源。
[关键词] 世界能源转型 可再生能源 清洁能源
进入21世纪，世界能源转型明显加快，清洁能源等新能源的开发及商业化、生活化应用日益广泛，对世界经济和国际关系产生了深刻影响。这是20世纪70年代以来世界能源转型持续推进的一个缩影，表明能源转型日益成为有关国家、国际社会的一种政策实践和共同追求。对能源转型形势的预估更是各种国际机构的国际能源报告和许多国家国内发展报告中的保留板块。但是，关于世界能源转型的成效，国际社会不太乐观。国际可再生能源署在《全球能源转型：2050路线图(2019)》中称，为了实现巴黎协定的目标，全球能源系统转型需取得实质性进展。[注] International Renewable Energy Agency, Global Energy Transformation :A Roadmap to 2050 ，2019 Edition , Abu Dhabi, 2018.2018年，美国媒体Axios引用专业报告指出，200年来，人类可选择的能源种类有所增加，但全球从未有过能源转型。[注] “Global Energy Sources 1800-2015,” https://www.axios.com/authors/DanielRaimi.(上网时间：2019年6月18日) 英国石油公司(BP)首席执行官表示，2017年全球能源低碳转型在一定程度上受挫了。作为消耗一次能源最多、在能源转型进程中具有举足轻重作用的电力行业，在政策上鼓励低碳化的发电，然而全球发电结构在过去20年里并没有变化。令人惊讶的是，2017年世界范围内煤电占比与1998年持平，非化石燃料发电占比仍然很低。[注] 《BP世界能源统计年鉴2018》，https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications/_bp_2018-_.html. (上网时间：2019年7月1日) 世界经济论坛在最新发布的《促进有效的能源转型报告(2019)》中表示，能源转型进展趋缓，全球能源转型指数平均得分的同比增幅为过去五年来的最低值。[注] World Economic Forum, Fostering Effective Energy Transition ,2019 Edition , http://www3.weforum.org/docs/WEF_Fostering_Effective_Energy_Transition_2019.pdf.(上网时间：2019年6月10日)世界能源转型进展的有限性得到了有关统计数据的佐证。根据BP最新的能源数据，2017年，世界上一次能源消费总量中的85.2%依然由传统的化石能源供给，作为转型备选的核能、水电和可再生能源只占全球一次能源消费总量的14.8%。即使到2040年，世界上一次能源中的63%依然由化石能源供给，届时核能、水电和可再生能源合计将占世界一次能耗的26%。[注] 《BP世界能源统计年鉴2018》、《BP世界能源展望2019》，https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications.(上网时间：2019年7月1日) 全世界对能源转型的重视、助推与近半个世纪以来世界能源转型的些微成效形成明显反差。有鉴于此，本文拟全面梳理能源转型的演进，总结其特点，以期有助于认清世界能源转型的历史必然性，应对好现实中的能源困局。
现如今是凤凰古城苗族银饰发展的转折点，由于旅游业的发展壮大、交通的日渐便利以及人们生活水平的大幅提升，如果能够被充分重视，加以适当的发展策略，苗族银饰可以更好地被外界了解接受。
一、世界能源转型的缓慢进展
就实际内涵而言，能源转型指的就是传统的能源消费格局逐渐被替代和升级。它既是持续不断的过程，又是指向的目标或达成的结果。就总体趋势而言，世界能源转型是一个由高碳到低碳、由不清洁燃料向清洁燃料转向的过程。其目的是为了获取更好的能源服务，并尽量减少特定能源消费的副作用。这种趋势在许多国家被视为能源转型的目标或阶段性任务。[注] Knowledge, Policy and Finance Center, Global Energy Transformation :A Roadmap to 2050 , IRENA, Abu Dhabi, 2018.能源转型往往伴随技术的革新和产业的升级，必然提升能源效率，进而带来更好的能源服务，因此，能源转型升级的过程就是文明进步的过程。人类社会已经实现两次大的能源转型。[注] 关于能源转型的阶段，有不同的划分方式，常见的有两次转型、三次转型、四次转型说。 第一次能源转型发生在18世纪中后期，木柴、秸秆等传统生物质能被煤炭所取代，煤炭为主的能源消费格局取代几个世纪以来依靠柴薪、风力、水力及畜力等的传统能源消费格局。这一转型造就了工业革命的成功，直接将人类带入工业化时期。第一次能源转型从英国开始，然后向欧洲其他区域扩散，各国转型开始及完成转型的时间有所不同，整个进程大致持续了200年。[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，科学出版社，2018年，第128页。 第二次转型发生在19世纪末到20世纪初，煤炭被石油所取代，开启石油工业时代。在二次大战中，英国军舰的能源动力由石油替代传统的煤炭，提高了军事行动的效能，奠定了反法西斯战争胜利的基础。二战之后，石油成为工业的血液，推进了世界范围内的工业化和电气化发展，加速了新的工业革命，带来巨大的电力技术进步和物质繁荣。目前正在进行中的能源转型，肇始于20世纪五六十年代，在70～80年代石油危机助推下高涨，此后随着周期性的国际油价大波动而起落，21世纪以来又夹带着各主要国家和国际社会的减排努力，相关政策实践日益多元、收效更加不易。
