工业能源使用结构的改善与替代能源策略，本文主要内容关键词为：能源论文,策略论文,结构论文,工业论文，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：F124.5文献标识码：A文章编号：1008-3634(2007)01-0086-06
能源生产总量能否满足未来中国工业经济快速增长的需求，能源生产结构能否更好地满足未来工业经济良性增长的需求，是目前中国经济发展甚至是社会进步面临的主要挑战。能源是工业经济发展的支撑，在经济全球化的今天，中国在能源问题方面不可能独善其身，无法干预并独立保持能源价格的稳定，而只能扬长避短调整工业能源开发使用结构，增加替代能源、可再生能源及生物能源的使用比重；并通过有效的宏观工业政策引导，建立有利于优化能源结构、节约能源消耗的利益诱导机制，加快能源技术进步，加强能源管理，解决能源供给和使用中所面临的一系列问题。
一、目前工业能源结构缺陷、结构改善与发展战略
1.目前工业能源的结构缺陷
所有工业化国家中石油消费所占能源消费的比重均超过40％。目前中国在一次能源消费中对热值高、污染少的石油消费的需求迅速上升。从能源条件看，中国是以煤为主的国家，石油储量仅占世界储量的2％，大大低于国土面积比重的7％和人口比重的20％，所以石油的长期供应并不乐观。中国重工业主导经济增长的趋势，使石油消费在能源消费中所占的比重同进入工业化起飞阶段的国家一样逐步上升，从上世纪90年代初期开始，已从石油净出口国转变成石油净进口国。
以为凭借以西气东输工程为代表的几个大型工程就可以改变中国工业能源结构，完全是异想天开，改变工业能源供给与消费结构是社会经济全局性问题，何况西气东输仅仅是常规一次性能源供给结构，仅是略降低了对煤炭的依赖，并不是新的替代性能源，更不是可再生及生物能源开发利用。
常规一次性能源在中国的工业能源消费中的比重继续上升有很多难题。世界发达工业化国家只有7亿人口，而中国有13亿多人口，如果中国的常规能源消费达到工业化国家的平均水平，仅石油目前就需要26亿吨原油，中国自产4亿吨，世界石油总产量只有40亿吨，可供出口的只有15亿吨左右，即使全部给中国也不够，因此不进行能源消费结构的转换将产生极为严重的问题。
2.工业能源结构改善的一般方向
改善能源结构一方面要发展水电、天然气和煤的净化燃烧技术，改变常规工业能源的供给与消费结构；另一方面更要大力发展核能、太阳能、水能、风能、地热和生物能源等替代能源，特别是太阳能、水能、风能和生物能源等可再生能源，使之成为常规能源。目前发展这些能源的成本还比较高，但是随着世界石油市场价格的持续上升，发展新能源就有了经济利益的诱导性。
如果在一年内每桶原油价格持续上涨10美元，对中国居民消费价格的影响约为0.3到0.4个百分点。按可比价格计算，在第二次石油危机时期，国际市场上的能源价格相当于目前每桶原油80美元。
3.改善工业能源结构的环境要求
保护环境的要求也会推动节能技术和新能源利用技术的发展，并且中国很可能是走在世界节能技术和新能源技术前列的国家。发展新能源工业的基础是微观企业经济上的明显利益，而宏观政府行为就要站在长远的高度，消除工业能源的安全隐患，减轻常规能源使用和环境外交上的压力。因此，必须在能源工业发展方面找出新的思路。中国已无法再走发达国家走过的“先污染，后治理”的道路。
能源环境问题主要是燃煤过程中排放的二氧化硫造成严重的酸雨污染和化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放引起的全球气候变化。目前，能源生产和利用技术落后是环境污染的重要因素。中国未来能源发展如何与环境保护协调，兼顾经济性和清洁性的双重要求，是摆在面前的重大课题。
4.改善中国工业能源赋存结构与供给结构
