我国能源的安全供给及CO2减排问题

渠俊峰，张绍良，鞠 军，李 钢

（1．中国矿业大学低碳能源研究院，江苏徐州 221008；2．江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室；江苏徐州 221008；3．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州 221008）

我国能源的安全供给及CO2减排问题

渠俊峰1，2，张绍良1，2，鞠 军3，李 钢3

（1．中国矿业大学低碳能源研究院，江苏徐州 221008；2．江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室；江苏徐州 221008；3．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州 221008）

我国是以煤炭为主导的能源消耗大国，一次能源消耗的碳排放总量不断增长，当前面临经济快速发展目标、CO2减排目标和能源安全供给的多重任务，需要立足我国以煤为主的能源结构，分析能源供给趋势、CO2的排放特点，以新能源的科学开发、推进为方向，规范管理新能源及相关的催生产业，通过技术创新、产业转型等解决经济发展和CO2排放的矛盾，寻求经济快速发展目标、CO2减排目标和能源安全供给的最佳结合。

能源安全；CO2减排；发展；战略

一、引言

我国一直以煤炭为主要能源，占化石能源总量的2／3以上，以煤炭为主的化石能源在推动我国社会经济发展的同时，还面临着资源枯竭、环境污染、大气CO2浓度升高和气候变暖等问题［1，2］。能源消费随着中国经济的快速发展而逐年上升，2005年一次能源消费所产生的CO2约占全国CO2排放总量的95%以上，其中煤炭消耗排放的CO2占总量的80%左右，煤炭消费导致的CO2排放量由2001年的26．98×108t增长到2009年的60．89× 108t，年均净增长速度达到10．7%。煤炭储量的有限性和CO2高排放将会制约我国的经济发展目标，需要综合考虑能源的安全供给、CO2减排问题以实现我国的经济发展目标。

以低能耗、低污染、低排放为特征的能源成为将来能源结构优化的目标，2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》最早提出了“低碳经济”。针对我国的经济发展目标，需要通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等解决能源安全供给和CO2减排问题，提高能源利用率，逐步优化能源结构，实现我国经济社会与生态环境的协调发展。

二、我国能源消耗与CO2的排放

1．以煤为主的“高碳能源”结构

我国是一个“富煤、贫油、少气”的国家，根据2009年最新统计和预测数据，我国煤炭远景储量达55000×108t，已探明储量1145×108t，占世界13．9%，仅次于俄罗斯和美国，在已探明的一次能源储量中煤炭占94%，石油和天然气分别占5．4%和0．6%，我国以煤为主的能源结构短期内难以改变，且能源消费持续呈现快速增长的态势。2009年我国能源消耗总量达30．7×108t标准煤，是2000年的2．1倍（见图1）；其中煤炭消费量达到22．4×108t标煤，占总能源的69%，石油、天然气约占22%，其它水电、核电、风电等所占比例累计不到10%。

近年来我国煤炭消耗占总能源的比例一直都在70%以上，且在“贫油、少气”的情况下可再生能源发展幅度较小。1980年原煤占总消耗能源的72．2%，2009年原煤占70．3%，近30年的发展原煤占能源总量比例下降仅仅1．8%（见图2、图3）。2007年在全球一次性能源消费构成中煤炭仅占27．8%，多数发达国家煤炭消费比重低于20%，而在我国能源消耗中煤炭所占比重高达70%以上。根据能耗的碳排放系数，相对于石油、天然气，煤炭是典型的“高碳能源”，单位热量燃煤引起的CO2排放比使用石油、天然气分别高出约36%和61%，并且煤炭生产和洗选、加工、运输等都会消耗大量的能源，特别是生产过程中的瓦斯气体排放对臭氧层破坏是CO2的7倍，温室效应相当CO2的21倍。我国能源的未来发展趋势是：煤炭能源的主导地位不会改变，但在一次性能源中的比例逐步下降，到2050年将降到50%左右，能源结构的优化调整面临着巨大的压力。

