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    黃永山:中國新能源戰略研究

    時間:2021-07-24 01:14

    要: 能源是現代經濟的重要支撐,能源戰略是國家發展戰略的重要組成部分,能源方式的選擇又是能源戰略的核心。隨著中國經濟的快速增長,對能源的需求量越來越大,常規油氣已不能滿足國民經濟發展的需要。能源需求的快速增長和能源供給的緩慢釋放,成為制約中國經濟繼續持續快速增長的最大風險。而隨著國際社會越來越關注二氧化碳排放問題,中國未來能源使用的問題也受到了來自外部的壓力。

     

    在這種狀況下,中國迫切需要新的能源來滿足國內日益增長的能源需求,并且能夠減溫室氣體排放。新能源包括不可再生能源中的煤層氣、油頁巖、可燃冰等和可再生能源中的地熱、生物燃料、太陽能、風能等。中國新能源資源較豐富,發展新能源對國家能源安全、環境改善等具有重要的戰略意義。為中國新能源戰略的制定提供支撐是本課題的重要任務。

     

    本課題首先探究人類能源使用的歷史,認為每次能源開發的進步都促進人類社會生產力的極大提高,同時伴隨大國的興衰和國際地緣政治的變化。在分析完荷蘭、英國與美國的發展的案例后,提出中國應順應歷史規律,領導新能源革命,才能完成大國崛起的國家戰略的觀點。隨后分析中國能源供給和需求的結構與當前國際上的能源銷售與生產狀況,結合國內外形勢分析中國在未來所面臨的能源方面的挑戰,最后提出中國應對挑戰可以采取的新能源方式和新能源的技術。

     

    接下來本文逐一討論了以風能、太陽能為代表的新能源方式,分析了中國在風能和太陽能方面的資源稟賦,風能、太陽能技術的特點、產業發展狀況以未來發展趨勢。還探討了以新材料、智能電網為代表的新能源技術,這些技術的應用為節能減排提供了支撐。

     

    進一步,本文還介紹了有關能能源發展過程中的法律、政策和制度性安排,尤其以基于《京都議定書》下的清潔發展機制(Clean Development Mechanics, CDM)項目重點進行了分析,并介紹了國內為碳交易的相關經驗。認為新能源革命除了有完善的技術作為支撐,良好的制度設計也是必須的。

     

    最后結合國內外新能源技術的分析,為我國新能源戰略的研究和戰略選擇提出了相關政策建議,對中國新能源戰略的選擇提供參考。

     

    關鍵詞: 能源戰略;新能源技術;風能;太陽能;二氧化碳減排

     

     

    第一章概述

     

    1 研究背景與意義

     

    面對全球經濟和人口增長的能源的需求,傳統能源的日益枯竭,人類生存環境的惡化,發展清潔可再生的新能源是人類可持續發展的唯一出路。

     

    1 經濟增長與能源消耗的矛盾日益嚴峻

     

    同樣隨著中國經濟的快速增長,對能源的需求量越來越大,常規油氣已不能滿足國民經濟發展的需要。據統計,2010年和2020年我國石油對外依存度分別為47%和60%。據中國工程院完成的《中國可持續發展油氣資源戰略》對中國油氣供需態勢的基本估計:2020年中國將消費石油4~5億噸,中值為4.5億噸,中國2020年年產石油約1.8億噸,供求矛盾長期存在;2020年中國將消費天然氣2000億立方米。,而中國2020年年產天然氣約1200立方米,需進口800立方米。中國迫切需要新的能源來滿足國內日益增長的能源需求。

     

    同時,中國已成為全球第一大二氧化硫和二氧化碳排放國,國際環保責任壓力大,新能源在中國的發展將受到全球的關注。

     

    現階段中國的能源消費結構中,清潔能源占比低,但是未來發展潛力巨大。

     

    2006年中國能源結構 2020年中國能源結構

     

    2 中國未來能源結構預測圖

     

    新能源包括不可再生能源中的煤層氣(瓦斯)、油砂礦、油頁巖、可燃冰、頁巖氣天然氣水合物等和可再生能源中的地熱、生物燃料、太陽能、風能等。中國新能源資源十分豐富,發展新能源對國家能源安全、環境改善、煤炭安全生產、三農問題等具有重要的戰略意義。

     

    2 核心觀點

     

    本課題的核心任務是為在新世紀中國能源戰略的制定提供支撐,課題組在研究的過程中對新能源戰略的制定有如下主要的觀點:

     

    2.1從中國和世界能源的歷史與現狀出發,探究新世紀中國能源戰略

     

    2.1.1從世界能源史來看,中國要完成大國崛起的戰略,就必須轉向以新能源為方向的能源戰略

     

    回顧世界能源的歷史可以發現化石燃料對現代地緣政治史,尤其是國際體系中的霸權建立具有重要意義。

     

    無論是17世紀的荷蘭、19世紀的英國,還是20世紀的美國,它們在能源供應和使用上的優勢對其政治上的成功都發揮了重要作用。荷蘭、英國和美國都曾經擁有價格低廉的能源,這種在能源上的優勢轉化成了經濟優勢,最終成為軍事優勢,鞏固了它們的霸權地位。

     

    通過研究這些案例,我們認為中國就應該像美國轉向石油和英國轉向煤炭那樣迅速轉向新能源體,贏得經濟和政治上的優勢,保證我國在21世紀的和平崛起。

     

    2.1.2從當前中國和世界的能源供給需求結構看,中國迫切需要發展新能源

     

