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新型工业化进程中能源消费的新趋势与新挑战

作者:史丹 史可寒 张瑾 来源:中国能源杂志社 发布时间:2025-04-18 浏览:

中国储能网讯:

摘要:新型工业化是推进中国式现代化的重要战略支撑,是我国顺应新一轮科技革命发展趋势,坚定发展实体经济的必然选择。新型工业化数智化、绿色化、服务化等特征,带动了能源需求向高效化、电气化、低碳化方向转变。与此同时,服务业成为拉动能源消费增长的主要产业,电力需求加速增长与不稳定电源增长,导致能源弹性系数波动式加大。在新型工业化加速推进的过程中,我国可能面临着能源需求进一步加快,电力保供压力增加,温室气体减排压力加大等一系列挑战。应对挑战要统筹发展与安全,把推进新型工业化与新型能源体系建设紧密地结合在一起,加快推动煤炭等化石能源清洁低碳利用,大力建设智慧能源系统,形成多元化的能源替代体系,继续提升清洁能源占比,加快构建现代化产业体系,大力发展绿色低碳产业和绿色低碳供应链。

关键词:新型工业化;能源消费;能源转型;新趋势

习近平总书记就推进新型工业化作出重要指示指出,“新时代新征程,以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业,实现新型工业化是关键任务”,同时强调“把高质量发展的要求贯穿新型工业化全过程”。绿色发展作为高质量发展的底色,既是新型工业化的重要特征,也是推进新型工业化的内在要求。

传统工业化以资源为导向,依靠生产要素投入的规模扩张带动经济增长,发展方式相对粗放,导致能源的过度开发和高消耗,引发生态环境恶化。新型工业化是新的约束条件下,涉及生产要素、生产方式及发展路径的系统性变革[1] 。新型工业化以技术创新为导向,强调以效率提升推动经济增长的质量提升,不再单纯追求数量上的增长。生产方式也加速向集约转变,追求能源效率的持续提升,以此减少工业化发展用能需求增长对生态环境带来的负面影响。

党的十八大以来,我国经济增长潜力和动力源泉出现新的变化,推进新型工业化面临的内外部环境日趋深刻复杂。能源发展在新型工业化推进过程中发挥着重要的保障作用[2] 。把握新型工业化进程中能源消费变化的新趋势、认识新型工业化进程中能源发展面临的新挑战,是推动新型工业化高质量发展、加快推进中国式现代化建设的重要前提。

一、新型工业化能源消费的新特征:高效化、电气化、低碳化

(一)新的技术背景下,能源利用效率逐步提升

世界新一轮科技革命和产业变革与我国转变发展方式形成历史性交汇,科技创新成为推动新型工业化的关键动力,也对能源利用效率产生了深刻影响。第一,数字技术等颠覆性技术的不断涌现,赋能实体经济催生新产业、新模式、新业态,引发技术—经济范式转变,推动工业领域质量提升和能源效率改进[3] ,即通过改善流程管理节约生产环节的能源消耗。第二,新技术引发产业组织形态变革,如数字技术催生平台型企业有效整合了具有互补需求的双边用户,通过突破传统组织边界限制实现全产业链的资源整合和配置优化[4] ,即通过优化能源资源配置实现节能提效。第三,新技术的渗透应用还支撑了各产业部门不同领域的增值服务开发,拉平价值链“微笑曲线”,推动各产业在价值链实现多点嵌入和从高端跃升[5] ,即通过提高产品附加值提升单位能源消费的经济产出。第四,包括节能技术在内的绿色低碳技术本身就是前沿技术创新的重要方向,绿色低碳技术的推广应用从根本上推动了全产业链价值链、产品全生命周期的绿色化[3] ,即通过技术改造和工艺升级降低生产所需的能源资源投入。