数据显示，中国工业综合能源利用效率比发达国家低10个百分点，单位产值能耗是世界平均水平的两倍多。这说明中国的工业能源利用技术水平和能源利用结构方面还都比较粗放，必须转变经济增长方式，选择能源节约、效益提高的科技先导型发展方式，调整工业、产品和技术结构，改善能源消费结构。
煤多油少是中国工业能源赋存结构的基本特点，常规化石能源中煤炭占90％以上，可采储量在1100亿吨以上。解决石油储量不足和燃料油供给问题，当然还要立足于从煤炭液化技术中找出路。此外，对煤炭加工、煤炭高效燃烧及先进发电、煤炭燃烧污染控制与废弃物处理等洁净煤技术领域也要给予高度重视。但是，今后工业能源开发结构无疑会向多元共进转变，可再生能源将迅速发展。因此，继续加快中国电力的发展仍是当务之急，包括水电、核电、风电的开发，提高能源系统效率，改善能源供给结构，减少大气污染及二氧化碳排放[1]。
5.工业能源发展与结构调整的基本战略
目前中国能源发展的战略要尊重自然规律和经济规律，借鉴国际经验，走符合国情的工业能源发展道路，“提高效率，保护环境，保障供给，持续发展”。“提高效率”即提高工业能源的开发和利用效率。中国的工业能源利用效率很低，每单位能源消耗生产的GDP仅相当于发达国家的1/4。中国的能源消费总量为日本的1.7倍，而GDP总量仅相当于日本的40％。因此，工业能源发展战略必须坚持开发和节约并举，提高工业能源利用效率。
“保护环境”即把环境容量要求作为工业能源发展与结构调整的决策变量，注意考虑环境约束对能源战略与能源结构的影响。在中国，能源引起的环境污染治理问题已成为制约未来社会发展、经济增长和能源开发的重要因素。因此，必须处理好能源结构调整与环境的关系，实施既能促进工业经济增长、又能保护环境的工业能源发展与结构调整战略。
“保障供给”即为实现工业化和全面建设小康社会提供稳定、经济、清洁的能源。能源发展只能是个结构多元、全面发展的战略，需要通过有效的宏观引导，依靠技术进步、优化供求结构、建立节约机制，全面协调、妥善解决工业能源供给问题。
“持续发展”即在工业能源可持续供给条件下的社会经济的持续发展。按照目前的工业能源消耗方式预测，到2020中国需要一次能源32亿吨标准煤以上，增长2.5倍，不实施可持续发展战略，能源的开采、转换和利用对环境、经济都会产生巨大影响。建立稳定、经济、清洁、可靠、安全的工业能源保障体系，将能源发展对环境的改变控制在环境的承载限度内，以不影响长远的持续发展为前提，协调改善能源、环境和经济发展的关系。
6.实施能源发展战略，调整工业能源结构
实施能源发展的战略就要因国制宜，调整优化工业能源结构，以煤炭为基础，以电力为主体，油气和替代能源全面发展，实现能源供给与消费的多元化。这与过去提出的以煤炭为主的战略思想不是简单的重复，而是关系比例完全不同，选择的初级能源供给结构与消费模式完全不同。初级能源供给与消费结构中，煤：亚太地区45％、欧洲18％、北美21％；石油：亚太地区36％、欧洲32％、北美40％；天然气：亚太地区10％、欧洲31％、北美25％；核能：亚太地区10％、欧洲10％—32％、北美7％。中国初级能源消费模式应根据国情及世界变化情况选择。
石油短缺是中国能源供给矛盾中的主要方面，必须立足于中国的优势工业能源，开发和推广清洁煤技术；大幅提高核能消费比重；扩大国际合作，保障石油供应。作为稀缺能源的石油历来被视为战略物资而被世界各国所争夺，为了应对石油供给的挑战，应积极参与国际市场的竞争，加强国际石油领域的合作。
过度依赖石油进口会使国民经济跟随国际经济产生强烈波动，甚至带来能源使用的安全问题。要避免油价强烈波动带来的不利影响、降低对石油进口的依赖，不仅要在石油供应宽松时期建立石油战略储备，还应在调整能源结构中相对降低石油消费比重。