    隨著世界經濟規模的不斷增大,世界能源消費量持續增長,其中以新興市場國家的增長尤為顯著。2008年全球一次能源消費的增長中約3/4的增長來自中國,其余1/4則主要來自亞太地區其他國家。以中國、印度為代表的發展中國家一次能源消費總量首次超越經合組織國家,且這一格局短期內不可逆轉。在未來中國與印度快速增長的能源需求是世界能源消費的難題,隨著經濟規模的擴大,能源缺口將逐漸加大,對外依賴程度也將不斷加深。中國如果希望能夠保證經濟持續快速發展,發展新的替代能源迫在眉睫。

     

    對中國而言,如農村和小城鎮急需清潔、便利的能源服務;溫室氣體排放量巨大;環境污染等也是困擾當前社會經濟發展的難題,解決這些問題都需要發展替代能源。

     

    2.1.3從中國處在城鎮化和工業化的階段看,發展新能源有利于中國社會轉型

     

    中國正處在城鎮化的階段,大量人口進入城市,對包括能源在內的各種資源的需求快速增長。與此伴隨著,使各種公共進出設施的大量興建。中國的特殊問題在于快速工業化和快速城鎮化并舉,而經濟增長方式長期粗放,缺乏技術創新和制度創新,導致能源與人口、經濟、社會、資源、環境可持續發展的各方面矛盾集中出現。

     

    但是中國可以充分利用后發優勢,大利發展新能源,加大對新能源所需的基礎設施的投資,有力控制能源強度,實現比先行工業化國家更節能的經濟。

     

    2.1.4從國際輿論和多元價值觀構建的角度,中國必須搶占道德制高點,大力發展新能源,減少碳排放

     

    從哥本哈格會議的情況看,未來世界就是大國之間、國家集團之間的博弈。發達國家認為發展中國家未來的排放量會增加,尤其是中國,現在已經是溫室氣體排放量最多的國家。美國提出,如果中國要接受援助就得接受國際社會監督減排。而發展中國家則認為全球變暖主要是發達國家在過去200年中工業化造成的,是歷史遺留問題,必須為自己的發展占用了其他國家的發展空間作出補償。

     

    對于自然資源,對于人類共同的發展空間,到底應該是先占先得、多占多得還是應該本著一種國際道德去為所有生活在這個地球上的生命爭取平等的權利。

     

    這是一個嚴肅的價值觀問題、道德問題,中國應該提出自己的價值與道德標準?;谥袊鴤鹘y文化的精髓,一方面“天下為公”,另一方面“君子和而不同”,構建出能夠為西方文化所能接受的,以人文關懷為核心的中國的道德觀與世界觀,這是中國新能源戰略必須考慮的要素。

     

    大力發展新能源,是中國在構建包括和諧社會在內的新世界觀的重要途徑,是大國崛起的道德支撐。

     

    2.1.5從世界能源史的演變過程角度,中國必須破除既有利益集團阻撓

     

    大國興衰的歷史告訴我們,新能源不是僅僅一種替代,實際上它會對經濟與政治都產生革命性的變化。這種革命性的變化,也就決定了這條道路是一條堅決的道路。既然要革命,就要堅決地打破現存的利益結構。

     

    與其它西方國家相比,中國行政體制具有更高的效率,具有在新能源領域后來居上的優勢。但在能源變革的路上,同樣有著巨大的利益集團的阻撓。面對中石油、中石化、國家電網和各部委等強大的既得利益集團,中國的能源改革需要建立一個全新的執行機構。

     

    因此,盡快推進“能源委員會”的建立以及“能源法”的制定,通過更高的權力機構來執行“能源變革”的戰略使命,是十分重要的任務。

     

    2.2構建促進新能源在中國健康發展的制度環境

     

    2.2.1構建支持新能源發展的法律與制度環境

     

    與歐美及日本一些國家已經建立起來的完善政策體系相比較,中國的能源政策缺乏完善的法律體系支持,政策實施缺乏統籌的項目,甚至政策出臺遠遠落后于項目的實施這必然會導致諸多問題,如缺乏政策實施的法律依據,政策無法得到貫徹實施,缺乏前后政策的連貫性以及煤炭、石油、天然氣、水電、新能源等各種能源發展的協調一致性,等等。

     

    所以新能源革命除了有完善的技術作為支撐,良好的制度設計也是必須的。必須構建能能源發展過程中的法律、政策和制度性安排。使用法律與政策的引導作用促進各種力量參與新能源的發展,其中包括補貼政策、價格政策、稅收政策和優惠貸款政策等。

     

    2.2.2應建立完善的碳交易制度,促進碳交易的發展

     

    發展以基于《京都議定書》下的清潔發展機制(CDM),這對新能源的發展也是很重要的。此次哥本哈根氣候會議中,雖然成果有限,但是仍然肯定了碳交易制度構建的重要性。最終的協議中指出“采取各種方法,包括使用碳交易市場的機會,來提高減排措施的成本效益,促進減排措施的實行”,并且認為這種制度是進行減排的重要手段。

     

    我國于2005年10月12日正式實施《清潔發展機制項目運行管理辦法》,開展了CDM機制的應用,國內第一家碳排放交易所-天津碳排放交易所也投入運營,這都標志著中國大力發展碳交易的決心。但是,碳交易在中國還并不普及,未來還應該以前執行的手段推進碳交易在中國的推廣。

     

    2.2.3破除各種制度障礙,鼓勵民營經濟在新能源領域發展

     

    改革開放以來,民營企業在國民經濟中的重要性越來越大,民營企業在提高經濟運行效率方面作用顯著。但是對民營經濟的發展還存在著一系列的限制與制約,包括金融方面和法律方面的重重障礙。

     