(二)新的生产要素背景下,能源消费需求加速释放

当前新一轮科技革命的深入发展,引发了生产范式的巨大变化,数据作为新型工业化最核心的资源,成为继资本、劳动、技术等之外新的重要生产要素。历史上看,生产范式的每一次改变都引发要素体系的结构性重构[6] ,进而导致能源消费需求产生新的变化。数字经济时代,以算法、算力为支撑的数字产业化和产业数字化,促进了能源消费需求增长。一方面,数据要素具有易复制性、零边际成本和非损耗等特性,克服传统要素的稀缺性和排他性[7] ,形成规模效应[8] ,在规模报酬递增和长尾效应的共同作用下,能源作为生产要素,消费需求被加速释放。另一方面,不同数据源的数据加总能够创造高于单点数据价值总和的额外价值的同时,数据要素能够显著提高其他生产要素的使用效率,形成数据要素的乘数效应。可以预测,数字化水平越高,数字化引发的能源的需求尤其是电力需求越大,未来的国际竞争最终还是会归结为能源电力的竞争。

(三)新的约束条件背景下,能源结构转型稳步推进

习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。工业作为能源消费和温室气体排放最大的领域,面临碳达峰、碳中和刚性目标和时间表所带来的新的约束条件。绿色化是新型工业化区别于传统工业化的鲜明的时代特征之一,也是在当今全球减排环境下,经济发展面临的新的约束条件。不仅需要工业绿色低碳转型,还离不开能源绿色低碳转型。能源是现代科技和产业发展的生命线,人类历史上每一次技术革命和产业革命都伴随着能源系统的革新。推动能源转型已成为塑造国际竞争新优势的热点领域。推进新型工业化与能源绿色低碳转型是相辅相成的:一是从源头上推动能源结构清洁化转型,加大对太阳能、风能、地热能等清洁能源的开发利用,降低生产投入对化石能源的依赖,打造绿色供应链和零碳园区。二是以现代化产业体系和新型能源体系协同建设为抓手,推动新技术、新业态、新能源的快速发展,不断突破市场壁垒、技术壁垒,增强我国产业链供应链韧性,夯实新型工业化的能源安全供应保障基础。

二、近年来能源消费的新趋势

(一)拉动能源消费增长的行业发生转变

改革开放以来,我国经济实现历史性跨越,能源消费需求持续上升。特别是加入世界贸易组织WTO后,我国商品市场、货物市场、投资市场向世界开放,能源密集型工业生产的投资快速增加,能源消费进入高速增长阶段。2002~2005年仅四年时间,我国能源消费增量便已超过1978~2001年共23年的增量总和。“十一五”以来,我国先后提出节能降耗量化目标和“能源革命”重大战略思想,实行能源消耗总量和强度“双控”行动,能源消费增势有所减缓,增速从2011年的7.32%逐步回落至2015年的1.35%。但全球新一轮科技革命和产业变革的不断推进,拉动能源消费需求急剧增加,能源消费增速开始回升。2024年,我国能源消费总量已达59.6亿吨标准煤,“十四五”前四年能源消费总量年均增速达4.58%,高出整个“十三五”时期能源消费年均增速1.78个百分点。

拉动能源消费增长的部门在“十四五”前半程出现了新的变化:采矿业作为传统高耗能行业,在新型工业化推进的过程中能源消费得到有效控制,增量贡献率由“十一五”的10.36%降低至“十四五”的1.89%。制造业是推进新型工业化的核心部门,也是能源消费占比最高的行业。“十三五”期间,制造业能源消费增量年均贡献率达到48.89%,“十四五”前半程进一步提升至64.34%。生产性服务业是引领产业向价值链高端提升的关键环节,是新型工业化的重要组成部分。十八大以来,交通运输、仓储和邮政业,信息传输、软件和信息技术服务业,金融业,租赁和商务服务业4个主要生产性服务业增加值规模由2012年的8.21万亿元增长至2024年的25.80万亿元,年均复合增速接近11%,带动能源消费快速增长。相关的软件和信息技术服务业、金融业、租赁与商务服务业、科学研究和技术服务业等部门能源消费增量贡献率从“十一五”到“十四五”翻了一番,由4.79%提高至9.68%。光伏产业、新能源汽车、AI产业等新兴高耗能行业也拉动了能源消费高速增长,2024年电器机械及器材制造业、计算机/通信和其他电子设备制造业、汽车制造业、仪器仪表制造业用电量同比增速分别达到14.5%、13.7%、11.0%、10.9%,是第二产业用电量增速(5.1%)的2倍以上。 


