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人类永远在持之以恒、不间断地书写社会螺旋式上升发展的崭新历史篇章。逐步摆脱对化石能源的依赖是人类发展进程中已被证明的不可逆转的前进方向，也是建设生态文明和美丽中国的必然要求，以“高比例可再生能源发展”为目标实现中国能源转型是这宏伟征程中的重要标志。
国家发展和改革委员会能源研究所、国家可再生能源中心2012年以来牵头开展了“中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究”，深入分析了中国能源转型发展的共识愿景和理念宗旨，探索煤炭等化石能源逐步退出中国主导能源的情景及途径，提出高比例使用可再生能源的路径。在生态文明观和能源转型发展路径共识愿景和理念宗旨指导下，高比例使用可再生能源之路也将成为践行生态文明、推动能源转型的必由之路。
面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须通过环境约束倒逼能源发展思路与战略转折时间点。必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。
要实现这一宏伟目标，首先就要大幅度削减污染物排放量，逐步改变环境污染状况，使因能源生产和消费活动引起的各种污染物排放量下降到20世纪70年代末或80年代初的水平。为此，各种大气、重金属等污染物排放必须大幅度削减，对煤炭消费、石油消费形成倒逼机制，2050年，中国的化石能源供应量应控制在10亿吨标准煤左右。
另外，2050年中国的社会经济发展要讲究质量和对世界的影响，国家应对气候变化的措施和二氧化碳的排放水平是衡量国家社会经济发展质量的最公平尺度。到2050年，中国的二氧化碳排放量要与中国人口占世界人口的比例一致，在满足全球气候变暖2℃标准二氧化碳排放总量约束下，中国的二氧化碳排放量要低于世界二氧化碳排放量的1/4，实现“美丽中国”将证明中国的发展对世界人民是有贡献的。所以，在能源转型发展的路径分析中，为了强化能源部门温室排放空间约束，假定2050年全国能源部门和电力部门二氧化碳排放空间（上线）分别为35亿吨和15亿吨。
全面推动中国能源生产和消费方式重大变革，到2050年成功实现能源生产和消费革命。以打造清洁、低碳、安全、可靠的能源系统为目标，考虑传统能源系统锁定效应，提前统筹规划未来能源体系，提早布局能源的生产和应用模式，使化石能源在整个能源系统中的比例降到最低，甚至退出历史舞台，使可再生能源在能源消费中的比重大幅提高，逐步形成以可再生能源为主导的多元、低碳、安全能源供应体系，实现能源节约、清洁能源替代、利用可再生能源充分结合的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式。
在终端能源消费和能源转换环节（电力热力生产）中大幅削减化石能源消费，使高碳化石能源比例降到最低，化石能源总消费量不超过13亿吨标准煤。在终端能源和能源转换环节大幅度发展可再生能源，使清洁低碳能源比重显著上升并占据主导地位，到2050年形成可再生能源为主的能源体系，可再生能源在一次能源供应中的比例达到60%以上、可再生能源发电量占总发电量的比例达到85%以上。
本书基于上述共识，以全面建成中等发达国家和美丽中国、基本摆脱化石能源依赖、实现高比例可再生能源发展为目标，综合比对分析OECD主要国家工业化过程中能源发展路径，把提高能效放在首位并考虑技术进步，设定了2050年全社会电力消费需求、能源资源约束、温室气体排放约束和大气污染物等环境容量约束，以及电力技术经济技术特性等情景信息，利用发电技术升级、电力系统运营限制、能源资源价格，以及电力需求等一系列假设条件，采用电力系统优化模型作为研究手段，以2010年为基准年，分析电力系统多情景下（参考、高比例）2050年满足各项约束条件的电力系统最优经济性运行拓展方案。包括能源替代、环境影响、经济拉动、社会效益等各方面的效益，对发展可再生能源的直接和间接成本投入等进行测算。并以此为基础，从地理分布、时间分布和电力系统运营等方面，在不同情景下优化部署2015—2050年电力系统发展途径，针对不同途径提出可供选择的经济技术可行情景，并提出相应的实施路径方案，同时开展相关电力系统技术展望和运行管理支撑体系的研究工作。