    民營部門的發展與其面臨的法律和金融的限制之間的矛盾日益顯現。在新能源的發展過程中,應該創造利于各種所有制發展的法律和金融環境。如果能都建立多種所有制經濟平等發展的平臺,那么有利于促進能源領域的效率提高,有利于促進新能源在中國的普及。

     

    2.3建立以風能、太陽能為主體的多種新能源技術共同發展的新能源體系

     

    2.3.1中國具有優先發展風能的優勢,應大力發展,且有利于產業結構調整

     

    首先應該說全球風能資源取之不盡、用之不竭,具有可再生、無污染的特點。隨著風電技術的逐步成熟,發電成本也將不斷降低,風電相比與傳統發電的成本優勢將在未來逐漸顯現。

     

    我國在風電發展中所具備的最主要優勢在于風能資源在我國分布充分,同時在風電產業鏈上游具備稀土資源上的優勢,在現有技術和產能上也有積累。與其他新能源形勢相比,風能在中國更加具備資源和技術優勢。

     

    當前形勢下,鋼鐵、水泥、平板玻璃等傳統產能過剩,這種情況下發展風電行業有利于促進產業結構調整,,有利于消化傳統的過剩產能,有利于提高自主創新能力。應該抓住我國大力發展風電等可再生能源的歷史機遇,把風電裝備制造業培育成具有自主創新能力和國際競爭力的新興產業。

     

    2.3.2發展光伏產業,引導多晶硅產業健康發展

     

    中國是太陽能資源相當豐富的國家,具有發展太陽能 利用事業得天獨厚的優越條件。每年中國陸地接收的太陽輻射總量,相當于24000億噸標煤,全國總面積2/3地區年日照時間都超過2000小時,特別是西北一些地區超過3000小時。

     

    但是,中國光伏應用市場在全球中占比很低,增速低于全球平均。而且中國對光伏產業的政府補貼力度較低,甚至最近列為產能過剩行業。

     

    應該把光伏產業和傳統產業的過剩區分開,從能源戰略的角度認識光伏產業的發展,以經濟、行政手段引導行業健康發展,提高我國在光伏產業上的地位和自主創新能力。

     

    2.3.3促進核能、地熱能、潮汐能和生物能等多種新型能源共同發展

     

    核能、地熱能、潮汐能和生物能作為新能源的重要組成也是必須重視的。雖然從全國范圍內看,這些能源形勢不具備絕對的優勢,但是從能源體系構建的角度看,可以在有條件有優勢的地區建立多種形式新能源發展的實驗區-新能源實驗區。給以政策和金融上的支持,為新能源在全國的發展積累經驗。

     

    2.3.4發展包括電池、電動汽車、智能電網在內的新能源技術,必要時進行引進

     

    未來的低碳經濟中,新能源技術占據重要的位置,也是各國政府加大力量爭奪的一個焦點。應該注意包括電池、電動汽車、智能電網在內的新能源技術,一方面加強自主創新,另一方面,也可以適當引進。

     

    2.3.5把稀土資源等新能源所需的特殊礦產作為戰略物資進行儲備

     

    中國在稀土資源上有很大優勢,但是由于行業混亂,企業相互壓價,稀土當成“土”來賣,嚴重浪費了國家資源。

     

    未來一些高科技的發展,軍事,航天航空,新能源等,都需要稀土資源,同時如果未來永磁直驅風電機組成為未來主流,那么稀土中的釹鐵硼需求將會更大。

     

    對比歐美國家對鈾的控制,我國應當以軍事物資的重視程度來重視稀土。我國應該建立國家的國家戰略儲備制度,對稀土進行一定的儲備。進行行業整合,形成有很強實力的大型稀土企業。

     

    3 主要研究內容

     

    3.1人類能源史

     

    能源是人類生存和發展的重要物質基礎,每次能源開發的進步都促進人類社會生產力的極大提高,同時伴隨大國的興衰和國際地緣政治的變化。

     

    本部分將從三個部分進行分析,第一部分通過“火與柴草”、“煤炭與蒸汽機”、“石油與內燃機”三個時代來分析能源利用在人類社會發展中的作用。第二部分通過對“泥炭與荷蘭”、“煤炭和英國”以及“石油和美國”三個案例分析能源與大國興衰,霸權更替的關系。第三部分通過荷蘭、英國和美國三個國家的能源轉型案例分析利益集團與能源變革的關系。

     

    通過分析認為能源升級換代周期將縮短,且呈多元化趨勢發展。在新能源革命中,控制新技術將比控制燃料本身更為重要。故建議中國應該區分長期戰略和短期策略,像美國轉向石油和英國轉向煤炭那樣迅速轉向新能源。同時要破除利益集團的阻撓,建立“能源部”與制定“能源法”,構建良好的制度環境,促進新能源發展,保證中國在21世紀的和平崛起。

     

    3.2當前中國能源形勢

     

    本部分首先分析與能源問題相關的中國社會經濟發展狀況,自1980年以來,中國的國內生產總值以年均9.8%的速度迅猛增長,與經濟相關的人口社會也是迅速發展。

     

    隨后分析中國能源供給和需求的結構,中國已經成為世界第二大能源消費國,其增長勢頭也最為迅猛,在全球能源市場中扮演著舉足輕重的角色。中國經濟,特別是重工業的飛速發展導致了能源消費激增,而這又反過來推動了經濟的發展。日益增長的化石燃料消費加劇了當地嚴重的污染,并導致溫室氣體排放量上升,這令人對中國發展模式的可持續性產生了疑慮。

     

