能源结构变化与中国碳减排目标实现

潘仁飞   陈柳钦

（中国能源经济研究院，北京，100733）

    中国能源经济研究院（China Institute of Energy Economics，英文缩写：CIEE）是以中共中央机关报人民日报旗下传媒中国能源报为依托,在国家能源委员会和国家能源局的支持下建立的专业能源经济研究平台。中国能源经济研究院是全面研究中国能源经济问题的研究机构，致力于打造服务于国家能源战略决策、统筹协调、行业管理和企业发展的能源智库。

摘要：为检验2020年我国能否实现单位GDP CO₂排放比2005年单位GDP CO₂排放降低40%～45%的碳减排目标，以及如何实现等问题，文章从能源结构优化调整的战略角度，对不同能源结构调整下的CO₂排放情况进行了测算，并对不同能源消费结构下能否实现我们的碳减排目标进行了检验，得出在无约束条件下几乎不可能实现减排目标，在能源规划约束下基本可以实现40%的减排目标，而要实现45%的减排目标则存在较大难度。

关键字：能源结构；优化调整；弹性系数；碳减排 

Research on China's Carbon Emission Reduction Targets

based on the Energy Structure Optimization

PAN Ren-fei   CHEN Liu-qin

（China Institute of Energy Economics , Beijing  100733）

Abstract：China has set the aim of 40 to 45 percent reduction in "carbon intensity," compared to 2005 emission levels by 2020 and whether China can fulfill this target is not sure. This paper, from the point of strategic view, makes a estimate of CO₂ emissions under different energy structure optimization. It also makes a test on the various energy consumption structure to judge whether the carbon reduction targets will be achieved. The paper gets the conclusion that without constraints, it is impossible to achieve the emission reduction target, and even under the constraints, we might achieve the 40% targets, however, the 45% reduction target is harder to fulfill.

Keywords：Energy Structure  Optimization  Carbon Emission Reduction  Elasticity Coefficient

1.   引言

根据荷兰环境评估局（MNP）对全球CO₂排放的评估报告，2006年中国CO₂排放较2005年增长11.8%，达到62.3亿吨，首次超过美国，成为全球最大的碳排放国^[1]。2007年、2008年，这一数字继续攀升，分别达到67.2亿吨和71.2亿吨，占同期世界总排放量的24.3%和25.3%，且随着我国工业化和城镇化进程的加速，这种增长的趋势将依然不会减缓。然而迫于环境和国际社会强烈要求中国降低碳排放的双重压力，2009年12月在哥本哈根召开的国际气候大会上，中国政府首次对外作出了到2020年要实现单位GDP CO₂排放比2005年单位GDP CO₂排放降低40%～45%的碳减排承诺。表面上看这只是一个相对的碳减排目标，但对于我国目前所处的发展阶段，实现这一减排目标依然存在较大的困难。对于未来能否实现这一减排目标？如何实现？这些问题到目前为止学术界还没有明确的研究结论。

围绕这一问题，本文将从能源结构优化调整的战略角度，对不同能源结构调整下的CO₂排放情况进行测算，并对不同能源消费结构下能否实现我们的碳减排目标进行检验，以兹为碳减排相关政策及措施的制定提供决策参考。

2.      能源消费总量分析

众所周知，化石燃料消费过程中产生的碳排放是一个国家或地区重要的温室气体排放源。20世纪50年代，在中国能源生产结构中，煤炭能源所占的比例都超过了90%，有时高达95%左右；20世纪60年代，煤炭能源在能源生产结构中所占的比例虽有所下降，便仍保持在80%以上；20世纪70年代中后期，随着中国石油工业的崛起与发展，能源生产结构发生了一些变化，煤炭能源在能源生产结构中的比例有所下降，石油能源所占的比例有所上升，但以煤炭能源为主的能源生产结构并没有发生根本性变化。“十一五”时期我国能源消费总量持续上升，且煤炭依然在一次能源消费结构中占据着主导地位，一直保持在70%左右。这种能源生产结构均衡性过差的状况存在着较大的风险，它的构成固然与资源的赋存情况有关，但与我们对能源结构的风险意识不强也有很大的关系。中国的能源生产结构对煤炭能源的过分依赖随时都会出现“煤荣俱荣，煤损俱损”的连锁性反应，它会对国民经济的稳定和快速发展造成波动性及大起大落的风险。特别是，能源消费总量的持续攀升，加上以煤为主的能源消费结构无疑给“十二五”能源消费总量控制以及未来的碳减排带来极大的挑战。未来能否实现40%～45%的碳减排目标，能源消费总量能否得到合理控制，能源消费结构能否得到有效优化将起着至关重要的作用。

图2-1 我国历年能源消费量及煤炭所占比例

目前有关能源消费总量研究和预测的文献众多，分析方法和模型也是各不相同，有部门分析法、投入产出法、生产函数法、协整模型法、面板数据非线性模型法、能源弹性系数法等^[2-6]。但由于预测的时效性和模型中一些影响因素的变化，加上方法本身存在的差异，这些预测有的已经明显失去了意义，其预测的结果已经明显不符合实际。因此，在本文的研究中将依据最新的数据，应用能源弹性系数法对未来我国能源消费总量进行预测和分析。