图1 我国近年来能源消耗量的变化趋势

图2 我国1980年能源消耗结构

2．我国能源消耗与CO2排放的关系

我国是能源消费大国之一，煤炭、石油、天然气等传统化石能源支持我国文明进步和社会经济的发展，CO2的排放速度正随着人们消耗能源速度的增长而迅速增长。李艳梅等把我国能源消耗与CO2的排放划分4个阶段：即1953～1980年中国一次能耗与CO2排放呈低速增长阶段；1981～1996年CO2排放量呈稳定增长阶段；1997～2000年CO2排放呈缓慢下降阶段；2000年至今一次能耗与CO2排放呈快速增长，年均增速高达9．70%，年均增量高达1．1764×108t［3］。2009年我国CO2排放总量达75．18×108t，较之于1999年净增长42．31×108t，CO2排放量居世界第二［4、5］，仅次于美国。随着我国城市化、工业化的进程加快，CO2排放量还有逐年升高的趋势。

影响CO2排放的因素较复杂，经济发展水平、能源消费结构、城市化水平和土地利用／覆盖变化等都是影响CO2排放重要要因素［6］。国际能源机构（IEA，2009）统计表明，能源系统产生的温室气体占总排放的83%，其中CO2占能源系统总排放中的94%，经济发展、城市化对CO2排放量的影响最终归因于能源的消耗。在能源消耗对CO2排放影响因素中，煤炭属于典型的高碳能源，对大气CO2排放量贡献最大，不同能源的碳排放系数见表1，我国以煤炭为主导的能源结构面临着严峻的CO2减排任务。

图3 我国2009年能源消耗结构

表1 各类能源的碳排放系数［7］

3．能源的供给与CO2减排压力并存

当前世界面临着化石能源储量的有限性和经济发展可持续性的矛盾，全球的石油贮采比按目前速率仅为42年。我国除了煤炭资源的储量丰富外，石油探明贮量仅能满足11年的需求，石油进口已占我国石油消费总量的50%以上，天然气储量也很有限。我国经济的快速、可持续增长离不开能源的安全供给，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国对能源的需求越来越大，能源消费总量日益增长的速度连年来均超过了经济增长速度。2002～2004年，我国煤炭产量分别为13．8×108t、16．1×108t、19．5×108t，均居世界首位；内煤炭消费量相应为13．7×108t，15．9× 108t和18×108t［8］，煤炭在我国一次能源的生产和消费总量中比例分别为76%和69%［9］，发达国家煤炭产量下降的同时我国占世界总量的比重逐年增加，大部分的煤炭增量在我国，以煤炭为主的能源结构长期存在面临如何应对CO2减排目标的难题。

2009年9月，胡锦涛总书记在联合国气候变化峰会上宣布：加强节能、提高能效工作，争取到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年有显著下降；大力发展可再生能源和核能，争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。同年12月，温家宝总理在哥本哈根世界气候大会宣布：到2020年，我国单位GDP CO2排放比2005年下降40%至45%。2050年全球CO2排放需要比1990年减少50%左右，只能排放104× 108t（1990年208×108t），这也就是届时全球CO2排放的总空间。我国正处于经济的快速发展时期，同时也是CO2排放快速上升期，面临国际上对我国CO2排放峰值出现时间和绝对值的要求（譬如2030年80×108t，2035年90×108t，2040年100× 108t等），我国未来在CO2减排方面将处于被动状态。

三、能源安全供给矛盾与解决策略

1．经济快速发展与“高碳能源”的“低碳化”利用

仅限制二氧化碳排放将会减少可供选择的能源，影响能源服务和生产要素价格、能源的供应与需求，以及经济的投资和消费决策，从而影响经济增长［10］。我国经济的快速、持续发展需要以足够的能源供给作为保障，而能源的安全供给的内涵不仅仅是满足量的需求，还包括能源的高利用率、低排放、供应链安全、绿色环保等方面。当前我国对能源的需求呈现增长趋势，在我国石油产量严重不足的情况下，一半以上需要进口解决，同时还要正视经济上升和CO2排放强度下降问题。2009年我国提出了“自主减排”目标：到2020年单位国民生产总值（GDP）二氧化碳排放强度比2005年下降40%～45%［11］。