从能源消费格局的转型、升级意义上说，世界能源转型的征途目前只能说是刚刚开始。瓦茨拉夫·斯米尔在分析一个国家能源转型时认为，“在由一种能源转向另一种新能源的过程中，如果新能源在能源消费总量中达到5%，则可认为是能源系统开始转型的标志。而倘若新能源在能源消费总量中的比例超过一半或占据最大部分，则可认为是这一转型完成的标志。”[注] 转引自裴广强：“近代以来西方主要国家能源转型的历程考察——以英荷美德四国为中心”，《史学集刊》，2017年第4期，第79页。 自1965年以来，非化石能源的生产和消费也不断增多，但其在一次能源消费中所占比重依然很低；50年来，水电、核电、风电、太阳能、生物质能、地热等在世界一次能源消费结构中合计所占的比重逐渐提高，1965年为5.9%，1975年为7.3%，1985年为11.2%，1995年为13.1%，后曾略有下降而再度回升，到2015年进一步涨至14%。[注] 根据BP的相关统计数据计算整理而来，http://www.bp.com/statisticalreview. (上网时间：2019年6月10日) 所有特定能源在其中的占比更是微不足道。根据《BP世界能源展望》报告，到2040年，上述非化石能源合计在一次能源消费中所占比重可望达到26%。
纵向考察整个历史进程可以发现，世界能源转型的根本动力源自两个方面：避免或克服“旧能源”之局限性和寻找新能源的愿望、需求；在寻找新能源的过程中，依靠政策支持和技术进步的推动，某种更具竞争力的能源在多种备选替代能源中胜出，不断降低成本、提高效率、最终完成某一轮的能源转型。具体动因主要有以下几点。
1.4.2 对水患考虑不足。由于鄱阳县环湖的特殊地理位置，水位成为影响建筑布局的重要因素。然而，很多村庄选址没有充分考虑水位因素，一些农户为了争取较大面积的宅基地，也会选择低洼平坦地域建房，加大了受灾风险。
第一，旧能源的局限性。每一种能源都有其内在的局限性，当这些局限性超出人们的承受能力时，就会激发出寻找替代能源的动力，推动能源转型。每一种能源被替代，并不是说该种能源已被耗竭，而是其相对高昂的成本日益超越社会承受力，以及出现了更加优质、局限性相对较小的新能源。[注] [美]罗伯特·海夫纳三世著，马园春、李博抒译：《能源大转型》，中信出版社，2013年，第6页。 在柴薪时代，用明火焚烧柴薪直接造成室内空气污染，损害了居民的健康。根据世界卫生组织2018年的报告，全球依然有30亿人口在用传统燃料简易炉灶做饭；2016年，室内空气污染导致380万人死亡。[注] WHO,World Health Statistics 2018:Monitoring Health for the SDGs , (Sustainable Development Goals), Geneva：World Health Organization, 2018. p.9.因此，这部分人在家庭能源转型或升级方面面临更紧迫的任务。相较于煤炭，柴薪燃烧效率低下且收集耗时、不易储存，为了获取柴薪所需人力和时间成本高且可能导致森林砍伐，进而引发水土流失问题。在第一次转型中，相较于柴薪，煤炭具有燃烧效率更高、储量丰富、价格低廉、便于储运等优点。因此，尽管燃烧煤炭释放了大量的烟雾，但“两害相权取其轻”，在历史发展中由于其巨大的能量而被广泛应用，取代了木柴的主导地位。
在目前的法律体制下，进一步细化和明确公益诉讼制度的职责主要在司法机关。但是，考虑到司法机关对推动某一具体行政管理领域的公益诉讼制度建设缺乏积极性，而其他行政部门往往只关注其职能范围内的公益诉讼制度建设，因此，作为水资源统一监督和管理部门，水行政主管部门应当在推动水资源保护公益诉讼制度建设中扮演更加积极的角色。一方面，要加强与司法机关的沟通，积极推动“两高”在司法解释或指导性案例中纳入水资源保护公益诉讼；另一方面，要积极与立法部门及相关行政部门沟通联系，在相关法律修改（如将来可能开展的《水法》修改）中纳入水资源保护公益诉讼的内容。
第二，新能源的可靠性。新能源的可靠性主要体现在储量、质量和服务价格上。作为旧能源之竞争对手和转型主角的新能源，首先要有一定的储量和可预期的开采或开发前景，这是能源转型的前提和基础。无论是煤炭替代柴薪，还是石油、天然气代替煤炭，都是在发现富足的煤矿、油矿和天然气矿之后实现的。继而，就要看新能源在价格上的竞争力。历史上的能源替代过程，在新旧能源转型尚未完成之前，往往都要经历旧燃料价格攀升、产量下滑而难以满足社会需求的阶段。15世纪之初，在工业革命萌芽之际，英国对燃料的需求不断增加，而可供砍伐的树木有限，木材和木炭的价格飞涨，能源危机随之而来。[注] 从1540年到1650年，英国的木材价格上涨了8～10倍，木炭的价格更是上涨了十几倍。参见《世界能源中国展望》课题组：《世界能源中国展望(2013-2014)》，社会科学文献出版社，2013年，第62页。 在危机的反推下，煤炭逐渐代替木柴，木柴慢慢退出历史舞台。石油的出现同样有价格因素的驱动。在石油时代之前，欧洲人都是使用鲸鱼灯照明的，而从1850年开始对鲸油的需求剧增，鲸油供不应求、价格飙升，从而刺激商人寻找替代品。当时正值美国宾夕法尼亚州石油钻探成功，更多人满怀希望前去开采廉价的原油。[注] 胡森林：《能源大变局：中国能否引领世界第三次能源转型》，石油工业出版社，2015年，第11、17页。 由此，煤油逐渐替代昂贵的鲸油。新能源的竞争力还体现在能源服务上。因为人们不能直接消费能源，能源只有在转化为能源服务并带来光、热和动能之后，才能在社会经济和日常生活中发挥作用。从这个意义上讲，能源转型与否，取决于新能源是否带来新的能源服务或降低了已有能源服务的成本。新能源如果带来更好、更物廉价美的能源服务，往往能加速扩散。[注] Roger Fouquet, “The Slow Search for Solutions: Lessons from Historical Energy Transition Sector and Service”, Energy Policy , Vol. 38, 2010, p. 6593.