(二)能耗强度持续下降,化石能源作为原料使用的占比提升

十八大以来,我国深入推动能源安全新战略,即能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命,全方位加强国际合作,能源效率实现大幅提升。2012年至2023年,我国以年均不到3.3%的能源消费增速支撑了年均超6.1%的经济增长,能耗强度实现持续下降(见图2)。一方面,非化石能源替代大大释放了用能空间,在有效控制化石能源消费的基础上实现了经济产出的增长,2024年我国能耗强度(扣除原料用能和非化石能源消费)较2012年累计下降近37.74%。另一方面,作为原料使用的化石能源占比不断提升。2022年,我国化石能源消费量较“十三五”末增加2.67亿吨标准煤,其中作为化工原料使用的增量占比达到36.41%,较“十三五”提高近9个百分点,较“十二五”提高近14个百分点。2023年,受原料用能减少影响,作为燃料使用的化石能源的增量贡献率回升明显,但占能源消费总量比重仍较2012年下降了近4个百分点。这两组数据表明我国在促进能源效率提升的同时,也推动了能源结构的绿色低碳转型,有效缓解了碳达峰碳中和目标对经济发展能源需求的约束压力。


受生产方式、技术工艺和产品特性等因素影响,不同行业的能耗强度存在明显差异,把握这些行业特征才能在推进重点领域绿色低碳转型的过程中做到有的放矢。根据能源统计的行业划分,以及各行业能耗强度平均水平和变化趋势,可将八个行业按能源生产率高低划分为低产出效益行业和高产出效益行业两类(见图3),其中电力、热力、燃气及水生产和供应业,制造业,交通运输、仓储和邮政业,采矿业四部门属于低产出效益行业;建筑业、批发和零售业、住宿和餐饮业、其他服务业属于高产出效益行业。2022年,八个行业能耗强度较2012年均有明显下降,按降幅由高到低依次为采矿业,其他服务业,建筑业,交通运输、仓储和邮政业,电力、热力、燃气及水生产和供应业,制造业,批发和零售业、住宿和餐饮业,农、林、牧、渔业。按能耗强度降低的绝对值排名,由高到低依次为电力、热力、燃气及水生产和供应业,采矿业,交通运输、仓储和邮政业,制造业,建筑业,其他服务业,批发和零售业、住宿和餐饮业,农、林、牧、渔业。结合各行业能源消费规模来看,十八大以来,我国能耗强度的下降主要得益于能源消费占比较高的制造业的能耗强度下降,以及低能耗强度的其他服务业能源消费占比的提升。

整体趋势上,四个高能效部门的能耗强度保持了小幅平稳下降的趋势,而四个低能效部门能耗强度变化则存在明显差异。具体看,电力、热力、燃气及水生产和供应业能耗强度呈“W”型变化趋势,2012年能耗强度快速下降后保持平稳回升态势至2017年,2018年能耗强度再次快速下降后继续保持平稳,2021年能耗强度再次回升抬头,这与煤炭价格波动无法通过市场化手段有效传导至电价有关。从“十二五”煤炭产能严重过剩价格大幅下跌,到“十三五”基本平衡,再到“十四五”再度趋紧,煤电效益大起大落。特别是“十四五”以来煤电企业亏损保供,加速了电力行业能耗强度的回升势头。其余四个部门虽有小幅波动,但整体均在“十三五”后表现出了明显的下降趋势。