能源弹性系数法是在对经济增长发展变化预测的基础上，通过能源弹性系数对能源需求的发展变化做出预测的一种间接预测方法。能源弹性系数法在能源经济预测中被各国研究机构与研究人员所广泛应用的一种方法。常用的是能源需求相对于国内生产总值（GDP）的弹性系数。用该方法预测时的数学模型为：

                                                       （2.1）

                                                        （2.2）

式中：——预测对象在时刻的预测值； ——预测对象在当前时刻的值； ——预测对象在过去一段时间的平均增长率； ——预测对象在今后一段时间的平均增长率； ——弹性系数； ——类比变量在过去一段时间的平均增长率； ——类比变量在今后一段时间的平均增长率。

2.1 GDP增长情景设置

    我国目前正处于城市化和工业化快速发展阶段，依据有关专家的观点，这一阶段将持续到2020年。从发达国家经历这一时期的情况来看，这一阶段将呈现出经济快速增长、能源刚性需求、能源消费总量不断攀升且不受资源禀赋影响的特点。根据有关机构及“十二五”发展规划对我国经济发展状况的综合判断^[7-9]，加上发达国家经济发展的经验，未来十年中国经济发展总体将继续保持这种快速增长的势头，但随着高耗能产业的抑制和产业结构调整进程的加速，经济增速将会有所放缓。综合考虑这些因素，在本文的研究中有关GDP的预测将设置低、中、高三种增长情景，以求更为全面地分析经济增长对一次能源消费的影响。

表2-1  GDP增长情景设置

2.2未来十年能源需求总规模

根据能源弹性系数法计算公式2.1，结合表2.1有关GDP增长情景的设置，很容易计算出未来十年不同经济增长情景下能源消费平均增长率数据及能源需求量。

 

表2-2 不同经济增长水平下能源消费平均增长率

表2-3 不同经济增长水平下能源需求量

3.   能源消费结构优化及需求量预测

长期以来，受资源禀赋约束的影响，煤炭一直是我国最主要的能源消费形式，长期占到一次能源消费总量的70%左右。未来中国政府要想履行对国际社会做出的碳减排承诺，在合理控制能源消费总量的基础上，必须要加快能源结构的优化调整，减少化石能源，特别是煤炭在我国一次能源消费中的比例，提高清洁和可再生能源消费比例。

3.1 无约束条件下能源消费结构变化趋势

所谓无约束条件是指国家在能源结构优化调整上并没有采取特定的宏观干预政策或措施，而是按照能源结构变化的一种自然演变趋势。目前有关能源结构变化趋势预测和分析的方法主要是采用马尔科夫预测法。马尔科夫预测分析法是一种基于马尔科夫链理论，根据某些变量的现在状态及其变化趋向，预测它在未来某一特定期间可能出现的状态，从而提供某种决策依据。

依据1995～2009年我国历年能源消费结构历史数据^[10-11]，结合马尔科夫预测法，可以算得未来十年无能源规划目标约束条件下2015～2020年我国的能源需求结构数据及需求量。

表3-1 无能源规划约束下能源需求结构变化趋势

 

表3-2 无能源规划约束下能源需求量

3.2 能源规划约束下能源需求结构变化趋势

与无约束条件正好相反的是，国家为了加快能源结构优化调整的步伐，通过政府宏观调控，依据产业发展规划，制定了相应的调控措施和目标来促进和保障能源结构的优化调整。事实上，为加快我国能源结构优化调整步伐，促进清洁可再生能源的发展，早在2007年国家就出台了《可再生能源中长期发展规划》。根据这一规划，2015年我国可再生能源在一次能源消费中的比例要达到11.4%，2020年这一比例更是要提高到15%以上^[12]。此外，2011年3月公布的“十二五”发展规划再次明确了这一目标，把能源结构优化调整和实现可再生能源消费比例11.4%的目标作为构建我国现代能源产业体系的一个重要组成部分，也是实现未来碳减排目标的重要举措。

同样应用马尔科夫链分析法，结合上述约束条件，可以算得能源规划约束下未来十年我国的能源消费结构比例数据及需求量。

表3-3 能源规划约束下修正后的能源消费结构变化趋势

 

 

 

表3-4能源规划约束下分品种能源需求量

需要说明的是，在应用马尔科夫修正模型进行分析时在模型里做了三个基本的假定：（1）国家的能源政策将主要针对或引导水电、核电、风电以及其他非化石能源的发展，而非化石能源所增加的份额将主要由煤炭份额的减少来填补；（2）我国石油的对外依存度已经接近55%，已经突破50%的警戒线标准，因此在未来的能源消费结构构成中，石油占一次能源消费的比重将维持不变；（3）随着“十二五”我国天然气勘探、开发程度的提高，以及进口天然气数量的增加，天然气占一次能源消费的比重将明显提高，其增加的部分也主要来自于煤炭份额的减少。

