2050年中国能源消费的情景预测，本文主要内容关键词为：年中论文,情景论文,能源消费论文，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。
中图分类号：F426.2 文献标志码：A 文章编号：1000-3037(2015)03-0361-13 DOI：10.11849/zrzyxb.2015.03.001 修订日期：2015-01-20。 1 问题提出 能源消费与气候变化、经济增长等高度相关，是关系到中国社会经济可持续发展的全局性、战略性问题[1-3]。近年来，随着全球气候变化问题的不断升温，关于中国能源消费峰值的讨论成为学界关注的焦点。2013年8月10日，国际能源署(International Energy Agency，IEA)前署长、日本能源经济研究所特别顾问田中伸男在全球能源安全智库论坛2013年年会上表示，中国能源消费峰值最快2025年到来[4]。2014年4月24日，在“能源金融俱乐部”正式启动会关于“十三五”及中长期我国能源发展与政策走势研讨中，国家能源专家咨询委员会副主任周大地表示：今后一段时间，随着经济结构深度调整，我国能源需求增速也将随之变化。中国能源研究会副理事长吴吟也认为，“十三五”及中长期，我国能源消费增速将进一步放缓，能源消费弹性系数也将走低，低于21世纪初甚至改革开放初期水平，钢铁、水泥、建材等能源消耗大户将逐渐达到消费峰值[5]。 国家发改委在早期中国能源消费峰值的研究中指出，中国将在2040年迎来能源消费的“零增长”，届时能源需求总量约为25×
t标油(36×
tce)[6]。中国城市科学研究会发布的“中国低碳生态城市发展战略”报告，提出“争取到2040年实现能源消耗的‘零增长’”[7]。朱永彬等认为在当前技术进步速率下，我国在2043年达到能源消费高峰，当能源强度下降速率为4.5%～5%时，能源高峰将在2040年前出现(约53×
t标油即约76×
tce)[8]。中国社会科学院数量经济与技术经济研究所课题组研究显示，初级能源消费量将持续增长，但是在2040年左右接近平缓[9]。对此，樊杰等却认为中国未来能源消费的增长必将是长期的、持续的，非短时间内能达到峰值，仅仅从生产的角度来考虑中国未来能源消费以及碳排放空间，并得出中国在不久的将来(2035-2040年、甚至是更早)达到碳排放的高峰的乐观结论实际上是偏颇的[10]。 当前，中国工业化已经进入产业结构调整、升级和优化的后工业化阶段，而城镇化则进入了“加速”和可以“加速”的时期[11]，如何从人均能耗与人均累计能耗视角出发，对中国能源消费峰值作出理性和科学的判断(是否存在？什么时候出现？峰值为多少？)，是积极应对全球气候变化谈判，保障中国能源安全和促进中国社会经济可持续发展的基础与前提，具有重要现实意义。本文以人口和经济作为中国能源消费的驱动因素，参考主要发达国家社会经济发展过程中人均能耗与人均累计能耗的变化规律，设置情景预测中国未来能源消费需求，以期为中国应对全球气候变化谈判，制定明确的能源政策保障能源安全，促进社会经济的可持续发展提供科学支撑。 2 方法与数据来源 《世界人权宣言》宣布：“人人都有权利过上一种能够足以保证其本人和其家庭健康和安宁，包括食物、服装、住房、医疗服务和必要的社会服务……人人都有受教育的权利”(《世界人权宣言》第25、第26条。联合国大会1948年12月10日第217A(Ⅲ)号决议通过并颁布)。低碳人文发展方案作为来自发展中国家的三个主要国际气候制度设计方案之一[12]，其基础是满足所有人的基本需要[13]。能源消费及碳排放直接关系到发展权、发展空间和发展环境问题[14]。计算一个国家能源需求的满足量，需要考虑背景条件如气候条件、人口、国家面积等[15]。人均能源消费量的保证是确保人人享有基本的生存、发展权利的重要方面[10]。相关研究显示，人均能源消费与人均GDP呈“S”形演进规律[6，16-17]。随着人均GDP的增长，在农业社会，人均能源消费处于较低水平，进入工业化阶段，呈现近似线性的增长，迅速达到峰值，步入后工业化阶段，经济增长的能耗水平将会越过顶点，趋于不再增长或缓慢下降趋势。这个全周期的增长模式构成一个“S”形的变化关系[18]。发达国家人均能源消费“零增长”甚至是负增长的现象说明，进入后工业化阶段，随着经济结构的调整，发达国家工业部门的能源消费持续下降，民用、交通、商用部门的能源消费呈“零增长”的态势。