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工业革命以来，煤炭、石油、天然气、水电、核能与可再生能源等相继大规模地进入了人类活动领域。能源结构的演变推动并反映了世界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球气候。人类活动引起的二氧化碳排放主要来自于化石能源的利用。

能源结构的变迁反映了科学技术的发展和人类生产生活方式的改善，也直接影响二氧化碳排放。从主要国家30多年来能源结构变迁的历史来看，资源禀赋决定一次能源开发，国际贸易的发展促进了一次能源消费结构向清洁低碳方向发展，发展阶段的差异使得发展中国家和发达国家的能源结构变迁呈现出较大差异。政府政策倾向的演变对核能和天然气的消费比重变化产生了较大影响。能源安全、环境恶化、气候变暖加快了风电、太阳能、生物质发电等新型清洁能源的发展进程。

资源禀赋决定一次能源开发

中国、印度的煤炭资源丰富，煤炭在能源生产中的比重也较高。印度的城市化水平较低，农村人口较多，农村生物质能占据了较大份额。美国的煤炭资源也相对丰富，煤炭产量在全部能源产量中的比重接近40%。美国的石油资源也比较丰富，但受政策制约，石油产量比重处于较低水平。俄罗斯的石油和天然气资源非常丰富，占据其全部能源生产的绝大部分。德国的化石能源资源非常贫乏，相对于石油和天然气，其煤炭资源略显优势，因此在德国的能源生产结构中，煤炭占据了较高份额。英国、意大利的油气产量份额较高。

法国和日本是化石能源资源极为贫乏的国家，国内能源生产主要来自核电。加拿大、意大利、日本、巴西的水力资源比较丰富，水电具有较高的成本和环保优势，因此这些国家的水电比重也相对较高。意大利的地热资源相当丰富，并得到了较好的开发利用，在能源生产结构中占有重要地位。此外，巴西的生物质能源产业受政府政策支持较多，生物质能比重也比较高。

多因素推动能源生产结构变迁

发展中国家能源需求增长较大，能源生产增量主要来自化石燃料。中国、印度和巴西在城市化进程中，农村人口比重的下降、农村生活水平的改善和优质能源可获得性的提高，大大降低了生物质能在能源生产总量中的比重。随着工业化的推进和本国能源资源禀赋约束逐渐凸显，煤炭在中国和印度能源生产中的地位持续上升，水电和石油则在巴西能源生产中的地位持续上升。

发达国家的能源生产增量受政策影响较大。美国是世界上最大的发达国家，经济结构朝低能耗型方向调整，能源生产总量增长缓慢。随着1975年北海油田的大规模开发投产，英国石油产量在短期内急剧增长，石油比重大幅上升，保持了20多年的石油净出口，近年开始转向净进口。第一次世界石油危机后，美国政府鼓励石油代替。受资源和环境保护政策以及安全政策的限制，美国国内石油开发受到了较多约束，由此导致石油比重持续下降，到2008年下降了18%。1978年美国通过了《发电厂和工业燃料使用法案》，限制以石油和天然气为燃料的发电厂建设，鼓励发展煤电。1971～1990年美国煤炭比重持续上升，之后基本稳定在35%；天然气比重先略有下降，到1986年开始有所上升，进入21世纪以来，基本维持在27%左右。

巴西从20世纪70年代开始，能源结构逐步实现了多元化。其中，可再生能源在本国能源消费结构中一直占据半壁江山。 宋 雨 提供

受石油危机的影响，在20世纪70年代，发达国家核电事业发展非常迅速。1979年美国发生了三哩岛核电事故，对世界核电发展产生了深远影响。事故之后，美国政府加强了对核电的安全管理，基本没有发展新核电。直到近年，核电政策才有所松动。1986年前苏联的切尔诺贝利核电厂发生重大事故后，全球核电发展进入低迷期，仅有法国、日本等少数国家的核电在持续增长。截至2008年，法国的核电占能源生产比重攀升到77%，日本核电比重达到30%。

20世纪70年代初期，德国、英国、日本等国的煤炭生产比重相当高，在之后的20年内急剧下降。1975年巴西开始实施乙醇汽油政策，规定在国内销售的汽油中必须加2%～5%的乙醇，此后又陆续提高添加比例，商品化的可再生能源比重逐渐增高。

可再生能源快速增长

20世纪70年代以来，为积极应对能源、环境和气候挑战，世界主要国家特别是发达国家都不同程度地加快了替代能源和可再生能源的发展步伐。

在20世纪的后30年中，德国、意大利、日本等重视环境的欧盟国家和化石能源资源极端贫乏的国家，其可再生能源比重有所上升。进入21世纪以来，随着全球化石燃料价格的飞涨和全球气候政策的推动，可再生能源无论是在美国、欧盟、日本等发达国家或地区，还是在中国、印度、巴西等发展中大国，都受到了前所未有的重视。

