中国可持续能源发展研究，本文主要内容关键词为：可持续论文,中国论文,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。
一、前言
能源是人类社会进步和发展的重要物质基础，能源工业作为国民经济的基础产业，直接关系到经济、社会的发展和人民生活水平的提高，解决好能源、人口、经济与环境的协调发展，是实现中国现代化的重要条件。
我国目前能源短缺局面虽已基本扭转，但目前我国人均能源消费水平非常低，人均能源消费量不及同期发达国家的1/5，而且消费的能源中煤炭约占3/4。如何在未来较长的一个时期内，增加能源的供应与消费，将遇到许多制约因素，如资源与环境约束、资金与技术装备的条件等。能源越来越成为制约经济和社会可持续发展的主要因素之一。因此，研究中国未来的能源供需问题时应考虑以下原则。
1.在经济、社会可持续发展系统中研究能源可持续发展问题
经济、社会可持续发展是本世纪80年代提出的新思想。中国目前及未来较长一段时期内（至少到下个世纪中叶）的发展是当务之急，研究中国未来能源供需问题应以可持续发展为前提。
（1）经济、社会发展目标。经济、 社会发展目标对中国来说是体现可持续发展的重要内容。早在党的十一届三中全会上，就已明确提出中国全面完成现代化建设的三步走战略目标。第一步战略目标是解决全国人民的温饱问题，已于1990年左右完成，第二步战略目标是2000年实现人均国民生产总值比1980年翻两番，基本消灭贫困现象，人民生活达到小康水平。第三步战略目标是到21世纪中叶，人均国民生产总值达到中等发达国家水平，人民生活比较富裕，基本实现现代化。
（2）资源的保证程度。 资源的保证以及如何合理利用资源是我国当代可持续发展和为后代创造长期发展的基础。
（3）保护生态环境的目标要求。目前， 我国生态与环境形势十分严峻。今后较长一个时期由于经济的发展与能源消费的增加，排放一定数量的污染物是无法避免的，我们要探讨一条能达到国家环保局提出的生态与环境目标要求的经济发展与能源消费的道路。
2.从终端能源消费出发研究一次能源供需
将能源供应和需求当作一个整体来考虑，包括从一次能源供应到终端能源消费的每一阶段。这种分析研究方法有以下特点：
（1）不论一次能源供应方式的差异如何， 终端能源消费方式是很一致的，而终端能源的消费方式主要决定于能源转换先进工艺的应用水平。因此，研究未来不同阶段我国终端能源消费方式只要考虑：未来不同阶段经济实力与人均收入水平；未来不同阶段国际与国内能源转换先进工艺的应用程度及终端利用新能源设备的成熟程度。
（2 ）能充分分析通过技术进步改进了终端能源利用设备的利用效率以及不同的能源间相互替换的能源转换效率，即如何有效利用终端能源设备使用更高质量的能源，如何更有效地提高能源供应到需求各个环节的利用效率。
3.采用分析研究与模型计算研究相结合的多方案的系统分析方法
在分析研究的基础上，将能源问题放在人口、经济、资源、生态环境大系统中（考虑国际大系统），在经济、社会可持续发展的前提下，研究中国未来能源供需可行方案。
二、中国1990—2050年经济社会发展目标
1.中国未来发展模式
通过分析研究国际上不同类型国家的发展史，从我国国情出发考虑，中国未来的发展模式（1990—2050年）应与过去传统的发展模式有所不同，即：
（1）适度消耗、适度消费， 较长时期内应保持较高的投资率（30%以上）。
（2）需要较长时期的经济稳定增长，1990—2020 年应是经济高速增长阶段，2020—2050年应是经济稳定增长阶段。
（3）必须严格控制人口增长。据分析， 在严格执行人口政策的条件下，这个阶段的人口会经历由增长转向下降，中间要经历人口高峰期（大约在2030—2040年间）。
（4）这个阶段我国经济增长因素除继续依靠投入要素外， 还要提高技术进步的作用，提高劳动者素质与资本质量，这就要求提高全国人民的教育水平与采用新技术。
（5）利用全球经济一体化的有利外部环境，扩大贸易， 吸引外资补充国内资本的不足。
2.中国经济发展水平
我国目前正进入工业化的起飞阶段，到下世纪中叶，期望是完成工业化进入现代化社会的阶段，因此，在这阶段内，一方面要保证较高的经济增长速度，伴随着各种经济、社会结构的变化以适应与达到现代化社会的条件。