优化能源结构还要紧跟世界能源发展的趋势，积极开发新能源。世界能源工业发展首先是向着天然气、煤气等气体能源变革，传统矿物能源洁净化技术与核裂变技术共同构成世界能源消费的主体；然后是逐步过渡到以核聚变及可再生能源为主体的阶段。要抓住机遇，紧跟世界能源发展趋势，及时转变能源发展战略，保证能源的可持续供给[2]。
二、替代、可再生及生物能源的内涵与工业利用
1.能源开发利用面临的瓶颈与替代能源的内涵
目前煤炭、原油、天然气、水等是使用最广泛的常规性能源；而核能、太阳能、风能、地热能、氢能、海洋能等则是随着人类对自然界认识的深化和在技术进步基础上进行开发利用的能源，目前，除核能外大多数处于小规模生产阶段。中国常规能源储量丰富，消费主要靠国内供应，能源自给率达94％左右。2004年常规能源生产总量为18.46亿吨标准煤，消费19.7亿吨标准煤。常规能源探明可开发总量超过8230亿吨标准煤，经济可采储量1392亿吨标准煤。
中国能源储量虽然很丰富且水能能源和煤炭探明储量分别居世界第一、第三位，但人均却只有世界平均水平的一半左右，石油、天然气等人均储量更是低于平均水平，这是能源短缺的根本原因，而经济结构趋向重工化，耗能产品增速快，导致能源供应高速增长条件下仍然短缺。而我国能源开采和使用的一些技术较为落后，导致能源利用效率低。目前，煤矿采煤机械化程度仅为45％，并且性能指标落后国际先进水平15年左右。同时，我国的能源税设置不合理造成了能源开发中采收率低下。较低的工业能源利用效率和以煤为主的能源结构，导致环境污染很严重，不符合可持续发展的要求。85％的煤炭是通过直接燃烧使用，大量煤炭低效燃烧带来严重的大气污染。
地球亿万年积累的化石(石油、天然气、煤等)能源，仅能够开采使用300年。目前，人类终于认识到化石能源的使用并不是无限的，并积极寻找可替代性能源。替代能源即目前的非常规能源，而随着非常规能源开发利用规模的不断扩大就可成为常规能源，包括核能、水能、太阳能、风能、地热和生物能源等，太阳能、水能、风能和生物能源又称可再生能源。
能源利用中一次性消耗掉的能源称为一次能源；使用后能再利用的称为二次能源；能再利用的称为三次或循环能源，也就是目前所强调的循环经济的初始与核心内容。
2.替代能源的开发利用
持续的油价总体攀升也提升了替代能源的开发效益，尽管目前替代能源在全球能源市场上的份额只有2％，但从发展势头看，替代能源产量超传统油气能源只是时间问题。昂贵的绿色燃料乙醇相对于高油价而显得便宜；风能和太阳能也重新回归开发。太阳能电池板的全球销售额已增至110亿美元，此背景下在贮氢和太阳能电池技术方面领先的公司股价飙升，曾受冷遇的风力涡轮发电机也是业绩提升。
替代能源开发的同时也引发常规能源的深度开发，如从沥青砂中炼取汽油、煤炭废弃物转换柴油燃料等。当然，油价最终要走向适度水平，伴随油价攀升兴起的替代及可再生能源开发热会适度冷却。但是，未来油价肯定会持续攀升，加之地缘政治不稳定、环境污染等问题，世界各国寻找新能源的行动将延续，目标是寻找储量大、清洁、安全的能源并采用更节约的利用方式。涉及范围包括使用氢燃料的汽车、安全性更高的核反应堆、太阳能、高效率的照明设备以及海底的沼气等。氢燃料在18世纪后期是欧洲一种通过烘烧煤块得到的富含氢的气体，被称作家用煤气，现在许多工业化国家正试图将其作为汽车燃料。氢气来自于水或碳氢燃料，如果能削减成本将会产生很大的效益。
核能目前主要是使用铀燃料棒，通过核裂变产生热蒸汽推动涡轮发电。新一代球床模块反应堆由较小的单位组成，用氦气代替蒸汽，效率至少能提高35％。铀的价格低廉而且对空气也没有污染，可怕的是会产生有长期放射性危害的核废料。实际上，中国正在考虑在未来20年内建造30个球床模块反应堆，以满足急剧上升的电力需求。美国能源部正计划建球床模块反应堆，预计在2012年开工。
沿大陆斜坡的海底以及在北极的永久冻结带下，蕴藏着大量晶状天然气，被称为甲烷水合物。全球储量相当于已探明的石油、天然气及煤的总和。但还没有找到开采方法，油泵抽取、挖掘都不奏效。
