節能和碳排放約束下的中國能源結構戰略調整

  一、引  言

 

  中國的一次能源結構以煤炭為主。① 近年來(lái), 雖然對水電及其他可再生能源的利用有所增加, 但是煤炭消費在能源結構中的比重依然過(guò)高。2007 年, 在中國一次能源結構中, 煤炭消費所占比重高達69.46 %, 石油消費比重為20.12 %, 天然氣消費比重為3.34 %, 核電所占比重僅為0.76 %。② 印度的能源結構同樣以煤炭為主, 但煤炭消費所占比重較中國低, 為51.43 %, 美國和日本的比例都還不到25 %。③在能源結構上, 發(fā)展中國家的選擇極為有限。提高經(jīng)濟競爭力和促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)需要廉價(jià)能源作為支撐, 減輕社會(huì )負擔也需要廉價(jià)能源。政府對能源的價(jià)格管制就很說(shuō)明問(wèn)題, 盡管價(jià)格管制產(chǎn)生了許多問(wèn)題。① 中國經(jīng)濟快速發(fā)展需要大量廉價(jià)能源, 煤炭的資源和價(jià)格優(yōu)勢使其成為首選, 以煤為主是中國能源結構的主要特征。煤炭相對來(lái)講最便宜, 但是, 它的二氧化碳排放也最多。以發(fā)電為例, 單位發(fā)電燃燒煤炭產(chǎn)生的二氧化碳是石油的1.3 倍。

 

  中國未來(lái)的經(jīng)濟發(fā)展與能源結構戰略, 除了要符合自身經(jīng)濟發(fā)展的階段性特征外, 還將受到氣候變暖和溫室氣體減排的約束。荷蘭環(huán)境評估局(Ne therlands Envi ronmental AssessmentAgency)二氧化碳排放評估報告表明:2007 年, 中國的二氧化碳排放總量達到67.2 億噸, 占世界排放總量的24.3 %, 超過(guò)美國, 成為全球最大的二氧化碳排放國。③ 中國的二氧化碳排放不僅是總量大, 增量也很大。2007 年中國的二氧化碳排放總量是2000 年的兩倍, 占同期世界排放增量的64 %。④ 盡管2008 年的金融危機對短期經(jīng)濟產(chǎn)生了很大影響, 但中國經(jīng)濟發(fā)展勢頭良好, 能源需求與排放將繼續增長(cháng)。在應對氣候變化問(wèn)題上, 中國的國際壓力將日益增大。即使中國不對外承諾減排, 也必須進(jìn)行自我約束。在未來(lái)的經(jīng)濟增長(cháng)過(guò)程中, 中國的能源消費將受到二氧化碳排放約束。

 

  盡管世界各國對控制全球排放總量進(jìn)行了多輪對話(huà), 但目前的國際減排合作仍然無(wú)法解決問(wèn)題, 其根本原因就在于對各國的排放權利與減排責任無(wú)法達成共識, 為解決誰(shuí)來(lái)減排和減排多少而相互指責, 爭論不休。從技術(shù)的可行性看, 除了發(fā)展清潔能源, “碳捕獲” 和“碳儲存”技術(shù)(Carbo n Capture and S to rag e , 簡(jiǎn)稱(chēng)CCS) 是目前比較可行的解決辦法。⑤ 但是, 目前的“碳捕獲” 技術(shù)至少存在三個(gè)問(wèn)題:成本高昂;耗能量大;儲存空間大。高昂的成本, 即使發(fā)達國家可以承受, 發(fā)展中國家也無(wú)法容忍。除了技術(shù)本身風(fēng)險高、成本大, “碳捕獲” 還將加速能源短缺, 進(jìn)一步推高能源價(jià)格和成本。發(fā)展中國家之所以選擇以煤為主的能源結構, 就是因為煤炭?jì)r(jià)格便宜。因此, 除非有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)突破, 降低“碳捕獲” 成本, 否則, “碳捕獲” 就不具備可行性。而且, 需要指出的是, 解決二氧化碳排放問(wèn)題, 重點(diǎn)應當是在經(jīng)濟發(fā)展中減少能耗, 而不是耗能之后再去解決減排問(wèn)題。