我们用系统动力学模型和投入产出模型对到下个世纪中叶我国的经济发展趋势进行了预测，并结合定性研究分析，得出结论是：为了加快缩短我国与发达国家的差距，需要较长期的经济稳定增长（1990—2050年，GDP年均增长速度为6%左右），在1990—2020年间是经济高速增长阶段，这个阶段的年均GDP增长率为7.8%左右，2020—2050年间是经济稳定增长阶段，这个阶段的年均GDP增长率为3.5%左右。
这一增长态势将进一步提高我国的国际经济地位，无论是总量水平，还是人均水平，都将显著地缩小我国与世界发达国家的差距。
三、中国1990—2050年能源需求预测分析
将终端能源需求与一次能源需求分开，对终端能源需求到一次能源需求全过程进行研究，不仅能真实地反映各行业能源消耗水平，而且能对能源加工、转换和输送过程了解得更深入。
由于目前数据较难获取，要深入地进行长期终端能源需求预测困难很多，也难以准确，只能做些粗线条的估算。
1.1990年中国终端能源消费结构分析
为了分析1990年中国终端能源结构，现将发展中国家及经合组织国家（OECD）1990年终端能源消费结构列于表1。
表1 1990年世界、发展中国家及OECD 国家终端能源消费结构
终端能源 发展中国家 100 OECD国家 100 全世界 100 中国 100
固体 58.3
10.3 29.7
66
液体 29.2
51.7
39
18.7
电力 8.3
17.2 12.5
8.8
其它 4.2
20.7 18.6
6.5
资料来源：国际应用系统分析研究所“2050年及2050年以后时期全球能源展望”。
1990年中国的终端能源消费品种结构与发展中国家基本相似，消费方便、灵活、清洁的电力终端能源所占比例远远低于OECD国家水平，以煤为主的固体燃料仍是发展中国家主要终端能源。
中国1990年部门终端能源消费结构和世界一些国家比较，中国的生产部门的终端能源消费比重高于发达国家，而中国的商业、服务业与交通运输部门能源消费比重远远低于发达国家（见表2）。
表2 一些国家分部门终端能源消费构成（商品能源）
人均GNP 终端能源消费量 工业 交通运输 农业
(美元)(亿吨标煤) (%) (%) (%)
美 国
2079018.24 29.537.4 1.2
日 本
23430 3.99 45.523.7 1.5
加拿大
19470 2.2
36.224.8 2.7
法 国
174902.069 34.630.2 2.0
英 国
15100 1.89 25.730.8 1.0
意大利
148301.634 36.328.0 -
西班牙
100200.714 36.340.4 5.0
巴 西(1985)1.398 38.128.4 7.2
中 国(1990)
708.5 7.05
64 7.1 4.9
服务业 居民生活
(%) (%)
美 国 12.2 19
日 本 10.0 27.1
加拿大 13.4 20.5
法 国
8.0 25.2
英 国 12.5 30.0
意大利 35.7
西班牙
8.7 12.9
巴 西(1985)
3.8 22.5
中 国(1990)
5.0 18.4
注：〔1〕除中国、巴西外，均为1988年数据；〔2 〕中国人均GNP按1980年不变价和1980年汇率计算，其它国家人均GNP 按当年价和当年汇率计算；〔3〕意大利的服务业包含居民生活。
2.分析主要用能部门及居民未来终端能源消费及其结构变化
一般来说，收入水平越高，第一、第二产业比重下降，影响人民生活质量的第三产业比重上升，必然引起工业用能与农业用能比重下降，交通运输、服务业等用能比重上升。从1990年到2050年中国经济发展及产业结构变化趋势来看，终端能源消费结构中，工业用能比重要下降，交通运输、服务业等部门用能比重呈上升趋势。
中国由于煤炭资源丰富，固体燃料比重远远高于OECD国家，也高于世界平均水平，甚至比发展中国家平均水平还高10个百分点。可以估计，我国1990—2050年随着人均收入的提高，固体燃料比重逐年下降，电力比重逐年上升。
3.终端能源消费结构预测
据上研究分析，我们估算了1990—2050年中国部门终端能源消费结构与终端能源品种消费及结构（见表3，表4）。
表3 部门终端能源消费及结构（%） （中方案）
农 业制造业 建筑业交通运输业
1990
0.348(4.9)4.46(63) 0.098(1.4) 0.5(7.1)
20000.53(5.2)6.04(58.8)
0.15(1.46) 0.96(9.3)
20100.63(4.3)7.88(53.6)
0.29(1.97) 1.68(11.4)
2020
0.776(4.02)