(三)安全保供与能源转型作用交织,能源弹性系数波动较大

在节能降耗工作的推动下,2012年至2015年,我国能源消费弹性进入下降阶段,弹性系数由0.49下降至0.19,能源消费与经济增长逐渐脱钩。2016年后,受技术进步、产业结构调整以及居民生活消费的影响,我国能源需求增速提升快于经济增速的变化,能源消费弹性开启上升期。到2019年,我国能源消费弹性系数已回升至0.55。2020年受疫情影响,我国经济增速下滑,能源消费弹性系数达到1.01。2021年后疫情影响逐渐减弱,能源消费弹性系数虽有所回落,但仍高于2019年的水平,且在此后两年连续上升,2023年我国能源消费弹性系数已达1.1,创下2005年以来的历史新高。相比以往由固定资产投资推动的能源消费弹性上升,本轮能源消费弹性的上升由技术升级、产业升级主导,上升期持续时间将更长。

分品类分析能源消费弹性系数能够更好地解释其变化趋势(见图4)。“十四五”以前,由于非化石能源占能源消费总量比重一直处于较低水平,因此我国能源消费弹性系数长期由化石能源消费主导。“十三五”开局,受世界化石能源需求增长乏力的影响,能源消费弹性系数出现短暂下降,随后很快恢复至“十二五”水平。2019年后,数字经济发展叠加产业升级推动电力需求快速增长,但由于我国电力结构以火力发电为主,因此导致我国化石能源消费快速上升。

进入“十四五”时期,新能源技术、新一代信息技术等先进技术在新一轮科技革命深入推进过程中不断突破,对我国能源结构和产业结构产生深刻影响。一方面,新能源技术成熟带动非化石能源消费需求上升,加快非化石能源的替代进程。在此基础上我国提出推动能耗双控向碳排放双控制度转变,极大释放了经济发展的用能空间,非化石能源消费对能源消费增量的贡献率越来越高,对能源消费弹性系数的影响也越来越深。另一方面,以人工智能、量子信息为代表的新一代信息技术等前沿技术加速突破应用,成为塑造产业优势的关键基础。然而,新一代信息产业本身的高能耗属性和原材料多来源于传统高耗能产业,其规模扩大导致我国能源需求快速增长。综合来看,产业能源消费需求释放,加上疫情后有效需求不足与产品价格下降等多种因素,共同造成了“十四五”以来我国能源消费弹性系数快速波动上升的趋势。可以预期,在新能源随机性特征无法利用现有技术手段有效解决的情况下,化石能源作为安全保供能源的配比也将被进一步拉动。


三、新型工业化能源消费面临的新挑战

(一)化石能源消费占比较高,清洁利用需要加大步伐

当前,我国已基本形成了煤炭、石油、天然气、可再生能源等多元能源供给体系。煤炭占一次能源消费比重由2011年的70.2%降至2023年的54.5%,天然气、水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源消费占比提升至26.1%,但煤炭占一次能源消费比重占比仍在50%以上。从电力结构看(见图5),近15年来尽管燃煤发电量在全部发电量中的比重持续保持下降趋势,但在2022年仍然占据66.55%,我国能源结构偏煤高碳特征依旧明显。


从能源消费的碳排放情况看,“十二五”期间,得益于一系列节能减排重点任务的推进落实,我国能源消费增长势头放缓,由化石能源消费引起的碳排放得到有效控制,稳定在92亿吨左右,年均增长率为1.2%。进入“十三五”后,随着制造强国战略的深入推进,新一轮科技革命引发产业变革,深刻影响了我国的产业结构,用能需求再次快速上升。然而由于新能源不稳定的特性导致新能源替代推进艰难,超出预期的能源需求增长仍然需要以化石能源来满足,煤炭“压舱石”“稳定器”作用突出,这也导致我国能源消费产生的碳排放再次被拉高。“十三五”期间,化石能源消费碳排放量由88.98亿吨增长至100.41亿吨,累计增幅12.84%,年均增长率为3.07%。进入“十四五”,新一轮科技革命和产业变革深入推进,以数字经济、人工智能为代表的新业态对能源的需求出现爆炸式增长,2021年化石能源消费碳排放达到106.04亿吨,较2020年增长5.61%。