而可再生能源中目前水能及风能开发主要是水力和风能发电；太阳能应用越来越平常，随着成本下降、效率提高，商机无限。太阳能技术的核心是光电板，是一种可以把太阳光子转化成电的半导体薄片；微生物发酵开发能源的途径多种多样，以纤维素质能源为原料经直接发酵或酶工程方法可生产酒精，和微生物进行沼气发酵生产氢气。
3.可再生能源的开发利用
可再生能源包括太阳能、水能、风能和生物能源等，是化石能源的替代能源中具有清洁、永续特征的能源。中国将大力开发可再生能源，到2020年使可再生能源占能源供应的比重达到15％左右。全球风能能源丰富，陆地、海上都可开发利用。未来30到50年内随着能源需求的增加，特别是电力供应战略地位的突出，风力发电的发展潜力可能超过核、水等发电电源，在能源供应战略中具有举足轻重的地位。水电能源遍及全球并已经在电气化方面发挥了重要作用。陆地表面每年接收的太阳辐射能约相当于1700亿吨标准煤。目前太阳能能源的利用主要是城乡居民的热水供应，中国太阳能热水器已经有5000多万平方米的保有量，2020年和2050年分别可达到2亿平方米和5亿平方米保有量。随着太阳能发电的发展，一般估计2040年太阳能发电可能占据全球发电总量的20％，按照中国达到世界平均水平的50％计算也应有10％的发电装机。生物质能源主要有农业废弃物、森林以及林产品剩余物和城市生活垃圾等。中国农业废弃物能源分布广泛，其中农业秸秆年产量超过6亿吨标准煤；森林及林业剩余物的能源量相当于2亿吨标准煤；城市垃圾产生量将达到2.1亿吨，60％可作为能源使用。能源作物是具有商业开发前途的生物能源，主要有油菜籽等油料作物和一些野生植物，如漆树、黄连木和甜高粱等，既可直接燃烧发电又可制造液体燃料。
生物能源又称绿色能源，是指从生物质中得到的能源，从太阳能自然转化而来，转化过程是通过绿色植物的光合作用。生物能源是一种可再生的清洁能源，利用高技术手段开发生物能源，已成为当今能源战略的重要组成部分。生物能源的主要形式有沼气、生物制氢、生物柴油、燃料乙醇即酒精等。沼气是微生物发酵秸秆、禽畜粪等有机物产生的混合气体，主要成分是可燃甲烷；氢气的燃烧产物只有水，因此氢气是最清洁的能源；生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料；燃料乙醇是目前世界上生产规模最大的生物能源。尽管生物能源在整个能源结构中所占比重还很小，但是生物能源发展潜力不可估量。微生物发酵开发能源的途径多种多样，以纤维素质能源为原料经直接发酵或酶工程方法可生产酒精。巴西在这方面发展迅速并达到工业化开发的程度，该国是用廉价有效的生物酶将纤维素变成葡萄糖，并提高纤维素质原料中五碳糖的利用率。用天然的取之不尽的稻草、玉米秆、林业废弃物作原料生产酒精已指日可待。将微生物进行沼气发酵可生产氢气。它是利用农副产品废物、城市有机废水，将产甲烷的微生物固定在高分子网格中，实现固、液、气反应过程。
4.可再生能源开发技术与发展障碍
风力发电的技术问题是单机容量问题，关键是大型风力发电设备的制造；中国在水电的设计、施工、管理及设备制造等方面都处于国际领先地位；太阳能热水器的生产量和使用量居世界第一，太阳能发电还处于起步阶段，安装太阳能光伏电池解决边远地区的居民供电，并开始在屋顶并网光伏发电系统的试验和示范。
受技术进步水平的限制，可再生能源技术成本相对较高，缺乏市场竞争力，因此难以建立起完备的可再生能源工业体系；同时，研究开发能力弱，制造技术水平低，使可再生能源技术的推广应用受到很大限制。可再生能源虽然技术运行成本低，但初始投资比较高，需要稳定有效的投融资渠道予以支持[3]。
三、工业调整中能源替代的经济技术与法规保障
1.推广利用工业替代能源的经济利益保障
