保持全球能源转型势头

Valerie J. KarplusCarnegie Mellon University Harvard Project on Climate Agreements 2025 年 9 月 12 日 保持全球能源转型势头 Valerie J. Karplus Carnegie Mellon University 2025 年 9 月 12 日 about the harvard project on climate agreements The Harvard Project on Climate Agreements is a Harvard-University-wide initiative established in 2007to identify and advance scientifically sound, economically sensible, and politically pragmatic publicpolicy options for addressing global climate change. Drawing upon leading thinkers from around theworld, the Harvard Project conducts research on policy architecture, key design elements, and institu-tional dimensions of international and domestic climate-change policy. The Harvard Project is directedby Robert N. Stavins, A.J. Meyer Professor of Energy and Economic Development, Harvard KennedySchool. For more information, see the Harvard Project’s website:www.hks.harvard.edu/hpca. acknowledgements The Harvard Project on Climate Agreements is grateful toEnergy Foundation Chinafor support for thepreparation of this paper and of a larger project exploring the intersection of trade and climate-changepolicy. Information on sponsors of other Harvard Project initiatives and on programmatic supportcanbe found on thewebsite. citation information Karplus,Valerie J.“Sustaining the Global Energy Transition.”Discussion Paper. Cambridge, Massachu-setts: Harvard Project on Climate Agreements.September2025. The views expressed in this publication are those of the author alone. These views do not necessarilyreflect those of the Harvard Project on Climate Agreements; Harvard University; any of the Univer-sity’s constituent schools or programs; or Energy Foundation China. This publication has not under-gone formal review and approval. It has been released to elicit feedback and to encourage debate onimportant public policy challenges. Copyright belongs to the author(s). Publications may be down-loaded for personal use only. 摘要 高利率、贸易紧张局势和能源地缘政治问题，加之美国气候政策的突然转向，引发了人们对全球能源转型前景的质疑。本文旨在探讨这些新形势对全球各行业推进深度脱碳技术部署势头的影响。目前，深度脱碳的推动因素在不同行业间呈现出更大的差异化。不同行业实现深度脱碳的赋能要素差异显著：部分行业清洁技术安装成本已与传统技术持平，而另一些行业仍面临巨大资本运营成本障碍或供应链安全问题。尽管专项气候政策仍然重要，但要维持转型势头，还需要关注推动能源转型的更广泛的制度性因素。解决新能源基础设施建设的瓶颈、构建供应链互信、拓展低成本能源和基础设施项目融资渠道，不仅是满足近期发展需求的“无悔”策略，还能为未来提升气候雄心创造更多机会并释放更大潜力。 1. 引言 全球能源转型已站在十字路口。许多深度脱碳所需技术的成本，特别是在电力和交通领域，已降至与传统技术持平或接近持平。2024 年，91% 新投产的公用事业规模可再生能源项目的平准化发电成本已低于最廉价的化石燃料替代方案（Dardour 等人 2025）。同时，自 1991 年以来，锂离子电池的实际价格已下降 97%（Ziegler 和 Trancik 2020）。然而，部分国家气候行动的意愿正在减弱（Groom 2025；Sabin Center 2025）。