9.94(51.5)
0.48(2.49) 2.24(11.6)
20500.85(3.4)10.32(41.2) 1.16(4.63) 4.22(16.85)
服务业人民生活 合计
19900.35(5.0)1.3(18.4) 7.05
20000.63(6.1)1.96(19.1)10.27
20101.27(8.6)2.93(19.93)
14.7
20202.13(11.0)
3.7(19.2) 19.1
20502.9(11.58)
5.6(22.4) 25
注：〔1〕单位：亿吨标煤；〔2〕括号内数为结构。
表4 终端能源品种消费及结构（%）（中方案）
固 体液 体
气 体电 力
1990 4.8(66) 1.3(18.7)0.282(4.0)0.62(8.8)
2000 6.0(58.4)2.2(21.4)0.56(5.5) 1.2(11.7)
2010 7.0(47.6)3.21(21.84)
1.1(7.5) 2.9(19.7)
2020 7.5(39)4.5(23) 1.9(10) 4.4(23)
2050 6.4(25)5.6(22.4)
3.0(12) 9.0(36)
其 它合 计
1990 0.19(2.4) 7.05
2000 0.29(2.82)10.27
2010 0.48(3.26)14.7
2020 0.76(4.0) 19.1
2050
1.0(4.0) 25.0
注：〔1〕单位：亿吨标煤；〔2〕括号内数为结构。
分析表3—4的1990—2050年部门终端能源消费及终端能源品种消费的结构变化，我们认为，总趋势是合理的，部门终端能源消费结构变化为：农业从4.9%降为3.4%，制造业从63%降为41.2%，交通运输业从7.1%上升为16.85%，服务业从5%上升为11.58%。终端能源品种结构变化为：固体燃料从66%下降为25%，电力从8.8%上升为36%， 天然气由4%上升为12%。
4.从终端能源消费估算一次能源消费
能源资源的利用包括开采、加工、转换、输送和终端利用全过程，其中加工、转换和输送为中间环节。
一次能源消费量＝中间环节损失量（加工、转换和输送）+终端能源消费量
1992年中间环节的效率为70.3%。未来不同时期由于技术进步以及能源消费结构变化，中间环节效率会提高。如煤炭中间效率的提高主要由于炼焦比重减少，尤其是土焦生产要淘汰。电力利用中间效率的提高，主要是由于今后超高温、高压机组的比重增加，发电转换效率会有所提高，电厂用电与输电损失也会逐年减少。尽管煤炭、石油、电力利用中间环节效率都会有所提高，但随着电力比重的增加，煤炭、石油、天然气、电力利用的综合中间环节效率逐年有些下降。
由终端能源消费量加上损失量得到一次能源消费量及结构（商品能源），见表5。
表5 一次能源消费量（中方案）
煤 炭石 油天然气电 力 其 它
2000 6.67 2.44 0.344 5.03
0.43
2010 7.69 3.53 1.18
9.26
0.6
2020 8.00 4.89 2.10
13.0
1.0
2050 6.60 5.95 3.20
24.9
1.25
合 计
2000 14.9
2010 22.26
2020 29.0
2050 41.9
注：〔1〕单位：亿吨标煤；〔2〕电力是二次能源，在此表示核电，水电以及煤电消耗的煤炭。
由终端能源消费量以及计算得到的一次能源消费量， 得到1990 —2050年能源利用中间环节效率，见表6。
表6
1990 2000 2010 2020 2050
能源利用中间效率(%) 70.5 68.9
6663
59.8
四、可持续发展能源供需方案研究
1.一次能源及电力供应常规方案及可替代方案的研究
（1）我国能源发展与环境污染趋势分析。 我们采用的经济社会发展模型中的模型子块主要考虑了大气污染和水污染，这里只研究大气污染问题，共分三部分，二氧化硫（SO[,2]）、烟尘（包括工业粉尘）和二氧化碳（CO[,2]以碳计），它们的排放主要来源于火电发电厂、产业部门、居民生活和社会消费等燃用煤、油、气等化石燃料，化石燃料燃烧过程中产生的污染量是根据不同的燃料、不同的燃烧方式以及污染物不同的排放因子计算得到的，在模型中考虑了净化率，如废气处理率、城市生活用气气化率、工业粉尘回收率、除硫率、除尘率等，要提高净化率主要为增加环保投资。而二氧化碳的排放量是由于化石燃料中含碳成分引起的，要降低CO[,2]排放量主要还是从节能及改善能源结构（降低化石燃料比重，尤其是降低煤的比重）来解决。CO[,2]是大气中浓度最大的温室气体，CO[,2]浓度的大小与其积累量有关。海洋、森林等自然界大约能吸收60%的CO[,2]排放量，所以植树造林、绿化环境是解决温室气体效应的主要出路。现将模型计算主要结果列于表7。