另外，进入后工业化阶段，人口是决定能源消费多寡的主要因素，而经济增长对能源消费的影响不再显著[19]。 能源消费预测的主要工具包括模型和部门终端情景模拟。模型在揭示能源消费与经济、社会和技术等因素作用机理的基础上，预测了表征这些因素的参数[20]；部门终端情景模拟则建立在对未来经济、社会和技术发展路径预期的基础上，通过对不同预期赋予不同数值，并将其输入特定模型进行能源消费预测。概括而言，能源消费预测模型主要包括时序模型、回归模型、计量经济模型[21]、分解模型、协整模型、差分自回归移动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model，ARIMA)、人工神经网络模型[22]、灰色预测模型[23]、投入产出模型[8，24]、模糊逻辑/遗传算法模型、集成模型——自回归、支持向量回归、粒子群优化算法模型；自下而上的模型如MARKAL[25-27]、TIMES[28-29]、LEAP[30]、IPAC[31]模型等[32]。自20世纪70年代以来能源需求预测模型有了很大发展，但一些关键问题如贫富分化与城乡差别、传统能源资源、商品与非商品能源之间的差别等很少在这些模型中反映。虽然以部门为研究对象的最终能源核算模型比计量模型更具现实性，但仍受制于发展中国家大量数据的缺失。因此，发展中国家需开发和维护更为详细的能源数据库，才能进一步开发出更好地反映发展中国家特征的能源需求模型[33]。 假定某一时期，一国社会经济发展到一定阶段，其人均能耗与人均累计能耗呈相似变化规律。本文参考主要发达国家社会经济发展过程中人均能耗与人均累计能耗的变化规律，设置情景预测，以2012年为起始年，对我国2050年前能源需求进行预测。 本研究涉及的经济、社会和能源数据除了来自各个国家统计局、相关能源机构和专门性的论著外，主要来自于下列国际机构或组织：如国际能源机构(IEA)、美国能源信息署(EIA)、经济合作与发展组织(OECD)、国际原子能机构(IAEA)、英国石油公司(BP)、世界能源委员会(WEC)、世界银行(WB)、联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)、联合国统计署(UNSD)、格罗宁根增长与发展研究中心(GGDC)、美国中央情报局(CIA)、国际货币基金组织(IMF)、世界资源研究所(WRI)。本文研究历史时序区间为1870-2012年，中国情景分析区间为2012-2050年①。 3 结果与讨论 3.1 各国能源消费总量 英国、法国、德国、日本能源消耗总量峰值均已出现。其中，德国于1979年最早达到峰值5.31×
tce，英国、法国和日本则纷纷在21世纪前10 a出现峰值。英国能源消耗峰值为3.25×
tce(2005年)，法国为3.65×
tce(2004年)，日本为7.57×
tce(2005年)。美国能源消耗总量波动幅度较大，在1979年出现阶段峰值26.84×
tce，随后于2007年达到1870-2012年的峰值33.82×
tce。 韩国和中国能源消耗一直呈强劲增长趋势，尚未出现峰值。截至2012年，韩国、中国能源消耗总量分别为3.96×
、39.06×
tce。世界主要国家能源消耗总量变化趋势如图1所示。
图1 世界主要国家能源消耗总量变化
图2 世界主要国家人均能耗变化趋势 3.2 人均能源消费预测 3.2.1 人均能耗变化趋势 英、法、德、日、美五国均出现了人均能耗峰值(图2)。其中，英、法、德、日四国人均能耗峰值较为接近，分布在5.75～6.80 tce之间，美国人均能耗峰值最大。按照人均能耗达到峰值的时序先后，美国人均能耗峰值为12.21 tce(1973年)、英国为5.75 tce(1973年)、德国为6.79 tce(1979年)。而法国和日本则在21世纪初，人均能耗峰值分别是6.03 tce(2004年)和5.94 tce(2005年)。 中国和韩国人均能耗呈快速增长趋势，人均能耗峰值均未出现。截至2012年，韩国人均能耗已经高达7.93 tce，而中国人均能耗仅2.89 tce，离主要发达国家达到人均能耗峰值5.75～12.21 tce的水平尚有较大的距离。
