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黄永山:中国新能源战略研究

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  • 发布时间:2010-04-07 16:23
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黄永山:中国新能源战略研究

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要: 能源是现代经济的重要支撑,能源战略是国家发展战略的重要组成部分,能源方式的选择又是能源战略的核心。随着中国经济的快速增长,对能源的需求量越来越大,常规油气已不能满足国民经济发展的需要。能源需求的快速增长和能源供给的缓慢释放,成为制约中国经济继续持续快速增长的最大风险。而随着国际社会越来越关注二氧化碳排放问题,中国未来能源使用的问题也受到了来自外部的压力。

 

在这种状况下,中国迫切需要新的能源来满足国内日益增长的能源需求,并且能够减温室气体排放。新能源包括不可再生能源中的煤层气、油页岩、可燃冰等和可再生能源中的地热、生物燃料、太阳能、风能等。中国新能源资源较丰富,发展新能源对国家能源安全、环境改善等具有重要的战略意义。为中国新能源战略的制定提供支撑是本课题的重要任务。

 

本课题首先探究人类能源使用的历史,认为每次能源开发的进步都促进人类社会生产力的极大提高,同时伴随大国的兴衰和国际地缘政治的变化。在分析完荷兰、英国与美国的发展的案例后,提出中国应顺应历史规律,领导新能源革命,才能完成大国崛起的国家战略的观点。随后分析中国能源供给和需求的结构与当前国际上的能源销售与生产状况,结合国内外形势分析中国在未来所面临的能源方面的挑战,最后提出中国应对挑战可以采取的新能源方式和新能源的技术。

 

接下来本文逐一讨论了以风能、太阳能为代表的新能源方式,分析了中国在风能和太阳能方面的资源禀赋,风能、太阳能技术的特点、产业发展状况以未来发展趋势。还探讨了以新材料、智能电网为代表的新能源技术,这些技术的应用为节能减排提供了支撑。

 

进一步,本文还介绍了有关能能源发展过程中的法律、政策和制度性安排,尤其以基于《京都议定书》下的清洁发展机制(Clean Development Mechanics, CDM)项目重点进行了分析,并介绍了国内为碳交易的相关经验。认为新能源革命除了有完善的技术作为支撑,良好的制度设计也是必须的。

 

最后结合国内外新能源技术的分析,为我国新能源战略的研究和战略选择提出了相关政策建议,对中国新能源战略的选择提供参考。

 

关键词: 能源战略;新能源技术;风能;太阳能;二氧化碳减排

 

 

第一章概述

 

1 研究背景与意义

 

面对全球经济和人口增长的能源的需求,传统能源的日益枯竭,人类生存环境的恶化,发展清洁可再生的新能源是人类可持续发展的唯一出路。

 

1 经济增长与能源消耗的矛盾日益严峻

 

同样随着中国经济的快速增长,对能源的需求量越来越大,常规油气已不能满足国民经济发展的需要。据统计,2010年和2020年我国石油对外依存度分别为47%和60%。据中国工程院完成的《中国可持续发展油气资源战略》对中国油气供需态势的基本估计:2020年中国将消费石油4~5亿吨,中值为4.5亿吨,中国2020年年产石油约1.8亿吨,供求矛盾长期存在;2020年中国将消费天然气2000亿立方米。,而中国2020年年产天然气约1200立方米,需进口800立方米。中国迫切需要新的能源来满足国内日益增长的能源需求。

 

同时,中国已成为全球第一大二氧化硫和二氧化碳排放国,国际环保责任压力大,新能源在中国的发展将受到全球的关注。

 

现阶段中国的能源消费结构中,清洁能源占比低,但是未来发展潜力巨大。

 

2006年中国能源结构 2020年中国能源结构

 

2 中国未来能源结构预测图

 

新能源包括不可再生能源中的煤层气(瓦斯)、油砂矿、油页岩、可燃冰、页岩气天然气水合物等和可再生能源中的地热、生物燃料、太阳能、风能等。中国新能源资源十分丰富,发展新能源对国家能源安全、环境改善、煤炭安全生产、三农问题等具有重要的战略意义。

 

2 核心观点

 

本课题的核心任务是为在新世纪中国能源战略的制定提供支撑,课题组在研究的过程中对新能源战略的制定有如下主要的观点:

 

2.1从中国和世界能源的历史与现状出发,探究新世纪中国能源战略

 

2.1.1从世界能源史来看,中国要完成大国崛起的战略,就必须转向以新能源为方向的能源战略

 

回顾世界能源的历史可以发现化石燃料对现代地缘政治史,尤其是国际体系中的霸权建立具有重要意义。

 

无论是17世纪的荷兰、19世纪的英国,还是20世纪的美国,它们在能源供应和使用上的优势对其政治上的成功都发挥了重要作用。荷兰、英国和美国都曾经拥有价格低廉的能源,这种在能源上的优势转化成了经济优势,最终成为军事优势,巩固了它们的霸权地位。

 

通过研究这些案例,我们认为中国就应该像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源体,赢得经济和政治上的优势,保证我国在21世纪的和平崛起。

 

2.1.2从当前中国和世界的能源供给需求结构看,中国迫切需要发展新能源

 

