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澳洲一場森林大火燒了幾個月，數以億計的動物在此次火災中喪生。自然界對于人類的報復從未停止。2019年，氣候學家識別出了全球變暖的多個“地球臨界”指標（tipping points），包括兩極、格陵蘭及高山冰川（蓋）快速消融、亞馬遜等熱帶雨林銳減、亞庫特等地永凍層加速解凍等，目前已逼近多個臨界指標。如果任其發展下去，很多國家和地區將被海水吞沒。
進入21世紀以來，能源尤其是化石能源消費增長強勁，由此產生的后果是大氣碳循環失衡、海水酸化、氣候變暖、生態告急、局部低緯度區沿海風暴潮強度加大，頻次增多等。這一系列后果的主要推手是人類溫室氣體排放增速躥升；不僅如此，生態問題還導致某些生物物種的滅絕或瀕臨滅絕；環境惡化包括了固、液等垃圾的不當拋排，且固廢中含相當多的塑料垃圾，也與化石能源有關。
因此，能源轉型是控制溫室氣體排放的關鍵之一，也是環保能否取得成效的關鍵。
未來，綠色低碳、可持續發展成為人類文明持續繁榮的科學、理性選擇。應共同致力于構建綠色低碳、高效智能、多樣共享的可持續能源供給體系，形成油、氣、可再生能源、核能、煤炭為主的新的能源消費格局 。
抑制環境惡化需全球共同努力
地史上，最近的全球暖期為上新世（Pliocene，距今5.3-2.6百萬年）。地史上冰期、間冰期交互發生的古氣候周期因近代工業革命的巨大影響而劇變，年均高氣溫的間冰期大為延長。據俄羅斯南極冰心以及格陵蘭氣候研究顯示，42萬年以來的二氧化碳、甲烷濃度變化的主要趨勢（周期性）與冰期、間冰期循環類似，但變化加快；目前的二氧化碳、甲烷等高濃度值(量)在以往的42萬年中從未出現過，量值呈線性增加。
從生態問題的極端風險案例分析，如亞庫特等地的永凍層解凍或將導致萬千年前被冰封的未知病毒逸出并危及現代人類健康生活。環境問題從來不是世界一兩個國家努力付出就可以解決的問題，溫室氣體排放的抑制、海平面上升增速的逆轉需要各國的通力協作、共同應對。理想狀態下，在對抗氣候變暖議題上，已不再是一兩個國家主導，而是由多國帶頭，籍由互助、協作達成目標；但在具體行動上，卻依然是“蹣跚而行”甚或寸步難行。
在新能源和可再生能源開發環節，中國政府推出強有力的政策使得能源轉型加速運行。習近平主席曾多次重申中國致力于實現所承諾的減排目標的決心。我國高層顯然意識到了溫室氣體排放可能帶來的跨越國界的災難。近年來，中國的產業結構調整、能源轉型的努力已經走在世界的前列。
2014年6月13日習近平總書記提出“四個革命、一個合作”的能源新戰略，我國能源結構等產生了深刻的變化。2016年12月，《可再生能源發展“十三五”規劃》發布；2017年4月，《能源生產和消費革命戰略（2016-2030）》印發，籍六大戰略以推進能源轉型。
2019年的G20峰會上，中法兩國領導人共同宣布更新國家自主貢獻以體現各自“最高的減排力度”。在能源開發等領域，有兩個層面的能源轉型已經快速推進：在化石能源中，以天然氣、石油等替代煤炭；在大能源中，以新能源和可再生能源替代化石能源。
我國太陽能、風能、地熱能、波浪能等資源豐富，是未來可以信賴的能源。如能快速開發，可以滿足我國社會生產、生活等部分需求。經過多年的發展，我國太陽能光伏發電、風力發電技術已趨于成熟，成本快速下降。在可預見的將來，光電和風電的技術成熟性和經濟性都將達到與常規能源相當的水平，將能加快能源轉型向縱深發展。
在近年來的爭執中，國際社會開始深入探討可再生能源的發展路徑。盡管世界各國根據自我實際對未來能源轉型前景做出的判斷和規劃不完全相同，但總趨勢一致。當太陽能、風能等發電技術和可靠性、穩定性得以充分實現，當其發電成本不斷下降最終達到甚至低于常規能源發電（水電、煤電等）時，可再生能源應當上升為主力能源之一，至少在某些地區可以實現。
聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的《可再生能源與減緩氣候變化特別報告》（SRREN）的最高情景樂觀認為，到2050年可再生能源將可滿足77％的能源需求。歐洲轉型政策的先進性、實用性居世界前列，不管是經濟政策還是產業政策，都受制于碳減排政策的框架。
2011年12月的歐盟《2050年能源路線圖》（EU Energy Roadmap 2050）就提出到2050年可再生能源將占到全部能源消費的55％以上。2019年歐洲海上風電新增裝機3627MW，同比增19.6，海上風電機組均單機裝機容量約7.8MW。2019年丹麥風能發電量為16.0Twh（160億千瓦時），占總電量的47%。德國2000年可再生能源在電力消費中的比例為6.2%，2018年增長到約41%，2019年可再生能源發電量占總發電量46% (Fraunhofer研究所)，首次超過化石能源發電，德國《能源方案》提出到2050年可再生能源占能源消費總量的60％和電力消費的80％。英國能源與氣候變化部在《2050年能源氣候發展路徑分析》中探討了遠期可再生能源滿足約60％能源需求的前景。日本在2011年福島核電事故后確定2020年可再生能源將滿足本國20％電力需求的目標，并深入探討了2030年日本進一步提高可再生能源比例的轉型方案。