图3 人均能耗与人均GDP变化趋势 3.2.2 人均能耗与人均GDP 人均能耗与人均GDP呈“S”形演进规律[6，16-17](图3)。“S”形曲线形态和三个转折点因各个国家工业化时代、经济发展模式以及消费理念的差异略有不同。率先实现工业化的发达国家已处于“S”形上部的平缓阶段(如美国、英国、法国、德国和日本)，人均能源消费“零增长”时代已经到来；目前中国正处于“S”形曲线的中段部分，随着人均GDP的增长，人均能源消费将会呈近似线性持续上升。在部门能源消费和经济增长方式没有发生重大变革之前，这种关系是难以超越的[18]。 具体而言，美国人均GDP对应的人均能耗水平最高；英国人均能耗在人均GDP突破5 000美元之前增长迅猛，1973年英国人均能耗达到峰值5.75 tce后(人均GDP为12 025美元)，人均GDP增长所对应的人均能耗呈递减趋势。在1979年德国人均能耗达到峰值(人均GDP为13 993美元)，人均GDP增长所对应的人均能耗呈递减趋势。法国与日本人均能耗与人均GDP演进“S”形轨迹较为接近。韩国在人均GDP未突破12000美元之前，人均能耗与人均GDP演化轨迹与法国、日本较接近；当韩国人均GDP突破15000美元时，其人均能耗已超过6 tce，当人均GDP突破20000美元时，其人均能耗已达到6.87 tce，人均能耗与人均GDP均呈增长趋势。中国人均能耗与人均GDP演进轨迹与法国、日本和韩国人均GDP达到10000美元之前较为接近。 3.2.3 人均累计能耗与人均GDP 美国、德国和英国人均GDP达到不同区段所需人均累计能耗呈相似特征，韩国人均GDP达到各区段的时间最晚(中国除外)，且人均累计能耗最低。具体而言，当人均GDP达到8000美元时，美国、德国和英国人均累计能耗分布区间为261～324 tce；达到15000美元时，人均累计能耗分布区间为381～400 tce；人均GDP达到20000美元时，人均累计能耗分布区间为483～491 tce。 当中国人均GDP达到8000美元时，其人均累计能耗介于韩国与日本之间，为44.58 tce，仅相当于同等收入水平英国的13.79%、美国的16.83%、德国的17.05%、法国的40.27%和日本的77.25%。同等收入水平下，中国人均累计能耗偏低。不同人均GDP区段所对应的人均累计能耗如表1。 3.2.4 中国人均能耗情景模拟 假定某一时期一国经济发展(本文主要指人均GDP)达到一定水平需要消耗相似的人均累计能源，且人均累计能耗和经济发展水平相似的国家，人均能耗增速变化规律趋同。情景模拟基本假设：1)人均GDP假定。我国未来GDP按照经济发展三步走战略进行预测，即到2020年实现人均国内生产总值比2005年翻一番，2050年时经济达到目前中等发达国家的水平[34]。考虑到中国2012年人均国内生产总值已经接近2005年的2倍，因此对2020年人均GDP预期适度调高至比2010年翻一番；2040年达到2012年中等发达国家水平；2050年接近2012年美国水平(表2)。2)依据未来中国人均能耗变化，设置2组情景：①根据中国人均能耗自身变化趋势设定基准情景，基准情景假定未来我国人均能耗将延续以往增长趋势，借助指数平滑法预测，得到基准情景下中国人均能耗演进趋势；②根据主要发达国家相似经济发展水平设定人均能耗变化的国别情景，国别情景模拟假定同一收入水平区间，中国将延续该国人均能耗增长趋势，由此得到国别情境下中国人均能耗演进趋势。
图4 中国人均能耗情景模拟 中国人均能耗情景模拟结果如图4所示。2012-2050年，基准情景结果普遍高于国别情景。2050年，中国人均能耗的分布区间为3.28～10.33 tce。德国、英国和美国情景下，中国人均能耗水平最低，分别为3.28、3.28和3.56 tce；法国情景和日本情景下，中国人均能耗水平居中，分别为4.75和6.52 tce；韩国情景和基准情景下，中国人均能耗水平最高，分别为9.31和10.33 tce。其中，德国情景下，中国人均能耗峰值将在2020年出现，为3.28 tce；美国情景下，中国人均能耗峰值推延至2040年，为3.56 tce。此外，其他国别情景下中国人均能耗均未出现峰值。 