随着世界经济规模的不断增大,世界能源消费量持续增长,其中以新兴市场国家的增长尤为显著。2008年全球一次能源消费的增长中约3/4的增长来自中国,其余1/4则主要来自亚太地区其他国家。以中国、印度为代表的发展中国家一次能源消费总量首次超越经合组织国家,且这一格局短期内不可逆转。在未来中国与印度快速增长的能源需求是世界能源消费的难题,随着经济规模的扩大,能源缺口将逐渐加大,对外依赖程度也将不断加深。中国如果希望能够保证经济持续快速发展,发展新的替代能源迫在眉睫。

 

对中国而言,如农村和小城镇急需清洁、便利的能源服务;温室气体排放量巨大;环境污染等也是困扰当前社会经济发展的难题,解决这些问题都需要发展替代能源。

 

2.1.3从中国处在城镇化和工业化的阶段看,发展新能源有利于中国社会转型

 

中国正处在城镇化的阶段,大量人口进入城市,对包括能源在内的各种资源的需求快速增长。与此伴随着,使各种公共进出设施的大量兴建。中国的特殊问题在于快速工业化和快速城镇化并举,而经济增长方式长期粗放,缺乏技术创新和制度创新,导致能源与人口、经济、社会、资源、环境可持续发展的各方面矛盾集中出现。

 

但是中国可以充分利用后发优势,大利发展新能源,加大对新能源所需的基础设施的投资,有力控制能源强度,实现比先行工业化国家更节能的经济。

 

2.1.4从国际舆论和多元价值观构建的角度,中国必须抢占道德制高点,大力发展新能源,减少碳排放

 

从哥本哈格会议的情况看,未来世界就是大国之间、国家集团之间的博弈。发达国家认为发展中国家未来的排放量会增加,尤其是中国,现在已经是温室气体排放量最多的国家。美国提出,如果中国要接受援助就得接受国际社会监督减排。而发展中国家则认为全球变暖主要是发达国家在过去200年中工业化造成的,是历史遗留问题,必须为自己的发展占用了其他国家的发展空间作出补偿。

 

对于自然资源,对于人类共同的发展空间,到底应该是先占先得、多占多得还是应该本着一种国际道德去为所有生活在这个地球上的生命争取平等的权利。

 

这是一个严肃的价值观问题、道德问题,中国应该提出自己的价值与道德标准。基于中国传统文化的精髓,一方面“天下为公”,另一方面“君子和而不同”,构建出能够为西方文化所能接受的,以人文关怀为核心的中国的道德观与世界观,这是中国新能源战略必须考虑的要素。

 

大力发展新能源,是中国在构建包括和谐社会在内的新世界观的重要途径,是大国崛起的道德支撑。

 

2.1.5从世界能源史的演变过程角度,中国必须破除既有利益集团阻挠

 

大国兴衰的历史告诉我们,新能源不是仅仅一种替代,实际上它会对经济与政治都产生革命性的变化。这种革命性的变化,也就决定了这条道路是一条坚决的道路。既然要革命,就要坚决地打破现存的利益结构。

 

与其它西方国家相比,中国行政体制具有更高的效率,具有在新能源领域后来居上的优势。但在能源变革的路上,同样有着巨大的利益集团的阻挠。面对中石油、中石化、国家电网和各部委等强大的既得利益集团,中国的能源改革需要建立一个全新的执行机构。

 

因此,尽快推进“能源委员会”的建立以及“能源法”的制定,通过更高的权力机构来执行“能源变革”的战略使命,是十分重要的任务。

 

2.2构建促进新能源在中国健康发展的制度环境

 

2.2.1构建支持新能源发展的法律与制度环境

 

与欧美及日本一些国家已经建立起来的完善政策体系相比较,中国的能源政策缺乏完善的法律体系支持,政策实施缺乏统筹的项目,甚至政策出台远远落后于项目的实施这必然会导致诸多问题,如缺乏政策实施的法律依据,政策无法得到贯彻实施,缺乏前后政策的连贯性以及煤炭、石油、天然气、水电、新能源等各种能源发展的协调一致性,等等。

 

所以新能源革命除了有完善的技术作为支撑,良好的制度设计也是必须的。必须构建能能源发展过程中的法律、政策和制度性安排。使用法律与政策的引导作用促进各种力量参与新能源的发展,其中包括补贴政策、价格政策、税收政策和优惠贷款政策等。

 

2.2.2应建立完善的碳交易制度,促进碳交易的发展

 

发展以基于《京都议定书》下的清洁发展机制(CDM),这对新能源的发展也是很重要的。此次哥本哈根气候会议中,虽然成果有限,但是仍然肯定了碳交易制度构建的重要性。最终的协议中指出“采取各种方法,包括使用碳交易市场的机会,来提高减排措施的成本效益,促进减排措施的实行”,并且认为这种制度是进行减排的重要手段。

 

我国于2005年10月12日正式实施《清洁发展机制项目运行管理办法》,开展了CDM机制的应用,国内第一家碳排放交易所-天津碳排放交易所也投入运营,这都标志着中国大力发展碳交易的决心。但是,碳交易在中国还并不普及,未来还应该以前执行的手段推进碳交易在中国的推广。

 

2.2.3破除各种制度障碍,鼓励民营经济在新能源领域发展

 