    接下來分析當前國際上的能源銷售與生產狀況,隨著世界經濟規模的不斷增大,世界能源消費量持續增長。1990年世界國內生產總值為26.5萬億美元(按1995年不變價格計算),2008年達到42.5萬億美元,年均增長2.7%。2008年全球能源市場格局發生了根本性變化,以中國為代表的發展中國家一次能源消費總量首次超越經合組織國家,且這一格局短期內不可逆轉。

     

    提出中國在未來所面臨的能源方面的挑戰,包括能源供應不足、環境污染的問題、溫室氣體排放量巨大、農村和小城鎮急需清潔、便利的能源服務、地緣政治與能源安全的問題等。

     

    最后提出中國應對挑戰可以采取的新能源方式,包括風能、太陽能、核能、地熱與潮汐發電等技術。

     

    3.3新能源相關法律及政策

     

    本部分從政府制定政策的角度,對新能源政策進行分類并找到相應的法律依據,據以理清思路。首先把政策分為兩類,一類是政府的強制性政策,如“關進壓產”、“油改煤”等限制性的行政命令,另一類是推動市場機制的政策,這類政策又可以分為懲罰性政策如對超量排污的懲罰,和激勵性政策如稅收減免,并找到各自的法律依據。

     

    3.4我國風電資源優勢和風電發展

     

    本部分重點介紹了中國在風能方面的資源稟賦,與風能技術的發展現狀。

     

    風能作為一種清潔的可再生能源,有很高的利用價值。在我國北方,風能資源豐富。近年來,風電裝機容量在我國呈現快速增長的態勢,我國政府和民間投資也在不斷增加在這一領域當中的投資。

     

    2006年國家頒布《可再生能源法》后,風力發電受到了各地政府和民間資本的廣泛重視,幾乎所有有能力發展風電的地方政府都積極上馬風電項目。數據顯示,內蒙古、甘肅、新疆等省先后規劃大型風電項目,其中不乏蒙東、蒙西、甘肅酒泉這樣千萬千瓦規模的風電場的項目,其中風能資源最為豐富的內蒙古多個城市提出要爭建“陸上三峽”的風電發展規劃。

     

    在風電投資受到社會各界廣泛關注的背景下,全國風電的裝機容量在2011年有望實現3000萬千瓦,相比原本規劃提前了10年。按照目前的發展速度,2020年風電的總裝機容量可能達到1億~1.5億千瓦,屆時將占到全國總裝機容量的10%左右。

     

    但是由于風能資源具有較強的隨機性和間歇性,從理論分析和實際運行情況看,風電上網后對電網的系統電壓、頻率和穩定性等都會產生一定影響。同時,由于風能資源在時間和空間上與用電的分布相反,在上網后的調峰和遠距離傳輸都對現有的電網提出了較大的挑戰。這是制約風電使用的最大問題。

     

    3.5我國太陽能資源和光電產業發展

     

    我國太陽能資源非常豐富,理論儲量達每年17000億噸標準煤。太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。我國地處北半球,南北距離和東西距離都在5000公里以上。在我國廣闊的土地上,有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上,西藏日輻射量最高達每平米7千瓦時。年日照時數大于2000小時。與同緯度的其它國家相比,與美國相近,比歐洲、日本優越得多,因而有巨大的開發潛能。

     

    國際上的發達國家已經在光電技術的發展上取得了很大的成績。截至2002年底,太陽能光伏發電制造能力已達56萬KW,實際裝機容量近400萬KW,組件成本下降到3.5美元/WP。預計,2020年光伏組件的價格將下降到1美元/WP以下。目前世界最大的光伏工廠年產36MW,價格為3-4美元/WP。

     

    在國際光伏市場巨大潛力的推動下,各國的光伏制造業爭相投入巨資,擴大生產,以爭一席之地。中國作為世界能源消耗第二大的國家也不例外。與國際上蓬勃發展的光伏發電相比,我國落后于發達國家10-15年,甚至明顯落后于印度。但是,我國光伏產業正以每年30%的速度增長,2005年底國內光伏電池生產能力已達200MW以上。在國家各部委立項支持下,目前我國實驗室光伏電池的效率已達21%,可商業化光伏組件效率達14-15%,一般商業化電池效率10-13%。目前我國太陽能光伏電池生產成本已大幅下降,太陽能電池的價格逐漸從2000年的40元/瓦降到2003年的33元/瓦,2004年已經降到27元/瓦。這對國內太陽能市場走向壯大與成熟起到了決定作用,對實現與國際光伏市場接軌具有重要意義。

     

    本部分具體分析了光伏發電的各種技術,其中包括晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池(包括非晶硅a-Si,銅銦鎵硒CIGS、碲化鎘CdTe 電池三種類型)、III-V 族半導體化合物電池(以砷化鎵GaAs 電池為代表)、染料敏化太陽能電池。

     

    3.6碳交易及其相關新能源概述

     

    本部分介紹了碳交易的相關內容,這是新能源技術應用的重要保證。

     

    聯合國氣候變化框架公約下的《京都議定書》規定了溫室氣體排放權以及排放權的市場機制,使溫室氣體排放權成為國際市場上的一種商品,在此基礎上形成了全球碳排放市場。這種市場機制能夠更好的推動可再生能源在內的清潔技術產業的發展,例如:基于《京都議定書》下的清潔發展機制(Clean Development Mechanis, CDM)項目,發達國家獲得項目產生的“經核準的減排量(certified emission reductions, CERs)”用以履行減排義務,而發展中國家則獲得額外的資金(通過出售CERs)或技術。

     

    中國目前已經成為全球第一大碳排放國,CDM項目數也居全球第一,但在碳交易市場方面的發展是相對落后的。所以有必要大力發展這方面的研究與應用。

     

    3.7智能電網發展趨勢

     

