节能和碳排放约束下的中国能源结构战略调整

选择字号:   本文共阅读 1108 次 更新时间:2010-09-04 13:09:20

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林伯强   姚昕   刘希颖  

  

  摘要:经济发展和能源需求的阶段性特征、节能减排的基本国策以及气候变暖和温室气体减排的制约,都要求中国能源战略,尤其是能源结构战略,进行相应调整。以往中国的能源战略规划主要是从能源储备和能源生产,即能源供给侧来考虑满足能源需求问题。为了应对气候变化,中国能源结构战略亟待调整。要从供给和需求双侧管理来考虑满足能源需求问题,要将二氧化碳排放作为满足能源需求的一个约束。建立优化模型,得到反映节能和排放约束下的最优能源结构,进而通过可计算一般均衡模型,评估能源结构变化导致的能源成本增加对宏观经济的影响,结果表明:政府的可再生能源规划对二氧化碳减排具有重要的正面影响,但二氧化碳排放约束改变能源结构导致的能源成本增加,对宏观经济具有一定的负面影响。因为中国许多重要行业对煤炭和火电的依赖程度依然很高,所以,现阶段通过改变能源结构减排的空间不大,应该重视其他方面的节能减排努力。

  关键词:能源需求;二氧化碳排放;能源结构;宏观经济

  作者林伯强,经济学博士,厦门大学中国能源经济研究中心教授(厦门361005);姚昕、刘希颖,厦门大学中国能源经济研究中心在读博士生(厦门361005)。

  *本文是国家发展和改革委员会规划司“十二五能源发展战略研究”课题成果,并受到长江学者科研配套经费的支持。感谢匿名审稿人提出的中肯意见。

  

  一、引言

  

  中国的一次能源结构以煤炭为主。近年来,虽然对水电及其他可再生能源的利用有所增加,但是煤炭消费在能源结构中的比重依然过高。2007年,在中国一次能源结构中,煤炭消费所占比重高达69.46%,石油消费比重为20.12%,天然气消费比重为3.34%,核电所占比重仅为0.76%.印度的能源结构同样以煤炭为主,但煤炭消费所占比重较中国低,为51.43%,美国和日本的比例都还不到25%.

  在能源结构上,发展中国家的选择极为有限。提高经济竞争力和促进经济增长需要廉价能源作为支撑,减轻社会负担也需要廉价能源。政府对能源的价格管制就很说明问题,尽管价格管制产生了许多问题。中国经济快速发展需要大量廉价能源,煤炭的资源和价格优势使其成为首选,以煤为主是中国能源结构的主要特征。煤炭相对来讲最便宜,但是,它的二氧化碳排放也最多。以发电为例,单位发电燃烧煤炭产生的二氧化碳是石油的1.3倍。

  中国未来的经济发展与能源结构战略,除了要符合自身经济发展的阶段性特征外,还将受到气候变暖和温室气体减排的约束。荷兰环境评估局(Net herlandsEnvironmental Assessment Agency )二氧化碳排放评估报告表明:2007年,中国的二氧化碳排放总量达到67.2亿吨,占世界排放总量的24.3%,超过美国,成为全球最大的二氧化碳排放国。中国的二氧化碳排放不仅是总量大,增量也很大。2007年中国的二氧化碳排放总量是2000年的两倍,占同期世界排放增量的64%.尽管2008年的金融危机对短期经济产生了很大影响,但中国经济发展势头良好,能源需求与排放将继续增长。在应对气候变化问题上,中国的国际压力将日益增大。即使中国不对外承诺减排,也必须进行自我约束。在未来的经济增长过程中,中国的能源消费将受到二氧化碳排放约束。

  尽管世界各国对控制全球排放总量进行了多轮对话,但目前的国际减排合作仍然无法解决问题,其根本原因就在于对各国的排放权利与减排责任无法达成共识,为解决谁来减排和减排多少而相互指责,争论不休。从技术的可行性看,除了发展清洁能源,“碳捕获”和“碳储存”技术(Carbon Capt ure and Storage ,简称CCS )是目前比较可行的解决办法。但是,目前的“碳捕获”技术至少存在三个问题:成本高昂;耗能量大;储存空间大。高昂的成本,即使发达国家可以承受,发展中国家也无法容忍。除了技术本身风险高、成本大,“碳捕获”还将加速能源短缺,进一步推高能源价格和成本。发展中国家之所以选择以煤为主的能源结构,就是因为煤炭价格便宜。因此,除非有实质性的技术突破,降低“碳捕获”成本,否则,“碳捕获”就不具备可行性。而且,需要指出的是,解决二氧化碳排放问题,重点应当是在经济发展中减少能耗,而不是耗能之后再去解决减排问题。