在操作期间需要将项目利益作为出发点，定性定量分析利益相关功能，确保最终功能水平，系数和约束条件的确定。通过以上分析方式可以按照工程实际情况，确保方案制定的合理性。在具体实施期间必须严格按照方案当中的各项内容进行，有效集和设计环节，施工环节以及成本管理，充分发挥出自身技术和智慧，确保价值工程应用合理性。
第四，政策的支持。能源转型的实现从来都不是自发完成的，鼓励寻找替代能源的政府政策是其重要条件。这在当代能源转型中表现得尤为突出。一方面，政府政策的支持体现在鼓励替代能源相关的研发项目上。一种新的能源从技术突破到占据明显的市场份额往往有很长的路要走，其间需要政府的研发经费扶持、产业转化政策、税收优惠等。生物乙醇的生产在早期没有商业竞争力，都是靠政府的政策倾斜得以存活、发展起来的。比较典型的例子除了美国，就是巴西。巴西政府在1975年11月14日颁布专门法令，启动“国家乙醇计划”，加大投资力度，鼓励甘蔗乙醇相关技术的发展。另一方面，政府政策体现在对替代能源相关“幼稚产业”的支持上。美国是可再生能源生产和消费大国，从20 世纪 70 年代开始开始实施一系列鼓励替代能源发展的政策。1978年的《能源税收法案》和 1980 年的《原油暴利税法》，对非常规油气的勘探和生产实施税收优惠。为了提高可再生燃料消费，美国环保署全面实施可再生燃料标准(RFS)等，促进生物能源产业的发展。德国能源政策生变是在1998年绿党和社民党赢得大选之后，2010年提出“能源设想”阐释德国中长期的能源战略，明确了到2050年实现能源转型的目标；在所有能源消费中提升可再生能源份额，对可再生能源给予政策支持。巴西政府在1973年决定给予补贴以增加乙醇燃料的使用量。日本在氢燃料电池的生产、应用中走在世界前列，主要得益于日本政府的高度重视和大力扶持，它从70年代开始不断加强氢能源技术及其产品研发背后始终都有政府的身影，尤其是日本政府2013年首次将氢能源的发展提升为国策、2014年提出建设“氢能源社会”的口号并将氢能源与电能和热能并列为核心二次能源，对家用氢燃料发电器、氢燃料电池汽车的购买者提供的补贴金分别约占物品价格的22%和42%。
二、世界能源转型的特点
世界能源转型虽然进展有限但始终未曾停息，在50年来的现代历史上走过了极不平坦的一段路，呈现出鲜明的时代特点。
第一，地区之间能源转型进展不平衡。不同地区、不同国别甚至同一国家的不同地方，面临的转型任务都是不一样的。由于发展层次的差异，它们的能源消费水平和所获得的能源服务有很大的不同。在一部分国家致力于实现能源消费的低碳化、降低化石能源消费份额的情况下，最为贫穷落后的一些国家或地区还没有接入现代能源，无法让民众享受到现代能源服务。从全球看，部分欠发达地区尚未实现第一次、第二次能源转型，依然以传统的枯草树枝秸秆为燃料、以牛马为动力，没有接入电力，没有现代化的动力系统，处于能源贫困状态。正因如此，联合国2030年可持续发展目标之一就是实现人人享有负担得起的清洁能源。[注] “Ensure Access to Affordable, Reliable, Sustainable and Modern Energy,” https://www.un.org/sustainabledevelopment/energy/.(上网时间：2019年6月16日) 由于近几年发展提速，全球电力未普及地区的人口突破10亿，全球未接入电力的人口、未接入清洁家庭能源的人口2017年仍分别有8.4亿、29亿，这两项数字在2010年分别达12亿、29.6亿。[注] Tracking SDG7 :The Energy Progress Report (2019 ), https://www.irena.org/publications/2019/May/Tracking-SDG7-The-Energy-Progress-Report-2019.(上网时间：2019年6月16日)上述人口所在的地区和国家都需要加大力度推进能源转型。它们主要分布在非洲和亚洲的欠发达地区，不仅亟待接入电力、实现电气化，而且需要跨越式发展，在增加能源消费的同时尽量减少碳排放，这意味着其能源转型任务的艰巨性。它需要跨越第一次、第二次转型滞后导致的发展鸿沟，还要兼顾当下低碳转型的需求。而以欧盟为代表的发达经济体，是当代能源转型的重要倡导者和实践者。欧盟委员会在2007、2014、2018年分别通过了2020、2030、2050年的能源和气候政策，这些政策的内容之一就是提高可再生能源所占比重。为了实现能源绿色创新，推进太阳能、风能、智能电网的发展，欧盟大力支持北海到波罗的海的海上风电场和欧洲电力运输走廊等重点项目。[注] European Commission, 2050 Long-term Strategy , November 28, 2018.