改革开放以来,民营企业在国民经济中的重要性越来越大,民营企业在提高经济运行效率方面作用显著。但是对民营经济的发展还存在着一系列的限制与制约,包括金融方面和法律方面的重重障碍。

 

民营部门的发展与其面临的法律和金融的限制之间的矛盾日益显现。在新能源的发展过程中,应该创造利于各种所有制发展的法律和金融环境。如果能都建立多种所有制经济平等发展的平台,那么有利于促进能源领域的效率提高,有利于促进新能源在中国的普及。

 

2.3建立以风能、太阳能为主体的多种新能源技术共同发展的新能源体系

 

2.3.1中国具有优先发展风能的优势,应大力发展,且有利于产业结构调整

 

首先应该说全球风能资源取之不尽、用之不竭,具有可再生、无污染的特点。随着风电技术的逐步成熟,发电成本也将不断降低,风电相比与传统发电的成本优势将在未来逐渐显现。

 

我国在风电发展中所具备的最主要优势在于风能资源在我国分布充分,同时在风电产业链上游具备稀土资源上的优势,在现有技术和产能上也有积累。与其他新能源形势相比,风能在中国更加具备资源和技术优势。

 

当前形势下,钢铁、水泥、平板玻璃等传统产能过剩,这种情况下发展风电行业有利于促进产业结构调整,,有利于消化传统的过剩产能,有利于提高自主创新能力。应该抓住我国大力发展风电等可再生能源的历史机遇,把风电装备制造业培育成具有自主创新能力和国际竞争力的新兴产业。

 

2.3.2发展光伏产业,引导多晶硅产业健康发展

 

中国是太阳能资源相当丰富的国家,具有发展太阳能 利用事业得天独厚的优越条件。每年中国陆地接收的太阳辐射总量,相当于24000亿吨标煤,全国总面积2/3地区年日照时间都超过2000小时,特别是西北一些地区超过3000小时。

 

但是,中国光伏应用市场在全球中占比很低,增速低于全球平均。而且中国对光伏产业的政府补贴力度较低,甚至最近列为产能过剩行业。

 

应该把光伏产业和传统产业的过剩区分开,从能源战略的角度认识光伏产业的发展,以经济、行政手段引导行业健康发展,提高我国在光伏产业上的地位和自主创新能力。

 

2.3.3促进核能、地热能、潮汐能和生物能等多种新型能源共同发展

 

核能、地热能、潮汐能和生物能作为新能源的重要组成也是必须重视的。虽然从全国范围内看,这些能源形势不具备绝对的优势,但是从能源体系构建的角度看,可以在有条件有优势的地区建立多种形式新能源发展的实验区-新能源实验区。给以政策和金融上的支持,为新能源在全国的发展积累经验。

 

2.3.4发展包括电池、电动汽车、智能电网在内的新能源技术,必要时进行引进

 

未来的低碳经济中,新能源技术占据重要的位置,也是各国政府加大力量争夺的一个焦点。应该注意包括电池、电动汽车、智能电网在内的新能源技术,一方面加强自主创新,另一方面,也可以适当引进。

 

2.3.5把稀土资源等新能源所需的特殊矿产作为战略物资进行储备

 

中国在稀土资源上有很大优势,但是由于行业混乱,企业相互压价,稀土当成“土”来卖,严重浪费了国家资源。

 

未来一些高科技的发展,军事,航天航空,新能源等,都需要稀土资源,同时如果未来永磁直驱风电机组成为未来主流,那么稀土中的钕铁硼需求将会更大。

 

对比欧美国家对铀的控制,我国应当以军事物资的重视程度来重视稀土。我国应该建立国家的国家战略储备制度,对稀土进行一定的储备。进行行业整合,形成有很强实力的大型稀土企业。

 

3 主要研究内容

 

3.1人类能源史

 

能源是人类生存和发展的重要物质基础,每次能源开发的进步都促进人类社会生产力的极大提高,同时伴随大国的兴衰和国际地缘政治的变化。

 

本部分将从三个部分进行分析,第一部分通过“火与柴草”、“煤炭与蒸汽机”、“石油与内燃机”三个时代来分析能源利用在人类社会发展中的作用。第二部分通过对“泥炭与荷兰”、“煤炭和英国”以及“石油和美国”三个案例分析能源与大国兴衰,霸权更替的关系。第三部分通过荷兰、英国和美国三个国家的能源转型案例分析利益集团与能源变革的关系。

 

通过分析认为能源升级换代周期将缩短,且呈多元化趋势发展。在新能源革命中,控制新技术将比控制燃料本身更为重要。故建议中国应该区分长期战略和短期策略,像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源。同时要破除利益集团的阻挠,建立“能源部”与制定“能源法”,构建良好的制度环境,促进新能源发展,保证中国在21世纪的和平崛起。

 

3.2当前中国能源形势

 

本部分首先分析与能源问题相关的中国社会经济发展状况,自1980年以来,中国的国内生产总值以年均9.8%的速度迅猛增长,与经济相关的人口社会也是迅速发展。

 

随后分析中国能源供给和需求的结构,中国已经成为世界第二大能源消费国,其增长势头也最为迅猛,在全球能源市场中扮演着举足轻重的角色。中国经济,特别是重工业的飞速发展导致了能源消费激增,而这又反过来推动了经济的发展。日益增长的化石燃料消费加剧了当地严重的污染,并导致温室气体排放量上升,这令人对中国发展模式的可持续性产生了疑虑。

