中国能源温室气体排放与可持续发展，本文主要内容关键词为：温室论文,可持续发展论文,气体论文,中国能源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 前言
据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告的数据显示，近百年来（1906～2005年），全球平均地表温度上升了0.74℃，预计到本世纪末，全球平均地表温度（与1980～1999年相比）可能会升高1.1～6.4℃。全球气候变化会影响人类的生存与发展，对经济社会的可持续发展带来严重挑战。国际社会一直在寻求解决的良策，但由于气候变化影响的广泛性、深远性和现实性，以及应对气候变化行动的紧迫性、复杂性与艰巨性，在国际气候谈判中发达国家与发展中国家、发达国家内部各国之间、发展中国家内部各国之间利益交错，难以达成共识。既要强调历史责任，又要考虑现实排放；既要考虑公平，又要追求效率；既要考虑减排潜力，又要考虑减排能力；既要考虑减排义务，又要照顾发展需求。因此，承认发展中国家发展权益，强调在经济发展的同时促进减排的低碳经济被提了出来，发达国家希望利用这一概念，寻求发达国家与发展中国家都能够接受的立场。从长期来看，实现低碳经济是温室气体排放与经济增长不断脱钩的过程。但通过对历史数据的分析，人均收入增长和人均温室气体排放之间的正相关关系将长期存在，因此要做到温室气体排放与经济增长脱钩将是一个复杂与困难的过程，既有技术与资金问题，还有政策选择问题。
中国正处于工业化中期的发展阶段，能源消费不断增长，温室气体排放也会增加。中国既需要较大的温室气体排放空间，也负有保护全球气候的责任。中国经济未来发展既要符合一般发展规律（发展阶段影响），又要考虑国情和所处的知识及技术、资源与环境约束；既要满足未来人文发展需要，不久的将来中国人民都能过上幸福体面的生活，又要为保护全球资源与环境做出努力和贡献；同时出于资源供应安全方面的考虑，未来必须走节约型的发展模式。因此，在“共同但有区别的责任”原则下，将气候政策与国家发展目标相结合，从中国的经济、能源消费和温室气体排放的实情及特点出发，探讨中国的低碳经济发展模式是非常重要和有意义的。
2 温室气体排放分析
2.1 未来温室气体排放分析
IPCC第三次评估报告指出，大气中
的浓度稳定在不同水平所造成的影响是不同的，见表1。
2005年大气中温室气体浓度为370μL／L左右，若要求2050年温度上升不超过2℃（与2000年相比），温室气体浓度必须控制在450～550μL／L，今后10～20年达到峰值，然后以每年1％～3％的速率下降。到2050年，全球温室气体排放比2000年大约降低25％，发达国家在2050年前绝对排放量减少60％～80％（与2000年相比），发展中国家在2050年的排放量与1990年相比，增长幅度不应超过25％。
2.2 影响温室气体排放的因素分析
对于主要温室气体来说，其影响因素除经济增长外，主要还包括人口、能源消费强度、能源结构、单位能源碳含量等。用KaYa公式表示为：
式中：能源消耗量／GDP为能源消费强度，它主要与技术进步和结构（产业结构、产品结构）有关。能源结构是指各种能源产品的比重，由于能源产品的单位能源碳含量存在区别，所以与排放直接相关。当然，也与管理及政策有关。
人均温室气体排放与人均GDP之间呈现正相关关系。但发达国家的历史数据分析表明，随着时间和人均收入的增长，更多国家的人均温室气体排放开始接近饱和或出现放缓的趋势，而发展中国家是上升趋势，这是由于处在不同的发展阶段而造成的。发展中国家多数处于工业化阶段，工业的迅速发展，尤其是涉及基础设施建设的原材料工业的发展，会引起能源消费的增加，造成排放量增加。
3 低碳经济概念
根据IPCC的第三次和第四次评估报告，要减少温室气体排放必须扭转经济增长方式，改变传统经济对化石能源的过度依赖，才能在低碳排放前提下实现可持续发展。英国在其《能源白皮书》中指出，英国将在2050年将温室气体排放量在1990年的水平上减排60％，从根本上把英国变成一个低碳经济的国家。日本提出将充分利用能源与环境方面的高新技术，把日本打造成全球第一个“低碳社会”。2007年7月，美国参议院提交到美国国会的法律草案中包括一项《低碳经济法案》，表明低碳经济的发展道路有望成为美国重要的战略选择。