从时序上看，能源转型各阶段之间并非完全的承前启后关系，也有交叉和重叠，也即在上一次转型未完成前，下一次转型就已开启。[注] 裴广强：“近代以来西方主要国家能源转型的历程考察——以英荷美德四国为中心”，第85页。 这在欠发达国家的能源转型中表现得尤为明显。
首先，政府数据开放对政府开放透明具有较好促进作用。对于政府开放而言，其主要作用就是使透明度得以提升，保证政府各项工作的开展能够更廉洁与透明。同时，政府数据开放的实现，可将全面深入的数据信息提供给政府部门，使基于数据的相关科学决策得以较好实现，可使政府决策水平得以有效提升，使政府管理方式能够实现较好变革，使管理型政府能够实现转变，逐渐形成公共服务型政府，保证政府服务更加高效与透明，使政府服务质量及效率能够得以有效提升。
第二，能源转型路径差异化。历史地看，一般国家转型的典型路径是从传统的生物燃料木材转向木炭、再到煤炭再到石油天然气这样的序列，但这一路径并非普遍现象。实际上的能源转型是各国因地制宜利用本国资源禀赋的过程。比如荷兰，在17世纪主要依赖泥炭和风能度过了黄金时代。亚洲、非洲的一些国家没有或几乎没有煤炭储量，但拥有丰富的油气资源，但在20世纪“直接从生物燃料时代跨入了碳氢化合物燃料时代”[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，第46页。 ，跨越了煤炭时代。能源转型取得一定进展的国家主要有美国、巴西和德国等。[注] 根据《BP世界能源统计年鉴2018》，2017年，在世界生物燃料产量中，美国、巴西和德国的产量名列前三甲，三国产量占世界总量的69.8%。 根据《BP世界能源展望2019》，美国已经实现了能源结构的多元化。[注] 《BP世界能源展望2019》。 预计到2040年，美国和巴西将会成为两大主要的生物燃料生产国，将从200万桶/日增长到400万桶/日。[注] 《BP世界能源展望2019》、《BP世界能源统计年鉴2018》。 不过，这三个国家的转型模式也不尽相同且不可复制。巴西从自身的地理优势出发，利用甘蔗乙醇促进能源转型。美国利用技术优势发展玉米乙醇、生物柴油等。德国则一边“弃核”，一边利用可再生能源如风能、太阳能等，降低化石能源在能源消费中的比重。
当代世界能源的转型远未完成，从现有进程看还存在不少问题，这些问题正是能源转型难以在短期内完全实现的症结。这些问题涉及核电的风险，水电、风能、地热能的分布不均衡，生物能源的不可靠性、低密度等方面，反映了当今令人看好的几种能源如生物能源、水电、核电等在生产或消费中面临的困难和挑战。
其实，类似问题完全可以通过坚持市场主导与政府引导相结合的新机制获得更好解决，例如《意见》中要求的健全区际利益补偿机制等等。应该看到，当下新出现的重大形势变迁是，中国依靠出口与投资双轮驱动的发展模式基本已经走到尽头，中国以及中国各地区下一步的发展，必须转向更为注重挖掘国内市场一体化带来的规模经济效应，因此，在这种倒逼形成的巨大压力下，我国区域协调发展机制破旧立新已迫在眉睫、势在必行。
第三，替代能源多元化。不同于历史上某种主体能源替代另一种能源的转型形式，当前的能源转型呈现出多元化的态势，即存在多种替代能源的选择，但没有一种能源具有超越其他能源的竞争力。当代能源转型过程中尚未出现可以促进能源转型的能源资源或成熟技术，某些替代能源或技术一度被看好但后来渐渐失去吸引力。上世纪70年代初，乐观者称核能将会在2000年取代煤电，核电将会成为电力的主要形式；80年代初，有人认为21世纪第一个十年美国的能源消费有30%或50%将会来自可再生能源。在过去30年里，人们曾被告知天然气将会成为最为重要的现代能源。[注] Valclav Smil, “Moore’s Curese and the Great Energy Delusion,” The American , November 19, 2008, pp.1-6.在能源技术领域，尚未发展成熟却过早规模化导致的失败案例比比皆是，因此要避免进展“太快、太大、过早”。[注] Arnlf Grubler, “Energy Transitions Research: Insights and Cautionary Tales,” Energy Policy , Vol. 50, 2012, pp.10, 14,15.当前，替代化石能源的各种其他能源如核能、水电、风电、生物质能仍将继续在能源转型进程中发挥作用，但任何单一能源都难以取得垄断性的优势。
①根据桩的直径，在断层上方竖立一个直径适当的可折叠钢内模（内模直径大于1.5m，孔心桩壁厚应至少大于55cm）。
当前能源结构的多元化突出体现在电力系统中。能源消费的三大板块包括交通、供热和电力，电力占一次能源需求的42%。能源转型的进展主要体现为发电能源选择的多元化。发电市场目前拥有非常广泛的选项，煤炭、天然气、水力、核能、石油、陆上和海上风力、生物质、太阳能光伏和其他可再生能源都可用于发电。不同电力来源之间的竞争态势较为复杂。根据BP 2010～2015年间统计数据分析发现，在新增装机容量部分，可再生能源大致相当于煤炭和天然气的合计新增容量。这说明，电力部门正在经历重大转型。[注] 《BP技术展望2018》，https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications/bp_/_bp_2018_.html. (上网时间：2019年6月10日)
如果现有的技术和资源条件不变，在可预见的将来，能源格局多元化的态势还将继续。“到2040年，全球能源结构将呈现最为多元化的态势，石油、天然气、煤炭和非化石燃料各占1/4。可再生能源以五倍速度增长，是目前增速最快的能源，约占一次能源的14%。”[注] 《BP世界能源展望2019》，https://www.bp.com/content/dam/bp-country/zh_cn/Publications/19EOBook.pdf. (上网时间：2019年6月10日)
