一、引  言

 

  中國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主。① 近年來, 雖然對(duì)水電及其他可再生能源的利用有所增加, 但是煤炭消費(fèi)在能源結(jié)構(gòu)中的比重依然過高。2007 年, 在中國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中, 煤炭消費(fèi)所占比重高達(dá)69.46 %, 石油消費(fèi)比重為20.12 %, 天然氣消費(fèi)比重為3.34 %, 核電所占比重僅為0.76 %。② 印度的能源結(jié)構(gòu)同樣以煤炭為主, 但煤炭消費(fèi)所占比重較中國(guó)低, 為51.43 %, 美國(guó)和日本的比例都還不到25 %。③在能源結(jié)構(gòu)上, 發(fā)展中國(guó)家的選擇極為有限。提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需要廉價(jià)能源作為支撐, 減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)也需要廉價(jià)能源。政府對(duì)能源的價(jià)格管制就很說明問題, 盡管價(jià)格管制產(chǎn)生了許多問題。① 中國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shì)使其成為首選, 以煤為主是中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的主要特征。煤炭相對(duì)來講最便宜, 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(guó)未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略, 除了要符合自身經(jīng)濟(jì)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(píng)估局(Ne therlands Envi ronmental AssessmentAgency)二氧化碳排放評(píng)估報(bào)告表明:2007 年, 中國(guó)的二氧化碳排放總量達(dá)到67.2 億噸, 占世界排放總量的24.3 %, 超過美國(guó), 成為全球最大的二氧化碳排放國(guó)。③ 中國(guó)的二氧化碳排放不僅是總量大, 增量也很大。2007 年中國(guó)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(jī)對(duì)短期經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了很大影響, 但中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好, 能源需求與排放將繼續(xù)增長(zhǎng)。在應(yīng)對(duì)氣候變化問題上, 中國(guó)的國(guó)際壓力將日益增大。即使中國(guó)不對(duì)外承諾減排, 也必須進(jìn)行自我約束。在未來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過程中, 中國(guó)的能源消費(fèi)將受到二氧化碳排放約束。

 

  盡管世界各國(guó)對(duì)控制全球排放總量進(jìn)行了多輪對(duì)話, 但目前的國(guó)際減排合作仍然無法解決問題, 其根本原因就在于對(duì)各國(guó)的排放權(quán)利與減排責(zé)任無法達(dá)成共識(shí), 為解決誰來減排和減排多少而相互指責(zé), 爭(zhēng)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(chǔ)存”技術(shù)(Carbo n Capture and S to rag e , 簡(jiǎn)稱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)問題:成本高昂;耗能量大;儲(chǔ)存空間大。高昂的成本, 即使發(fā)達(dá)國(guó)家可以承受, 發(fā)展中國(guó)家也無法容忍。除了技術(shù)本身風(fēng)險(xiǎn)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(guó)家之所以選擇以煤為主的能源結(jié)構(gòu), 就是因?yàn)槊禾績(jī)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題, 重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中減少能耗, 而不是耗能之后再去解決減排問題。

 

  中國(guó)政府一直在積極對(duì)待二氧化碳減排問題, 批準(zhǔn)加入了包括《京都議定書》在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際公約。2007 年, 正式公布第一部應(yīng)對(duì)氣候變化的科學(xué)評(píng)估報(bào)告———《氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》。

 

  該報(bào)告提出, 在未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中, 要使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的碳排放強(qiáng)度較大幅度地持續(xù)下降;①到本世紀(jì)中葉, 爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)碳排放量的“零增長(zhǎng)乃至負(fù)增長(zhǎng)” 。② 同年, 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公布了《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》。③ 2009 年6 月, 國(guó)家能源局公布了新能源規(guī)劃的基本框架, 內(nèi)容涉及中國(guó)新能源的現(xiàn)狀與面臨的形勢(shì)、新能源規(guī)劃的目標(biāo)及政策保障措施等。這些都表明, 中國(guó)政府決心進(jìn)一步推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。通過核電、水電和其他可再生能源的進(jìn)一步開發(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(qiáng)和蔣竺均研究發(fā)現(xiàn), 通過調(diào)整一次能源結(jié)構(gòu), 減少二氧化碳排放是有效的。④ 即使中國(guó)要保持適度的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度, 也可以通過制定和執(zhí)行積極的能源政策, 減緩二氧化碳排放的增長(zhǎng)速度。積極推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)改變, 實(shí)際就是排放的自我約束, 就是選擇一個(gè)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展可以接受的能源結(jié)構(gòu)和能源成本。

 