中国政府提出发展低碳经济。首先是制定并实施中国应对气候变化的国家方案，明确了到2010年应对气候变化的具体目标、具体原则、重点领域和政策措施。着力推进转变经济发展方式和调整经济结构，采取淘汰落后产能的政策和行动，鼓励和倡导节约能源资源的生产方式和消费方式。将单位GDP能耗作为约束性指标纳入“十一五”规划，并建立地方、企业节能减排责任制，逐级进行考核。通过加大政策引导和企业参与、资金投入，大力发展水能、核能、太阳能、风能、农村沼气等低碳能源。
中国目前正处于工业化中期阶段，未来较长时间内能源消费及温室气体排放是需要增加的。分析全球主要发达国家在不同发展阶段的温室气体排放特征，即在经济发展初期阶段，随着人均收入的增加，环境污染由低到高，到达某个临界点后，随着人均收入的进一步增加，环境污染由高到低，环境得到改善与恢复，这就是环境库兹涅茨曲线的概念。现在提出的低碳经济概念，实质上是要求经济增长与温室气体排放之间不断脱钩，就是要依赖较少的物质消耗与能源消耗，保持经济的稳定增长。
4 2005～2050年中国经济发展、能源需求趋势分析
①经济发展的目的是增强国家实力及提高人民生活水平，按发达国家经济发展的经验，随着经济的发展，GDP及人均GDP随之增加，不同的发展阶段具有不同的GDP及人均GDP。
中国政府提出要在本世纪前20年（2000～2020年）全面建设小康社会，具体目标是到2020年GDP总量比2000年翻两番，人均GDP超过3000美元，达到中等收入国家水平。按世界银行的划分，人均GDP在936～3705美元之间为重工业化阶段（2004年美元），我国在2000年前已进入重工业化阶段，今后约15～20年时间，应是从重工业化阶段向高加工度化工业过渡的阶段。而未来20年中，必须走新型工业化道路，即在完成工业化的同时，还要完成现代服务业和信息化。2020～2050年间全面完成工业化，到2050年时基本实现现代化，人均GDP达到10000美元以上，达到中等发达国家水平。
随着经济发展及人民生活水平的提高，能源消费量也将随之增加，尤其是在实现工业化阶段，工业需要一定程度的增长，能源消费量也需要增加。
②产业结构调整是发展低碳经济的重要途径。多国分析研究证实，随着收入水平的提高，产业结构会产生规律性的变化，其基本特征是国内生产总值中农业份额下降，工业化阶段中工业所占份额先上升后下降，而以商业、服务业为主的第三产业份额逐步上升。
未来较长时间内（20年左右），我国工业结构的重化工化趋势还将延续，重化工业还有较大的增长潜力和发展空间。但重化工业内部的产业部门与产品在发展过程中有一个结构优化问题。从当前我国重化工业的结构来看，作为中间投入品的原材料工业比重偏大，而加工程度较高的机电工业比重偏低的问题日益突出。在机电工业中，附加值低的一般加工工业又占据很大比重，技术密集型的装备制造业的比重上升缓慢，与工业发达国家和一些新兴工业化国家相比存在较大差距。因此，加快机电工业特别是装备制造业的发展，提高深度加工产业在重化工业中的比重，必将有助于提升重化工业乃至整个工业的结构效率，从而促进产业升级，逐步提升其在全球价值链中的地位，不断提高国际竞争力。
用高新技术改造传统重化工业，加快第三产业尤其是生产性服务业的发展，将产业结构调整作为发展低碳经济的重要途径。现代生产性服务业是一个耗能低、污染小、就业机会多的低碳产业，有着很大的发展空间。在发展传统工业、高新技术工业的同时，发展现代服务业，可以有效降低工业化与城市化进程中的碳排放。
5 2005～2050年中国经济、能源、排放预测
5.1 情景设计
①基准情景，即不采取气候变化对策的情景。经济发展模式考虑了政府制定的三步走的发展战略，2050年完成工业化并初步实现现代化，充分考虑产业结构优化，尤其是工业结构内部优化，走新型工业化道路。人口发展模式按国家人口规划，即在2040～2050年间达到人口高峰14.7亿。
②减排情景。主要考虑中国融入全球气候变化合作体系，实现不同减排目标时中国的减排情景。
③低碳情景。考虑我国国家能源安全、国内环境、低碳发展。该情景中主要考虑国内经济社会、环境发展需求，强化技术进步，非化石能源和减排技术有关键性突破前提下的能源与排放情景。
5.2 经济发展、产业结构预测
基准情景下中国未来经济发展趋势及产业结构变化趋势见表2、表3；基准情景和减排情景下的一次能源需求量预测见表4、表5。
5.3 由能源产生的排放量预测
在基准情景、减排情景和低碳情景下由能源产生的排放量预测见表6。
5.4 计算结果分析
5.4.1 基准情景