从能源消费与经济增长的关系看,“十三五”以来,由于我国展开了新一轮基建投资,大力发展交通和通信“新基建”刺激能源消费增长,经济增长与能源消费的相关性不断增强(见表1)。“十四五”之后,数字经济加速渗透、人工智能、量子信息等新一代信息技术对算力的需求呈指数级增长,我国能源消费需求压力进一步增大。因此,现阶段以加强化石能源清洁高效利用支撑新型工业化加速推进,显得尤为重要。

(二)高耗电产业占比提高,电力需求将进一步上升

高耗能行业是我国国民经济的重要组成部分,在我国工业化的历史进程中对稳定市场供给、促进经济增长发挥了重要的支柱作用[9]。随着电能替代的深入推进,高耗能行业逐渐成为高耗电行业。在新型工业化推进的过程中,新一轮科技革命和产业变革深入发展,全球产业链供应链格局面临深刻的调整,我国加大对新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业的支持力度,积极培育未来产业,为高质量发展注入了新动能。然而,大部分战略性新兴产业、未来产业本身属于新兴的高耗电行业,其原材料也均来源于高耗电行业。这使得高耗电行业将在新型工业化进程中在一段时间上保持规模优势,能否保障能源供给安全稳定,是未来我国加快推进新型工业化面临的重大挑战之一。

当前高耗能行业的绿色低碳转型面临两个问题,一是低端产能过剩与高端产品供给不足并存,二是行业整体能效水平偏低。根据国家发展和改革委员会公布的数据,我国高耗能行业产能利用率在66.9%~80%范围内波动,产品未完全被市场消耗掉,并且我国大部分高耗能行业以生产初级产品为主,高精尖产品如特种钢等尚依赖进口。


(三)电能替代潜力收窄,终端用能清洁替代难度增加

电能替代是提高全社会电气化水平、改善居民生活质量、提升社会生产效率、缓解能源碳排放的重要途径。据测算[10] ,电能在终端能源消费中的占比每提高1个百分点,我国单位GDP能耗就可下降2个百分点~4个百分点。自电能替代工作全面启动以来,电锅炉、港口岸电、电动汽车等电能替代技术不断发展成熟并推广应用,国家发展和改革委员会、国家能源局、生态环境部等部门先后出台多项政策为电能替代提供有序指引,我国电能占终端能源消费比重稳步增长,2012年电能占终端能源消费比重为19.3%,2023年这一比例上升至28%,累计提高近9个百分点。但近年来我国电能替代增速开始放缓,从国家电网经营区替代电量变化来看[11] (见图7),2014至2020年,实施替代电量由503亿千瓦时迅速增加至2252亿千瓦时,年均增速达28.38%,随后一路下降,2022年完成替代电量仅为684亿千瓦时,年均增速-81.45%。技术和经济是制约再电气化纵深推进的两个主要因素。技术方面,一是风电、光伏等发电的波动性和不稳定性,以及储能技术的成本和效率问题等,导致电源侧电能供应清洁化水平不足[12] 。增容技术尚未完全成熟,电网扩容难度较大,导致电网侧应对用电负荷快速增长面临较大压力。二是电能替代的各项技术或设备的技术经济性仍然偏低,导致用户侧电能替代意愿不够积极。此外,产品标准的缺失也使得产品和服务质量难以得到有效保障。


四、统筹推动新型工业化和能源绿色低碳智慧转型的对策建议

(一)加强清洁能源开发,持续推动能源结构优化

1.强化清洁能源开发与应用。在新型工业化的进程中,清洁能源的开发与应用是打破传统能源依赖、实现绿色低碳转型的首要任务。这不仅包括风能、太阳能、水能等传统可再生能源的大规模开发与高效利用,还应积极探索地热能、潮汐能等新兴清洁能源的潜力。通过加大对清洁能源技术研发的投入,提供政策引导、资金支持等方式,降低清洁能源成本,提高其市场竞争力,使之成为能源消费的生力军。

