基于统计分析及“450情景”的碳减排策略

宋 翠,赵晓丽

(华北电力大学经济与管理学院,北京 102206)

基于统计分析及“450情景”的碳减排策略

宋 翠,赵晓丽

(华北电力大学经济与管理学院,北京 102206)

环境、气候问题的不断加剧,促使“低碳经济”受到世界各国的广泛关注。本文通过对比分析中国及世界主要国家CO2排放及碳密度的基本状况,结合450情景,对中国能源消费的环境效应及预期进行分析,探讨了与中国能源行业高碳排放的关键因素。最后,针对中国特殊的发展阶段,对降低CO2排放的能源发展路径进行了探究。

CO2排放;450情景;碳密度;碳减排策略

一、综述

经济发展带来的能源使用量的增加,使得大气中二氧化碳浓度升高,随之而来的全球气候变暖问题受到世界各国人民的广泛关注。2003年,英国政府《我们能源的未来:创建低碳经济》能源白皮书的颁发,将“低碳经济”高调推到了世界各国政府的面前。此后,欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”,着力发展“低碳技术”,幷对产业、能源、技术等政策进行调整,以抢占市场先机和产业制高点。在这种背景下,以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”迅速成为全球热点,低碳经济争夺战在全球悄然打响。

中国目前正处于城市化和工业化改革的关键时期,能源消费量很高,再加上中国以煤炭为主的能源消费结构,就不可避免地导致CO2排放量的增加。1990年到2008年期间,中国 CO2排放量以年均约6%的速度迅速增长,到2008年,CO2排放量高达65.3亿吨,连续两年高于美国CO2排放量,成为世界上最大的CO2生产国①数据来源:U.S.EIA.详见http://www.eia.doe.gov/environment.html.。中国CO2排放量的迅速增加,引起了政府领导人的高度重视。中国政府对发展“低碳经济”持肯定观点,并通过一系列持续性政策措施予以支持。能源局及发改委气候变化部门的先后成立,从政府监管的角度为气候、环境变化提供了保障。

“低碳经济”已经引起了学术界诸多学者的广泛关注。不少学者致力于探讨中国低碳经济发展的可行性分析。Jiang Bing(2010)对比分析了中国及世界各国的资源储量及低碳能源发展现状,指出了中国低碳能源的发展战略参考。Hengwei Liu(2010)在低碳经济背景下,分析了碳捕捉和储存技术(CCS)的发展方向和路线,指出CCS技术可能是低碳能源发展的关键。此外,Tao Wang(2010) 、Ming Zhang(2009)、王仕军(2009)等学者也对中国低碳经济的发展进行了研究。

本文研究的目的在于,通过对比分析中国及世界主要国家CO2排放及碳密度的基本状况,以IEA(2009)的中国450情景模拟为基础,为中国的哥本哈根会议减排目标的实现提供一定的理论借鉴。

二、能源消费结构及环境效益分析

(一)能源消费结构现状分析

处于城市化和工业化进程中经济快速发展的中国,能源需求不断增加,能源消费量不断增长。2000年到2005年,中国一次能源需求增长率超过了 55%,占世界一次能源需求的 16%。到2006年,中国业已超过美国成为世界上最大的能源消费国(EIA,2004)。据预测,到 2030年,中国、印度一次能源消费量将占世界一次能源需求总量的51%(IEA,2008)。

中国以煤炭资源为主的能源消费结构,煤炭资源消费量占中国一次能源消费的比重接近70%,在当前“低碳经济”背景下,引起了世界各国的广泛关注。2000年到2008年,中国能源消费产生的CO2排放量由28.7亿吨增加到65.3亿吨①,接近全世界总量四分之一,比美国CO2排放量高出12.01%,占世界能源消费CO2排放量的21.5%。虽然,中国人均CO2排放量相对较低,2008年仅为美国的四分之一,但是,基于巨大的人口基数,能源消费所带来的CO2排放总量不容忽视。

据国际能源署估计,至少在2030年以前,为满足经济发展的需求,中国能源消费中煤炭消费的主导地位将不会改变(IEA,2007)。如图2-1所示,2008年,煤炭消费占中国能源消费的68.6%,虽然较2007年的69.5%有所下降,但仍然处于绝对地位。