 

接下来分析当前国际上的能源销售与生产状况,随着世界经济规模的不断增大,世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26.5万亿美元(按1995年不变价格计算),2008年达到42.5万亿美元,年均增长2.7%。2008年全球能源市场格局发生了根本性变化,以中国为代表的发展中国家一次能源消费总量首次超越经合组织国家,且这一格局短期内不可逆转。

 

提出中国在未来所面临的能源方面的挑战,包括能源供应不足、环境污染的问题、温室气体排放量巨大、农村和小城镇急需清洁、便利的能源服务、地缘政治与能源安全的问题等。

 

最后提出中国应对挑战可以采取的新能源方式,包括风能、太阳能、核能、地热与潮汐发电等技术。

 

3.3新能源相关法律及政策

 

本部分从政府制定政策的角度,对新能源政策进行分类并找到相应的法律依据,据以理清思路。首先把政策分为两类,一类是政府的强制性政策,如“关进压产”、“油改煤”等限制性的行政命令,另一类是推动市场机制的政策,这类政策又可以分为惩罚性政策如对超量排污的惩罚,和激励性政策如税收减免,并找到各自的法律依据。

 

3.4我国风电资源优势和风电发展

 

本部分重点介绍了中国在风能方面的资源禀赋,与风能技术的发展现状。

 

风能作为一种清洁的可再生能源,有很高的利用价值。在我国北方,风能资源丰富。近年来,风电装机容量在我国呈现快速增长的态势,我国政府和民间投资也在不断增加在这一领域当中的投资。

 

2006年国家颁布《可再生能源法》后,风力发电受到了各地政府和民间资本的广泛重视,几乎所有有能力发展风电的地方政府都积极上马风电项目。数据显示,内蒙古、甘肃、新疆等省先后规划大型风电项目,其中不乏蒙东、蒙西、甘肃酒泉这样千万千瓦规模的风电场的项目,其中风能资源最为丰富的内蒙古多个城市提出要争建“陆上三峡”的风电发展规划。

 

在风电投资受到社会各界广泛关注的背景下,全国风电的装机容量在2011年有望实现3000万千瓦,相比原本规划提前了10年。按照目前的发展速度,2020年风电的总装机容量可能达到1亿~1.5亿千瓦,届时将占到全国总装机容量的10%左右。

 

但是由于风能资源具有较强的随机性和间歇性,从理论分析和实际运行情况看,风电上网后对电网的系统电压、频率和稳定性等都会产生一定影响。同时,由于风能资源在时间和空间上与用电的分布相反,在上网后的调峰和远距离传输都对现有的电网提出了较大的挑战。这是制约风电使用的最大问题。

 

3.5我国太阳能资源和光电产业发展

 

我国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球,南北距离和东西距离都在5000公里以上。在我国广阔的土地上,有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上,西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其它国家相比,与美国相近,比欧洲、日本优越得多,因而有巨大的开发潜能。

 

国际上的发达国家已经在光电技术的发展上取得了很大的成绩。截至2002年底,太阳能光伏发电制造能力已达56万KW,实际装机容量近400万KW,组件成本下降到3.5美元/WP。预计,2020年光伏组件的价格将下降到1美元/WP以下。目前世界最大的光伏工厂年产36MW,价格为3-4美元/WP。

 

在国际光伏市场巨大潜力的推动下,各国的光伏制造业争相投入巨资,扩大生产,以争一席之地。中国作为世界能源消耗第二大的国家也不例外。与国际上蓬勃发展的光伏发电相比,我国落后于发达国家10-15年,甚至明显落后于印度。但是,我国光伏产业正以每年30%的速度增长,2005年底国内光伏电池生产能力已达200MW以上。在国家各部委立项支持下,目前我国实验室光伏电池的效率已达21%,可商业化光伏组件效率达14-15%,一般商业化电池效率10-13%。目前我国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降,太阳能电池的价格逐渐从2000年的40元/瓦降到2003年的33元/瓦,2004年已经降到27元/瓦。这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用,对实现与国际光伏市场接轨具有重要意义。

 

本部分具体分析了光伏发电的各种技术,其中包括晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池(包括非晶硅a-Si,铜铟镓硒CIGS、碲化镉CdTe 电池三种类型)、III-V 族半导体化合物电池(以砷化镓GaAs 电池为代表)、染料敏化太阳能电池。

 

3.6碳交易及其相关新能源概述

 

本部分介绍了碳交易的相关内容,这是新能源技术应用的重要保证。

 

联合国气候变化框架公约下的《京都议定书》规定了温室气体排放权以及排放权的市场机制,使温室气体排放权成为国际市场上的一种商品,在此基础上形成了全球碳排放市场。这种市场机制能够更好的推动可再生能源在内的清洁技术产业的发展,例如:基于《京都议定书》下的清洁发展机制(Clean Development Mechanis, CDM)项目,发达国家获得项目产生的“经核准的减排量(certified emission reductions, CERs)”用以履行减排义务,而发展中国家则获得额外的资金(通过出售CERs)或技术。

 

中国目前已经成为全球第一大碳排放国,CDM项目数也居全球第一,但在碳交易市场方面的发展是相对落后的。所以有必要大力发展这方面的研究与应用。

 