据美国、英国和德国情景所预测的中国人均能耗水平最低且与中国未来中长期预期不太相符，主要原因如下：1)当人均GDP达到8 000美元时，上述三国人均能耗已接近(德、英)或超过(美国)峰值，该时期人均累计能耗已超过峰值年人均累计能耗的64%②(表1)，即美国(64.3%)、德国(76.57%)和英国(86.16%)已经完成大部分经济社会发展所需能源累计消耗；2)峰值年后，美国、英国和德国人均能耗与人均GDP呈“零增长”甚至是负增长(图3)；3)当人均GDP达到8 000美元时，中国人均能耗尚处于美国、英国和德国19世纪80、90年代的水平，且中国人均累计能耗为44.58 tce，仅相当于美国峰值年人均累计能耗的10.82%、英国的11.88%、德国的13.05%、法国的16.11%和日本的20.82%。当前，中国人均能耗水平过低，且处于快速城镇化和工业化发展中期阶段，人均能耗增速快、空间大，因此，未来中国人均能耗变化趋势遵循美国、德国和英国情景的可能性小。 人均GDP达到8 000美元时，法国、日本人均累计能耗与峰值年比例分别为40.02%与26.96%，且上述两国先后于2004、2005年达到人均能耗峰值。除此之外，该时期中国人均累计能耗(44.48 tce)介于韩国(31.02 tce)与日本(57.71 tce)之间。因此，韩国情景、日本情景、法国情景和基准情景是预测中国未来人均能耗演进趋势所值得借鉴的。 3.3 中国能源消费预测及比较 国内外较具代表性的中国能源消费预测研究成果显示(表3)，中国未来能源消费峰值大多分布在62×
～79×
tce，而达到峰值的年份则大多分布在2035-2045年。 (1)美国、英国和德国情景下中国能源消费存在低估 2050年，基准情景下中国能耗总量最高，为134.63×
tce；韩国情景其次，为121.33×
tce；日本情景第三，为84.95×
tce；法国情景第四，为61.91×
tce；美国情景第五(43.23×
tce)；英国情景第六(42.81×
tce)；德国情景下预测的中国能耗总量最低，为35.60×
tce。美国、英国及德国情景下均出现过能源消费峰值，但考虑到美国、英国和德国情景所预测的中国人均能耗水平最低，与中国未来中长期预期不太相符，且与现有国内外研究结果对比发现，上述三国情景下中国未来能源消耗总量存在低估(表3、图5)。 (2)法国、日本和韩国情景较为合理 法国情景下，2050年中国能源消耗总量预测结果与EIA[35]的低增长情景、樊杰等[10]、于汶加等[6]、姜克隽等[31，38-39]的基准情景最为接近；从人均累计能耗来看，1870-2050年中国人均累计能耗为207.66 tce(表4)，接近日本达到峰值时的人均累计能耗214.09 tce(表1)。从能耗增速来看，中国能源消费总量在2040年左右以低于0.5%的速度增长即接近“零增长”，此预测与大多数研究成果相符。 日本情景下，2050年中国能源消耗总量预测结果与EIA[35]的低油价情景及参照情景较为接近；从人均累计能耗来看，1870-2050年中国人均累计能耗为222.32 tce(表4)，与韩国类似，也接近日本达到峰值时的人均累计能耗。从能耗增速来看，2035年后，以2%左右的低速缓慢增长。 韩国情景下，2050年中国能源消耗总量预测结果与EIA[35]的高增长情景与高油价情景较为接近；从人均累计能耗来看，1870-2050年中国人均累计能耗为293.06 tce(表4)，接近法国达到峰值时的人均累计能耗276.64 tce，且与法国1870-2012年的人均累计能耗(297.80 tce)大致相等(表1)。从能耗增速来看，2035年后，与日本情景相似，也以2%左右的低速缓慢增长。
基准情景下，假定中国能源消费呈指数增长，2050年预测结果(134.63×
tce)均高于国内外研究成果；从人均累计能耗来看，1870-2050年中国人均累计能耗为312.31 tce(表4)，介于德国与法国达到峰值时的人均累计能耗之间(表1)。从能耗增速来看，2040年后，中国能源消费以低于2%的速度缓慢增长。
4 结论与启示 4.1 结论 (1)中国未来能源消费预测采用法国、日本、韩国情景较为合理 本文情景预测和分析表明，基准情景结果普遍高于国别情景，国别情景中，韩国情景模拟结果最高，日本第二，法国第三，美国第四，英国第五，德国最低。美国、英国和德国情景存在低估，而法国、日本和韩国情景则较为合理，基准情景偏高。 2050年，中国人均能耗，去除最高的基准情景(10.33 tce)及较低的美国情景(3.56 tce)、英国情景(3.28 tce)和德国情景(3.28 tce)，最佳分布区间为4.75～9.31 tce。中国能源消费总量预测去除最高的基准情景(134.63×