 

  中國政府一直在積極對待二氧化碳減排問(wèn)題, 批準加入了包括《京都議定書(shū)》在內的多個(gè)國際公約。2007 年, 正式公布第一部應對氣候變化的科學(xué)評估報告———《氣候變化國家評估報告》。

 

  該報告提出, 在未來(lái)經(jīng)濟發(fā)展過(guò)程中, 要使國內生產(chǎn)總值的碳排放強度較大幅度地持續下降;①到本世紀中葉, 爭取實(shí)現碳排放量的“零增長(cháng)乃至負增長(cháng)” 。② 同年, 國家發(fā)展和改革委員會(huì )公布了《可再生能源中長(cháng)期發(fā)展規劃》。③ 2009 年6 月, 國家能源局公布了新能源規劃的基本框架, 內容涉及中國新能源的現狀與面臨的形勢、新能源規劃的目標及政策保障措施等。這些都表明, 中國政府決心進(jìn)一步推進(jìn)能源結構轉變。通過(guò)核電、水電和其他可再生能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用, 降低能源資源(指化石能源)壓力, 提高能源利用效率, 減輕環(huán)境壓力。林伯強和蔣竺均研究發(fā)現, 通過(guò)調整一次能源結構, 減少二氧化碳排放是有效的。④ 即使中國要保持適度的經(jīng)濟增長(cháng)速度, 也可以通過(guò)制定和執行積極的能源政策, 減緩二氧化碳排放的增長(cháng)速度。積極推進(jìn)能源結構改變, 實(shí)際就是排放的自我約束, 就是選擇一個(gè)現階段經(jīng)濟發(fā)展可以接受的能源結構和能源成本。

 

  中國經(jīng)濟正處于以資源密集開(kāi)采和快速消耗為特征的城市化和工業(yè)化加速進(jìn)程中, 能源資源的有限性與經(jīng)濟增長(cháng)的可持續性之間的矛盾日趨尖銳。⑤ 在2009 年9 月的聯(lián)合國氣候變化峰會(huì )上, 中國政府提出, 爭取到2020 年, 單位國內生產(chǎn)總值二氧化碳排放量, 即國內生產(chǎn)總值的碳排放強度, 比2005 年有顯著(zhù)下降。相對于能源強度而言, ⑥ 碳排放強度也受能源效率影響,但主要受能源結構的影響, 因此, 是一個(gè)能源質(zhì)量, 即清潔能源在能源結構中的比例問(wèn)題。與能源強度一樣, 碳排放強度還受宏觀(guān)因素的影響, 包括經(jīng)濟發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結構、技術(shù)水平、能源和環(huán)境政策, 等等。⑦ 從能源強度到碳排放強度的目標約束變化, 體現了中國能源政策將面臨一個(gè)戰略性轉變, 即從“十一五” 時(shí)期以提高能源利用效率為主, 轉變?yōu)閷夂蜃兓蛩刈鳛榧s束目標, 引入能源結構戰略規劃。

 

  任何積極的能源和環(huán)境政策都將有助于降低碳排放強度, 但是, 對于中國現階段來(lái)講, 如果清潔煤技術(shù)不能大規模商業(yè)化推廣, 降低碳排放強度的關(guān)鍵, 就是改變以煤為主的能源結構。

 

  降低能源強度, 強調的是在一定的經(jīng)濟生產(chǎn)總量基礎上, 減少能源使用總量。但是, 能源強度的降低, 并不必然意味著(zhù)碳排放強度的降低。原因在于, 各種能源資源的碳排放系數不盡相同,即使能源利用效率提高, 但如果更多、更集中地采用高排放的化石能源, 如煤炭, 帶來(lái)的依舊是單位國內生產(chǎn)總值碳排放量的增加, 而非降低。中國政府提出, “如果能在`十一五' 期間實(shí)現節能20 %, 就相當于實(shí)現15 億噸二氧化碳減排” , 也是相對于某個(gè)假定能源結構而言的, 如果該假定能源結構中煤炭比例增加了, 隨著(zhù)其所帶來(lái)的碳排放量增加, 其所帶來(lái)的能源強度降低對于二氧化碳減排的影響就會(huì )大打折扣。