3.7智能电网发展趋势

 

作为一次能源的最大使用者,电力行业在减少温室气体排放、降低气候影响等方面更具有义不容辞的责任。这对于中国尤为重要。本部分重点介绍了以智能电网为代表的技术在电力领域的应用。

 

智能电网即以物理电网(输、配电基础设施)为基础,将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网,它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。智能主要体现在:1)可观测 量测、传感技术;2)可控制 对观测状态进行控制;3)嵌入式自主处理技术;4)实时分析 从数据到信息的提升;5)自适应;6)自愈。

 

2009年5月20 22日召开的特高压输电技术国际会议上,国家电网公司提出了要建设国际领先、中国特色的坚强智能电网。尽管智能电网的研究与实践尚处于起步阶段,但是建设智能电网已经成为世界电力行业的一种美好愿景,必将进一步推动电力工业的变革与进步。

 

本部分将对智能电网功能特点、国内外研究进展及发展趋势进行简要分析,并对建设中国智能电网提出一些初步建议。

 

3.8新能源相关新材料发展趋势

 

本部分介绍了新能源技术相关的材料问题,这对于新能源的使用也是至关重要的。

 

本章主要分为三个部分进行分析:

 

第一部分是新能源汽车的原材料,新能源汽车发展的瓶颈在于电池,将锂电池的各种性能和其他电池的简单对比,得出锂电池的优势明显,同时分析了世界锂资源分布及全球的需求关系,针对我国的具体情况提出了政策建议;

 

第二部分是太阳能光伏电池的原材料,介绍了目前的主要几种光伏电池,比较各种电池的优缺点,针对有商业化前景的电池原材料进行了分析,提出了政策建议;

 

第三是部分是风电原材料,主要是针对风电电机的二种类型双馈和直驱进行了对比分析,直驱电机占有一定的优势,而直驱电机需要的原材料是钕铁硼,来自于稀土。未来直驱电机可能在风电领域会占有很重要的地位,对稀土将会产生很大需求,总结了我国目前的稀土政策,提出了政策建议。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

结论与政策建议

 

 

通过研究人类能源历史与中国的能源现状,分析新能源方式与技术,我们认为中国必须大力发展新能源,这样才能够我国在新世纪能够保持持续快速的经济增长,完成大国崛起的历史使命。

 

1 世界能源形势的总结

 

根据对世界和中国能源形势的分析,我们对世界未来发展作出如下判断:

 

1.1能源升级换代周期将缩短,且呈多元化趋势发展

 

随着人类进入21世纪,对能源的需求将比20世纪更大。以目前的速度推算,能源需求在2035年将翻倍增加。到时候,我们将难以用低价获得化石燃料,整个生物圈再也无法承受巨大的污染,也无法忍受因大量使用化石燃料而不断上升的气温。根据上文对人类能源史的分析,我们认为能源升级换代周期将缩短,且呈多元化趋势发展。建议中国应该区分长期战略和短期策略,应该像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源体,赢得经济和战略上的优势,保证中国在21世纪的和平崛起。

 

1.2能源消费结构升级换代周期缩短,呈多元化趋势

 

从世界能源结构演变历史来看,煤炭代替木材薪炭成为主要能源的第一次能源消费结构变革大约花了100多年时间;石油替代煤炭成为主要能源的第二次能源消费结构大变革大约化了60年左右的时间;目前能源结构正朝着高效、清洁、低碳或无碳的天然气、水电、核能、太阳能、风能等方向发展,有望在2050年替换化石能源。不过虽然能源技术革新、能源品种替代周期逐渐缩短,但能源结构和基本能源技术的更新换代仍然需要经历很长时间,一般要有二、三十年甚至更长的时间。

 

1.3世界一次能源消费量不断增加且新兴市场国家能源需求强烈

 

随着世界经济规模的不断增大,世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26.5万亿美元(按1995年不变价格计算),2008年达到42.5万亿美元,年均增长2.7%。根据《2008年BP能源统计》,1973年世界一次能源消费量仅为57.3亿吨油当量,2008年已达到112.949亿吨油当量。过去30年来,世界能源消费量年均增长率为1.8%左右。

 

根据国际能源署分析,由于中国和印度的经济持续强劲增长,在2008年至2030年期间,其一次能源需求的增长将占世界一次能源总需求增长量的一半以上。长量的11%,增强了其作为一个重要能源需求中心的地位。总的来说,非经合组织(Non-OECD)国家占总增长量的87%。因此,它们占世界一次能源需求比例从51%上升至62%,它们的能源消费量超过经合组织(OECD)成员国2005年的消费量。其中亚太地区增长明显,2008年一次能源消费占全球总量的35.3%,稳居全球榜首,消费量较2007年增长4.1%。其中尤其值得我们关注的是印度。印度将有可能在5年内成为仅次于美国、日本、中国的世界第四大能源进口需求国。其快速增长的能源需求是世界能源消费的难题。

 

世界能源需求会保持快速增长的态势,如果不加改变,对化石能源的依赖将增加。

 

1.4能源贸易及运输压力增大

 