呼吸系统疾病与心血管疾病经常是互相关联的，在医学界，“心肺不分家”是一个基本的常识性问题。正是因为这样特殊的生理和病理联系，导致呼吸系统疾病往往会进一步累积循环系统，从而合并循环系统疾病。哮喘是一种慢性的呼吸系统疾病，往往是由气道炎症引起的呼吸道痉挛，有着起病较急、较为突然的特点。
水电的局限性同样明显。一是水电站的修建有损河流的自然属性。水电站大坝造成水质变化、老化、大坝后方温度下降。根据加拿大麦吉尔大学、世界自然基金会(WWF)等机构共组团队对全球河流连通状况的调研显示，水坝和水库有损河流畅通、健康的流动，也不利于保护自然多样性。“研究估计全球约有6万座大型水坝，目前正在规划或建造的超过3700座水电站大坝。”“世界上最长的246条河流中仅有37%尚可以自由流动。”[注] G. Grill, B. Lehner, M. Thieme, B. Geenen,C. Zarfl etc, “Mapping the World’s Free-Flowing Rivers,” Nature , Volume 569,Issue 7755, 2019, pp.215-221.这意味着全球主要河流中有2/3已经无法正常流动，因而难以顺乎自然地为大众造福。二是人工水坝的截流拦河造成一系列环境和生态问题。陈旧的水坝及水电设施在设计方面未能考虑到鱼群的洄游、水电厂对河流载运能力的影响以及水库储水造成的腐蚀等突出问题，因而冲击了水生动植物的既有生态习惯和环境。随着技术的进步和设计的革新，上述问题部分可以得到缓解，但水电设施建设带来的环境成本等更多问题无法借助技术消解。三是水电的潜力有限，难以进一步规模化量产。同样根据前述关于河流的研究，全球尚能自由流动的河流主要分布在偏远的北极、亚马逊盆地和刚果盆地。这表明，地球人类聚居区及其附近的水电资源已经接近开发利用的极限，水电生产的规模难以进一步突破。因此，在BP对2015～2050年能源形势的技术展望中，没有将水电纳入分析范围。[注] 《BP技术展望2018》。
三、世界能源转型中的问题
在国家之间，转型进度也有差异性。一般而言，由于路径依赖和发展惯性，资源丰富的小国能源转型速度要比大国更快。比如荷兰、科威特这类国家，前者借助本国国内的大量泥煤迅速实现了转型，后者国内丰富的石油资源助其快速进入石油时代。又如冰岛，借助可再生能源中的水力和地热摆脱了对煤炭和石油的高度依赖。相反，一些大国尤其是那些人均能源消费较高的国家，“由于已经建设了与其燃料需求相匹配的广泛基础设施，因此无法迅速地实现能源替代。”同样发现了大量天然气，英国尽管大力推进储量丰富地区及近海地区的天然气产业，但花了30年时间依然无法达到荷兰在10年内取得的成果。[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，第34页。
铜在干燥的空气中不发生化学变化，但在含有CO2的潮湿空气中表面会发生氧化反应生成碱式碳酸铜薄膜，俗称“铜绿”[2]，反应见式(4)。
第四，能源转型难度更大。一是现代社会工业化程度高，能源消费规模巨大，同等份额的消耗所需替代能源数量更多，同样替代的能源如今所需量远超历史上的能源转型。所以，各种替代化石能源的新型能源虽然在增长，但在一次能源消费中占比的提升却比较缓慢。“在20世纪传统生物燃料消耗的绝对值有很大的增长，但是在全球一次能源供给方面的份额却相对下降。”[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，第205页。 1965～2015年，全球消耗的核电、水电和可再生能源从2.18亿吨油当量增长到18.3亿吨油当量，但在一次能源消费中占比只是从5.9%提高到了14%。[注] “Global Energy Sources 1800-2015”. 能源已经渗透到了社会经济活动的所有方面，替代能源意味着需要调整经济发展模式。这是当代能源转型的独特之处，历史上的转型都是新的能源资源开创新的经济活动。[注] Wallace E. Tyner, “Our Energy Transition: The Next Twenty Years”, American Journal of Agricultural Economics , Vol. 62, No.5,December 1980, p.957.二是现代能源相关的基础设施遍布各行各业，能源转型的附加成本更高。基于化石能源的能源基础设施已经深植于工业、建筑、交通和电力等几大主要能耗行业，能源转型就需要有大量的能源资源替代现有能源，而且铺设相匹配的能源管线及储运、接受的设备和设施。因此，当代能源转型的真正实现也就意味着整个工商业的用能结构和模式都需要转型、升级，这不仅是技术难题，而且需要高昂的经济成本。所以，从柴薪至原油再到天然气直至碳氢化合物燃料的能源转型越来越难、越来越慢。三是能源的更新换代也是能源效率不断提升的过程，但能源转型效率提升的空间越来越小。每次新旧能源交替之际，新能源与它所替代的能源相比往往具有更高的能源效率和相对较小的外部效应，而这对当代转型提出了更高的要求。在古代三石为炉明火做饭时，只能将不到5%的能源转化为有用的热量。“简易的家庭炉灶配上适当的烟囱将效率提高到了30%，而现代最高效率的家庭炉灶可以把天然气中94%～97%的能量转化为室内热量。最早的商业蒸汽机仅能将煤炭中大约0.5%的能量转换出来，瓦特蒸汽机2.5%，19世纪末最好的复合蒸汽机达20%左右的转换效率。”[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，第17页。