4.   不同能源消费结构下CO₂排放及检验

根据前文关于未来十年能源消费总量的预测和能源消费结构变化趋势的分析，结合不同化石燃料排放因子参数，可以分别算出无约束条件下和能源规划约束条件下的CO₂排放量。此外，为了检验不同能源消费结构下的碳减排实现情况，还需要分别对40%和45%两种碳减排目标下核定的CO₂排放量进行一下测算。

依据中国统计年鉴数据，2005年我国GDP产值为183217.4亿元，CO₂排放量为55.7亿吨，继而可以算得2005年我国单位GDP CO₂排放为3.04吨/万元，而要实现2020年单位GDP CO₂排放较2005年降低40%～45%的目标，届时的CO₂排放强度将分别要降低到1.824吨/万元和1.672吨/万元。依此CO₂排放强度，结合前文对GDP的预测（在核定碳减排目标CO₂排放量计算时，2020年GDP采用的是以2005年为基年的GDP数据），可以算得在不同经济增长情形下分别实现40%及45%目标时所允许的CO₂排放量。

无约束条件下 件排放量

减排40%

减排45%

约束条件下

图4-1 不同情形下CO₂排放量比较

从图4-1来看，在能源规划约束条件下，由于非化石能源及天然气等清洁能源消费比例的大幅提升，以及煤炭在能源消费中比例的显著下降，能源消费结构得到较大程度的优化，CO₂排放量较无约束条件下显著减少，从而基本可以确保实现2020年单位GDP碳排放强度降低40%的目标（化石能源是造成CO₂排放的最主要途径，但非唯一途径），而要实现降低45%的目标，在底、中GDP增长情景下则存在较大的困难，在高增长情景下则可以勉强实现，这是因为我们所计算的是单位GDP碳减排，是一种相对的“碳减排”，在这种情形下，由于我们目前的能源弹性系数是小于1的，因此，GDP增速越快，单位GDP碳减排效果就越凸显；相反，如果按照无约束条件下的能源消费结构演变趋势，要实现45%的减排目标则完全不可能，而要实现40%的减排目标，也存在较大的难度，即使在GDP高增长情景下也只能勉强实现。

5.   结论及建议

5.1主要结论

（1）在无约束条件下，即按照“十一五”时期能源消费结构演变趋势，2020年几乎不可能实现单位GDP较2005年降低40%～45%的碳减排目标；

（2）在能源规划约束条件下，由于煤炭在一次消费能源中比例的显著下降和可再生能源消费比例的大幅提升，能源消费结构得到一定优化，2020年基本可以实现单位GDP较2005年降低40%的碳减排目标，而要实现45%的碳减排目标则存在较大的难度。

5.2 政策建议

（1）为确保2020年煤炭在一次能源消费中所占比例显著下降，必须在“十二五”和今后的更长时间内对煤炭生产和消费总量实施控制，减少高污染、高耗能行业对煤炭的不合理需求；

（2）为确保可再生能源切实能够得到快速发展，实现既定的发展目标，特别是在核电发展受到一定的抑制之后，要在原发展规划基础上加大对风能、太阳能、生物质能等新兴能源和替代能源的发展力度和支持力度；

（3）为确保可再生能源能够切实发挥替代能源作用，必须尽快启动国内太阳能光伏和风电应用市场，解决价格成本过高以及并网消纳难等问题。

主要参考文献：

[1]荷兰环境评估局，

http://www.mnp.nl/en/service/pressreleases/2007/20070622ChineseCO2emissionsinperspective.html。

[2]林伯强,蒋竺均,何晓萍. 中国城市化进程中的能源需求和消费结构预测.厦门大学能源经济研究中心工作论文，2009。

[3]林伯强.电力消费与中国经济增长：基于生产函数的研究[J].管理世界，2003（10）：18-27。

[4]刘耀彬. 中国城市化与能源消费关系的动态计量分析[J].财经研究，2007（11）:72-81。

[5]王火根,沈利生.中国经济增长与能源消费空间面板分析[J].数量经济技术经济研究,2007(12):98-107。

[6]王海鹏,田澎,勒萍. 中国能源消费、经济增长间协整关系与因果关系的实证研究[J].生产力

研究，2005（3）:159-160。

[7]李善同,侯永志,刘云中. 中国经济增长潜力与经济增长前景分析[J].管理世界，2005（13）:7-19。

[8]王小鲁,樊刚,刘鹏. 中国经济增长方式转换和增长可持续性[J].经济研究，2009（1）：4-16。

[9]中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年(2011－2015年)规划纲要，

http://wenku.baidu.com/view/00782e7ca26925c52cc5bfcc.html

[10]国家统计局. 中国统计年鉴2006-2009[M]. 北京：中国统计出版社，2007-2010。

[11]国家统计局. 2010年国民经济和社会发展统计公报，

http://www.gov.cn/gzdt/2011-02/28/content_1812697.htm。

[12]国家发改委. 可再生能源中长期发展规划，http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbtz/2007tongzhi/t20070904_157352.htm。

 

该文将在《调研世界》2011年第10期刊发