根据《2008年BP世界能源统计》,截止到2008年底,全世界剩余石油探明可采储量为1686亿吨,其中,中东地区占63.3%,北美洲占5.5%,中,南美洲占8.9%,欧洲占9.2%,非洲占8.9%,亚太地区占4.2%。2008年世界石油产量为36.48亿吨。通过对比各地区石油产量与消费量可以发现,中东地区需要向外输出约8.8亿吨,非洲和中南美洲的石油产量也大于消费量,而亚太、北美和欧洲的产消缺口分别为6.7亿、4.2亿和1.2亿吨。

 

煤炭资源的分布也存在巨大的不均衡性。截止到2008年底,世界煤炭剩余可采储量为8260亿吨,储采比高达122(年),欧洲、北美和亚太三个地区是世界煤炭主要分布地区,三个地区合计占世界总量的92%左右。同期,天然气剩余可采储量为175.78万亿立方米,储采比达到67。中东和欧洲是世界天然气资源最丰富的地区,两个地区占世界总量的75.5%,而其他地区的份额仅分别为5%~7%。

 

1.5温室气体排放受到重视,二氧化碳减排成为潮流

 

进入21世纪,随着世界能源消费量的增大,二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大,化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据EIA统计,1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨,2001年达到239.0亿吨,预计2010年将为277.2亿吨,2025年达到371.2亿吨,年均增长1.85%。

 

1997年12月于日本京都举行联合国气候变化纲要公约第三次缔约国大会,通过具有约束效力的京都议定书 (Kyoto Protocol),以规范工业国家未来之温室气体减量责任。

 

2 中国面临的挑战

 

在这样的国际形势下,我们认为中国未来在能源领域有如下挑战要面对:

 

2.1经济增长面临能源供应不足

 

近年来我国能源总量的增长势头强劲,2008年能源消费总量达到28.5亿吨标准煤,比上年增长4.0%。虽然受到金融危机影响,但长期看,能源供应能力明显不足,如“十五”前期一度出现煤油电运全面紧张。

 

国际上能源需求不断增加,以印度为代表的新兴国家增长迅猛,难以继续走依靠化石能源继续发展的道路,发展新的替代能源迫在眉睫。

 

2.2环境污染的问题

 

伴随能源消耗的快速增长,中国的环境问题也日益严峻。中国大气污染的特点在于:首先,常规污染(氮氧化物、二氧化硫和烟尘)仍是主要问题;这些污染物80%是由于化石能源的应用,尤其是煤的直接燃烧所引起;而在一些大城市中,煤烟型空气污染已开始转向煤烟与尾气排放的混合型污染,机动车排放平均占一氧化碳(CO)排放的80%和NOx排放的40%以上,汽车内燃机排出的碳氢化合物(HC)和细颗粒物也是城市空气的重要污染源。

 

2.3温室气体排放量巨大

 

我国作为世界上二氧化碳排放量第一的大国,面临的是巨大的挑战与新的发展机遇。首先,高速的经济发展带来的大排气量使我国面临巨大的压力。在未来10年内,国际社会会提出严格限制制中国的排气指标的问题。其次,国际上碳密集产品和高耗能项目向我国转移,同时中国高排放、低产出的现状使我国承受越来越大的贸易壁垒压力,以及有关碳关税的问题也会影响中国经济发展和产品出口。所以减少温室气体排放、改变传统的能源结构、提高能源利用效率是当务之急。

 

2.4农村和小城镇急需清洁、便利的能源服务

 

中国城镇人均生活用能约为农村人均的2倍,城镇人均总能耗更是农村的3.5倍,并且城镇地区能源服务的品质远远高于农村地区。目前中国13亿人口中,约7亿为农村人口。日益富裕起来的农民和众多日益崛起的小城镇的居民,急需更多、更方便和清洁的能源服务。

 

2.5能源安全的问题

 

中国拥有丰富的能源资源,尤其是煤炭和水电、风能、生物质和太阳能等可再生资源。但是,尽管中国拥有大量的石油和天然气资源,并且不断在国内成功开采出新的资源,但其储量仍不足以满足到2030年的预计需求增长。石油进口量继续攀升的可能性已经迫使中国政府积极采取各种能效改进和节能措施来抑制需求增长,同时使能源供给地区的地理分布多样化,并确保优先获得国外资源。

 

3 政策建议

 

总结全篇,根据国内外形势、新能源技术,我们认为中国在未来必须制定新能源战略,建议如下:

 

3.1发展新能源,抢占战略高点

 

在未来的20或40年里,世界能源图谱将发生变化,化石燃料发挥的作用将会越来越小。未来的燃料可能是阳光和风力。没有人能够控制风和阳光,但有人能够首先发明新技术,能够用新技术把这些共有的资源转化为经济优势和军事优势。面对新能源发展趋势,中国应该区分长期战略和短期策略。就短期策略而言,中国经济如果还想像过去30 年那样高速增长的话,就必须增加石油进口,那样遇到战略瓶颈。中国的煤炭资源虽然丰富但含硫量高,易造成污染。在新能源革命中,控制新技术将比控制燃料本身更为重要。所以从长远战略来看,中国应该像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源体,加大在新能源和新技术上的投入,赢得经济和战略上的优势,保证中国在21世纪的和平崛起。

 

3.2破除利益集团的阻挠

 