第三，技术上的革新。技术的创新和进步是能源转型中不可或缺的因素。在煤炭代替木柴的过程中，蒸汽机的发明以及各种以煤为动力的运输工具和基础设施的出现具有推动作用。以汽油为燃料的内燃机的发明，显示了石油的巨大能量。内燃机的广泛使用，意味着对石油的需求不断增加。此后，随着汽车工业的发展，石油消费时代到来。[注] 同前引胡森林：《能源大变局：中国能否引领世界第三次能源转型》，第19、20页。 正是得益于技术进步，能源终端(energy end-use)不断革新，特别是出现了使用新能源的终端设备,从而带动了对替代能源的消费。[注] Arnlf Grubler, “Energy Transitions Research: Insights and Cautionary Tales,” Energy Policy , Vol. 50, 2012, pp.8-16.在当代，借助新技术，可再生能源适用的领域不断拓展。比如在巴西，为了提高生物乙醇的消费比例，双燃料汽车研制成功并开始推广，2004年试飞世界上首架酒精燃料飞机，2010年建成世界上首座乙醇发电站。再如人类发明零污染的氢燃料发电技术后，它很快应用到航天中；日本则率先大范围在家庭使用该技术，2015年丰田公司首先开始商业化生产氢燃料电池汽车，2018年建成世界上首座由人工智能运营的氢燃料发电厂。
第一，非化石能源具有环境成本高等内在局限性。生物乙醇、水电、风电、太阳能、核电是当今较被看好的几种替代能源项目，但却有其内在局限，故而难以撼动化石能源的地位。生物能源的内在局限性有几个方面。一是在能源生产而非消费的过程中造成环境污染。一般认为，生物能源是一种清洁的能源，有助于减少温室气体排放。然而，对生物能源是否比化石能源更有利于减排的质疑一直不断。在瑞士政府委托进行的一项评估中，研究者通过将汽油、柴油和天然气与26种来自农作物的不同生物燃料就使用时的环境成本和收益加以对比分析发现，包括美国的玉米酒精、巴西甘蔗酒精和大豆柴油以及马来西亚棕榈油柴油等近一半的生物能源(26种里面的12种)总体的环境成本远高于化石能源。[注] 转引自 Jörn P.W.Scharlemann and William F. Laurance, “How Green Are Biofuels?” Science , New Series, Vol. 319, No. 5859, January, 2008, pp.43-44. 生物乙醇在消费的时候不会造成污染，然而，在为生产提炼这些生物燃料而种植单一经济作物、蚕食耕地或雨林而变更土地用途的过程中，对环境造成了间接污染。事实上，生物能源的生产而非消费的确间接导致了碳排放的增多。比如，美国政府为扩大玉米乙醇生产而采取的补贴政策，致使美国农民为了玉米增产而将种植大豆的土地用于种植玉米。这又促使全球范围内大豆价格的上升，反过来增强了经济刺激，驱使其他地区如巴西热带大草原和亚马逊森林中更多地毁林圈地，以种植大豆。[注] 同上。 这种土地用途的变更特别是蚕食森林的行为，是温室气体排放增加的重要原因。此外，生物能源的生产需要直接消耗传统的化石能源，还可能因种植其他生物能源原料而破坏土壤的活性、焚烧各种植物秸杆和枝叶时污染空气、清洗环节大量用水造成水资源的浪费和污染等。二是生物燃料生产对粮食生产及其安全带来消极影响。在国际层面，美国和欧盟鼓励生物能源发展的大项目驱使粮价上涨，减少了粮食库存，导致粮价不稳定性因素增多。因此，以减少温室气体、增强能源安全为名的生物燃料支持政策颇具争议。“在最好的情况下，它们是在低效地实现这一目标；在最坏的情况下，这一做法排除了前景更好的选择，如电力汽车等。”[注] Robert Bailey, “The Food Versus Fuel Nexus,” in Andreas Goldthau ed., The Handbook of Global Energy Policy , John Wiley & Sons, Ltd., 2013. pp.265-281.三是由粮食或经济作物转化而来的生物燃料受制于农作物属性而难以大规模增产。在全球加速城镇化、可耕地面积日渐减少的趋势下，生物燃料原料种植或生产的持续扩大可能会得不偿失。国际上生物燃料生产和消费的大户主要是美国和巴西。2018年，美国、巴西的生物燃料产量占世界总产量的69%，其中生物乙醇产量占世界的83%。[注] REN21,Renewables 2019 Global Status Report , Paris：REN21 Secretariat.pp.74-75.“以总能量计算，美国乙醇替代机动车年汽油消耗量的份额一直低于10%。显然，就算是农田面积广阔的美国也无法用玉米乙醇来满足其运输业的需求。”[注] [加]瓦科拉夫·斯米尔著，高峰等译：《能源转型：数据、历史与未来》，第208页。 生物柴油同样面临无法大规模增产的问题。按欧盟统计局2015年的数据，要满足欧盟大约260吉瓦(GW)的生物柴油需求量，就必须种植大约2.2亿公顷的油菜，而欧盟可耕地总面积只有约1.03亿公顷；如果选择出产率最高的棕榈果来提炼生物柴油，则需要通过大量砍伐热带天然雨林，以便大规模种植油棕榈树。[注] 同上，第210页。 显然，按现有模式，生物能源在能源转型的进程中只能发挥极为有限的作用。
此外，能源转型的进展始终受制于自然禀赋。能量不会凭空产生，需要从能源资源中转化而来；能源资源的种类、多寡及其开发应用技术的进步程度直接决定着能源转型的方向和进度。只有自然禀赋条件许可，比如拥有储量稳定的某种新型资源(如煤炭、石油、天热气)或可转化的自然能量(如狂风、日照、河流、潮汐等)，能源转型才有现实可行性。化石能源时代的出现主要应归功于煤矿、油井等的发现，还包括丰富的能源储量加上勘探开采技术的成熟。美国1859年在宾夕法尼亚州开凿出第一口商业油井，到1861年时，宾州的两口著名油井的日产量合计达到6500桶，当时“足以满足全世界的石油需求”，这使美国“率先开启向石油和天然气时代的过渡”。其他国家如荷兰、英国、德国等国内油气资源有限，但依靠中东、苏联(俄)的石油和勃兴的国际能源市场，迅速而顺利地实现了向石油时代的转型。[注] 裴广强：“近代以来西方主要国家能源转型的历程考察——以英荷美德四国为中心”，第82页。