2018年美國能源部支持完成的《可再生能源電力未來研究》認為，可再生能源可滿足2050年80％的電力需求。數據顯示，雖然特朗普政府不支持2015年2月的《巴黎協定》（The Paris Agreement），但美國的能源轉型仍世界領先。
2019年7月的美國國家海洋及大氣局轄下的環境信息中心的《2018年度氣候狀況》（US State of the Climate 2018）報告顯示，2018年全年的溫室氣體排放量創新高，導致全球氣候暖化的溫室氣體破壞力比1990年增強了43%。報告稱，“自從進入21世紀，每年的溫度都高過1981至2010年期間均值。2018年，全球排放入大氣層內的溫室氣體，包括二氧化碳、甲烷和氮氧化物等持續上升，創下新高紀錄”。報告又指出，2018年是有紀錄以來第4熱的一年，僅次于2015年、2016年和2017年。其中，2016年是自從19世紀中期開始有紀錄以來最熱的一年。
2018年，全球海洋水位連續第7年上升至紀錄性高位；冰川則是連續第30年以令人關注的速度消融。美國溫室氣體排放量在2007年達到了峰值65億噸，2008年金融危機期間一度降至59億噸，2014年又回返至63億噸。由于以往煤炭大規模開采，美國懷俄明州大片土地已不可耕種，所幸近年來美國頁巖革命（shale revolutions）連續取得巨大突破，氣電逐漸取代煤電。美國博地能源（Peabody Energy）、愛國者煤炭（Patriot Coal）、阿爾法資源（Alpha Natural Resources）目前均為破產或基本破產狀態，美國2018年產原煤7.29億噸（2008年為11.34億噸），2019年煤炭消費處于30年來最低水平。美國多個州、市和商業街區設立了雄心勃勃的氣候與可再生能源政策，預計未來美國溫室氣體排放量將呈下降態勢。
國際社會已經達成推動能源轉型的共識，但行動滯后。由于目前全球環境問題嚴峻，倒逼人類的能源、經濟發展模式轉變。2019年，聯合國氣候大會（COP25）于12月2-14日在西班牙馬德里分兩區舉行，會議討論了于2020年后提高各自的減排目標，并為努力適應氣候變遷的發展中國家提供資金支持。為了環境，人類必須走一條謙卑而又可持續的發展之路；為了完成化石能源轉型預定目標，新能源和可再生能源必須加快發展，能源必須替代升級；各國必須協作。
1.9億人居住地將沉落海底
控制全球升溫速度已經迫在眉睫，即使能按照《巴黎協定》提出的，本世紀內要把全球平均氣溫相較工業化前水平升高值控制在2℃之內，并為能控制在1.5℃內而努力。人類的生存環境也將面臨極大的挑戰。意味著即使將升溫控制在2℃以內也不能有效避免氣候變暖帶來的最壞影響。如同中國，美、歐等高層顯然也意識到了溫室氣體、環境惡化加速等所帶來的嚴峻性。2019年，英國《自然通訊》雜志曾發表的一項氣候研究結果認為，海平面上升、海岸洪水對全球岸線的威脅約是先前估計的三倍。美國國家氣象局氣候預測中心（CPC）2019年的研究結果顯示，即使在低碳排場景（即溫室氣體排放在2020年之前達到頂峰，實際不可能）下，仍有約1.9億人居住的濱海區將位于2100年的預計海平面之下。人類所面臨的減排任務十分艱巨。
環境問題是能源轉型的最重要推手，全球氣候極端化，極地、格陵蘭及高山冰川消融加速，海平面急劇上升等環境問題需要全球應對。人類對地球的“改造”日益加速。在加拿大阿沙巴斯克（Ashabasca）等地，油砂開采已經毀壞了大片林地。在北美，有山火、颶風等；在北歐，多次發生森林大火；在北美阿拉斯加，2019年哥倫比亞冰川已經消融了有記錄以來的60%。在俄羅斯的北極圈內，北極冰的快速消融雖可為少數國家開辟北極航道（The Arctic Route），但卻嚴重危及生態文明。在澳洲，有失控的野火。在帕勞、瑙魯等，有災難性的海進（transgression）。在我國山西朔州，煤炭的大規模持續露天開采已毀掉了永定河源頭的泉眼等。工業革命以來人類對生物圈的破壞，超過以往幾十萬年之和。人類想逆轉此類破壞已經難得從容了。在大自然面前，要低下高昂的頭顱，要快速行動。
中國是目前世界上最大的煤炭消費國，是廣被關注的碳排放“大戶”（本段文字中光電、風電數據僅供參考）。國務院于2016年10月27日印發并實施了《"十三五"控制溫室氣體排放工作方案》，實施層面目標較明確。旨促進碳排放的降低，成效顯著。2005年我國煤炭消費在一次能源中占比重約72.4%，此后大約14年的時段內煤炭在能源消費中占比年均降約1%。2018年中國碳排放強度較2005年下降45.8%。2018年我國能源消費總量約46.4億噸標準煤，其中煤炭產量、消費量分別為36.8億噸和37.7億噸，煤炭消費占比59.1%。2018年，光伏發電約1775億千瓦時，同比增50%；風電約3253億千瓦時，同比增16.6。2019年中國總能源消費47.9億噸標煤，原煤產量、消費量分別為37.5億噸和39.4億噸，煤炭消費占總能源消費比約58.2%。2019年全國規模以上總發電量71422.1億千瓦時，同比增3.5%。2019年煤炭發電51654.3億千瓦時，同比增1.9%，占總發電量72%。2019年光伏發電2243億千瓦時，同比增26.4%，占總發電量3.0%；風力發電量3577.4億千瓦時，同比增，占總發電量5%。2019年前三季度棄風電量128億千瓦時，均棄風率約4.2%。能源轉型仍任重道遠。