tce)及较低的美国情景(43.23×
tce)、英国情景(42.81×
tce)和德国情景(35.60×
tce)，最佳分布区间为61.91×
～121.33×
tce。1870-2050年，中国人均累计能耗，去除最高的基准情景(312.31 tce)及较低的美国情景(177.87 tce)、英国情景(170.34 tce)和德国情景(166.32 tce)，最佳分布区间为207～294 tce。 (2)2035年以后，中国能源消费将进入低速增长期 法国情景下中国能源消费“零”增长将在2040年左右出现；日本情景、韩国情景以及基准情景预测显示，2035年以后，中国能源消费将进入到低速增长期(增速小于2%)。国内外较具代表性的研究成果显示，中国能源消费峰值大多分布在62×
～79×
tce，而峰值年份则大多分布在2035-2045年(表3)。本文研究结果显示，除美国、英国和德国情景将有峰值出现外，其他情景无峰值出现。
图5 不同情景下中国能源消费总量预测 4.2 启示 (1)过早乐观承诺能源消费峰值，易使气候变化谈判陷入被动 中国是一个人口大国，其工业化和城镇化进程还远未完成，生产和生活能源消费都还处于快速增长阶段。鉴于社会经济发展中能源消费的巨大惯性和路径依赖，从目前的变化趋势来看，2035年之前中国达到能源消费峰值的可能性很小。因此，过早过于乐观提出中国能源消费峰值，并不利于我国社会经济建设和长远目标的实现，并有可能对我们应对国际气候变化谈判战略的制定造成负面影响，易于使中国参与全球气候变化谈判陷入被动。 (2)中国人均收入不高，人均能耗尤其人均累计能耗低，要给社会经济发展留有能耗空间 2012年，中国人均GDP仅相当于美国的27.6%，英国的37.57%，韩国的37.73%，德国的39.14%，日本的39.23%，法国的39.86%，与世界主要发达国家相比，中国人均收入不高。人均能耗指标是反映一段时期一国国民生产生活能耗水平的综合性指标。同期，中国人均能耗相当于美国的28.82%，韩国的36.48%，德国的52.97%，日本的53.92%，法国的54.05%，英国的62.79%，当前中国人均能耗水平较低。特别地，从1870-2012年人均累计能耗来看，中国仅相当于美国的6.96%，德国的8.43%，英国的8.61%，法国的14.97%，日本的17.6%和韩国的29.34%。当前，中国人均收入不高，人均能耗、尤其是人均累计能耗低，随着中国工业化和新型城镇化的推进，人民生活水平的继续提高，未来较长时间内尚需消耗大量能源以保障社会经济的持续发展。因此，从中国基本国情出发，需给未来中国社会经济发展留有能耗空间[40]。 (3)促进能源资源的节约集约使用，积极倡导节能型生产生活方式 2012年，中国能耗强度③为3.35 tce/10[4]美元，是英国能耗强度的1.67倍，日本的1.37倍，法国的1.36倍，德国的1.35倍，美国的1.04倍，略低于韩国。2013年11月“中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定”第51条明确提出“健全能源、水、土地节约集约使用制度”。当前，中国能源使用效率不高，节能增效，促进能源资源的节约集约使用将成为未来中国能源发展战略和政策制定的关键所在。 中国处于工业化中期阶段，产业结构不合理，高耗能产业比重大，技术和设备较为落后；与此同时，中国人口基数大，贫困人口多，人民生活水平普遍偏低[10]。加大产业结构调整力度，加快技术和设备的更新换代，积极倡导节能型生产生活方式，是促进中国社会经济可持续发展、保障能源安全、积极应对全球气候变化的现实需要。 ①考虑到各个国家数据的可比性，借助差分自回归移动平均模型将1965-2012年德国、日本、韩国及中国人均GDP、人均能耗数据反演至1870-2012年，反演时序数据与实际数据之间的偏差控制在±10%以内。 ②1870年至人均GDP达到8 000美元的人均累计消耗除以1870年至峰值年人均累计消耗所得比例。 ③能耗强度等于人均能耗与人均GDP之比。
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