① 2005～2050年经济规模（GDP）与人均GDP
2005年GDP为183132亿元（2005年价），2050年GDP为2483203亿元，2005～2050年GDP年均增长率为5.9％。2020年人均GDP为44391元，约合6341美元（2005年价，1美元＝7元人民币），2050年人均GDP为168925元，约合24132美元。笔者认为，在基准情景下，中国2020年和2050年达到的经济规模及人均GDP是符合中国政府制定的“三步走”战略的，即2020年达到全面小康社会，人均GDP超过3000美元；2050年人均GDP达到10000美元（当时指的是1990年人民币价格与1990年美元对人民币汇率），完成工业化，初步实现现代化，人民生活达到中等发达国家水平。
② 2005～2050年产业结构变化
由表3可见，我国第一产业比重由2005年的12.4％降至2050年的2.5％；第二产业比重由2005年的47.8％降至2050年的36.4％；第三产业比重由2005年的39.8％升至2050年的61.2％。我国产业结构的这种变化符合经济发展规律。
③ 一次能源需求量分析
由表4可见，2005～2050年中国一次能源需求量从21.87×
标煤增至66.19×标煤，年均增长率2.5％，同期GDP年均增长率5.9％，即2005～2050年一次能源消费弹性系数为0.42。也就是说，用不到一半的能源支撑经济发展，其中2005～2020年一次能源消费年均增长率为4.64％，2020年后考虑工业化基本完成，2020～2050年一次能源消费年均增长率为1.43％。从能源强度来看，2005年能源强度为1.195t标煤／万元GDP，2050年为0.267t标煤／万元GDP，年均下降3.3％。2005～2050年能源强度的不断下降主要是依靠产业结构和产品结构的变化以及用能效率的提高。
④由能源产生的排放量分析
基准情景下，考虑能源供应结构的优化，尽量减少化石燃料比重，增加可再生能源和清洁能源比重。2005年化石燃料（煤炭、油气）比重为92.9％，可再生能源和清洁能源比重为7.1％；2050年化石燃料比重降至77.5％，可再生能源和清洁能源比重升至22.5％。其中，水电装机2005年为1.17×
kW，2050年增至3.57×kW；核电装机2005年为684×
kW，2050年增至3×kW；风电装机2005年为126×kW，2050年增至1.6×kW。在此前提下，由能源产生的排放量，2005年为50×，2050年为117.3×。2050年排放量为2005年的2.35倍、1990年的5.58倍（1990年由能源产生的排放量为21×）。从排放强度分析，2005年为2.73t／万元GDP，当2005～2020年GDP年均增长率为8.6％时，2020年的排放强度为1.43t／万元GDP，比2005年下降了48％；当2005～2020年GDP年均增长率为8.0％时，2020年的排放强度为1.55t／万元GDP，比2005年下降了43％以上。
5.4.2 减排情景一次能源需求量及排放量预测
在基准情景的基础上，进一步考虑节能减排，2050年一次能源需求量由基准情景的66.19×标煤降至50.4×标煤。同时考虑一次能源供应结构进一步优化，2050年化石燃料比重由基准情景的77.5％降至64.0％，可再生能源和清洁能源比重由22.5％升至36.0％。其中，2050年水电装机由基准情景的3.57×kW升至3.82×kW；核电装机由基准情景的3×kW升至4×kW；风电装机由基准情景的1.6×kW升至2.5×kW。
减排情景下2050年能源强度降至0.203t标煤／万元GDP，2005～2050年能源强度年均下降3.9％。2005～2050年一次能源消费量年均增长率1.87％，2005～2050年能源消费弹性系数为0.32，即用1／3的能源支撑经济增长，可以说这在很大程度上做到了经济发展与能源需求的脱钩。减排情景下2050年的排放量为70.7×，是1990年的3.3倍、2005年的1.41倍。从排放强度分析，2005年为2.73t／万元GDP，当2005～2020年GDP年均增长率为8.6％时，2020年排放强度为1.3t／万元GDP，比2005年下降了52％以上；当2005～2020年GDP年均增长率为8.0％时，2020年排放强度为1.41t／万元GDP，比2005年下降48％以上。
5.4.3 低碳情景排放量预测