中国能源办、工程办、IEA、EIA机构对我国未来石油的需求进行了预测（见图4），2050年我国石油进口量将达5．6×108t，占世界贸易总量32．5× 108t的17．23%。随着经济的发展，我国石油需求缺口会越来越大，并且石油贸易恐怕不能由我国的单方需求而确定，未来发展的能源安全供给不能单纯依靠石油贸易，要立足我国煤炭自给的洁净利用和开源节流进行解决。

图4 不同机构对我国石油需求的预测

图5 低碳化技术支撑下经济发展和CO2排放目标

我国以煤为主的能源结构地位不容动摇，要在经济快速发展、能源安全供给和CO2减排上寻找结合点，必须在技术上解决“高碳能源”的“低碳化”利用的问题，即从煤炭开采到终端利用等过程研究CO2减排问题（图5）：一是洁净煤技术。主要包括燃烧前煤炭净化技术、煤炭液气化技术等；二是CO2利用、捕集和封存技术CCUS（CO2Capture and Using／Storage）。指从化石能源排放气中将CO2捕集并进行利用或者输送到一个地点封存并且长期与大气隔离的一个过程，可有效减少CO2排放量［12］；三是节能技术。提高能源利用效率和转化效率，既可降低能源生产、利用成本、低污染物和CO2排放量；四是整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术。指将煤炭、石油焦等多种含碳燃料进行气化用于燃气、蒸汽联合循环发电，将煤炭气化、煤气净化、空气分离等技术进行整合，实现煤炭洁净、高效利用［13］。

2．新能源的发展与管理体制

针对化石能源储量的有限性和气候变暖的挑战，在可预见的未来新能源发展将以减少碳排放作为目标之一。近年来新能源异军突起，诸如水电、光伏发电、风电和生物质能发电发展迅猛。统计资料显示，2000年我国可再生能源发电总规模为223．098×108KWH（见表2），2009年我国总的可再生能源发电量达6620．5×108KWH，可折标准煤2．64×108t，约占能源消耗总量的8．8%，各再生能源所占比例（见表3，第二届能源科学家论坛，吴吟、周凤起）。2007年国家发改委在《可再生能源中长期发展规划》中强调，2020年将可再生能源提高到能源消费总量的15%。同年10月修订通过的《中华人民共和国节约能源法》明确提出“国家鼓励、支持开发和利用新能源、可再生能源”［14］，国家将出台税收、财政激励措施和市场导向的优惠政策。虽然新能源短时期内在我国能源结构中还不能占据主导地位，但是新能源的开发和广泛利用无疑是缓解能源问题的发展方向，特别是从新能源的研发、生产、转化、输送、终端利用等过程中需要规范化管理，避免规划混乱和资源的不合理开发。

表2 2000年我国可再生能源规模

表3 2009年我国可再生能源发展状况

因管理体制、经济状况和科技发展水平等方面的差异，当前全球对新能源尚没有统一的定义。根据我国在役主力能源的现状，将相对能大幅度节约资源、减排的能源或能源技术称为“新能源”。政策和管理体制宜针对新能源的开发和利用过程的特点，从项目的审批到项目投产产品的终端利用进行规范化管理，避免在没有客观论证的情况下一窝蜂的上马新能源项目，结果造成新的问题。比如太阳能光伏发电需要多晶硅原料，而切一片重达22kg的多晶硅要消耗640KWH的电，还会伴有四氯化硅、三氯氢硅、氯气等废液、废气的排放。新能源的管理体制需要因地制宜，根据新能源的发展条件、减排目标、发展规模、投资回收和生态安全综合考虑，严格审批程序，并规范生产、运行过程的管理体制。

