因此，从能源文明发展的角度，唯有天然气能够作为跨越化石能源体系和核能能源体系的桥梁，通达终极能源安全，并实现能源文明可持续发展。

3 经合组织主要国家的能源结构转型特征

经合组织（OECD）国家的这轮能源结构转型以1998年天然气在一次能源结构占比超过煤炭为标志（见图4），并伴随可再生能源的兴起；以“双增长、单替代”为主要特征，即天然气和可再生能源双增长替代煤炭能源。对石油的小幅替代主要集中在燃油发电领域，2013年后基本完成，此后石油在经合组织国家的能源结构占比基本稳定。受日本福岛核事故影响， 2011年后经合组织国家的核能占比下降了约2.0个百分点。总体上，2013年后经合组织国家的水电、石油和传统核能在能源结构中的占比基本保持稳定，2019年三者共计51.28%。这类没有明显参与结构调整的能源系列及其相应的结构占比，以下称为“能源转型基系”和“能源转型基值”。

3.1 美国的能源结构转型特征

图4 经合组织国家一次能源结构变化特征

图5 1965-2019年美国能源结构变化

美国引领世界能源技术前沿，其能源结构转型特征对于世界能源结构转型具有指导性（见图5）。2000年之后，美国一次能源消费进入高原期，其石油、天然气、核能、可再生能源和水电均居世界前列。其能源结构转型始于2005年，采用“中基值、双增长、单替代”的稳健能源转型模式。美国的石油消费在2007年就已调整到位，基本退出了燃油发电，此后石油在一次能源结构中的占比介于37.55%～39.29%之间；核能和水电占比稳定在11%左右。即美国采用“石油+核能+水电”三种能源作为转型基系，2019年基值为49.66%。其煤炭消费在2005年达峰，结束了长达34年的持续增长，此后的14年以平均-4.67%的速度震荡下行；2019年煤炭产量、消费量和燃煤发电量分别降至2005年的61.54%、49.63%和48.35%，降幅最大的为燃煤发电。尽管美国在2000年后进入新一轮的煤炭科技创新周期，而且20世纪80年代中期开始的一系列兼并重组也有利于增强煤炭行业稳定和海外竞争力[12]，然而，2009年页岩气革命、可再生能源快速发展，以及来自环境可持续发展的压力，加速了对煤炭的替代。就电力而言，2005-2019年燃煤和燃油发电占比分别减少27和2个百分点，燃气发电和可再生能源分别增加了20和9个百分点，天然气对煤炭电力替代的贡献率为66.67%（假定燃油发电均由天然气替代）。值得注意的是，受核电发展和环境保护制约，美国水电在上世纪80年代中后期进入后大坝时代，一批老水电站退役和新建水电站规模减小，使水电在一次能源结构中的占比从80年代初的平均4.65%，降至90年代以来的平均2.7%。尽管抽水蓄能已被纳入可再生能源政策框架，但其作用主要是减缓水电降幅[13]。

3.2 德国的能源结构转型特征

德国的煤炭、核能、可再生能源、节能降耗技术领域处于世界前列，但不生产石油，仅生产少量天然气和水电（见图6）。其煤炭和核能产量在上世纪80年代初曾居世界第三、第五位，2019年均居世界第八位；可再生能源消费量居世界第三位；一次能源消费在1990年就从高原期转入下降期。德国的能源结构转型始于2000年，总体采用两步法错峰替代。能源转型基系主要为石油、天然气和水电。其中，油气之间存在2个百分点的微幅替代，天然气平均22.5%、石油平均35.48%，油气当量基本稳定在58%左右，加上水电1.37%，能源转型基系平均59.37%，即德国只有40%左右的能源纳入这轮转型。事实上，德国最先启动的是对核能的替代，日本福岛核事故后替代提速。其核能在一次能源结构占比从2000年的11.95%降至2019年的5.09%。对煤炭的替代从2014年开始，2000-2014年煤炭在一次能源结构中的占比基本稳定在24.68%，2014年之后煤炭快速退出，从2014年的25.31%快速降至2019年的17.53%。鉴于德国传统核能起步早，仿星器等核聚变技术处于世界领先水平[14]，加之地处欧洲开放的电力市场环境，因此，其用可再生能源快速替代传统核能的举措具有超前性，但也为弃核付出了高昂的代价[15]。

图6 1965-2019年德国能源结构变化

3.3 日本的能源结构转型特征

日本受福岛核事故影响，其能源结构转型从2015年后才真正开始（见图7）。2018年，日本《能源基本计划》提出，在2030年的电力占比中，化石燃料将减至56%，可再生能源发电和核电占比44%，其中核电占比20%～22%[16]，具有多能并举特征。该计划对化石能源采用笼统指标，主要是由于化石能源在其一次能源结构中占比高达87.45%，但日本本土不生产油气，且煤炭99.64%靠进口，未来需要根据国际化石能源市场趋势进行调整。过去半个世纪，日本三大化石能源的发展趋势总体是清晰的，即减油、增气、增煤。石油在日本一次能源占比从1972年达到77%的峰值后，在过去近50年中震荡下行，近5年年均下降2.0个百分点，目前占比约40%。天然气的占比则持续增长，直到2014年后因国家一次能源消费总量下降和国际LNG气价高企而逐步减少，目前在一次能源结构中占比20.84%。天然气在福岛核事故之后成为该国电力系统占比最大的主力电源。20世纪70年代以后的多次石油危机和2000年以后国际油气价格持续攀升，使煤炭在日本一次能源结构中占据重要位置，在2014年《能源基本计划》中被定位为日本“重要基本负荷电源”之一[17]，2017年在一次能源结构中占比达到历史高位（26.97%），近两年仍处于高原期，2019年为26.27%。日本燃煤发电效率从上20世纪90年代以来就居世界最高水平，目前能效为42%；2030年后将使用IGCC和IGFC两类技术，发电效率将分别提高到50%和55%[18]。结合日本新一代核聚变技术进展[19]，初步判断未来10年日本的石油降幅超过煤炭，能源结构转型采用“中基值、双增长、单降或双降”模式，即将现有化石能源份额（87.45%）中的“56个百分点”纳入转型基系，仅“31个百分点”用于转型替代。转型基系中，如天然气和煤炭2030年合计占比32%～34%，则石油占比就需要低于28%，即石油降幅大于前两者。核能将快速发展并超过福岛核事故前的水平（13%）；可再生能源快速发展，但占比达到22%仍有一定不确定性。总体看，日本要实现2018年《能源基本计划》目标具有相当的难度；而一旦实现，就基本能做到50%能源自给。