图2-1 2008年中国能源消费总量构成

另一方面,1998年以来,中国能源强度不断上升,到2007年已经达到7.668万吨标准煤/亿元,与1988年的能源强度水平(7.674万吨标准煤/亿元)相当(赵晓丽,2009)。中国能源强度的不断上升,反映出能源利用效率的不断下降,背离了“低碳经济”发展的要求。中国能源消费以煤炭为主体的结构特征,导致煤炭成为能源消费CO2的主要来源。

(二)环境效益分析

1.与世界主要国家对比分析

中国经济发展的特殊阶段和模式,决定了中国CO2排放总量的显著性增长。2002年以来,中国电力市场改革的不断深入,激励了各电力公司不断兴建新的电厂。但同时,燃煤电厂的大量增加所带来的煤炭消耗的不断增大,导致CO2排放总量陡增,并以年均高达10%左右的增速迅猛增长。如图2-2,与发达国家相比,2004年,中国CO2排放总量51.34亿吨,超过欧盟27国排放总量43.14亿吨,仅次于美国;2007年,中国 CO2排放总量达到62.47亿吨,占全球的21%,超过美国 2.43亿吨,成为世界上最大的 CO2制造国。

图2-2 主要发达国家和发展中国家温室气体排放

虽然,中国人均 CO2排放量相对较低,略高于世界平均水平。以2008年为例,中国人均CO2排放量仅为美国的四分之一,英国的二分之一。但是,与发展中国家的印度相比,人均CO2排放量却相当高,大约为印度人均CO2排放量的三倍(如图 2-3)。

图2-3 2008年能源消费产生的人均CO2排放量

另外,还需要注意的是,2000年以来,由于CO2排放量的迅速增长,中国人均CO2排放量增长速度也明显加快。2006年,CO2人均排放量首次超过世界平均水平约0.02吨/人,并在接下来的两年内持续上升。因此,CO2减排已成为中国未来面临的一个重要任务。

2.国内CO2排放总量分析

工业化进程的加快和城市化进程的发展,推动了中国能源消费CO2排放量不断增加。2008年,能源消费CO2排放超过60亿吨①数据来源:U.S.EIA.详见http://www.eia.doe.gov/environment.html.,相比2000年增幅高达一倍多。图2-4显示,20世纪80年代以来,中国能源消费CO2排放量不断增加,煤炭、石油、天然气各自CO2排放量不断增加的同时,推动了能源消费CO2排放总量的上升。1998年前后的一到两年中,能源消费CO2排放量出现短期下降趋势,这主要与中国发改委、能源办采取的关停能耗高、污染重的小火电机组的政策相关。同时,“富煤、缺油、少气”的能源格局,导致煤炭成为中国能源消费CO2排放的主要来源。上世纪80年代以来,煤炭在CO2排放中的“贡献率”基本维持在80%以上。1998年的短期下降,也是基于政策因素的短期效应影响。从煤炭资源自身来看,其碳排量总体亦呈上升趋势,2008年高达53.82亿吨②数据来源:U.S.EIA.详见http://www.eia.doe.gov/environment.html.。

图2-4 中国能源类型消费产生的CO2排放量及总量

国际上主要温室气体排放量数据库主要有IEA、EIA、CDIAC、UNFCCC 等,各机构对中国CO2排放量统计的大小顺序为 IEA>EIA>CDIAC,与均值误差基本在 ±5%之内。(曲建升,2008)。一方面,美国能源信息署(EIA)在计算能源相关的CO2排放时,考虑了国际贸易中的能源排放量问题;另一方面,由于该数据来源主要为公开资料或其他组织的二手资料,因此,在碳排放计算中存在一定的高估性。

3.碳浓度分析

“碳浓度”(carbon intensity)指 GDP每增加一美元所产生的碳排放量,从“碳浓度”中,可以直接反应出经济发展与CO2排放量间的关系。碳浓度越高,说明经济发展对环境的负面影响越大。反之,影响越小,越符合“低碳经济”发展的要求。

中国碳浓度指标严重超过世界平均水平。1990年到2008年,全球碳浓度以年均1.4%的速度增长。2008年,中国碳浓度为 2.12吨/美元(IEA,2009),为世界平均水平的3.5倍。数据显示,中国经济发展过程中,所付出的环境成本要远远高于世界平均水平。图2-5从总体上,对我国与世界上部分发达国家与发展中国家“碳浓度”情况进行了对比。由图2-5可知,我国碳浓度水平远远超过世界平均水平,相对于印度等其他发展中国家,中国碳浓度值仍然较高,环境成本较大。