    作為一次能源的最大使用者,電力行業在減少溫室氣體排放、降低氣候影響等方面更具有義不容辭的責任。這對于中國尤為重要。本部分重點介紹了以智能電網為代表的技術在電力領域的應用。

     

    智能電網即以物理電網(輸、配電基礎設施)為基礎,將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網,它具有提高能源效率、減少對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網的電能損耗等多個優點。智能主要體現在:1)可觀測 量測、傳感技術;2)可控制 對觀測狀態進行控制;3)嵌入式自主處理技術;4)實時分析 從數據到信息的提升;5)自適應;6)自愈。

     

    2009年5月20 22日召開的特高壓輸電技術國際會議上,國家電網公司提出了要建設國際領先、中國特色的堅強智能電網。盡管智能電網的研究與實踐尚處于起步階段,但是建設智能電網已經成為世界電力行業的一種美好愿景,必將進一步推動電力工業的變革與進步。

     

    本部分將對智能電網功能特點、國內外研究進展及發展趨勢進行簡要分析,并對建設中國智能電網提出一些初步建議。

     

    3.8新能源相關新材料發展趨勢

     

    本部分介紹了新能源技術相關的材料問題,這對于新能源的使用也是至關重要的。

     

    本章主要分為三個部分進行分析:

     

    第一部分是新能源汽車的原材料,新能源汽車發展的瓶頸在于電池,將鋰電池的各種性能和其他電池的簡單對比,得出鋰電池的優勢明顯,同時分析了世界鋰資源分布及全球的需求關系,針對我國的具體情況提出了政策建議;

     

    第二部分是太陽能光伏電池的原材料,介紹了目前的主要幾種光伏電池,比較各種電池的優缺點,針對有商業化前景的電池原材料進行了分析,提出了政策建議;

     

    第三是部分是風電原材料,主要是針對風電電機的二種類型雙饋和直驅進行了對比分析,直驅電機占有一定的優勢,而直驅電機需要的原材料是釹鐵硼,來自于稀土。未來直驅電機可能在風電領域會占有很重要的地位,對稀土將會產生很大需求,總結了我國目前的稀土政策,提出了政策建議。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    結論與政策建議

     

     

    通過研究人類能源歷史與中國的能源現狀,分析新能源方式與技術,我們認為中國必須大力發展新能源,這樣才能夠我國在新世紀能夠保持持續快速的經濟增長,完成大國崛起的歷史使命。

     

    1 世界能源形勢的總結

     

    根據對世界和中國能源形勢的分析,我們對世界未來發展作出如下判斷:

     

    1.1能源升級換代周期將縮短,且呈多元化趨勢發展

     

    隨著人類進入21世紀,對能源的需求將比20世紀更大。以目前的速度推算,能源需求在2035年將翻倍增加。到時候,我們將難以用低價獲得化石燃料,整個生物圈再也無法承受巨大的污染,也無法忍受因大量使用化石燃料而不斷上升的氣溫。根據上文對人類能源史的分析,我們認為能源升級換代周期將縮短,且呈多元化趨勢發展。建議中國應該區分長期戰略和短期策略,應該像美國轉向石油和英國轉向煤炭那樣迅速轉向新能源體,贏得經濟和戰略上的優勢,保證中國在21世紀的和平崛起。

     

    1.2能源消費結構升級換代周期縮短,呈多元化趨勢

     

    從世界能源結構演變歷史來看,煤炭代替木材薪炭成為主要能源的第一次能源消費結構變革大約花了100多年時間;石油替代煤炭成為主要能源的第二次能源消費結構大變革大約化了60年左右的時間;目前能源結構正朝著高效、清潔、低碳或無碳的天然氣、水電、核能、太陽能、風能等方向發展,有望在2050年替換化石能源。不過雖然能源技術革新、能源品種替代周期逐漸縮短,但能源結構和基本能源技術的更新換代仍然需要經歷很長時間,一般要有二、三十年甚至更長的時間。

     

    1.3世界一次能源消費量不斷增加且新興市場國家能源需求強烈

     

    隨著世界經濟規模的不斷增大,世界能源消費量持續增長。1990年世界國內生產總值為26.5萬億美元(按1995年不變價格計算),2008年達到42.5萬億美元,年均增長2.7%。根據《2008年BP能源統計》,1973年世界一次能源消費量僅為57.3億噸油當量,2008年已達到112.949億噸油當量。過去30年來,世界能源消費量年均增長率為1.8%左右。

     

    根據國際能源署分析,由于中國和印度的經濟持續強勁增長,在2008年至2030年期間,其一次能源需求的增長將占世界一次能源總需求增長量的一半以上。長量的11%,增強了其作為一個重要能源需求中心的地位??偟膩碚f,非經合組織(Non-OECD)國家占總增長量的87%。因此,它們占世界一次能源需求比例從51%上升至62%,它們的能源消費量超過經合組織(OECD)成員國2005年的消費量。其中亞太地區增長明顯,2008年一次能源消費占全球總量的35.3%,穩居全球榜首,消費量較2007年增長4.1%。其中尤其值得我們關注的是印度。印度將有可能在5年內成為僅次于美國、日本、中國的世界第四大能源進口需求國。其快速增長的能源需求是世界能源消費的難題。

     

    世界能源需求會保持快速增長的態勢,如果不加改變,對化石能源的依賴將增加。

     

    1.4能源貿易及運輸壓力增大

     