目前，可替代能源开发利用缺乏行之有效的利益诱导和激励机制。农村居民约50％的生活用能源仍依靠秸秆、薪柴等生物质直接燃烧，过度依赖薪柴还造成森林等生态林草植被的破坏，而我国目前还有约2万个村、800多万户、约3000万人口没有电力供应。这都是潜在的沼气和太阳能市场，必须通过利益诱导，推广行之有效的可再生能源技术，使之尽快发展。
总体上，现行的能源价格形成机制与管制方式不适应替代能源的开发利用。要适当通过税收政策、环保折价、价格管制等措施，形成各能源产品的合理的比价关系，以有利于能源结构调整及新能源的开发利用。要建立有助于实现能源结构调整和可持续发展的价格体系，就是要改革现行不适应市场经济的能源价格形成机制和价格管制方式。凡是能够进行充分竞争的能源产品，都应由市场的供求关系来确定价格；对具有垄断特征的能源产品，要实行合理有效的价格管制，并以市场的可接受程度作为价格管制的主要依据，以推动能源结构的调整。
2.开发替代能源的技术保障
转变工业经济增长方式，提高能源利用效率，关键在于提高工业技术水平。钢铁、电解铝、水泥等工业比重过高，形成了以高消耗、高投入、低效益为特征的粗放式经济增长方式。我国要改变高投入、高消耗的格局，需要走出一条科技含量高、能源消耗低的发展道路。因此，应重点围绕煤炭液化技术、煤制油技术及煤炭高效燃烧、污染控制与废弃物处理洁净煤技术等进行技术攻关。
中国有着丰富的可再生能源。目前，水电和太阳能已发展为成熟工业，风力发电发展条件已具备，预计，未来20年内可再生能源将成为新型工业。而生物质能源正探索工业化运作。
同时，还要大力发展节能技术。目前耗能设备技术落后，使单耗比发达国家平均水平高40％左右，要通过更新设备，采用先进技术和工艺降耗。
3.开发利用替代能源的法律保障
替代能源开发利用量与存量相比是冰山一角，可进行大规模开发的途径有多条，并显示出良好的发展前景。而要实现能源长期发展战略和近期能源结构调整，需要通过立法手段促进替代能源发展。法律手段是实现替代能源发展目标的保障，通过明确发展目标、强制实施、规范途径，以保证目标的实现。立法可以确定合格的能源和技术范围，只有建立促进经济合理的替代能源利用技术开发的法律，才能保障政策实施的可靠性和稳定性。各国在立法过程中不仅有明确的目标，同时也有实现目标的具体措施。由于替代能源技术尚在发展中，变化因素多，许多国家规定了法律实施的有效期，以减少立法过程中的争议，加快立法的速度。
4.开发利用替代能源的政策保障
法律手段外还需要采用具体的经济激励措施，包括财政补贴政策，这是常见的一种经济激励手段，国内外也屡见不鲜。补贴一般有三种形式：投资补贴，可调动投资者的积极性、增强生产能力、扩大工业规模；产出补贴，即根据能源设备的产品产量进行补贴，有利于降低成本，提高企业的经济效益；消费者补贴，对替代能源的使用者提供补贴。
要调整税收政策，对替代能源生产实施税收优惠政策，包括减免关税、固定资产税、增值税和所得税等，同时对非替代能源实施高税收政策，并促使企业采用先进技术，提高技术水平，这是一种不可缺少的措施。
要加大政府采购力度，以政府采购作为支持手段，扶持尚未成熟的替代能源工业。此外，政府还可以支持技术研究和开发活动。
能源工业是关系到国民经济发展和国家经济安全的重要工业，又是一个综合性很强的工业部门。要实现中国能源的可持续发展，就必须正确处理各种能源之间的关系，充分利用国际国内两个市场、两种能源来发展自己；不仅要通过对能源的开发利用来增加社会财富，而且还要强调能源的结构调整和优化来实现能源的有效配置和充分利用；要树立科学发展观，正确预测未来世界能源发展趋势，从中国能源的国情出发来制定能源发展战略，实现能源可持续发展的目标[4]。
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