低碳情景下一次能源需求量及能源供应结构与减排情景基本相同。在减排情景基础上，更多地考虑强化技术进步、提高能源系统利用效率、可再生能源更大规模的投入、化石燃料清洁发电技术、捕集与封存技术等。2050年排放量为45×，是1990年的2倍、2000年的1.46倍（2000年排放量为30.7×）、2005年的0.9倍。
6 实现中国未来（2050年）温室气体排放三种情景的模式与条件探讨
在支撑经济发展的前提下，降低能源强度，节约能源，主要取决于结构变化（产业结构、部门结构、产品结构、贸易结构、能源供应结构等）及能源系统利用效率（开采效率，中间加工、转换环节效率，终端利用效率等）。
以往对总能源强度的结构节能和效率节能的贡献份额主要是采用产品能耗法以及迪维西亚参数法、能源强度法、改进型结构分解法等[1]，得出了1980～2005年中国能源强度变化中65％～70％为结构变化的贡献、30％～35％为效率变化的贡献的成果。按此成果结论分析三种情景下节约的能源量。
6.1 从总能源强度变化分析基准情景和减排情景的结构节能与效率节能
利用上述2005～2050年的GDP、能源消费量数据，计算出2005～2020年、2020～2050年两个时间段的总能源强度的变化，再按65％的结构节能和35％的技术节能进行计算，得到由于结构优化、能源利用效率提高而节约的能源量，见表7和表8。
计算结果：基准情景45年节能93×标煤，减排情景节能109×标煤（计算为97×标煤）。
6.2 用产业能源强度计算分析基准情景下节约的能源量
6.2.1 结构优化（产业结构、产品结构、行业结构等）
中国2005年第一产业能源强度为0.356t标煤／万元GDP，第二产业能源强度为1.86t标煤／万元GDP，第三产业能源强度为0.422t标煤／万元GDP。以工业为主的第二产业能源强度是第三产业的4.5倍左右，是第一产业的5.2倍左右。若按表3给出的产业结构变化，经计算，2005～2050年由于产业结构变化节约的能源量为39×标煤左右，占总结构变化节约能源量61×的64％，其余36％的结构变化则由行业结构与产品结构优化来完成。
6.2.2 能源利用效率提高
能源物理效率由开采效率、中间环节效率、终端利用效率3部分组成，能源利用效率一般指中间环节效率（加工及转换）和终端利用效率，而对中间环节效率起主要作用的是发电厂的转换效率。近年来超临界、超超临界大容量机组的快速投入及小火电机组的淘汰，使电力机组的转换效率不断提高。
终端能源利用效率主要指产品生产与居民生活过程中利用能源的效率。中国2007年主要高耗能产品能耗与目前国际水平相差10％～56％左右。若假设2005～2050年工业生产由于利用效率提高能耗降低50％，可节约能源量30×标煤左右，加上中间效率的提高，有望实现表7中效率节能32×标煤的指标。
6.3 用产业能源强度计算分析减排情景下节约的能源量
6.3.1 结构优化
基准情景下45年节能93×标煤，减排情景下45年节能109×标煤，其中结构节能71×标煤，效率节能38×标煤。减排情景与基准情景的产业结构变化是相同的，产业结构变化可节约能源39×标煤，占减排情景总结构变化节约能源量71×标煤的55％，其余45％的结构变化则由行业结构和产品结构优化完成。
6.3.2 能源利用效率提高
减排情景中，需要效率节能贡献38×标煤。需要2005～2050年工业生产与居民生活的能源利用效率与基准情景相比进一步提高，要求2050年比2005年能耗降低70％左右，节能35×标煤，再加上中间环节效率的提高，可以实现减排情景。但是，2050年工业生产能源利用效率在2005年的基础上提高70％左右，即超过目前发达国家的技术水平，在可以预见的技术条件下，能否达到不确定性很大。同时还应看到，当2030年左右中国基本实现工业化后，能耗高的工业比重减少，结构节能贡献份额有所下降，需要增加技术节能的贡献份额。
6.4 优化能源结构，减少化石能源比重，提高可再生能源与新能源比重，减少排放
减排情景中能源利用效率比基准情景进一步提高，能源结构进一步优化。基准情景中，2020年、2030年和2050年的非化石能源比重分别为13.5％、15.5％和22.5％；减排情景中，2020年、2030年和2050年的非化石能源比重分别为16.5％、26.7％和36.0％。减排情景中能源消费量和排放量都低于基准情景。