认识到与世界发达国家及主要发展中国家差距的同时,我们也应看到,20世纪80年代以来,中国碳浓度一直处于下降趋势,虽然2000年之后出现了短期上升趋势(图2-5),但由于政府、企业各部门的重视,碳浓度整体呈下降趋势,并将在之后继续保持。2008年的碳浓度仅为1980年的一半。此外,这也从另一方面表明,中国降低CO2排放的能源发展路径具有很大的空间和可行性。

图2-5 主要发达国家及发展中国家碳浓度

(三)中国与发达国家碳排放的减排责任

CO2减排是中国在减缓全球气候变暖中应承担的一项义务。但另一方面,当前中国正处于工业化、城市化发展的关键时期,经济发展迅速,能源消耗量不断上升。虽然近年来人均CO2排放量在逐渐上升,但这与中国所处的特殊经济发展阶段有关。从长期以来的CO2累计排放量来看(图2-6),发达国家对环境的影响远远高于中国。以美国为例,其2005年累计碳排放总量高达3184.321亿吨,是中国的3.41倍。对其他发达国家碳排放累积量而言,相对中国巨大的人口基数,其对环境的影响也远远超过中国。由于环境影响的长期性和延续性,对环境气候变化造成巨幅影响的应该是包括美国在内的多个国家在工业化革命阶段的粗放式能源使用方式。

图2-6 主要国家碳排放累积量(1900-2005)

全球对气候问题的关注及其中国改革的特殊进程,使得中国很容易被世界各国推入环境气候问题的中心。中国在全球控制气候变化中应该承担责任,但是,相对已经完成工业化变革的发达国家而言,应注意责任的均衡和区别。即中国承担的CO2减排原则应该是“共同但有区别的责任原则”。

三、“450情景”下降低CO2排放的关键行业分析

(一)“450 情景”简介

所谓“450情景”,即将大气中的温室气体浓度稳定在450ppm(相当于参考情景模拟中CO2浓度值的一半)以下,以及在这一目的前提下各国需要采取的政策。在该情景下,各国要采取相互协调的措施,限制全球气温升高2℃。

“450情景”涉及以下基本假设(IEA,2009):

假设1:OECD+国家从2020年开始承担温室气体减排的责任,其他国家则立刻采取限制温室气体减排的措施和政策,并产生和购买“碳税”。2020年之后,减排责任进一步扩大到其他主要的经济体,如中国、俄罗斯和中东地区。

假设2:全球温室气体CO2浓度值的的最高点为44Gt,在2020年之前达到;到2050年,该值下降到21Gt。

假设3:全球各国采取国际合作,通过有效的国际政策机制,保障政策的有效实施。不同群体的国家根据各自经济的发展水平,在不同的时间段采取不同的减排目标。

假设4:GDP与参考模型相比,不存在显著性变化。2015年之前,燃料价格根据参考情景发生变化;同时假定石油价格在2020年达到每桶90美元。

(二)模型应用于中国的结果分析

根据450情景模拟假设进行情景分析,得出采取不同的政策、技术等因素,可能得到的不同的结果。尽管中国在全球CO2排放量中的比重会由2007年的21%增加到2020年的28%,但是,与参考情景相比,到2020年,中国CO2排放量将减少12%,2030年将减少高达35%的温室气体排放量(如表3-1)。450情景中,包括中国在内的OME国家,主要在2020年之后采取严格的碳减排政策。因此,2020年之后到2030年,CO2排放量将大幅度下降。与2020年相比,2030年的CO2排放量将下降1343Mt,比同期参考情景降低39%。

另外,从表3-1还可以看出,由于中国当前CO2排放基数较大,相对于美国、印度等国家存在更大的减排空间。

根据IEA-450情景模拟,中国2020年能源消费产生的CO2排放量达到7.1Gt,较2007年的6.1Gt将增加38%(IEA,2009)。表3-2具体列出了各行业能源消费产生的CO2排放量。2030年,中国CO2排放量较2007年提高63.9%。但是,工业部门CO2排放量出现了下降趋势。这主要与情景假设中,国家采取产业结构调整,增大第三产业及服务业的比重,降低能耗高的重工业的政策措施相关。

表3-1 450情景下,中国及主要国家国内CO2排放量(单位:Mt)

表3-2 按部门分,中国能源消费产生的CO2排放量(单位:Gt)