  中国政府一直在积极对待二氧化碳减排问题,批准加入了包括《京都议定书》在内的多个国际公约。2007年,正式公布第一部应对气候变化的科学评估报告——《气候变化国家评估报告》。该报告提出,在未来经济发展过程中,要使国内生产总值的碳排放强度较大幅度地持续下降;到本世纪中叶,争取实现碳排放量的“零增长乃至负增长”。同年,国家发展和改革委员会公布了《可再生能源中长期发展规划》。2009年6月,国家能源局公布了新能源规划的基本框架,内容涉及中国新能源的现状与面临的形势、新能源规划的目标及政策保障措施等。这些都表明,中国政府决心进一步推进能源结构转变。通过核电、水电和其他可再生能源的进一步开发利用,降低能源资源(指化石能源)压力,提高能源利用效率,减轻环境压力。林伯强和蒋竺均研究发现,通过调整一次能源结构,减少二氧化碳排放是有效的。即使中国要保持适度的经济增长速度,也可以通过制定和执行积极的能源政策,减缓二氧化碳排放的增长速度。积极推进能源结构改变,实际就是排放的自我约束,就是选择一个现阶段经济发展可以接受的能源结构和能源成本。

  中国经济正处于以资源密集开采和快速消耗为特征的城市化和工业化加速进程中,能源资源的有限性与经济增长的可持续性之间的矛盾日趋尖锐。在2009年9月的联合国气候变化峰会上,中国政府提出,争取到2020年,单位国内生产总值二氧化碳排放量,即国内生产总值的碳排放强度,比2005年有显著下降。相对于能源强度而言,碳排放强度也受能源效率影响,但主要受能源结构的影响,因此,是一个能源质量,即清洁能源在能源结构中的比例问题。与能源强度一样,碳排放强度还受宏观因素的影响,包括经济发展阶段、产业结构、技术水平、能源和环境政策,等等。从能源强度到碳排放强度的目标约束变化,体现了中国能源政策将面临一个战略性转变,即从“十一五”时期以提高能源利用效率为主,转变为将气候变化因素作为约束目标,引入能源结构战略规划。

  任何积极的能源和环境政策都将有助于降低碳排放强度,但是,对于中国现阶段来讲,如果清洁煤技术不能大规模商业化推广,降低碳排放强度的关键,就是改变以煤为主的能源结构。

  降低能源强度,强调的是在一定的经济生产总量基础上,减少能源使用总量。但是,能源强度的降低,并不必然意味着碳排放强度的降低。原因在于,各种能源资源的碳排放系数不尽相同,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,带来的依旧是单位国内生产总值碳排放量的增加,而非降低。中国政府提出,“如果能在‘十一五’期间实现节能20%,就相当于实现15亿吨二氧化碳减排”,也是相对于某个假定能源结构而言的,如果该假定能源结构中煤炭比例增加了,随着其所带来的碳排放量增加,其所带来的能源强度降低对于二氧化碳减排的影响就会大打折扣。

  能源战略调整最终体现在对一次能源结构的选择。在国际学界关于一次能源结构的研究中,Nordhaus,Hout hakker和Solow 的文章首先建立了分部门研究能源消费的框架,随后的文章都是在这个基础上发展而来的。Mar 和Bakken将经典控制论的思想引入能源—经济模型,分析了一次能源结构的变化。Symons,Proops 和Gay 模拟了英国不同碳税和消费者需求下的二氧化碳排放,同时得到不同的能源消费组合。Chakravorty ,Roumasset和Tse 分析美国能源替代问题时引入了气候变化的概念,但其相关新能源仅考虑了太阳能;Gabriel,Kydes和Whitman在美国能源部的NEMS模型基础上利用Gauss-Seidel方法得出更精确的美国一次能源结构。随后Azar,Lindgren 和Ander sson基于单个交通部门讨论了二氧化碳排放约束下的燃料替代;Lu ,Lewis和Lin 预测了中国台湾地区未来公路交通部门的能源消费组合。Tol 建立了一个宏观模型,讨论IPCC各种情形下美国的碳排放以及相应的能源结构。而Chandler则从可持续能源组合标准的概念出发,研究了美国电力部门消费能源多样化的问题。

  国内相关研究起步相对较晚,陈文颖和吴宗鑫从能源系统工程的角度,利用MARKAL模型进行了分析,从技术角度预测了一次能源结构。管卫华等与林伯强和蒋竺均分别基于系统动力学和马尔科夫链方法对能源结构进行了预测。