新兴清洁能源技术的研发和生产集中在少数几个国家，其中中国扮演着至关重要的角色 (S&P GlobalCommodity Insights 2025)。对供应链地理集中、利率上升以及保护主义贸易政策抬头等问题的担忧，可能会减缓清洁技术的开发和推广进程，即便是那些设定了宏伟气候目标的国家也不例外 (BNEF 2025)。如图 1 所示，过去 60 年间，一次能源消费结构明显呈现出从化石能源向非化石能源转变的趋势。然而，与预期的气候变化减缓需求相比，这一转变进程至今仍然相对缓慢。面对这些阻力，我们如何才能维持并最终加速能源转型的势头？ 回答这个问题变得愈发复杂：随着转型成本和更广泛的动态因素在各经济部门间的差异日益显著，推动变革的关键点也随之呈现多元化。在电力和交通领域，低碳技术成本已与现有技术持平或接近持平，因此其推广应用取决于与演进中系统的整合。随着这些技术的规模化应用，基础设施日益成为瓶颈——包括电动汽车 (EV) 充电设施、发电设备、输配电网络的选址与升级，以及运营灵活性的提升。随着电力系统承载更多终端用途，对网络物理威胁或气候驱动的极端事件引发的停电情况的抵御能力变得愈发重要。相比之下，工业部门面临的挑战则截然不同。实施工业流程的深度脱碳技术不仅需要大量资本投入，还会导致更高的运营成本。事实上，无论是公用事业公司投资建设大型发电机组，还是家庭购置新车，亦或是工厂重新设计生产流程，只要脱碳需要大量前期成本，那么一旦利率或关税上升导致借贷和设备成本增加，转型势头就可能会受到影响。部分原因在于技术及制度环境日益呈现出差异化态势，学者们据此认为，这些差异强化了将政策重点放在特定行业上的必要性 (Stock 2021)。在国际层面，以经济部门为重点的方法也很有说服力，因为包括复杂供应链在内的许多活动都跨越国界，这使得协调转型工作变得更加困难（Oberthür 等人 2021）。 本文旨在结合主要参与方在气候雄心、技术成本以及宏观经济、贸易和国家安全优先事项等方面的持续变化，探讨在主要耗能活动中推进气候变化减缓的路径。第二部分将分析能源转型技术在电力、工业和交通这三个主要二氧化碳 (CO2) 排放部门中日益分化的创新和部署模式。该部分将描述预计具有成本效益的减排策略，并审视这些策略与更广泛的部门及经济发展优先事项的契合度。第三部分将阐述不断变化的气候政策格局，并结合当前成本情况和采用的激励制度，探讨其中存在的差距。该部分将探讨企业和政府在弥合这些差距方面各自扮演的角色。第四部分将探讨一系列可能与转型相互影响的更广泛优先事项：贸易和产业政策、国家安全以及宏观经济稳定性。第五部分将提出若干机遇，旨在实现能源系统现代化，支持经济和安全目标，同时为提高未来气候政策的可行性、雄心和持久性做出贡献。 2. 各经济部门的转型障碍日益分化 虽然在全球任何地方减少一个单位的温室气体 (GHG) 排放对减缓气候变化的贡献大致相同，但实现这一单位减排的成本和复杂程度却千差万别。1这种差异在很大程度上源于不 同部门、产业、公司和流程层面的技术与制度动态，以及它们在各国间不均衡的地理分布状况。因此，我们必须认识到各部门和产业在全球能源转型中的作用及其对脱碳技术部署的影响。据估计，电力、交通和工业领域的 GHG 排放量合计占全球总排放量的 65% 以上（Ritchie 和 Roser 2020）。本文聚焦于这三个部门，因此主要关注 CO2的减排问题。这一选择并非旨在削弱推动农业、废弃物和土地利用领域 GHG 减排解决方案的重要性，这些领域同样需要专门分析以找出差距并制定应对策略。 各种终端用途带来的预期电力需求增长，将改变各部门的能源消费和 GHG 排放结构，使脱碳挑战变得更加复杂。迄今为止的能源转型主要涉及增加清洁能源以及从煤炭转向天然气。然而，在众多模拟的本世纪中叶实现净零 GHG 排放的路径中，降低煤炭及其他化石燃料在发电领域的比重是核心要素（IEA 2021；Larson 等人 2020；CEEW 2022；He 等人2022；Roelfsema 等人 2020）。汽车和工业流程等终端用途的电气化将推高电力需求。数据中心电力需求的预期增长，特别是用于训练人工智能大语言模型 (LLM) 和流程自动化的电力需求，将进一步加剧这一趋势。根据国际能源署的数据，到 2035 年，数据中心的电力需求预计将达到 1,200-1,700 太瓦时，占发达经济体预计电力需求增长的 20%，全球的10% (IEA 2025a)。要在支持温室气体排放持续减少的同时控制成本，关键在于允许多元化技术满足需求。电气化的速度和范围将受到多种因素的影响，这些因素包括新增发电能力的可用性和经济性，以及各种燃料和能源载体的竞争性应用，如天然气等传统化石燃料、石油、电燃料和氢能。 2.1 电力 化石燃料发电仍然是温室气体的主要来源，2023 年占全球总排放量的 31%。电力是国际贸易量最小的商品之一，全球供应的电力中仅有 2.8% 跨越国境 (IEA 2020)。各国在系统结构与效率、制度与政策环境、发电成本（包括部署脱碳替代方案的成本）等方面存在差异（世界银行 2024a）。电力市场呈现不同程度的自由化，这影响着技术选择以及成本向终端消费者的传导。这些市场在风能和太阳能资源的自然禀赋，以及为煤炭和天然气发电部署先进核能和碳捕集与封存 (CCS) 技术的科技水平与监管准备程度上也各不相同。 来源：中国 – Ember (2024)；美国 – 美国能源信息署 (U.S. EIA 2024)；印度 – 中央电力局 (CEA2023)；德国 – 弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 (ISE 2024)；日本 – 资源能源厅 (ANRE 2024)；巴西 – 国家电力系统运营商 (ONS 2024)；加拿大 – 加拿大统计局 (2024) 和加拿大自然资源部 (NRCan 2024)；俄罗斯 – 国际能源署 (IEA 2023