低碳情景中2005～2050年的经济增长与基准情景、减排情景是相同的，能源消费与减排情景也是相同的，但排放量低于减排情景。低碳情景需要在减排情景的基础上进一步优化能源结构，即2050年可再生能源的发展规模要达到减排情景的2倍以上，才能做到进一步减排。
实现减排与低碳情景的优先技术与措施主要包括：建筑物节能——新建建筑物实现65％和75％的节能标准，应用先进的采暖和制冷技术、户用可再生能源技术、先进太阳能供热水与采暖等；交通运输节能——先进电动汽车、氢动力、燃料电池、混合动力、公共交通系统、开发利用替代材料和替代能源、可再生能源的利用技术、非交通运输的替代方式等；工业节能——低碳密集与高能效生产工艺、高效工业锅炉、先进的工业节能技术、高效率的电动机、废弃物循环回收利用技术等；新型发电技术——整体煤气化联合循环（IGCC）、天然气燃气轮机（NGCT）、燃气轮机蒸汽轮机联合循环（CCGT）、核能（裂变与聚变）、绿色电力、生物质利用技术、太阳能发电、近海风力田发电、非常规石油、洁净煤技术等；CCS技术等[2,3]。同时增加传统能源的清洁利用、减少排放以及捕集等减排技术，并进一步优化能源结构（如增加清洁能源和可再生能源的比重）。在该情景下，2030年能源需求量、排放量达到峰值，以后缓慢下降，2050年能源需求量50.4×标煤、排放量45×。从目前可预见的技术条件以及清洁能源和可再生能源利用的规模来看，实现低碳情景难度是很大的。
7 结论与政策建议
①基准情景：中国要实现既定的经济与社会发展目标，产业结构与产品结构需要优化，能源利用效率要提高，非化石能源比重需上升至13.5％以上。2050年能源需求总量会成倍增长，达到66.19×标煤，人均能源消费量为4.4t标煤，低于目前美国和日本的水平，排放量为117.3×。即使这样，这时能源消费弹性系数为0.42，即能源翻一番，经济翻两番。2020年排放强度比2005年下降43％～48％。工业部门的能源消费量与排放量2035年后将逐渐减缓，交通运输和建筑业（商业及服务业的建筑物、生活）将逐渐成为能源需求和排放的主要贡献者。
②减排情景：在基准情景的基础上，进一步提高能源利用效率（超过目前先进水平）及优化能源结构，2050年能源消费量降至50.4×
标煤，排放量降至70.7×，2005～2050年排放年均增长率仅0.77％。这时能源消费弹性系数为0.32，即用1／3的能源支撑经济发展。
笔者认为，若能实现减排情景，意味着中国已做到了低碳经济。2050年人均能源消费量为3.5t标煤左右，人均排放量为4.8t左右，对中国自己而言，已经做到了低碳能源发展。
③低碳情景：从目前可预见的技术条件以及清洁能源和可再生能源利用的规模来看，实现低碳情景难度是很大的，甚至可以说不太可能实现。
④在应对全球气候变化的行动中，发达国家和发展中国家都负有责任与义务，但由于不同的发展阶段、不同的历史背景、不同的技术与资金水平等，采取的行动应有所区别。发达国家早已完成工业化，进入后工业化与现代化社会，人民已过上现代富裕的生活，对温室气体采取总量控制与有目标的减排是能做到的。而发展中国家大多正处于工业化进程中，能源需求增加是客观存在的，采取的行动应是力争经济增长方式的转变，不要走高排放促经济发展的道路，而应探索创新驱动、内生增长的道路，以较少的能源支撑经济的增长，不断优化能源结构，加快可再生能源与新能源的发展，走低碳经济的发展道路。
⑤发展中国家在应对全球气候变化的行动中应制定中、短期目标与长期目标。中、短期目标即相对减排，中国政府制定的“十一五期间能源强度降20％”的目标，以及近期制定的2020年排放强度相对2005年降低40％～45％的约束性目标都属于相对减排，主要是通过优化产业与产品结构，减少与控制高耗能产品出口，优化能源结构，并提高能源利用效率来实现。长期目标指的是当发展中国家实现工业化后，若当时全球技术发展迅猛，远远超过目前的水平，尤其是核心技术的突破，如核聚变技术、太阳能热发电技术、碳捕集与封存技术和其他新能源技术等，这时发展中国家温室气体的总量控制与减排才有可能做到，使零排放成为可能。
⑥发达国家要从资金和技术方面帮助发展中国家参与到应对全球气候变化的行动中，这将有利于促进发展中国家新兴战略性产业的发展。主要包括节能技术、建筑节能技术、可再生能源建筑一体化技术、煤炭清洁发电技术、电动汽车技术、新能源与可再生能源技术、减碳技术与碳利用技术等。
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