根據國家發展改革委、國家能源局等16部門聯合印發《關于推進供給側結構性改革 防范化解煤電產能過剩風險的意見》(以下簡稱《意見》)。《意見》提出，到2020年，全國煤電裝機規模控制在11億千瓦以內。但這個數字約等于所有其他國家煤電裝機量之和。從數據看，這個11億千瓦的裝機依然偏高。我國自2017年12月19日，正式啟動全國碳排放交易體系，此乃實現2030年二氧化碳排放達峰承諾的重要措施，也是全球實現溫室氣體達峰的重要組成部分。火電導致的碳排放超標依然是一個問題，如果風電、光伏、水電、核電可以替代部分火電，對于我國乃至世界的碳減排都將發揮重要的作用。
清潔能源高速發展給全球碳減排帶來希望
技術進步是光電和風電發展的根本保證。光電、風電已經成為全球重要的清潔電力來源。用低碳的可再生能源替代高碳能源是可行的，能源轉型已經成為世界各國應對全球氣候變化的一項重要戰略舉措。世界范圍內可再生能源發電量持續增長。2010-2017年全球可再生能源發電量占總發電量的增長情況。截至2017年底，全球可再生能源發電量已經占到全部發電量的26.5％，其中水電占比基本保持不變，而可再生能源發電量（主要是風電和光電）已經從2010年的3.3％增長到了2017年的10.1％。
中國太陽能資源豐富。總體看，我國絕大多數地區均屬于適宜太陽能利用的地區，且太陽輻射資源分布廣泛，分布特點為西部高原大于中東部丘陵和平原、西部干燥區大于東部經濟發達的濕潤區。其中太陽能很豐富區（年輻射總量達到1400kWh/m2以上）約占國土面積的2/3。籠統看，我國陸表水平面太陽輻射的年功率約1.68×103TW，水平面平均輻照度約為175W/m2，高于全球平均水平；2018年，我國陸表水平面年均總輻照量約1486.5kWh/m2，固定式光伏發電年最佳斜面總輻照量約為1726.9 kWh/m2。在光電產業方面，我國光電相關產業的發展在世界上尤為突出，產業規模多年保持世界第一，已經形成了硅材料、硅片、電池、組件為核心的晶體硅太陽能電池產業化技術體系。創造了多晶硅太陽能電池效率的世界紀錄。我國硅基等薄膜電池的研究和技術水平快速提升。
在風電方面，估算我國陸地70m高度層年平均風功率密度達到300W/m2以上的風能資源技術可開發量為2.6TW，70m高度層年平均風功率密度達到200W/m2以上的風能資源技術可開發量為3.6TW。廣闊的海面風能蘊藏量也十分巨大，在離岸距離不超過50km的近海海域內，我國沿海水深不超過50m的海上風力發電實際可裝機容量約為500GW以上。
科學技術的不斷創新是新能源和可再生能源快速發展的先決條件。我國已經成為世界風電設備制造大國；已形成3.6MW以下裝備設計制造技術體系，初步掌握了5MW、6MW整機集成技術；風電機組整機及零部件國產化率達到85％以上。
不僅如此。我國還實現了大規模風電高效、平穩的并網接入技術，解決了大規模風電并網的仿真模擬難題，開發了具有完全自主知識產權的風電功率預測系統。基本解決了低/高電壓穿越技術難題，建成了全球首個100MW級國家風光儲輸示范工程和全球首個海島風電多端柔直（VSC-HVDC）技術示范工程，實現了大規模風電高滲透率并網運行（上述晝夜交替、氣候變化等引發的光電入網波動性與風電類似）。2018年，我國海上風力發電新增裝機容量1.66GW，累計裝機容量達到4.45GW。未來，雙饋異步發電技術仍將是主流，直驅式、全功率變流技術在更大規模風電機組上應用的比例增大，有望成為未來主流技術；各種增速型全功率變流風電機組將得到應用；低風速地區風電設備研發將取得進展；風電場建設和運營的技術水平將日益提高。但風電機組單機容量應持續增大，大型風機柔性葉片技術及機組的核心控制技術亟待發展。
成本下降是新能源和可再生能源快速發展的根本。光伏發電和風力發電的電價成本除了設備投資以外，項目所處的局部資源條件和運行環境都是影響最終電價的重要因素。以往，可再生能源發電技術的電價成本遠高于常規（煤、水等）發電成本而缺乏競爭力。
近10年來，在技術進步和規模化發展的推動下，全球光電和風電的成本快速下降，一些資源條件和運行環境好的項目，其單位電價成本已經達到或低于煤炭等常規能源，可實現平價上網。由于技術進步及供應鏈延長和壯大，歐洲海上風能的發電成本預計2020平均可降至0.05-0.10美元/千瓦時。在美國，135吉瓦（135百萬千瓦）的煤電廠運營成本要高于0.04美元/千瓦時（包括煤炭成本、管理成本），新建的光電和風電場的發電成本平均則可低于0.04美元/千瓦時。2009-2019年，中國光電電池組件和發電系統的成本均下降了90％。顯然，隨著可再生能源成本的持續降低，能源轉型不僅僅具有環境效益，更具一定的經濟效益。