    根據《2008年BP世界能源統計》,截止到2008年底,全世界剩余石油探明可采儲量為1686億噸,其中,中東地區占63.3%,北美洲占5.5%,中,南美洲占8.9%,歐洲占9.2%,非洲占8.9%,亞太地區占4.2%。2008年世界石油產量為36.48億噸。通過對比各地區石油產量與消費量可以發現,中東地區需要向外輸出約8.8億噸,非洲和中南美洲的石油產量也大于消費量,而亞太、北美和歐洲的產消缺口分別為6.7億、4.2億和1.2億噸。

     

    煤炭資源的分布也存在巨大的不均衡性。截止到2008年底,世界煤炭剩余可采儲量為8260億噸,儲采比高達122(年),歐洲、北美和亞太三個地區是世界煤炭主要分布地區,三個地區合計占世界總量的92%左右。同期,天然氣剩余可采儲量為175.78萬億立方米,儲采比達到67。中東和歐洲是世界天然氣資源最豐富的地區,兩個地區占世界總量的75.5%,而其他地區的份額僅分別為5%~7%。

     

    1.5溫室氣體排放受到重視,二氧化碳減排成為潮流

     

    進入21世紀,隨著世界能源消費量的增大,二氧化碳、氮氧化物、灰塵顆粒物等環境污染物的排放量逐年增大,化石能源對環境的污染和全球氣候的影響將日趨嚴重。據EIA統計,1990年世界二氧化碳的排放量約為215.6億噸,2001年達到239.0億噸,預計2010年將為277.2億噸,2025年達到371.2億噸,年均增長1.85%。

     

    1997年12月于日本京都舉行聯合國氣候變化綱要公約第三次締約國大會,通過具有約束效力的京都議定書 (Kyoto Protocol),以規范工業國家未來之溫室氣體減量責任。

     

    2 中國面臨的挑戰

     

    在這樣的國際形勢下,我們認為中國未來在能源領域有如下挑戰要面對:

     

    2.1經濟增長面臨能源供應不足

     

    近年來我國能源總量的增長勢頭強勁,2008年能源消費總量達到28.5億噸標準煤,比上年增長4.0%。雖然受到金融危機影響,但長期看,能源供應能力明顯不足,如“十五”前期一度出現煤油電運全面緊張。

     

    國際上能源需求不斷增加,以印度為代表的新興國家增長迅猛,難以繼續走依靠化石能源繼續發展的道路,發展新的替代能源迫在眉睫。

     

    2.2環境污染的問題

     

    伴隨能源消耗的快速增長,中國的環境問題也日益嚴峻。中國大氣污染的特點在于:首先,常規污染(氮氧化物、二氧化硫和煙塵)仍是主要問題;這些污染物80%是由于化石能源的應用,尤其是煤的直接燃燒所引起;而在一些大城市中,煤煙型空氣污染已開始轉向煤煙與尾氣排放的混合型污染,機動車排放平均占一氧化碳(CO)排放的80%和NOx排放的40%以上,汽車內燃機排出的碳氫化合物(HC)和細顆粒物也是城市空氣的重要污染源。

     

    2.3溫室氣體排放量巨大

     

    我國作為世界上二氧化碳排放量第一的大國,面臨的是巨大的挑戰與新的發展機遇。首先,高速的經濟發展帶來的大排氣量使我國面臨巨大的壓力。在未來10年內,國際社會會提出嚴格限制制中國的排氣指標的問題。其次,國際上碳密集產品和高耗能項目向我國轉移,同時中國高排放、低產出的現狀使我國承受越來越大的貿易壁壘壓力,以及有關碳關稅的問題也會影響中國經濟發展和產品出口。所以減少溫室氣體排放、改變傳統的能源結構、提高能源利用效率是當務之急。

     

    2.4農村和小城鎮急需清潔、便利的能源服務

     

    中國城鎮人均生活用能約為農村人均的2倍,城鎮人均總能耗更是農村的3.5倍,并且城鎮地區能源服務的品質遠遠高于農村地區。目前中國13億人口中,約7億為農村人口。日益富裕起來的農民和眾多日益崛起的小城鎮的居民,急需更多、更方便和清潔的能源服務。

     

    2.5能源安全的問題

     

    中國擁有豐富的能源資源,尤其是煤炭和水電、風能、生物質和太陽能等可再生資源。但是,盡管中國擁有大量的石油和天然氣資源,并且不斷在國內成功開采出新的資源,但其儲量仍不足以滿足到2030年的預計需求增長。石油進口量繼續攀升的可能性已經迫使中國政府積極采取各種能效改進和節能措施來抑制需求增長,同時使能源供給地區的地理分布多樣化,并確保優先獲得國外資源。

     

    3 政策建議

     

    總結全篇,根據國內外形勢、新能源技術,我們認為中國在未來必須制定新能源戰略,建議如下:

     

    3.1發展新能源,搶占戰略高點

     

    在未來的20或40年里,世界能源圖譜將發生變化,化石燃料發揮的作用將會越來越小。未來的燃料可能是陽光和風力。沒有人能夠控制風和陽光,但有人能夠首先發明新技術,能夠用新技術把這些共有的資源轉化為經濟優勢和軍事優勢。面對新能源發展趨勢,中國應該區分長期戰略和短期策略。就短期策略而言,中國經濟如果還想像過去30 年那樣高速增長的話,就必須增加石油進口,那樣遇到戰略瓶頸。中國的煤炭資源雖然豐富但含硫量高,易造成污染。在新能源革命中,控制新技術將比控制燃料本身更為重要。所以從長遠戰略來看,中國應該像美國轉向石油和英國轉向煤炭那樣迅速轉向新能源體,加大在新能源和新技術上的投入,贏得經濟和戰略上的優勢,保證中國在21世紀的和平崛起。

     

    3.2破除利益集團的阻撓

     