电力、运输业、建筑业等部门CO2排放量均有所增加,运输业增幅最大。这表明,在未来10到20年的经济发展过程中,中国交通运输所消耗的能源量将大幅度提升,CO2排放量也将迅速提高。政府应采取相应措施,降低交通运输业对化石能源的消费,是实现以降低CO2为目标的能源发展路径的关键之一。

从CO2排放量部门构成比例来看,如图3-1,电力部门CO2排放量比例在2020年两种情景

图3-1 中国不同部门能源消费产生的CO2排放量及比例

资料来源:IEA,World Energy Outlook 2009.下,均呈上升趋势,但从长期来看,到2030年,电力部门对CO2排放总量的影响相对降低,未来电力行业对环境的负面影响将逐步减弱。运输业比重则不断呈现增长态势,这从结构方面再次说明,未来中国交通运输在能源消耗及CO2排放方面的重要地位。

表3-3 450情景下,中国关键性指标(部分)

纵观表3-3其他关键性指标,由于450情景假定,GDP、人口规模均与参考情景相同,故两者在2020年、2030年没有差异。减排政策效应使得450情景下,中国CO2排放量的比重较 RS情景较低。碳浓度指标在两种情景下存在较大差别,450情景下各项政策对碳浓度的降低起到了明显的促进作用。对电力部门碳浓度指标的差异,既表明政府采取相关鼓励性政策,刺激低碳技术(如CCS技术)在电力部门的应用,对降低CO2排放的能源的发展有很大的指导性作用。

四、碳减排策略建议

(一)调整能源消费结构,逐步提高可再生能源比例

中国能源消费以火电为主的现状,是造成经济促使碳排放猛增的基本点。2000年以来,中国可再生能源电厂装机呈迅速上升趋势,2008年,中国风电装机容量达到6300MW,装机总量居世界第二,累计风电发电量达到12210MW(Jiang et al.,2010)。

国家要进一步调整能源消费结构,以可再生能源电厂装机增加来代替化石能源装机电厂的投产,从而使“低碳电力”带动“低碳能源”的形成和发展。

(二)鼓励技术进步,降低碳浓度

分析显示,中国碳浓度高于同期世界平均水平及印度等发展中国家的水平。“碳浓度”可以直接反应出经济发展与CO2排放量间的关系。很明显,中国经济的发展高于世界平均经济发展所带来的环境负效应。因此,政府应以政策形式,鼓励技术进步,增加对降低碳浓度的技术支持,鼓励企业积极进行技术研发,降低碳浓度。

(三)调整产业结构,增加服务业及第三产业的比重

450 情景分析表明,未来对CO2排放总量的“贡献率”,电力行业的比率虽然有所下降,但仍然居于主体地位;交通运输业在未来的比重不容忽视。电力、交通运输行业的不断发展,对能源需求的不断增长,在以煤炭为主要能源的中国,必然带来煤炭消耗量的增加,从而增加CO2排放量。

政府应通过政策或资金支持手段,鼓励服务业及第三产业的发展,降低电力、交通运输等行业在国民经济体系中的比重,引导经济向“低碳”方向发展。

[1]Jiang Bing,Sun Zhenqing,Liu Meiqin.Cina’s energy developmentstrategy under the low - carbon economy.Energy;2010.

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[3]Tao Wang,Jim Watson.Scenario analysis of Cina’s emissions pathways in the 21stcentury for low carbon transition.Energy Policy;2010.

[4]Ming Zhang,Hailin Mu,Yadong Ning,Yongchen Song.Decomposition of energy-related CO2 emission over 1991–2006 in China.Ecological Economics,2009.

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Reduction Strategy of Carbon Emission Based on the Statistical Analysis and the 450 Scenario

SONG Cui,ZHAO Xiao-li
(School of Economics and Management,North China Electric Powe University,Beijing 102206,China)

“Low carbon economy”has attracted broad global attention with the increase of serious environmental and climate deterioration.This paper compares the CO2emission and carbon intensity between China and other main countries in the world,considering the 450 scenario,to analyze the environmental influence of China’s current energy consumption the future of CO2emission.The paper explains the key factors affecting environmental protection and CO2emission in China.At last,the suggestions of how to reduce CO2emission through developing new energy strategy are provided.

CO2emission;450 scenario;carbon intensity;reduction strategy of carbon emission

D920.4

A

1008-2603(2010)04-0015-06

2010-05-16

国家自然科学基金(项目编号:70773040);华北电力大学博士基金项目。

宋翠,女,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生;赵晓丽,女,华北电力大学经济与管理学院教授。

(责任编辑:李潇雨)