尽管可再生能源在能源生产总量中的比重还比较低，但增长速度非常快。以风电为例，据全球风能委员会的统计，2009年全球新增风力发电装机容量为3750万千瓦，相当于25座大型核电站，总发电量同比增长了31%。其背景是风力发电排出的二氧化碳温室气体较少、成本较低，被视为石油的替代能源日益受到世界各国的关注。其中，美国和中国的风电建设大潮最为引人注目。2009年风电新增装机容量最多的是中国，为1300万千瓦，连续两年实现了倍增。其后则是美国992万千瓦和西班牙246万千瓦。从总发电量来看，美国居首位，高达3516万千瓦。

消费结构与生产结构变化大体相同

印度、德国、美国、日本、意大利和法国通过大量进口，较大地提高或维持了石油在全部能源供应中的比重。发达国家石油供应比重呈现显著下降趋势，是为了显现能源的替代效应。石油资源相对贫乏的发展中国家，如中国、印度，在经济起飞时随着用油的增长和对外贸易的发展，石油在能源供应中的比重总体上保持上升态势。

随着天然气贮运条件的改善，天然气贸易增长比较快，目前已形成了欧洲管道运输、亚太运输、北美管道运输三大天然气贸易市场。天然气在日本等一些发达国家的能源供应中的比重有所上升。美国、德国、意大利是世界三大管道天然气进口国。2008年这3个国家进口量占世界总量的38%。日本为世界最大的进口国。在亚太地区，中国、印度等潜力也很大。与煤炭和石油相比，天然气作为一种相对清洁、低碳能源，在未来30年将保持较快发展。对于中国等一些天然气比重较低的国家，天然气在能源供应中的比重还将有较大的上升空间。

终端能源消费清洁化趋势显著

在能源供应中，煤炭所占比重较高，但在终端消费中，其比重明显较低。煤炭直接用于终端消费，不仅利用效率低，而且会造成严重的环境污染问题，为此各国都倾向于将煤炭转换成清洁、易传输的电力，再供终端用户使用。中国、印度、巴西等国家由于交通运输业增长较快，成品油的需求较大，在终端能源消费中的比重增长较快。

天然气作为一种相对清洁、低碳的优质能源、受到越来越多的重视。对于中国、印度、巴西等天然气资源并不丰富的国家，倾向于直接用于终端消费。在这些国家的终端能源消费中，天然气比重上升。尽管发达国家的天然气占终端能源比重较高，但近40年没有出现显著增长，其原因主要在于天然气用于发电比例较高。在发展中国家，随着经济增长和社会进步，电力比重显著上升；而对于发达国家，工业化进程已完成，对电力的需求增长较低，因此电力在终端能源消费中的比重增长缓慢。

发展中国家工业用能比重增长较快

终端能源消费结构的变迁与产业结构的变迁具有趋同性，在发展中国家完成工业化进程之前，工业部门对能源的需求自然较多，因此工业部门用能占全部终端用能比重较高、甚至出现上升趋势。待工业化进程接近完成时，工业在国民经济中的比重开始下降，工业用能比重也要相应下降。1971～2006年，印度的工业增加值比重从21.6%缓慢增长到29.5%，工业用能占全部终端用能比重由23.6%增长到28.8%；中国的工业增加值比重从42.2%经过多次反复波折增长到48.5%，工业用能比重也由32.4%增长到42.9%；巴西的工业增加值比重由38.2%增长到1984年的45.2%高峰之后，缓慢下降到20世纪末的26%左右，最近10年又有较快增长，其能源比重在20世纪七八十年代期间持续上升，之后有所波折，到2006年增长到39.9%。

美国等发达国家已经完成了工业化进程，工业用能比重下降。各部门用能占全部终端用能比重的变化，除了产业结构调整的原因以外，终端能源品种结构变化发挥了重要作用。

发电能源结构中油电比重大幅下降

中国、印度的煤炭资源丰富，煤电占据了绝大部分发电量，并在过去的工业化进程中出现上升趋势。2000～2006年中国和印度的煤电增量分别占他们全部发电增量的82%和61%。巴西的水力资源非常丰富，尽管水电比重有所下降，但目前仍然占该国80%以上的发电量。2000～2006年巴西水电增量占全部发电增量的74%。加拿大与巴西类似，水电比重较高，近年的电力增量全部来自水电，其他能源发电量减少。

原油发电占全部发电量比重都比较低。从时间尺度上看，油电比重呈现下降趋势。原来油电比重较高的国家，油电逐渐被其他能源所替代。意大利油电比重由1990年的48%迅速下降到2006年的15%，主要是被天然气发电替代。日本的油电主要是被煤电、气电和核电所替代。由于全球气候变化问题日益受到重视，风电、生物质发电等可再生能源发电技术正以较快速度进入市场。