2.促进煤炭等传统能源的清洁高效利用。煤炭在我国能源体系中发挥着不可替代的“压舱石”作用,其清洁高效利用是统筹能源转型与能源安全的关键环节。应进一步推动煤炭清洁高效利用产业技术创新,加快高效燃煤技术、碳捕集、利用与封存(CCUS)技术等的推广应用,减少煤炭使用过程中的碳排放和污染物排放。同时,通过煤炭与清洁能源的耦合利用,如煤电联产、煤制清洁燃料等,实现能源结构的逐步优化和转型。

3.构建智慧能源系统。利用物联网、大数据、人工智能等现代信息技术,构建智慧能源系统,以实现能源生产、传输、分配、消费各环节的智能化管理。通过精准预测能源需求、优化能源配置、提高能源利用效率,进一步推动能源结构的优化和清洁能源的广泛应用。

(二)加快构建现代化产业体系,大力发展绿色低碳产业

1.推动传统产业绿色化改造。传统产业作为工业经济的主体,是现代化产业体系不可或缺的重要组成部分,其绿色化转型构建了绿色现代化产业体系的核心内容。一方面推动高效节能技术、设备的创新和应用,另一方面以前沿技术创新引领生产模式革新,从而实现生产效率和能源效率的双重提升。

2.大力发展绿色低碳产业。绿色低碳产业,如新能源汽车、节能环保装备、绿色建筑材料等是新型工业化的重要支撑。推动绿色低碳产业发展,一方面应发挥政府作用,通过政策支持优化产业培育环境,另一方面也要强调市场的作用,通过构建绿色低碳产业联盟,促进产业链上下游企业的紧密合作与协同创新,从而加速绿色低碳产业的成熟与扩张。

3.构建绿色供应链体系。在产业绿色低碳转型的过程中,构建绿色供应链体系至关重要。这要求企业从全局视角出发,将绿色理念贯穿于供应链的每一个环节,包括原材料采购、生产制造、物流配送、产品销售及回收处理等。通过实施绿色采购策略、优化物流网络、推广绿色包装与回收机制等措施,实现供应链整体的环境影响最小化。同时,加强供应链各节点企业的生态协同,建立信息共享与风险共担机制,共同应对环境挑战,推动供应链向绿色、高效、可持续的方向发展。

(三)加快形成多元化的能源替代体系,支撑终端能源消费转型

1.深化重点领域电能替代。统筹电能替代与电力结构转型,推动电能替代向交通、工业、建筑等重点领域聚焦,以实现高效替代。加强智能电网建设,提高电网的灵活性、可靠性和智能化水平,为重点行业领域加快电能替代提供有力支撑。

2.探索氢能经济的潜力与路径。应加快氢能技术的研发与应用,包括氢的制取、储存、运输和加注等环节。同时,探索氢能经济的商业模式和产业链构建,推动氢能在交通、工业等领域的广泛应用。同时出台相关激励政策措施,为氢能产业发展创造有利的条件。

3.开拓氨能等新型清洁替代能源的应用领域。应加强对氨能技术的研发和应用探索,开拓其在清洁电力和储氢载体等领域的应用前景。同时,建立完善的氨能安全管理体系和标准体系,确保氨能的安全高效利用。

4.构建多元清洁替代的能源消费生态。加强对多元清洁替代能源发展的顶层设计和规划引导,制定统一的技术标准和规范体系。同时,鼓励企业、科研机构、金融机构等多方主体参与,形成产学研用相结合的协同创新机制。通过政策引导、市场驱动、技术创新等多方面的努力,共同推动终端能源消费的绿色低碳转型。

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