 

  能源戰略調整最終體現在對一次能源結構的選擇。在國際學(xué)界關(guān)于一次能源結構的研究中,Nordhaus , Houthakker 和Solow 的文章首先建立了分部門(mén)研究能源消費的框架, 隨后的文章都是在這個(gè)基礎上發(fā)展而來(lái)的。① Mar 和Bakken 將經(jīng)典控制論的思想引入能源—經(jīng)濟模型, 分析了一次能源結構的變化。② Symo ns , Proops 和Gay 模擬了英國不同碳稅和消費者需求下的二氧化碳排放, 同時(shí)得到不同的能源消費組合。③ Chakravo rty , Roumasse t 和Tse 分析美國能源替代問(wèn)題時(shí)引入了氣候變化的概念, 但其相關(guān)新能源僅考慮了太陽(yáng)能;Gabriel , Kydes 和Whi tman 在美國能源部的N EMS 模型基礎上利用Gauss-Seidel 方法得出更精確的美國一次能源結構。④ 隨后Azar , Lindg ren 和Andersson 基于單個(gè)交通部門(mén)討論了二氧化碳排放約束下的燃料替代;Lu , Lew is 和Lin 預測了中國臺灣地區未來(lái)公路交通部門(mén)的能源消費組合。⑤ To l 建立了一個(gè)宏觀(guān)模型, 討論IPCC 各種情形下美國的碳排放以及相應的能源結構。⑥ 而Chandle r 則從可持續能源組合標準的概念出發(fā), 研究了美國電力部門(mén)消費能源多樣化的問(wèn)題。⑦國內相關(guān)研究起步相對較晚, 陳文穎和吳宗鑫從能源系統工程的角度, 利用MA RKA L 模型進(jìn)行了分析, 從技術(shù)角度預測了一次能源結構。⑧ 管衛華等與林伯強和蔣竺均分別基于系統動(dòng)力學(xué)和馬爾科夫鏈方法對能源結構進(jìn)行了預測。⑨國內外的相關(guān)研究主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題:一是, 沒(méi)有充分考慮節能以及二氧化碳排放對能源結構的影響和約束;二是, 即使考慮了排放約束, 也僅從能源工程技術(shù)角度進(jìn)行分析, 未考慮具體的約束對宏觀(guān)經(jīng)濟的影響, 以及對社會(huì )經(jīng)濟承受能力的考驗。林伯強、牟敦國利用CGE 模型研究發(fā)現, 中國煤炭?jì)r(jià)格上漲對宏觀(guān)經(jīng)濟的沖擊很大, 這是由于煤炭在一次能源消費中比重很大。 10 未來(lái)中國一次能源結構的變化, 必然要受到氣候變暖和溫室氣體減排的制約, 煤炭在一次能源中的比例將會(huì )逐步降低, 但這一變化必然增加能源成本, 從而對宏觀(guān)經(jīng)濟產(chǎn)生影響?；谝陨峡紤], 本文擬對排放約束下的最優(yōu)一次能源結構及其宏觀(guān)經(jīng)濟影響展開(kāi)研究, 希望能得出對今后中國能源和環(huán)境決策相關(guān)的建設性結論和意見(jiàn)。

 

  本文其余部分結構安排如下:第二部分, 提出能源戰略調整問(wèn)題, 建立調整優(yōu)化模型, 確定模型的參數以及約束條件。第三部分, 討論能源戰略調整的能源結構選擇, 根據模型求得不同排放約束情形下的最優(yōu)一次能源結構。第四部分, 應用可計算一般均衡模型估計能源結構變化的宏觀(guān)經(jīng)濟影響。第五部分, 是結論和政策建議。