3．能源的高效利用与科技进步

现阶段我国能源可以划分为主流能源（化石能源）和补充能源（可再生能源），除了以化石能源为代表的主流能源需要依靠科技进步实现能源高效利用和安全供给外，风能、太阳能等可再生能源也面临科技推动的问题。面对广大农村供电、供热问题，何祚庥院士曾提出以“太阳能＋风能＋小水电＋生物质能＋小型抽水储能电站等”相组合的“中、小型智能电网”，建立分布式的供电、供热的新能源体系。广大农村的供能问题可以就地取材，发展可再生能源的充分作用，避免大电厂集中发电、远距离输电等存在的损耗弊端，具有节省投资、降低能耗、提高供电系统的灵活性等优点，可缓解化石能源的供给紧张局势。在广大农村建立“分布式能源”的规划模式，还可有效提高能源的利用效率，并使大批农民从被动的“能源消费者”向主动的“能源生产者”转变，在整体上推进能源的安全供给。

新能源的发展具有战略性、长期性和艰巨性的特点，比如风能、太阳能发电受气候影响较大，具有不确定性的特点，可控性与稳定性较差。所以新能源的发展对我国科技水平的推进提出了新的要求。我国科技部解读《气候变化国家评估报告》时认为我国技术进步实施节能减排的潜力巨大［15］，而且依靠技术进步还能提高能源利用率和转变能源生产结构，是我国控制和CO2减排的必然之选。根据联合国开发计划署的报告，低碳经济发展至少涉及60多种骨干技术支持，我国目前不掌握的核心技术有42种，70%的核心技术需要依赖“进口”。从优化我国能源结构和节能减排的目标来看，需要加大技术的研发投入，通过科技项目攻关、搭建科研平台、培养高端人才等方面多管齐下，迅速形成拥有我国自主知识产权的核心技术体系，以推动我国能源高效利用和实现CO2减排目标。

四、结论

能源是实现国家经济社会发展目标的必然动力，但同时能源也是决定二氧化碳排放的最主要因素，我国当前面临经济快速发展、能源安全供给和实现CO2减排目标的多重任务，需要解决发展过程中的各种矛盾。

（1）统一核算满足经济发展目标的情况下能源的可供给量，制定CO2的排放量计划，核算CO2排放量和排放目标之间的差距，通过经济发展的产业升级、能源结构的调优、清洁使用等综合措施实现经济发展和CO2减排的双重目标。

（2）加大技术创新力度。无论是解决煤的低碳化利用问题，还是发展新能源问题，都需要科技的支撑，加大科研投入，尽快建立我国自主知识产权的技术体系，为我国的经济发展服务。

（3）出台管理办法和相关规范。新能源的迅猛发展可催生一大批新的产业，能够推动经济的发展，但需要建立与之相配套的规范管理体制，使我国的能源结构优化过程有计划、有目标的稳步前进。

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Security of Energy Supply in China and CO2Emission Reduction

QU Jun－feng1，2，ZHANG Shao－liang1，2，JU Jun3，LI Gang3

（1．Low－carbon Energy Resource Research Institute of China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China；2．Key Laboratory of Coal－based Carbon Dioxide Capture and Geological Sequestration，Xuzhou 221008，China；3 School of Environmental Science and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China）

China is energy consuming country with coal consumption taking the lead．The total emission of carbon as primary energy consumption is increasing continuously．At present，with the goals of developing economy rapidly，reducing CO2emission and supplying energy safely，we need to base ourselves on China’s coal－dominated energy structure and analyze the trends of energy supply and the characteristics of CO2emissions．We should orient ourselves towards the scientific development and advancement of new energy and standardize management of the new energy and related industries．Through technical innovation and industrial transition and so on we can resolve the conflicts between economic development and CO2emissions，seek the best combination of economic development and CO2emission reduction and security of energy supply．

energy security；CO2emission reduction；development；strategy

F407．2；F205

A

1009－105X（2011）04－0045－05

2011－05－15

渠俊峰（1974－），男，博士，主要从事矿山生态修复和碳效应方面的研究。