儲能和需求側管理也可有效改善新能源的入網波動性。近年來，儲能（儲電，儲熱，儲冷如LNG岸上氣化前等）技術的快速發展及成本持續下降，使其應用日益廣泛。不僅可減少棄風棄光，還可平抑發電出力，提高電能輸出質量。同時，通過針對性的需求側管理，可以為新能源入網不穩定性找尋求更具創新性的解決方案。
如調整峰谷電價差；通過價格信號鼓勵用戶在谷段多用電、峰段多放電；聯動式地有效利用蓄電、蓄熱、蓄冷、蓄氫等多種能源形式、多種設備資源等。通過時、空多維度的調節，解決新能源出力與負荷同時率（load coincidence factor）差問題，進而降低新能源不穩定對能源供需的影響，促進新能源大規模利用。
電池發展大致包含成本、方便性、電池制造技術、充電時間、環境友好、能效和續航時間等，是能源轉型的重要領域，其經濟意義、環境意義尤為重要。首先，電動汽車的發展是交通業化石能源替代方向之一。全球汽車油料需求約占石油總需求60%以上，電動汽車發展可以有效地替代石油消費。而電池成本快速下降，可加快能源轉型，可加快市場推廣。
鋰電池成本近幾年持續下降，2015年全球鋰電池的成本約為350美元/kWh（千瓦時），2018年動力電池售價則低于150美元/kWh。2017年以后我國電動汽車綜合成本開始低于燃油車。據2018年上半年成本數據，我國電池制造、使用成本等加和僅為燃油車相應成本的50%。此外電池效率也大為提高，2019年我國某些較為先進的實驗室及企業雙結砷化鎵（GaAs）能源效率接近32%，2020年美國可再生能源實驗室（NREL）最新數據其雙結砷化鎵能源效率為32.9%。隨著政府加強基礎設施建設和其他政策支持，即使無政府補貼，電動汽車亦將加速對化石燃油車的替代。
大勢難以逆轉。在戰略實施中，應注意新能源和可再生能源發電不可能達到溫室氣體零排放。據德國環境部資料，即使是風能發電，每千瓦時釋放出約11克二氧化碳，光伏發電釋放量則為68克，以新能源和可再生能源為電源的電動汽車的溫室氣體排放量中也包含了此數值。太陽能電池及其支架系統，風機的葉片、塔桿和傳動裝置等，包括生產、運輸、安裝、連接和維護等環節都會排放溫室氣體，均要分攤計算為發電、用電而發生的排放。在節能和提高能方面，我國單位GDP能耗仍亟待大幅度降低。據世界能源署2017年數據，歐盟的單位（萬元）GDP二氧化碳排放量為0.18千克，日本更低，世界平均水平為0.42千克，而中國則為1.01千克，是世界平均水平的2.4倍。2019年中國單位GDP產值能耗約為0.571噸標準煤/萬元，同比下降2.7%。數字表明節能減排、提高能效仍是能源轉型中的當務之急。
能源轉型要堅持推進
加速能源轉型要抓住關鍵。經濟上要開發出低成本的光電、風電、地熱能、波浪能、生物質能，包括二次能源的氫能等；在環保意義上，要使得可開發的新能源和可再生能源發揮所釋放出的溫室氣體總量明顯小于等效的化石能源等；在市場終端，產業及社會大眾的用能終端應充分使用電能，尤其是分布式用能。
太陽能和風能除了具有資源豐富、清潔、環境友好等優點外，也都具有能量密度較低以及具有一定的間歇性和波動性等缺點。不管從科技創新和技術發展，還是能源政策環境等方面而言，發展太陽能和風能發電都還面臨許多難題。除光電技術、風電技術外，多能互補技術、儲能技術、智能電網技術、大數據技術的發展也有助于克服光電、風電的上述間歇性和波動性。未來應努力建立不同氣候下、能滿足不同用能需求的可再生能源供給體系。
能源轉型要在完善體制機制、克服技術障礙和協調好多方利益的保障下堅持推進。前述2ºC的氣候變暖“天花板”或可左右未來能源領域的資本配置，縮小化石能源的投資。美國、德國等都已較好地利用了市場加政府的作用擠壓了以煤炭業為重點的化石能源業利益范圍。在我國，煤炭的產業調整、轉產等還面臨著復雜的群體性補貼、醫療、退休等一系列特殊的具體問題，社會影響較大，未來針對性政策的出臺與落實甚為關鍵。有業內專家表示，中國的能源結構與供需關系，決定了中國必須大力推進煤炭清潔高效可持續開發利用，并以此作為能源轉型發展的立足點和首要任務。實現了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源。
能源轉型不是快餐文化，可以一蹴而就。通常意義上說，每一次能源轉型都需要數十年甚至上百年的長期持續發展，而不是短短幾年就能實現的。據BP統計資料，石油、天然氣、水電、核電和可再生能源從在能源結構占比上升變化都經歷了較長時間。這些能源在整個能源結構中所占份額的提高基本上都是一個漸進的過程，如石油從1877年在能源結構中占比1%經歷50多年才發展到占比16%。2008年可再生能源(水電不計算在內)在整個能源結構占比1%，2016年才到3.2%。預測要它經歷30多年才可能達到10%。
我們要清醒地認識到能源轉型是一個涉及范圍廣泛且十分復雜的過程，其所需的基礎設施必須在新能源供應和新方式廣泛應用之前就要得到滿足，否則就難以實現能源轉型。我們要充分認識到能源轉型的難度，對能源轉型要保持足夠的定力和推進力，避免急躁，能源轉型是一場持久戰，需要全世界各國同心協力共同推進。（作者：自然資源部油氣資源戰略研究中心原研究員、教授級高級工程師岳來群）