研究能源之于地缘政治的意义对于我们认识中国在历史上、在当前和未来50-100 年在国际政治中发挥的作用是非常重要的。在西欧人轰轰烈烈开展工业革命之前七百或八百年,中国宋朝的五金商人与矿工已经进行了他们自己的工业革命。他们甚至创立了一种军事和工业复合体。按现代标准来衡量,这个复合体规模虽小,但却是世界历史上的第一个。这个复合体是建立在采煤和冶铁基础上的。通过使用在中国北部与西部物产丰富的煤炭,冶铁产量在1080 年代就达到年均10 万吨以上,这在当时的世界历史上是非常高的,英国直到18 世纪末发生了工业革命以后才超过它。煤铁的大量应用增强了宋朝的军力,对内有助于巩固统治,对外有能力安定北部边疆。但因为政府的腐败与无能,宋朝不敌外族入侵,被迫南迁。中国政治经济重心南移,远离了煤炭矿藏充沛的北方,导致中国的“初级”工业革命胎死腹中。

 

当前,中国正在经历着地缘政治和经济上的复兴,但制约中国复兴的一个重要因素就是能源供应。在这个十字路口,中国如何应对,将决定了它在21世纪的世界体系中的大国地位。美国因为受到决策机制和利益集团阻挠等因素影响,清洁能源技术一直难以得到迅速推广。要知道,美国从1973年就开始了将汽油去铅的进程,但直到1995年才基本实现了全部汽油的无铅处理。而中国决定于1998年开始实行无铅化,1999年新标准已在北京地区试行,2000年实现了汽油无铅化。此外,美国从1975年就着手制定汽车燃油经济性标准,32年后才取得重大进展。而中国于2003年开始将轿车、卡车的经济燃油标准提上议事日程,结果,该标准在次年即获得批准并于2005年开始实施。与美国相比,中国行政体制具有更高的效率,具有在新能源领域后来居上的优势。但在能源变革的路上,同样有着巨大的利益集团的阻挠。面对中石油、中石化、国家电网和各部委等强大的既得利益集团,中国的能源改革需要建立一个全新的执行机构。因此,建议尽快推进“能源部”的建立以及“能源法”的制定。通过更高的权力机构来执行“能源变革”的战略使命。

 

大国兴衰的历史告诉我们,新能源不是仅仅一种替代,实际上它会对经济与政治都产生革命性的变化。这种革命性的变化,也就同时决定了这条路是条坚决的路。既然要革命,就要坚决地打破现存的利益结构。八百年前,宋朝政府的腐败无能使中国错过了工业革命。在21世纪这个历史机遇面前,当今政府将决定中国未来的大国地位。

 

3.3利用资源优势,大力发展风电

 

我国在风电发展中所具备的最主要优势在于风能资源在我国分布充分,同时在风电产业链上游具备稀土资源上的优势。而劣势则在于我国电网改造过程相对缓慢,同时在风机零部件生产以及整机组装上面存在技术劣势。针对上述情况,我们对我国风电发展做如下政策性建议:

 

1. 在风电发展过程中避免盲从心里,在保证风机装机容量稳定增长的基础上,鼓励在上网落实和风机制造技术上获得突破的风电规划开工建设,促进我国风电在质上的提高,使得风机建成后能够发挥更大的作用。

 

2. 通过政策手段,适当超前国家电网超高压输电改造,满足风电大规模开发的外送需求,同时增强国家电网管理水平,彻底解决电网与风电发展不同步的顽疾。

 

3. 加强对我国稀土资源的控制,巩固现有优势,同时加大对国外先进风电技术的引入和吸纳力度,并通过资源换技术的方式,促进我国风机研制水平的提高。

 

4. 通过交叉持股等市场化手段或者税收优惠等政策手段,一方面推动电网吸纳风电上网的热情,另一方面用将电需求积极引入到风电富集地区,实现风能资源的有效利用。

 

3.4考虑风险,适当发展太阳能

 

我国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球,南北距离和东西距离都在5000公里以上。在我国广阔的土地上,有着丰富的太阳能资源。

 

作为21世纪最有潜力的能源,太阳能产业的发展潜力巨大。太阳能产业是新兴的朝阳行业,再加上良好的政策环境、行业本身的特性,使得太阳能产业具有较高的投资价值和发展潜力。具体发展建议如下:

 

1.政府应该提高多晶硅产业的门槛,产学研用联合,促使中国多晶硅行业步入正常发展轨迹。

 

2.在多晶硅研发方面,重点在以一二个企业为依托,建设多晶硅材料制备技术国家工程实验室,加大研发力度,突破制约中国高纯多晶硅生产的瓶颈,开发大规模、低耗能、高品质的多晶硅清洁生产工艺。

 

3.加强直径硅片工艺的研发,鼓励有能力企业参与8英寸及12英寸硅片产业的建设,并给予一定的资金支持。

 

4.加大中国在资源上有比较优势的太阳能光伏电池的研发应用,比如铜铟硒薄膜电池,以求中国能够在这方面制定标准,争夺国际话语权。

 

5.建立储备制度,对我国铟行业进行整合,对铟战略资源进行控制,避免铟被廉价的卖给了国外企业。

 

目前,太阳能光伏发电产业成长性好,但要注意控制客观存在的经营风险,竞争风险等以取得良好的投资收益。并且要综合考虑光伏产业的环境污染问题,适度发展,期待技术的改进。

 

3.5发展CDM制度,大力减排

 