大气污染趋势表中所示SO[,2]、烟尘（包括工业粉尘）、CO[ ,2]1990—2050年间排放量的预测是在80年代环保投资占同期GDP比重为0.5%的基础上，逐年增加环保投资，2000年为1%左右，2020年为1.6%左右， 2050 年为3.5%左右（CO[,2] 排放量预测除外）， 即使这样， 2050年SO[,2]的排放量将达到1995年的1.8倍，2050年烟尘为1990 年的1.5倍。
根据我国“国民经济和社会发展‘九五’计划和2010年远景目标纲要”提出的到2000年力争使环境污染和生态破坏加剧的趋势得到基本控制，部分城市和地区的环境质量有所改善的环境目标，国家环保局提出，一是实行污染物排放总量控制，使2000年主要污染物排放总量控制在1995年的水平；二是实施“中国跨世纪的绿色工程计划”。按此要求表7中所示大气污染趋势是难以满足的。
表7 中国1990—2020年经济、能源、环境趋势
指
标 1990 20002010
2020
GDP(亿元,1990年价)
17540 41450
89360 158400
人口(亿人)11.43 13.0
14.214.9
能源消费量(亿 tce)12.4
16.6
22.7 29
电力消费量(亿 kWh)6312 14002
28332
46251
SO[,2]排放量(万 t) 2300(1995)
2804
3362 3691
烟尘排放量(万 t) 1740
2135
2518 2760
CO[,2]排放量(亿 t,以碳计) 5.37.09.0 11
能耗系数(tce/万元)7.06
3.992.541.83
指
标 2050
GDP(亿元，1990年价) 415600
人口(亿人)15.4
能源消费量(亿 tce)35.7
电力消费量(亿 kWh)82612
SO[,2]排放量(万 t) 3998
烟尘排放量(万 t)
2648
CO[,2]排放量(亿 t.以碳计)
13
能耗系数(tce/万元) 0.86
注：GDP、能源消费量为低方案值，电力消费量为中方案值。
（2）可替代能源发展方案研究。 如前分析， 要实现我国1990 —2050年经济发展与环境保护双重目标有一定的难度，我们认为，主要是由于煤炭消费比重太高与能源利用效率低造成的。
现将可替代的几种能源发展方案分述如下：
替代方案1：降低煤炭比重，提高水电、核电比重方案
常规方案中1990—2020年一次能源消费结构中，水电与核电比重太低，原设想到2050年水电可开发容量全部得到开发，总容量达3.1 亿千瓦， 其中抽水 0.5亿千瓦，到2020年只开发1.8亿千瓦，其中抽水蓄能0.2亿千瓦。现在替代方案是加快水电与核电发展，2010年开发1.8亿千瓦，2020年开发2.6亿千瓦（均不包括抽水蓄能容量），即2020 年水电全部开发完毕。
我国核电起步较晚，目前只有210万千瓦，原设想2010 年前压水堆机组实现国产化，2030年快堆实现商业化，则2020年核电装机容量可达0.5亿千瓦，从目前核电技术发展态势分析， 加快核电发展是有希望的，在替代方案中，考虑2020年核电装机容量增加至1.5亿千瓦，2050 年核电装机2.4亿千瓦。增加水电与核电比重替代方案1的一次能源消费与构成见表8。
替代方案1计算结果表明，2010年可少消耗煤炭0.8亿吨，2020年为2.97亿吨标煤，2050年少消耗煤炭0.93亿吨标煤。2010年SO、 烟尘、CO排放量可降低4—5%，2020年均可降低9—10%，2050年均可降低5%左右。
表8 替代方案1的一次能源消费 单位；亿吨标煤
2000
2010
2020
2050
煤 炭 10.5
12.1
13.4
16.17
石 油 2.57
3.86
4.43
5.43
天然气 0.381.32.02.9
水 电
0.82.02.72.7
核 电 0.040.8
2.884.4
新能源
2.32.63.64.1
合 计 16.6
22.7 29
35.7
注：2010年水电装机1.8亿千瓦，核电装机0.4亿千瓦，2020年水电装机2.6亿千瓦，核电装机1.5亿千瓦，2050年水电装机2.6亿千瓦， 核电装机2.4亿千瓦。