進入21世紀以來，能源尤其是化石能源消費增長強勁，由此產生的后果是大氣碳循環失衡、海水酸化、氣候變暖、生態告急、局部低緯度區沿海風暴潮強度加大，頻次增多等。這一系列后果的主要推手是人類溫室氣體排放增速躥升；不僅如此，生態問題還導致某些生物物種的滅絕或瀕臨滅絕；環境惡化包括了固、液等垃圾的不當拋排，且固廢中含相當多的塑料垃圾，也與化石能源有關。
因此，能源轉型是控制溫室氣體排放的關鍵之一，也是環保能否取得成效的關鍵。
未來，綠色低碳、可持續發展成為人類文明持續繁榮的科學、理性選擇。應共同致力于構建綠色低碳、高效智能、多樣共享的可持續能源供給體系，形成油、氣、可再生能源、核能、煤炭為主的新的能源消費格局 。
抑制環境惡化需全球共同努力
地史上，最近的全球暖期為上新世（Pliocene，距今5.3-2.6百萬年）。地史上冰期、間冰期交互發生的古氣候周期因近代工業革命的巨大影響而劇變，年均高氣溫的間冰期大為延長。據俄羅斯南極冰心以及格陵蘭氣候研究顯示，42萬年以來的二氧化碳、甲烷濃度變化的主要趨勢（周期性）與冰期、間冰期循環類似，但變化加快；目前的二氧化碳、甲烷等高濃度值(量)在以往的42萬年中從未出現過，量值呈線性增加。
從生態問題的極端風險案例分析，如亞庫特等地的永凍層解凍或將導致萬千年前被冰封的未知病毒逸出并危及現代人類健康生活。環境問題從來不是世界一兩個國家努力付出就可以解決的問題，溫室氣體排放的抑制、海平面上升增速的逆轉需要各國的通力協作、共同應對。理想狀態下，在對抗氣候變暖議題上，已不再是一兩個國家主導，而是由多國帶頭，籍由互助、協作達成目標；但在具體行動上，卻依然是“蹣跚而行”甚或寸步難行。
在新能源和可再生能源開發環節，中國政府推出強有力的政策使得能源轉型加速運行。習近平主席曾多次重申中國致力于實現所承諾的減排目標的決心。我國高層顯然意識到了溫室氣體排放可能帶來的跨越國界的災難。近年來，中國的產業結構調整、能源轉型的努力已經走在世界的前列。
2014年6月13日習近平總書記提出“四個革命、一個合作”的能源新戰略，我國能源結構等產生了深刻的變化。2016年12月，《可再生能源發展“十三五”規劃》發布；2017年4月，《能源生產和消費革命戰略（2016-2030）》印發，籍六大戰略以推進能源轉型。
2019年的G20峰會上，中法兩國領導人共同宣布更新國家自主貢獻以體現各自“最高的減排力度”。在能源開發等領域，有兩個層面的能源轉型已經快速推進：在化石能源中，以天然氣、石油等替代煤炭；在大能源中，以新能源和可再生能源替代化石能源。
我國太陽能、風能、地熱能、波浪能等資源豐富，是未來可以信賴的能源。如能快速開發，可以滿足我國社會生產、生活等部分需求。經過多年的發展，我國太陽能光伏發電、風力發電技術已趨于成熟，成本快速下降。在可預見的將來，光電和風電的技術成熟性和經濟性都將達到與常規能源相當的水平，將能加快能源轉型向縱深發展。
在近年來的爭執中，國際社會開始深入探討可再生能源的發展路徑。盡管世界各國根據自我實際對未來能源轉型前景做出的判斷和規劃不完全相同，但總趨勢一致。當太陽能、風能等發電技術和可靠性、穩定性得以充分實現，當其發電成本不斷下降最終達到甚至低于常規能源發電（水電、煤電等）時，可再生能源應當上升為主力能源之一，至少在某些地區可以實現。
聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的《可再生能源與減緩氣候變化特別報告》（SRREN）的最高情景樂觀認為，到2050年可再生能源將可滿足77％的能源需求。歐洲轉型政策的先進性、實用性居世界前列，不管是經濟政策還是產業政策，都受制于碳減排政策的框架。
2011年12月的歐盟《2050年能源路線圖》（EU Energy Roadmap 2050）就提出到2050年可再生能源將占到全部能源消費的55％以上。2019年歐洲海上風電新增裝機3627MW，同比增19.6，海上風電機組均單機裝機容量約7.8MW。2019年丹麥風能發電量為16.0Twh（160億千瓦時），占總電量的47%。德國2000年可再生能源在電力消費中的比例為6.2%，2018年增長到約41%，2019年可再生能源發電量占總發電量46% (Fraunhofer研究所)，首次超過化石能源發電，德國《能源方案》提出到2050年可再生能源占能源消費總量的60％和電力消費的80％。英國能源與氣候變化部在《2050年能源氣候發展路徑分析》中探討了遠期可再生能源滿足約60％能源需求的前景。日本在2011年福島核電事故后確定2020年可再生能源將滿足本國20％電力需求的目標，并深入探討了2030年日本進一步提高可再生能源比例的轉型方案。
2018年美國能源部支持完成的《可再生能源電力未來研究》認為，可再生能源可滿足2050年80％的電力需求。數據顯示，雖然特朗普政府不支持2015年2月的《巴黎協定》（The Paris Agreement），但美國的能源轉型仍世界領先。