核能的巨大风险使得其局限性更显突出。核泄漏的可能性及核事故的灾难性后果可以说已经成为核能发展中的紧箍咒。早在20世纪五六十年代，随着核能的兴起，摆脱化石能源的诉求不断加码。西方国家和苏联普遍看好高效而清洁的核能，美苏两国在50年代初期相继建立核电站。然而，此后发生了英国温斯凯尔核反应堆大火、苏联克什特姆和切尔诺贝利的核爆炸、美国多次核爆炸和核泄漏、不少人仍然记忆犹新的日本福岛核泄漏，以及法国、捷克、巴西、印度、韩国等国一连串核扩散和核爆炸事故，严重挫伤了人类发展核能的热情。2011年日本福岛核泄漏事件之后，德国、瑞士、意大利等国加速“弃核”。在新兴经济体国家和其他经济转型国家，经济的进一步发展无疑会助推能源需求的持续增长，从而推高核能的生产和消费，但对于核能安全性的质疑和担心仍具有约束作用。即便没有核泄漏问题，核能的开发利用带来的核污染以及高放射性核废料的处置始终是棘手的难题。
上述主要非化石能源因为生产达到一定规模、可以纳入统计数据，而使其局限性更加受到关注。其他能源也存在各自的问题，如太阳能，虽然太阳光取之不尽、用之不竭，但日照时间和强度在空间上分布不均且难以大规模搜集、封存；风能存在类似的问题，大风呼啸、适合建设风电厂站的地方普遍远离人口聚居的用电区，因此需要额外的基础设施用于电力输送，风电场还可能引发鸟类死亡等生物多样性方面的问题。其他如可燃冰等尚未发展到商业开采的阶段。
第二，能源转型的内在动力不足。当代的能源转型更多依靠政策驱动。但是，无论是在国家层面抑或国际层面，那些支持能源转型的政策根本目的并非能源转型本身，那只不过是减少能源依赖、提高能源独立性的一种手段或策略。1973年之后石油价格飙升，各国纷纷出台了能源转型的政策，各种非常规能源、可再生能源以及新能源等都因政策倾斜而获得了发展机会。随着学术界关于化石燃料消费对气候和环境影响的研究日益深入，国际社会日益重视能源转型，而且已将能源转型作为降低温室气体排放的主要手段或途径。1981年联合国新能源和可再生能源大会(The United Nations Conference on New and Renewable Sources of Energy)的召开，即被视为国际组织首次呼吁在世界范围内促进能源转型。[注] Morris Miller, “The U.N. Conference on New and Renewable Sources of Energy: Response to the Challenge of the Global Energy Transition,” The Energy Journal , Vol. 2, No. 3, July 1981, pp. 138-141.正是在这一年，联合国通过了《促进新能源和可再生能源发展与利用的内罗毕行动纲领》，鼓励在世界范围内寻找新能源和清洁能源。20世纪90年代以来，气候变化日益成为国际社会一个重要的政治议题，联合国政府间气候变化专门委员会的研究结论更加明确，即化石能源的大规模使用带来的温室气体排放极有可能是全球气候变暖的主要原因。从1997年的《京都议定书》到2015年的《巴黎协定》，都成为推动能源转型落实的重要文件。2019年4月国际可再生能源署发布的《全球能源转型：2050年路线图》报告指出，为了实现《巴黎协定》的目标，“全球能源系统的转型需要大幅加速”。[注] IRENA,Global Energy Transition :A Roadmap to 2050 ,2019. 正是能源转型在这种价值序列中的附属性限制了转型自身的进展。
与此同时，受政策驱动的能源转型容易在政策波动时搁浅。石油价格自20世纪80年代中期起进入为期十年左右的低迷期，在一定程度上促进了石油消费，导致替代化石能源的能源转型乏力。进入21世纪以来，随着全球能源需求高涨、油价攀升以及温室气体减排压力增大等，寻找替代能源的能源转型再次成为国际社会的热门话题和各国发展的重要目标。[注] 赵宏图：“国际能源转型现状与前景”，《现代国际关系》，2009年第6期，第36页。 但是，只有政治动力，能源转型是远远难以顺利推进的。以往能源转型的经验表明，储量丰富的新能源资源及其衍生的能源服务如取暖、照明、烹饪、交通等都是能源转型过程中需要着力的关键点。对消费者来说，能源服务而非能源本身更为重要。由此说来，能源转型问题与其说是新能源对于旧能源的替代问题，不如说是新型能源服务的选择问题。因此，为了促使消费者做出选择，能源及其相关领域和部门既要提供更高性价比的能源，又要提供高质量的新型能源服务，或者在替代能源的开发利用中创造或提供新的能源服务。当代能源转型的进展与否将取决于作为化石能源替代的新能源所提供的服务质量或价格。但是，目前，作为化石能源主要替代的其他能源，无论在价格、可靠性、能源密度上还是在所提供的能源服务上，都没有竞争优势。
第三，能源格局多样化难以形成某种能源的规模效应。可再生能源作为整体在世界能源格局中的比重开始增多，但可以预计，任何一种可再生能源在大约20年内不太可能成为主导型燃料。据BP预计，到2035年，所有化石燃料的比重大约在26%～28%之间，届时将出现工业革命以来首次没有任何一种主导性燃料的状况。[注] 《BP 2035世界能源展望》，https://www.bp.com/zh_cn/china/reports-and-publications/bp2035.html.(上网时间：2019年6月10日) 除非在开发替代能源方面出现重大的技术突破，或者技术成本降低以及技术扩散，否则，未来能源格局多样化、分散化和去中心化的态势将更加明显。
能源格局的多样化固然意味着在能源及能源服务方面有了更多的可能性、更大的选择余地。然而，这也意味着任何特定能源都难以形成规模优势，还会带来多重项目协调和整合的问题[注] Karolina Safarzyńska, Jeroen C.J.M. van den Bergh, “An Evolutionary Model of Energy Transitions with Interactive Innovation-selection Dynamics,” Springer -Verlag Berlin Heidelberg , DOI 10.1007/s00191-012-0298-9, 2012, p.273.，增加成本。根据BP预计，到2050年，风能和太阳能发电将会迅速增长。“风力和阳光不但变化无常，而且具有间歇性，因此如果使用风能和太阳能进行发电，则必须具备可靠的后备支持。”间歇性问题的应对成本即整合成本将会增加。[注] 《BP技术展望2018年》。