替代方案2：强化节能方案
常规方案中，1990—2000年节能率年均下降5.8%，2000—2020 年节能率年均下降3.95%，2020—2050年均下降2.56%。随着产业结构与产品结构的优化和科技水平的提高，产值能耗下降是能够做到的。现在按强化节能方案（替代方案2）计算1990—2020 年我国一次能源消费量（见表9）。
表9 替代方案2的一次能源消费量 单位：亿吨标煤
1990 2000 2010 2020 2050
强化节能率(年均上升,%) 6.0
5.0
4.2
2.6
能耗系数(tce/万元)
7.06 3.91
2.4 1.59 0.74
能源消费量(亿 tce)
12.4 16.2 21.4 25.2 31.0
节省能源消费量(亿 tce) 0.4
1.3
3.8
4.7
替代方案2结算结果表明，2010年少消耗煤炭1.3 亿吨标煤左右，2020年少消耗煤炭3.8亿吨标煤左右，2050年少消耗煤炭4.7亿吨标煤左右。2010年SO[,2]、烟尘、CO[,2]排放量可降低6%左右，2020 年可降低13%左右，2050年可降低13%左右。强化节能方案中，2050年一次能源需求量为31亿吨标煤，实现有一定难度。
替代方案1（增加石油、天然气、水电、核电比重）、替代方案2（强化节能方案）对SO[,2]、烟尘、CO[,2]都有减排效果，替代方案1 与替代方案2的减排效果合在一起，可使2000—2020年SO[,2] 排放量基本不增加， 2000—2050 年烟尘基本不增加，2000—2050年CO年增加率为0.8%左右，到2050年我国人均CO[,2]排放量为0.68吨／人， 只有1989年世界工业化国家人均水平的1/4（3.3吨／人），只有1989 年世界人均水平的一半（1.2吨／人）。再次提出替代方案2（强化节能方案）难度很大，恐难以实现。
2.可持续发展能源需求方案研究
通过以上分析，如何在实现经济、社会发展与环境要求两大目标，满足资源保证度等条件下，研究以下可持续发展的能源供需方案（见表10）。
（1 ）经济社会发展目标。 中、 低方案的经济社会发展目标是：1990—2050年年均GDP维持在6%左右，到2050年人均GDP中方案31316元（合6406美元），低方案为26947元（合5182美元）， 达到中等发达国家水平，基本实现现代化。
（2）一次能源供需。考虑石油与天然气部分进口及核电、 水电比重增加情况下，低方案时一次能源供需平衡，中方案时稍有缺口（基本平衡），其中煤炭供需基本平衡，石油与天然气2020年以后进口石油或其它能源替代后才能供需平衡。
为满足石油、天然气供需平衡，石油2000年进口2500—3500万吨；2010年进口1.7亿吨标煤，2020年进口2.8亿吨标煤，2050年进口4.7 亿吨标煤。2020年以后石油供应除考虑进口外，还可考虑水煤浆替代石油、煤液化产品替代石油。据中国能源发展战略提供，2020年水煤浆与煤液化可替代石油0.5亿吨，2050年可替代石油2.8亿吨。
（3）环境目标。由表10所示， 即使是低方案环保目标实现仍有一定难度。
表10 中国1990—2050年可持续发展一次能源需求方案
中方案
低方案
2000
2010
2020
20502000
2010
合 计
17 2431.5
41.316.6
22.7
煤 炭 10.7
13.24
15.4
21.28
10.5 12.14
石 油 2.74.04.72
5.722.57
3.86
天然气 0.391.362.23.10.381.3
水 电 0.8 2.02.72.7 0.82.0
核 电 0.04 0.8
2.884.40.040.8
新能源2.3 2.63.64.1 2.32.6
SO[,2]排放量 2804
3128
烟尘排放量
2135
2382
CO[,2]排放量 7.08.6
低方案
2020
2050
合 计
2935.7
煤 炭 13.39 16.17
石 油 4.43
5.43
天然气
2.02.9
水 电
2.72.7
核 电 2.884.4
新能源 3.64.1
SO[,2]排放量29283176
烟尘排放量 22232105
CO[,2]排放量 9.912.2
注：能源消费量单位：亿吨标煤；SO[,2]和烟尘排放量单位：万吨；CO[,2]排放量单位：亿吨。
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