2019年7月的美國國家海洋及大氣局轄下的環境信息中心的《2018年度氣候狀況》（US State of the Climate 2018）報告顯示，2018年全年的溫室氣體排放量創新高，導致全球氣候暖化的溫室氣體破壞力比1990年增強了43%。報告稱，“自從進入21世紀，每年的溫度都高過1981至2010年期間均值。2018年，全球排放入大氣層內的溫室氣體，包括二氧化碳、甲烷和氮氧化物等持續上升，創下新高紀錄”。報告又指出，2018年是有紀錄以來第4熱的一年，僅次于2015年、2016年和2017年。其中，2016年是自從19世紀中期開始有紀錄以來最熱的一年。
2018年，全球海洋水位連續第7年上升至紀錄性高位；冰川則是連續第30年以令人關注的速度消融。美國溫室氣體排放量在2007年達到了峰值65億噸，2008年金融危機期間一度降至59億噸，2014年又回返至63億噸。由于以往煤炭大規模開采，美國懷俄明州大片土地已不可耕種，所幸近年來美國頁巖革命（shale revolutions）連續取得巨大突破，氣電逐漸取代煤電。美國博地能源（Peabody Energy）、愛國者煤炭（Patriot Coal）、阿爾法資源（Alpha Natural Resources）目前均為破產或基本破產狀態，美國2018年產原煤7.29億噸（2008年為11.34億噸），2019年煤炭消費處于30年來最低水平。美國多個州、市和商業街區設立了雄心勃勃的氣候與可再生能源政策，預計未來美國溫室氣體排放量將呈下降態勢。
國際社會已經達成推動能源轉型的共識，但行動滯后。由于目前全球環境問題嚴峻，倒逼人類的能源、經濟發展模式轉變。2019年，聯合國氣候大會（COP25）于12月2-14日在西班牙馬德里分兩區舉行，會議討論了于2020年后提高各自的減排目標，并為努力適應氣候變遷的發展中國家提供資金支持。為了環境，人類必須走一條謙卑而又可持續的發展之路；為了完成化石能源轉型預定目標，新能源和可再生能源必須加快發展，能源必須替代升級；各國必須協作。
1.9億人居住地將沉落海底
控制全球升溫速度已經迫在眉睫，即使能按照《巴黎協定》提出的，本世紀內要把全球平均氣溫相較工業化前水平升高值控制在2℃之內，并為能控制在1.5℃內而努力。人類的生存環境也將面臨極大的挑戰。意味著即使將升溫控制在2℃以內也不能有效避免氣候變暖帶來的最壞影響。如同中國，美、歐等高層顯然也意識到了溫室氣體、環境惡化加速等所帶來的嚴峻性。2019年，英國《自然通訊》雜志曾發表的一項氣候研究結果認為，海平面上升、海岸洪水對全球岸線的威脅約是先前估計的三倍。美國國家氣象局氣候預測中心（CPC）2019年的研究結果顯示，即使在低碳排場景（即溫室氣體排放在2020年之前達到頂峰，實際不可能）下，仍有約1.9億人居住的濱海區將位于2100年的預計海平面之下。人類所面臨的減排任務十分艱巨。
環境問題是能源轉型的最重要推手，全球氣候極端化，極地、格陵蘭及高山冰川消融加速，海平面急劇上升等環境問題需要全球應對。人類對地球的“改造”日益加速。在加拿大阿沙巴斯克（Ashabasca）等地，油砂開采已經毀壞了大片林地。在北美，有山火、颶風等；在北歐，多次發生森林大火；在北美阿拉斯加，2019年哥倫比亞冰川已經消融了有記錄以來的60%。在俄羅斯的北極圈內，北極冰的快速消融雖可為少數國家開辟北極航道（The Arctic Route），但卻嚴重危及生態文明。在澳洲，有失控的野火。在帕勞、瑙魯等，有災難性的海進（transgression）。在我國山西朔州，煤炭的大規模持續露天開采已毀掉了永定河源頭的泉眼等。工業革命以來人類對生物圈的破壞，超過以往幾十萬年之和。人類想逆轉此類破壞已經難得從容了。在大自然面前，要低下高昂的頭顱，要快速行動。
中國是目前世界上最大的煤炭消費國，是廣被關注的碳排放“大戶”（本段文字中光電、風電數據僅供參考）。國務院于2016年10月27日印發并實施了《"十三五"控制溫室氣體排放工作方案》，實施層面目標較明確。旨促進碳排放的降低，成效顯著。2005年我國煤炭消費在一次能源中占比重約72.4%，此后大約14年的時段內煤炭在能源消費中占比年均降約1%。2018年中國碳排放強度較2005年下降45.8%。2018年我國能源消費總量約46.4億噸標準煤，其中煤炭產量、消費量分別為36.8億噸和37.7億噸，煤炭消費占比59.1%。2018年，光伏發電約1775億千瓦時，同比增50%；風電約3253億千瓦時，同比增16.6。2019年中國總能源消費47.9億噸標煤，原煤產量、消費量分別為37.5億噸和39.4億噸，煤炭消費占總能源消費比約58.2%。2019年全國規模以上總發電量71422.1億千瓦時，同比增3.5%。2019年煤炭發電51654.3億千瓦時，同比增1.9%，占總發電量72%。2019年光伏發電2243億千瓦時，同比增26.4%，占總發電量3.0%；風力發電量3577.4億千瓦時，同比增，占總發電量5%。2019年前三季度棄風電量128億千瓦時，均棄風率約4.2%。能源轉型仍任重道遠。