    研究能源之于地緣政治的意義對于我們認識中國在歷史上、在當前和未來50-100 年在國際政治中發揮的作用是非常重要的。在西歐人轟轟烈烈開展工業革命之前七百或八百年,中國宋朝的五金商人與礦工已經進行了他們自己的工業革命。他們甚至創立了一種軍事和工業復合體。按現代標準來衡量,這個復合體規模雖小,但卻是世界歷史上的第一個。這個復合體是建立在采煤和冶鐵基礎上的。通過使用在中國北部與西部物產豐富的煤炭,冶鐵產量在1080 年代就達到年均10 萬噸以上,這在當時的世界歷史上是非常高的,英國直到18 世紀末發生了工業革命以后才超過它。煤鐵的大量應用增強了宋朝的軍力,對內有助于鞏固統治,對外有能力安定北部邊疆。但因為政府的腐敗與無能,宋朝不敵外族入侵,被迫南遷。中國政治經濟重心南移,遠離了煤炭礦藏充沛的北方,導致中國的“初級”工業革命胎死腹中。

     

    當前,中國正在經歷著地緣政治和經濟上的復興,但制約中國復興的一個重要因素就是能源供應。在這個十字路口,中國如何應對,將決定了它在21世紀的世界體系中的大國地位。美國因為受到決策機制和利益集團阻撓等因素影響,清潔能源技術一直難以得到迅速推廣。要知道,美國從1973年就開始了將汽油去鉛的進程,但直到1995年才基本實現了全部汽油的無鉛處理。而中國決定于1998年開始實行無鉛化,1999年新標準已在北京地區試行,2000年實現了汽油無鉛化。此外,美國從1975年就著手制定汽車燃油經濟性標準,32年后才取得重大進展。而中國于2003年開始將轎車、卡車的經濟燃油標準提上議事日程,結果,該標準在次年即獲得批準并于2005年開始實施。與美國相比,中國行政體制具有更高的效率,具有在新能源領域后來居上的優勢。但在能源變革的路上,同樣有著巨大的利益集團的阻撓。面對中石油、中石化、國家電網和各部委等強大的既得利益集團,中國的能源改革需要建立一個全新的執行機構。因此,建議盡快推進“能源部”的建立以及“能源法”的制定。通過更高的權力機構來執行“能源變革”的戰略使命。

     

    大國興衰的歷史告訴我們,新能源不是僅僅一種替代,實際上它會對經濟與政治都產生革命性的變化。這種革命性的變化,也就同時決定了這條路是條堅決的路。既然要革命,就要堅決地打破現存的利益結構。八百年前,宋朝政府的腐敗無能使中國錯過了工業革命。在21世紀這個歷史機遇面前,當今政府將決定中國未來的大國地位。

     

    3.3利用資源優勢,大力發展風電

     

    我國在風電發展中所具備的最主要優勢在于風能資源在我國分布充分,同時在風電產業鏈上游具備稀土資源上的優勢。而劣勢則在于我國電網改造過程相對緩慢,同時在風機零部件生產以及整機組裝上面存在技術劣勢。針對上述情況,我們對我國風電發展做如下政策性建議:

     

    1. 在風電發展過程中避免盲從心里,在保證風機裝機容量穩定增長的基礎上,鼓勵在上網落實和風機制造技術上獲得突破的風電規劃開工建設,促進我國風電在質上的提高,使得風機建成后能夠發揮更大的作用。

     

    2. 通過政策手段,適當超前國家電網超高壓輸電改造,滿足風電大規模開發的外送需求,同時增強國家電網管理水平,徹底解決電網與風電發展不同步的頑疾。

     

    3. 加強對我國稀土資源的控制,鞏固現有優勢,同時加大對國外先進風電技術的引入和吸納力度,并通過資源換技術的方式,促進我國風機研制水平的提高。

     

    4. 通過交叉持股等市場化手段或者稅收優惠等政策手段,一方面推動電網吸納風電上網的熱情,另一方面用將電需求積極引入到風電富集地區,實現風能資源的有效利用。

     

    3.4考慮風險,適當發展太陽能

     

    我國太陽能資源非常豐富,理論儲量達每年17000億噸標準煤。太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。我國地處北半球,南北距離和東西距離都在5000公里以上。在我國廣闊的土地上,有著豐富的太陽能資源。

     

    作為21世紀最有潛力的能源,太陽能產業的發展潛力巨大。太陽能產業是新興的朝陽行業,再加上良好的政策環境、行業本身的特性,使得太陽能產業具有較高的投資價值和發展潛力。具體發展建議如下:

     

    1.政府應該提高多晶硅產業的門檻,產學研用聯合,促使中國多晶硅行業步入正常發展軌跡。

     

    2.在多晶硅研發方面,重點在以一二個企業為依托,建設多晶硅材料制備技術國家工程實驗室,加大研發力度,突破制約中國高純多晶硅生產的瓶頸,開發大規模、低耗能、高品質的多晶硅清潔生產工藝。

     

    3.加強直徑硅片工藝的研發,鼓勵有能力企業參與8英寸及12英寸硅片產業的建設,并給予一定的資金支持。

     

    4.加大中國在資源上有比較優勢的太陽能光伏電池的研發應用,比如銅銦硒薄膜電池,以求中國能夠在這方面制定標準,爭奪國際話語權。

     

    5.建立儲備制度,對我國銦行業進行整合,對銦戰略資源進行控制,避免銦被廉價的賣給了國外企業。

     

    目前,太陽能光伏發電產業成長性好,但要注意控制客觀存在的經營風險,競爭風險等以取得良好的投資收益。并且要綜合考慮光伏產業的環境污染問題,適度發展,期待技術的改進。