四、世界能源转型的启示
从世界整体看，能源消耗主要集中在建筑、交通和电力三大部门中。目前，世界能源转型的进展主要是在电力行业。由于传统化石能源的基础设施和能源转换设备集中在建筑和交通运输业，可以预计，未来很长一段时间能源转型的进展依然会在电力领域。而电力能源的多元化特别是分布式发电能源的增多，从长远来看可能会削弱国家的管控权。因此，电力能源的多元化及其新型发电方式的兴起，可能引发新一轮地缘政治经济格局的调整。从更广的意义上说，它涉及的是人的价值观念、人与人在不同地缘政治层面的关系以及人与大自然的关系。
第一，分布式能源的增多冲击国家管控权。不同于传统的电网以国家集中供给，以小规模、分散化的生产和供能为特点的分布式能源的出现，带来了能源领域的深刻变化，也对国家和全球治理构成挑战。目前，在美国、德国、北欧其他国家，对分布式小规模发电的政策支持以及屋顶太阳能发电规模的扩大，正在打破国家权力对能源的垄断。就其影响而言，这可以说是双刃剑。一方面，分布式能源有利于民生、民主的发展。可再生能源可以扩展到几乎任何人群，而且设施可以分散。“可再生能源也将成为民主化的有力工具，因为它们可以分散能源供应，赋予公民、地方社区和城市权力。”[注] IRENA, “A New World: the Geopolitics of the Energy Transformation 2019,” https://www.researchgate.net/publication/330358460_A_New_World_The_Geopolitics_of_the_Energy_Transformation/download.(上网时间：2019年6月17日) 另一方面，分布式能源的增多将挑战政府管理。如果在能源转型中进一步增多分布式能源供给，国家能源结构继续朝多样化、分散化和去中心化方向演进，那么将不单单是一个技术问题，而是一个广泛的社会技术问题[注] Gerhard Fuchs and Nele Hinderer, “Situative Governance and Energy Transitions in Spatial Context: Case Studies from Germany,” Energy ,Sustainability and Society , No. 4, 2014, p.4, p.10, p.11.，将给政府治理增加任务、加大难度。
第二，能源转型助推全球权力版图的重塑。化石能源的地理分布塑造的地缘政治版图依然在全球权力结构中具有举足轻重的作用。石油天然气不仅是能源，而且是国家发展的重要战略资源，这也是中东等石油储量丰富的地区和国家具有战略重要性的主要原因。在能源转型的进程中，随着能源生产和消费格局逐渐多元化，煤炭、石油等传统能源在全球版图中的重要性逐渐下降。随着更多、更有竞争力的能源出现，世界权力的重心将逐渐转移。在化石能源向可再生能源转型的过程中，霍尔木兹海峡或马六甲海峡等传统的化石能源重镇及运输通道的战略价值和地位必然下降。[注] IRENA, “A New World: the Geopolitics of the Energy Transformation 2019.” 化石燃料在全球能源体系的控制力将会逐渐削弱直至丧失。同时，清洁技术和生产清洁能源所需的各种矿物或金属将会凸显价值，可能提升这些资源储藏地区或国家的战略重要性。由此也会出现新的风险。对钴、铜、锂、镍、稀土以及其他矿产和金属的需求可能会产生类似的问题，就像如今对石油和天然气出口的依赖困扰着生产国一样。世界上约60%的钴供应来自刚果民主共和国，电动汽车对钴的需求激增，导致该国出现了各种问题。[注] 同上。
第三，世界能源转型是与人类文明进步相伴随的过程。历次能源转型都源于并且必然反推科学技术的重大突破和经济社会的巨大发展。在当代面对化石能源消费带来的环境污染、可能的资源枯竭前景，面对经济社会发展引发的巨大能源需求，能源转型一直受到重视，被寄望于可以化解经济社会发展中的资源约束等问题。但是，历史和现实已经并将继续证明，一次或两次能源转型根本无法解决上述问题，也不存在同时具有污染小、开发成本低、储量丰富的某种资源。更加切实可行和更具长效的做法是，改变观念、节约资源、提高效率、减少浪费。
在实践中，为了降低二氧化碳排放而激进地增加可再生能源产量，短期内可以收到一定效果，长远看将会付出更高的环境成本，因而是不可持续的。实行低碳能源替代的能源转型在技术上或许可行，但问题是要以什么为代价、最终能够走向什么结局？迄今为止，任何能源的消费都具有负面性，低碳能源、碳氢化合物燃料等也不例外。环境恶化的人类活动诱因不仅仅是化石燃料消费，还有可再生能源带来的森林砍伐、土地利用变更、大规模的水电建设，以及大规模风能建设带来的噪音污染、鸟类等动物栖息环境的变化等。世界上已有各种能源对环境的危害只有程度上的差异。[注] Michael Bradshaw, “Sustainability, Climate Change, and Transition in Global Energy,” in Andreas Goldthau ed., The Handbook of Global Energy Policy , John Wiley & Sons, Ltd. 2013, pp.48-63.这意味着，世界能源转型没有终点，而是一次又一次没有止境的探索，人类的价值观念、政策导向、技术水准和大自然那看不见的手无不各尽其能，各显其用。○
[作者介绍] 王卓宇，中国政法大学政治与公共管理学院讲师、博士，主要研究中国外交、能源与全球治理、国际关系理论等。
* 本文为中国政法大学社科项目青年项目(编号17ZFQ81002)的部分成果，特此致谢。
(责任编辑：新南)
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