根據國家發展改革委、國家能源局等16部門聯合印發《關于推進供給側結構性改革 防范化解煤電產能過剩風險的意見》(以下簡稱《意見》)。《意見》提出，到2020年，全國煤電裝機規模控制在11億千瓦以內。但這個數字約等于所有其他國家煤電裝機量之和。從數據看，這個11億千瓦的裝機依然偏高。我國自2017年12月19日，正式啟動全國碳排放交易體系，此乃實現2030年二氧化碳排放達峰承諾的重要措施，也是全球實現溫室氣體達峰的重要組成部分。火電導致的碳排放超標依然是一個問題，如果風電、光伏、水電、核電可以替代部分火電，對于我國乃至世界的碳減排都將發揮重要的作用。
清潔能源高速發展給全球碳減排帶來希望
技術進步是光電和風電發展的根本保證。光電、風電已經成為全球重要的清潔電力來源。用低碳的可再生能源替代高碳能源是可行的，能源轉型已經成為世界各國應對全球氣候變化的一項重要戰略舉措。世界范圍內可再生能源發電量持續增長。2010-2017年全球可再生能源發電量占總發電量的增長情況。截至2017年底，全球可再生能源發電量已經占到全部發電量的26.5％，其中水電占比基本保持不變，而可再生能源發電量（主要是風電和光電）已經從2010年的3.3％增長到了2017年的10.1％。
中國太陽能資源豐富。總體看，我國絕大多數地區均屬于適宜太陽能利用的地區，且太陽輻射資源分布廣泛，分布特點為西部高原大于中東部丘陵和平原、西部干燥區大于東部經濟發達的濕潤區。其中太陽能很豐富區（年輻射總量達到1400kWh/m2以上）約占國土面積的2/3。籠統看，我國陸表水平面太陽輻射的年功率約1.68×103TW，水平面平均輻照度約為175W/m2，高于全球平均水平；2018年，我國陸表水平面年均總輻照量約1486.5kWh/m2，固定式光伏發電年最佳斜面總輻照量約為1726.9 kWh/m2。在光電產業方面，我國光電相關產業的發展在世界上尤為突出，產業規模多年保持世界第一，已經形成了硅材料、硅片、電池、組件為核心的晶體硅太陽能電池產業化技術體系。創造了多晶硅太陽能電池效率的世界紀錄。我國硅基等薄膜電池的研究和技術水平快速提升。
在風電方面，估算我國陸地70m高度層年平均風功率密度達到300W/m2以上的風能資源技術可開發量為2.6TW，70m高度層年平均風功率密度達到200W/m2以上的風能資源技術可開發量為3.6TW。廣闊的海面風能蘊藏量也十分巨大，在離岸距離不超過50km的近海海域內，我國沿海水深不超過50m的海上風力發電實際可裝機容量約為500GW以上。
科學技術的不斷創新是新能源和可再生能源快速發展的先決條件。我國已經成為世界風電設備制造大國；已形成3.6MW以下裝備設計制造技術體系，初步掌握了5MW、6MW整機集成技術；風電機組整機及零部件國產化率達到85％以上。
不僅如此。我國還實現了大規模風電高效、平穩的并網接入技術，解決了大規模風電并網的仿真模擬難題，開發了具有完全自主知識產權的風電功率預測系統。基本解決了低/高電壓穿越技術難題，建成了全球首個100MW級國家風光儲輸示范工程和全球首個海島風電多端柔直（VSC-HVDC）技術示范工程，實現了大規模風電高滲透率并網運行（上述晝夜交替、氣候變化等引發的光電入網波動性與風電類似）。2018年，我國海上風力發電新增裝機容量1.66GW，累計裝機容量達到4.45GW。未來，雙饋異步發電技術仍將是主流，直驅式、全功率變流技術在更大規模風電機組上應用的比例增大，有望成為未來主流技術；各種增速型全功率變流風電機組將得到應用；低風速地區風電設備研發將取得進展；風電場建設和運營的技術水平將日益提高。但風電機組單機容量應持續增大，大型風機柔性葉片技術及機組的核心控制技術亟待發展。
成本下降是新能源和可再生能源快速發展的根本。光伏發電和風力發電的電價成本除了設備投資以外，項目所處的局部資源條件和運行環境都是影響最終電價的重要因素。以往，可再生能源發電技術的電價成本遠高于常規（煤、水等）發電成本而缺乏競爭力。
近10年來，在技術進步和規模化發展的推動下，全球光電和風電的成本快速下降，一些資源條件和運行環境好的項目，其單位電價成本已經達到或低于煤炭等常規能源，可實現平價上網。由于技術進步及供應鏈延長和壯大，歐洲海上風能的發電成本預計2020平均可降至0.05-0.10美元/千瓦時。在美國，135吉瓦（135百萬千瓦）的煤電廠運營成本要高于0.04美元/千瓦時（包括煤炭成本、管理成本），新建的光電和風電場的發電成本平均則可低于0.04美元/千瓦時。2009-2019年，中國光電電池組件和發電系統的成本均下降了90％。顯然，隨著可再生能源成本的持續降低，能源轉型不僅僅具有環境效益，更具一定的經濟效益。
儲能和需求側管理也可有效改善新能源的入網波動性。近年來，儲能（儲電，儲熱，儲冷如LNG岸上氣化前等）技術的快速發展及成本持續下降，使其應用日益廣泛。不僅可減少棄風棄光，還可平抑發電出力，提高電能輸出質量。同時，通過針對性的需求側管理，可以為新能源入網不穩定性找尋求更具創新性的解決方案。