对于21世纪中叶中国发展战略目标已经具备了清晰的定位和阐述，那就是人均国民生产总值达到届时中等发达国家水平、基本实现现代化、建成美丽中国，最终建成富强民主文明和谐的社会主义国家，实现中华民族的伟大复兴。这是中国在经历多年的经验和教训后凝结成的科学共识。
2050年，中国人口将保持在13.8亿人的水平，将实现GDP 282万亿元人民币（2010年价），相当于2010年GDP的7倍。届时，人均GDP将达到3万美元（2005年美元价，按现价，人均为5万～6万美元），中国的GDP将占全球的1/3以上（2011年，OECD人口12.41亿人，GDP总量占世界的73%；同年，中国人口13.41亿人，GDP仅占世界的10%），中国将成为名副其实的世界第一大经济实体（见图3-1）。
图3-1 2010—2050年GDP及其增速
“美丽中国”的发展目标是一个具有丰富含义的战略目标，根本是要实现人与自然、人与人、人与社会的和谐。“美丽中国”首先是要打造一个生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀的天蓝地绿水净的美好家园，这是一切“美丽”的基石。实现“美丽中国”的行动主要体现在以下三个方面：
第一，资源集约节约利用水平大幅提高，各种资源得到全面节约。未来中国需进一步提高资源利用效率，推动资源利用方式转变，加强全过程节约管理，大力发展循环经济，大幅提高能源效率，降低水和土地消耗强度，到2050年能源效率要提高90%以上，水、土地消耗强度应较目前下降60%～70%甚至更高。
第二，污染物排放得以全面削减，环境大幅改善。尽管受地理、气候、扩散条件等因素影响，各时期、各国对污染物排放的环境承载力不同，但毫无疑问，中国各种大气污染物排放至少要较目前削减75%以上，因能源生产和消费活动引起的各种污染物排放量降到中国20世纪70年代末或80年代初的排放水平，空气等环境质量和健康影响要达到世界卫生组织发布的标准。
第三，自然生态系统得到全面修复，人与自然生物和谐相处。努力构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局，在生态功能区保护和建设、国家公园建设、水土流失和土地荒漠化综合治理、生物多样性保护等方面开展全方位工作，并取得切实成效。
如果以OECD国家2010年的经济社会发展水平为参考基准线，设定中国未来能源发展的参考路径，则将会由以煤炭为主转向油气及非化石能源，形成2050年煤炭、油气和非化石能源各占1/3的一次能源供应的参考方案。实现282万亿元GDP，2050年需要一次能源供应量65亿～70亿吨标准煤（化石能源按转换效率折成一次能源，非化石能源按热当量折成一次能源）。
能源与经济是血与肉的关系，如果2050年中国的化石能源供应量超过15亿～20亿吨标准煤，届时各种污染物的排放约束就会被打破，“美丽中国”将无法实现。解决这一瓶颈问题有两条路径：第一，将目前终端用能的电气化比例（22%～24%）提高到2050年的60%以上，终端能源消费量将至少降低50%，这也是目前一些发达国家在过去30年中GDP持续增长（像丹麦增长了80%），但一次能源供应总量不增反降的主要原因；第二，在电力供应中，到2050年，将非化石能源供电比例提高到90%以上，这样就可以将一次能源的供应量降低50%以上。
根据“中国2050年高比例可再生能源情景暨路径研究”的结果，到2050年，中国需要接近32亿吨标准煤的终端能源需求量，由于终端能源需求是60%以上为电力的高比例的可再生能源发展情景，仅需要34亿吨标准煤的一次能源供应量，就可以满足13.8亿人口的生产生活需求和经济发展对能源的需求，2050年的能源系统将是一个高效率的系统，届时可以达到发达国家的平均能源效率水平。