  国内外的相关研究主要存在以下两个问题:一是,没有充分考虑节能以及二氧化碳排放对能源结构的影响和约束;二是,即使考虑了排放约束,也仅从能源工程技术角度进行分析,未考虑具体的约束对宏观经济的影响,以及对社会经济承受能力的考验。林伯强、牟敦国利用CGE 模型研究发现,中国煤炭价格上涨对宏观经济的冲击很大,这是由于煤炭在一次能源消费中比重很大。未来中国一次能源结构的变化,必然要受到气候变暖和温室气体减排的制约,煤炭在一次能源中的比例将会逐步降低,但这一变化必然增加能源成本,从而对宏观经济产生影响。基于以上考虑,本文拟对排放约束下的最优一次能源结构及其宏观经济影响展开研究,希望能得出对今后中国能源和环境决策相关的建设性结论和意见。

  本文其余部分结构安排如下:第二部分,提出能源战略调整问题,建立调整优化模型,确定模型的参数以及约束条件。第三部分,讨论能源战略调整的能源结构选择,根据模型求得不同排放约束情形下的最优一次能源结构。第四部分,应用可计算一般均衡模型估计能源结构变化的宏观经济影响。第五部分,是结论和政策建议。

  …………

  

  五、小结

  

  推动节能减排和应对气候变化,中国能源战略必须进行相应的调整。本文提出,中国能源战略需要从两方面进行调整,并给出了相应的调整模型。具体来讲:一方面,要改变仅从能源供给侧考虑满足能源需求的传统模式,结合能源需求侧管理,通过对能源供给投入和对节能投入的选择,将满足能源需求的成本最小化。另一方面,将二氧化碳排放纳入满足能源需求的约束,据此制定能源结构战略规划。不同碳排放量对应的能源结构,其能源成本会有所不同,对经济增长、就业等的影响也会有所不同。因此,需要对不同的能源结构及其对应的能源成本进行分析,从经济社会角度考虑是否可以接受该能源结构。政府可以将节能和排放约束下可以接受的能源结构作为能源规划的基础,考虑使用什么样的政策支持能源结构的实现。

  本文的研究结果说明,考虑国家能源领导小组办公室估算的节能量,以国家发展和改革委员会公布的《可再生能源中长期发展规划》情境为起点,2020年一次能源结构相对应的二氧化碳排放为90亿吨,而无规划约束和仅完成规划90%的两种前景的二氧化碳排放分别为94.7亿吨和91.6亿吨。政府可以在规划的基础上考虑进一步将二氧化碳排放设定在84亿吨,通过调整能源结构,再减排6亿吨二氧化碳。当然,这样做是以牺牲经济增长为代价的,可以认为这是中国为应对气候变化的国际合作所做的贡献。

  我们的研究结果还表明,虽然中国还有一定的二氧化碳减排空间,但空间不大,主要是因为现阶段很多重要行业对价格低廉的能源(主要是煤炭和火电)依赖度过高。

  优化模型的结果表明,在能源需求和节能量既定的情况下,随着二氧化碳排放量减少,能源成本上升,上升的幅度呈非线性递增。CGE 模型的结果也说明,能源成本增加对经济增长、就业等的影响程度也呈非线性递增。因此,对中国现阶段经济发展而言,二氧化碳排放应该是一个渐进性的自我约束。

  值得注意的是,我们计算的中国2020年一次能源结构相对应的二氧化碳排放90亿吨,不涉及中国的排放额度问题,不涉及排放权问题,也不意味着中国2020年的实际排放就只能是90亿吨,而只是说,完成政府可再生能源规划相对应的能源结构的排放是90亿吨。进一步的排放约束试图说明,如果政府希望进一步减排,则需要调整能源结构和付出相应的能源成本。因此,我们的排放约束不是中国的排放额度,中国的排放额度和排放权需要国际上在一个公平合理的框架下确定,比如在人均排放权基础上确定排放额度。

  中国的经济发展阶段、城市化进程以及煤炭的资源和价格优势,决定了中国目前重工化的产业结构和以煤为主的能源结构。从中长期来讲,中国经济将继续保持较快增长,至少2020年之前,经济的快速度增长和城市化进程会使得重工化仍将延续,二氧化碳排放也将持续增加。

  虽然城市化、工业化进程中存在能源需求的刚性问题,但是相对发达国家,中国能源效率提高空间仍较大,因此,城市化加快的进程同时也是节能减排的好时机。



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文章来源:《中国社会科学》2010年第1期

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