如調整峰谷電價差；通過價格信號鼓勵用戶在谷段多用電、峰段多放電；聯動式地有效利用蓄電、蓄熱、蓄冷、蓄氫等多種能源形式、多種設備資源等。通過時、空多維度的調節，解決新能源出力與負荷同時率（load coincidence factor）差問題，進而降低新能源不穩定對能源供需的影響，促進新能源大規模利用。
電池發展大致包含成本、方便性、電池制造技術、充電時間、環境友好、能效和續航時間等，是能源轉型的重要領域，其經濟意義、環境意義尤為重要。首先，電動汽車的發展是交通業化石能源替代方向之一。全球汽車油料需求約占石油總需求60%以上，電動汽車發展可以有效地替代石油消費。而電池成本快速下降，可加快能源轉型，可加快市場推廣。
鋰電池成本近幾年持續下降，2015年全球鋰電池的成本約為350美元/kWh（千瓦時），2018年動力電池售價則低于150美元/kWh。2017年以后我國電動汽車綜合成本開始低于燃油車。據2018年上半年成本數據，我國電池制造、使用成本等加和僅為燃油車相應成本的50%。此外電池效率也大為提高，2019年我國某些較為先進的實驗室及企業雙結砷化鎵（GaAs）能源效率接近32%，2020年美國可再生能源實驗室（NREL）最新數據其雙結砷化鎵能源效率為32.9%。隨著政府加強基礎設施建設和其他政策支持，即使無政府補貼，電動汽車亦將加速對化石燃油車的替代。
大勢難以逆轉。在戰略實施中，應注意新能源和可再生能源發電不可能達到溫室氣體零排放。據德國環境部資料，即使是風能發電，每千瓦時釋放出約11克二氧化碳，光伏發電釋放量則為68克，以新能源和可再生能源為電源的電動汽車的溫室氣體排放量中也包含了此數值。太陽能電池及其支架系統，風機的葉片、塔桿和傳動裝置等，包括生產、運輸、安裝、連接和維護等環節都會排放溫室氣體，均要分攤計算為發電、用電而發生的排放。在節能和提高能方面，我國單位GDP能耗仍亟待大幅度降低。據世界能源署2017年數據，歐盟的單位（萬元）GDP二氧化碳排放量為0.18千克，日本更低，世界平均水平為0.42千克，而中國則為1.01千克，是世界平均水平的2.4倍。2019年中國單位GDP產值能耗約為0.571噸標準煤/萬元，同比下降2.7%。數字表明節能減排、提高能效仍是能源轉型中的當務之急。
能源轉型要堅持推進
加速能源轉型要抓住關鍵。經濟上要開發出低成本的光電、風電、地熱能、波浪能、生物質能，包括二次能源的氫能等；在環保意義上，要使得可開發的新能源和可再生能源發揮所釋放出的溫室氣體總量明顯小于等效的化石能源等；在市場終端，產業及社會大眾的用能終端應充分使用電能，尤其是分布式用能。
太陽能和風能除了具有資源豐富、清潔、環境友好等優點外，也都具有能量密度較低以及具有一定的間歇性和波動性等缺點。不管從科技創新和技術發展，還是能源政策環境等方面而言，發展太陽能和風能發電都還面臨許多難題。除光電技術、風電技術外，多能互補技術、儲能技術、智能電網技術、大數據技術的發展也有助于克服光電、風電的上述間歇性和波動性。未來應努力建立不同氣候下、能滿足不同用能需求的可再生能源供給體系。
能源轉型要在完善體制機制、克服技術障礙和協調好多方利益的保障下堅持推進。前述2ºC的氣候變暖“天花板”或可左右未來能源領域的資本配置，縮小化石能源的投資。美國、德國等都已較好地利用了市場加政府的作用擠壓了以煤炭業為重點的化石能源業利益范圍。在我國，煤炭的產業調整、轉產等還面臨著復雜的群體性補貼、醫療、退休等一系列特殊的具體問題，社會影響較大，未來針對性政策的出臺與落實甚為關鍵。有業內專家表示，中國的能源結構與供需關系，決定了中國必須大力推進煤炭清潔高效可持續開發利用，并以此作為能源轉型發展的立足點和首要任務。實現了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源。
能源轉型不是快餐文化，可以一蹴而就。通常意義上說，每一次能源轉型都需要數十年甚至上百年的長期持續發展，而不是短短幾年就能實現的。據BP統計資料，石油、天然氣、水電、核電和可再生能源從在能源結構占比上升變化都經歷了較長時間。這些能源在整個能源結構中所占份額的提高基本上都是一個漸進的過程，如石油從1877年在能源結構中占比1%經歷50多年才發展到占比16%。2008年可再生能源(水電不計算在內)在整個能源結構占比1%，2016年才到3.2%。預測要它經歷30多年才可能達到10%。
我們要清醒地認識到能源轉型是一個涉及范圍廣泛且十分復雜的過程，其所需的基礎設施必須在新能源供應和新方式廣泛應用之前就要得到滿足，否則就難以實現能源轉型。我們要充分認識到能源轉型的難度，對能源轉型要保持足夠的定力和推進力，避免急躁，能源轉型是一場持久戰，需要全世界各國同心協力共同推進。（作者：自然資源部油氣資源戰略研究中心原研究員、教授級高級工程師岳來群）
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