坚持终端能源供应转型为引领，使终端能源消费的电气化程度达到60%以上，电力总消费量提升到15万亿千瓦时左右，人均电力消费11000千瓦时。使电力居于实现高比例可再生能源发展的中心地位，客观上是由电力特性、资源禀赋和能源发展规律所决定的。无论从电力与其他能源品种之间的关系来看，还是从保障能源安全、优化能源结构、促进生态文明建设及和谐社会建设等方面来看，电力的作用都十分重要。
电力驱动数字信息技术和通信技术为支持经济可持续发展发挥着至关重要的基础作用。电力已成为信息时代的重要“血脉”。作为能源载体，电能通过输电网络和储电装置几乎覆盖了整个人类所能触及的任何地域。电力的使用标志着人类文明的进步，电能的使用率也是衡量一个国家经济发展水平的尺度。正是因为电力的重要性和普遍存在性，电力注定会在实现高比例可再生能源发展过程中成为交通、建筑、工业领域变革的重要推动力量。要实现高比例可再生能源发展就必须使电力居于中心地位，加速电力系统的变革，成为具有可再生性、多元化、分散性、灵活性以及以消费者为导向的系统，并从物质层面、操作层面、决策层面提高其灵活性。
“十三五”能源规划目标暨2030年能源发展目标要以2050年实现“美丽中国”为共识，既要考虑到全面深化体制改革过程中可再生能源发展的制约因素造成清洁能源供应不足的问题，也要考虑到为弥补可再生能源发展不足而过度发展化石能源造成生态环境进一步恶化的积重难返问题。因此，我们提出了“三线”思维发展理念和“非零和”社会发展宗旨，以“美丽中国”作为制定“十三五”能源规划暨2030能源发展战略的出发点和指导思想。
“三线”思维发展理念。首先是“底线”，发展是第一要务，到2050年，我国社会经济发展要超越一个底线，人均GDP将达到届时中等发达国家的水平；其次是“红线”，生态环境要恢复持久的碧水蓝天是不可逾越的红线，量化标准是到2050年因能源生产和消费活动引起的各种污染物排放量，包括CO 2 的排放量要降低到20世纪70年代末或80年代初的水平；最后是“生命线”，经济发展离不开能源的支撑，经济发展要以生态文明建设为首要任务，所以，低碳绿色电力是社会经济与生态环境协调发展的生命线。简而言之，经济发展的“底线”、生态环境的“红线”和绿色电力的“生命线”共同决定了我国2050年能源转型发展之路是高比例可再生能源发展之路。
“非零和”发展宗旨。我国2050年高比例可再生能源发展情景的实现，对全世界来讲，将是一个“非零和”事件。除了“三线”思维发展理念，还遵循了四项基本原则，四项基本原则的核心是“非零和”发展宗旨。
第一，市场为主导：需求决定产出和路径。经济是需求，环境也是需求，低碳绿色电力就是解决经济发展与环境保护矛盾的手段。2050年高比例可再生能源发展涉及的每一件事情或行动，不是也不能以某个人的或集团的利益或权势为取向，应坚持市场在资源配置中起决定性作用的指导方针。
第二，经济可承受：高比例可再生能源发展与绿色GDP是相互促进发展的。没有高比例终端电气化，就不存在高比例可再生能源发展情景。未来将是一个能源互联网、信息互联网和物流互联网三网融合的时代，需要一个强大的电力系统支撑，所以高比例可再生能源发展可以推动产业结构调整，加速经济发展方式的转变，提升宏观经济发展质量，结论是高比例可再生能源发展成本是可承受的。
第三，近中远结合：高比例可再生能源发展路径考虑了国家目前的能源基础设施状况，考虑了全面深化体制改革过渡期的必要条件，谋划在远期，落实在近中期。近中期是指“十三五”规划（2020年目标）和国家2030年非化石能源和碳排放目标，远期是指2050年“美丽中国”。近中期是基础，基础打不好，远期目标就无法实现，高比例可再生能源发展研究具有重要的现实意义，由2050年的发展共识，倒逼2020年和2030年的发展路径。
第四，软硬有支撑：“软”是指目前国家开展的全面深化体制和机制改革，“硬”是指全面实现现代化的创新技术发展。首先，发展要与时俱进，创新是生存的根本，低碳绿色电力拥有未来，电力体制改革需要先行一步，利用5～10年的时间，到2025年，我国要建立成一个完全竞争的电力市场；其次，技术创新将是高比例可再生能源发展的硬支撑，能源互联网、物流互联网和信息互联网三网融合，电动汽车、储能、高效的太阳能和风力发电技术将与高比例可再生能源发展形成一个互相推动的发展局面。