中国目前已经成为全球第一大碳排放国,CDM项目数也居全球第一,但在碳交易市场方面的发展是相对落后的。此处有几点建议:

 

1.应建立CDM相关的碳排放交易市场,并逐步放开限制,允许国内金融机构进入投资。现有模式下,CDM项目基本上是买方主导的交易,国内卖家缺乏定价权,且存在信息不对称的情况。开展公开市场交易将促进信息公开,定价合理,有利于维护国内CDM项目卖家权益,从而推动节能减排。此外,还可考虑开展相关期货交易,为国内CDM卖家提供更丰富的风险控制手段。

 

2.在配额交易方面,虽然缺乏发展强制性碳交易市场的条件 中国无须承担强制减排业务,没有总量控制就很难创造出碳排放的稀缺性。但是可以参照美国的情况,发展自愿性碳交易市场,逐步推广试点范围,让国内企业熟悉碳交易的相关游戏规则。

 

3.在交易产品的设计上,可以结合中国提出碳强度指标,以此作为交易标的

 

3.6发展电池技术,支持新能源汽车发展

 

未来的低碳经济中,新能源汽车占据重要的位置,也是各国政府加大力量争夺的一个焦点。目前新能源汽车并没有大规模商业化,最大瓶颈主要在于电池。从各方面指标来看,锂电池都要优于铅酸电池和镍氢电池。随着锂电池技术的逐步成熟,未来电动汽车技术路径选择很有可能就是锂电池。

 

我国的锂资源约占世界的1/10,中国的锂资源并不算很丰富。但中国西藏的当雄措湖,目前加拿大 Sterling公司拥有全部开发权。政府应该占领未来新能源汽车的至高点,对未来资源进行控制,避免类似事件发生。具体建议如下:

 

1.我国政府在加大新能源车发展的同时,应该对未来新能源汽车可能需求的上游锂资源进行控制整合,避免锂矿盲目开采而锂矿被廉价卖到国外,防止锂资源的采矿权被国外廉价获取。

 

2.对于国内的盐湖锂资源的开发在政策资金上给予支持,使国内的盐湖锂资源产品能够达到工业级碳酸锂的要求。

 

3.对于国内的重点电池企业加大资金支持力度,建立电池技术的国家重点攻关项目,力争我国能够早日突破新能源汽车电池的瓶颈。

 

3.7保护稀土资源等新能源将会大量使用的特殊矿产

 

中国在稀土资源上有很大优势,但是由于行业混乱,企业相互压价,稀土当成“土”来卖,严重浪费了国家资源。未来一些高科技的发展,军事,航天航空,新能源等,都需要稀土资源,同时如果未来永磁直驱风电机组成为未来主流,那么稀土中的钕铁硼需求将会更大。具体政策建议如下:

 

1.建立国家的稀土储备机制,对稀土进行一定的战略储备。

 

2.确实加大稀土行业的整合力度,在国际上形成有很强价格谈判能力的大型稀土企业。

 

3.对稀土出口要严格控制,必要时候可以作为国际谈判的筹码,增加中国在国际事物中的话语权。

 

4.在政策和资金上对国内生产永磁直驱风电机组的企业进行一定的支持。

 

3.8改造电网,减少损耗,发展智能电网技术

 

考虑由于输电过程中的能源损耗,也是未来发展的重点。除了发展超高压输电技术外,智能电网也是一种新型的技术,应该重点发展,建议如下:

 

1.积极推进形成统一的智能电网规范和标准体系。智能电网标准体系的制定是一项庞大的工程,非一个组织之力能完成。在美国制定智能电网的实施标准至少有15家相关机构参与。

 

目前我国所做的智能电网标准体系还只是国家电网公司层面的技术标准研究,只在公司层面被遵循,今后再根据情况积极推进国标、行标和企业标准的制定。而具体标准需要得到参与智能电网建设的各界的认可,进而对外发布。最终确定的智能电网行业标准、国家标准和国际标准的制定,还要经历一套专门的管理体系和流程。国家标准的制定,有可能需要组织包括电监会、电网公司、制造商等多方参与制定标准,由国家技术监督局下属的标准局来组织专家评审。

 

2.立足前沿,多行试点。在不同技术路线的前提下,可以选择多个城市进行试点。以摸索经验。智能电网是信息技术在电网领域的深度应用,所以,须注意调动行业外尤其信息技术行业的资源。避免仅仅依赖体制内电力设备企业。

 

3.针对即将建设的项目,要求所需设备软件可升级。我国目前面临电网大建设时期,不可能为了等待智能电网标准成熟再开始建设,针对规划中将要建设的项目,可以要求设备供应商供应的设备能进行软件升级,这样一定程度上可以避免将来大规模更换硬件。

 

4.积极开展高温超导输电技术研究。超导输电技术已经开始迈入实用阶段,极有潜力成为未来电网的关键技术。其特点包括:提高电网传输效率,大大增强地下电缆的功率流量,自动抑制脉冲现象,保证电网的稳定运行,无辐射,占地面积小等。在我国特高压试点已经成功运行的情况下,可适时加大超导输电技术的研发力度,以保障未来在电网技术制高点上不受制于人。

 

 

 

黄永山:公意智库特邀研究员,北京洲通投资技术研究所所长。

 

本项目为: 中国经济改革研究基金会2009年度资助项目。

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