  中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于以資源密集開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(jì)增長(zhǎng)的可持續(xù)性之間的矛盾日趨尖銳。⑤ 在2009 年9 月的聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上, 中國(guó)政府提出, 爭(zhēng)取到2020 年, 單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量, 即國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的碳排放強(qiáng)度, 比2005 年有顯著下降。相對(duì)于能源強(qiáng)度而言, ⑥ 碳排放強(qiáng)度也受能源效率影響,但主要受能源結(jié)構(gòu)的影響, 因此, 是一個(gè)能源質(zhì)量, 即清潔能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例問題。與能源強(qiáng)度一樣, 碳排放強(qiáng)度還受宏觀因素的影響, 包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、能源和環(huán)境政策, 等等。⑦ 從能源強(qiáng)度到碳排放強(qiáng)度的目標(biāo)約束變化, 體現(xiàn)了中國(guó)能源政策將面臨一個(gè)戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變, 即從“十一五” 時(shí)期以提高能源利用效率為主, 轉(zhuǎn)變?yōu)閷夂蜃兓蛩刈鳛榧s束目標(biāo), 引入能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略規(guī)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(qiáng)度, 但是, 對(duì)于中國(guó)現(xiàn)階段來講, 如果清潔煤技術(shù)不能大規(guī)模商業(yè)化推廣, 降低碳排放強(qiáng)度的關(guān)鍵, 就是改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。

 

  降低能源強(qiáng)度, 強(qiáng)調(diào)的是在一定的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總量基礎(chǔ)上, 減少能源使用總量。但是, 能源強(qiáng)度的降低, 并不必然意味著碳排放強(qiáng)度的降低。原因在于, 各種能源資源的碳排放系數(shù)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, 帶來的依舊是單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值碳排放量的增加, 而非降低。中國(guó)政府提出, “如果能在`十一五' 期間實(shí)現(xiàn)節(jié)能20 %, 就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)15 億噸二氧化碳減排” , 也是相對(duì)于某個(gè)假定能源結(jié)構(gòu)而言的, 如果該假定能源結(jié)構(gòu)中煤炭比例增加了, 隨著其所帶來的碳排放量增加, 其所帶來的能源強(qiáng)度降低對(duì)于二氧化碳減排的影響就會(huì)大打折扣。

 

  能源戰(zhàn)略調(diào)整最終體現(xiàn)在對(duì)一次能源結(jié)構(gòu)的選擇。在國(guó)際學(xué)界關(guān)于一次能源結(jié)構(gòu)的研究中,Nordhaus , Houthakker 和Solow 的文章首先建立了分部門研究能源消費(fèi)的框架, 隨后的文章都是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。① Mar 和Bakken 將經(jīng)典控制論的思想引入能源—經(jīng)濟(jì)模型, 分析了一次能源結(jié)構(gòu)的變化。② Symo ns , Proops 和Gay 模擬了英國(guó)不同碳稅和消費(fèi)者需求下的二氧化碳排放, 同時(shí)得到不同的能源消費(fèi)組合。③ Chakravo rty , Roumasse t 和Tse 分析美國(guó)能源替代問題時(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能;Gabriel , Kydes 和Whi tman 在美國(guó)能源部的N EMS 模型基礎(chǔ)上利用Gauss-Seidel 方法得出更精確的美國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)。④ 隨后Azar , Lindg ren 和Andersson 基于單個(gè)交通部門討論了二氧化碳排放約束下的燃料替代;Lu , Lew is 和Lin 預(yù)測(cè)了中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)未來公路交通部門的能源消費(fèi)組合。⑤ To l 建立了一個(gè)宏觀模型, 討論IPCC 各種情形下美國(guó)的碳排放以及相應(yīng)的能源結(jié)構(gòu)。⑥ 而Chandle r 則從可持續(xù)能源組合標(biāo)準(zhǔn)的概念出發(fā), 研究了美國(guó)電力部門消費(fèi)能源多樣化的問題。⑦國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步相對(duì)較晚, 陳文穎和吳宗鑫從能源系統(tǒng)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(yù)測(cè)了一次能源結(jié)構(gòu)。⑧ 管衛(wèi)華等與林伯強(qiáng)和蔣竺均分別基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和馬爾科夫鏈方法對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。⑨國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究主要存在以下兩個(gè)問題:一是, 沒有充分考慮節(jié)能以及二氧化碳排放對(duì)能源結(jié)構(gòu)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(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)的影響, 以及對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)承受能力的考驗(yàn)。林伯強(qiáng)、牟敦國(guó)利用CGE 模型研究發(fā)現(xiàn), 中國(guó)煤炭?jī)r(jià)格上漲對(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)的沖擊很大, 這是由于煤炭在一次能源消費(fèi)中比重很大。 10 未來中國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)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(duì)宏觀經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生影響?；谝陨峡紤], 本文擬對(duì)排放約束下的最優(yōu)一次能源結(jié)構(gòu)及其宏觀經(jīng)濟(jì)影響展開研究, 希望能得出對(duì)今后中國(guó)能源和環(huán)境決策相關(guān)的建設(shè)性結(jié)論和意見。

 

  本文其余部分結(jié)構(gòu)安排如下:第二部分, 提出能源戰(zhàn)略調(diào)整問題, 建立調(diào)整優(yōu)化模型, 確定模型的參數(shù)以及約束條件。第三部分, 討論能源戰(zhàn)略調(diào)整的能源結(jié)構(gòu)選擇, 根據(jù)模型求得不同排放約束情形下的最優(yōu)一次能源結(jié)構(gòu)。第四部分, 應(yīng)用可計(jì)算一般均衡模型估計(jì)能源結(jié)構(gòu)變化的宏觀經(jīng)濟(jì)影響。第五部分, 是結(jié)論和政策建議。