     

    3.5發展CDM制度,大力減排

     

    中國目前已經成為全球第一大碳排放國,CDM項目數也居全球第一,但在碳交易市場方面的發展是相對落后的。此處有幾點建議:

     

    1.應建立CDM相關的碳排放交易市場,并逐步放開限制,允許國內金融機構進入投資?,F有模式下,CDM項目基本上是買方主導的交易,國內賣家缺乏定價權,且存在信息不對稱的情況。開展公開市場交易將促進信息公開,定價合理,有利于維護國內CDM項目賣家權益,從而推動節能減排。此外,還可考慮開展相關期貨交易,為國內CDM賣家提供更豐富的風險控制手段。

     

    2.在配額交易方面,雖然缺乏發展強制性碳交易市場的條件 中國無須承擔強制減排業務,沒有總量控制就很難創造出碳排放的稀缺性。但是可以參照美國的情況,發展自愿性碳交易市場,逐步推廣試點范圍,讓國內企業熟悉碳交易的相關游戲規則。

     

    3.在交易產品的設計上,可以結合中國提出碳強度指標,以此作為交易標的

     

    3.6發展電池技術,支持新能源汽車發展

     

    未來的低碳經濟中,新能源汽車占據重要的位置,也是各國政府加大力量爭奪的一個焦點。目前新能源汽車并沒有大規模商業化,最大瓶頸主要在于電池。從各方面指標來看,鋰電池都要優于鉛酸電池和鎳氫電池。隨著鋰電池技術的逐步成熟,未來電動汽車技術路徑選擇很有可能就是鋰電池。

     

    我國的鋰資源約占世界的1/10,中國的鋰資源并不算很豐富。但中國西藏的當雄措湖,目前加拿大 Sterling公司擁有全部開發權。政府應該占領未來新能源汽車的至高點,對未來資源進行控制,避免類似事件發生。具體建議如下:

     

    1.我國政府在加大新能源車發展的同時,應該對未來新能源汽車可能需求的上游鋰資源進行控制整合,避免鋰礦盲目開采而鋰礦被廉價賣到國外,防止鋰資源的采礦權被國外廉價獲取。

     

    2.對于國內的鹽湖鋰資源的開發在政策資金上給予支持,使國內的鹽湖鋰資源產品能夠達到工業級碳酸鋰的要求。

     

    3.對于國內的重點電池企業加大資金支持力度,建立電池技術的國家重點攻關項目,力爭我國能夠早日突破新能源汽車電池的瓶頸。

     

    3.7保護稀土資源等新能源將會大量使用的特殊礦產

     

    中國在稀土資源上有很大優勢,但是由于行業混亂,企業相互壓價,稀土當成“土”來賣,嚴重浪費了國家資源。未來一些高科技的發展,軍事,航天航空,新能源等,都需要稀土資源,同時如果未來永磁直驅風電機組成為未來主流,那么稀土中的釹鐵硼需求將會更大。具體政策建議如下:

     

    1.建立國家的稀土儲備機制,對稀土進行一定的戰略儲備。

     

    2.確實加大稀土行業的整合力度,在國際上形成有很強價格談判能力的大型稀土企業。

     

    3.對稀土出口要嚴格控制,必要時候可以作為國際談判的籌碼,增加中國在國際事物中的話語權。

     

    4.在政策和資金上對國內生產永磁直驅風電機組的企業進行一定的支持。

     

    3.8改造電網,減少損耗,發展智能電網技術

     

    考慮由于輸電過程中的能源損耗,也是未來發展的重點。除了發展超高壓輸電技術外,智能電網也是一種新型的技術,應該重點發展,建議如下:

     

    1.積極推進形成統一的智能電網規范和標準體系。智能電網標準體系的制定是一項龐大的工程,非一個組織之力能完成。在美國制定智能電網的實施標準至少有15家相關機構參與。

     

    目前我國所做的智能電網標準體系還只是國家電網公司層面的技術標準研究,只在公司層面被遵循,今后再根據情況積極推進國標、行標和企業標準的制定。而具體標準需要得到參與智能電網建設的各界的認可,進而對外發布。最終確定的智能電網行業標準、國家標準和國際標準的制定,還要經歷一套專門的管理體系和流程。國家標準的制定,有可能需要組織包括電監會、電網公司、制造商等多方參與制定標準,由國家技術監督局下屬的標準局來組織專家評審。

     

    2.立足前沿,多行試點。在不同技術路線的前提下,可以選擇多個城市進行試點。以摸索經驗。智能電網是信息技術在電網領域的深度應用,所以,須注意調動行業外尤其信息技術行業的資源。避免僅僅依賴體制內電力設備企業。

     

    3.針對即將建設的項目,要求所需設備軟件可升級。我國目前面臨電網大建設時期,不可能為了等待智能電網標準成熟再開始建設,針對規劃中將要建設的項目,可以要求設備供應商供應的設備能進行軟件升級,這樣一定程度上可以避免將來大規模更換硬件。

     

    4.積極開展高溫超導輸電技術研究。超導輸電技術已經開始邁入實用階段,極有潛力成為未來電網的關鍵技術。其特點包括:提高電網傳輸效率,大大增強地下電纜的功率流量,自動抑制脈沖現象,保證電網的穩定運行,無輻射,占地面積小等。在我國特高壓試點已經成功運行的情況下,可適時加大超導輸電技術的研發力度,以保障未來在電網技術制高點上不受制于人。

     

     

     

    黃永山:公意智庫特邀研究員,北京洲通投資技術研究所所長。

     

    本項目為: 中國經濟改革研究基金會2009年度資助項目。

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