国际能源消费特征比较分析及中国发展建议
杨占红, 吕连宏, 曹宝, 王晓, 罗宏
中国环境科学研究院环境与经济研究室,北京 100012
摘要

随着低碳经济的兴起和国际能源形势的恶化,世界各国对能源问题愈加重视.以世界整体及能源消费量较大的几个国家为对照分析样本,以长序列统计值为基础分析数据,从世界和历史2个维度对比分析各国的能源消费特征,包括能源消费总量,消费结构和能源效率等,总结发达国家能源消费特点,分析中国能源消费历程及目前所处阶段,总结中国能源消费存在的主要问题.最后,提出中国能源可持续发展的建议,包括积极推进科技进步,优化能源结构,提高能源效率,发展低碳经济,理顺能源价格,提高清洁能源消费比例,以及注重与环境保护的协同效应等.

关键词: 能源消费; 能源结构; 能耗强度; 能源效率
中图分类号:P963 文献标志码:A 文章编号:1001-8166(2016)01-0094-09
Comparative Analysis of International Energy Consumption Characteristics and China's Countermeasures
Yang Zhanhong, Lü Lianhong, Cao Bao, Wang Xiao, Luo Hong
Department of Environment & Economy, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing, 100012)

First author: Yang Zhanhong(1983-), female, Wuan City, Hebei Province, Engineer. Research areas include environmental and economic, energy and Environmental Studies. E-mail:yangzh@craes.org.cn

Corresponding author: Lü Lianhong(1981-), male, Tianjin City, Senior Engineer. Research areas include environmental and economic, energy and environmental studies. E-mail:lvlh@craes.org.cn

Abstract

With the rise of low carbon economy and the deterioration of the international energy situation, most countries in the world pay more attention to energy issues. In this paper, based on a comparison with several countries of large energy consumption, we used long sequence statistics to analyze the energy consumption characteristics from the world and the history, including energy consumption, energy consumption structure and energy efficiency, and then summed up the characteristics of energy consumption in developed countries, analyzed China's energy consumption process and the current stage, and found out the main problems of energy consumption in China. At last, countermeasures for the healthy development of China's energy were proposed, including actively promoting scientific and technological progress, upgrading energy structure, developing low carbon economy, rationalizing energy prices, improving the proportion of clean energy consumption and emphasizing synergistic effect on environment protection.

Keyword: Energy consumption; Energy consumption structure; Energy consumption intensity; Energy efficiency.

当前, 世界政治, 经济格局深刻调整, 随着低碳经济的兴起和国际能源形势的恶化, 世界各国对能源问题愈加重视, 各国都在不断加大力度降低能源消耗, 提高能源效率和改善能源消费结构.作为发展中国家和能源消费大国, 碳排放大国, 中国面临着发展经济, 保护生态环境, 应对气候变化以及保障能源资源安全的多重压力.如何在保证经济稳定增长的前提下实现能源可持续发展是各级政府面临的现实问题.系统分析发达国家和中国等发展中国家能源消费演进特征, 准确定位中国能源发展所处阶段, 对于实现能源可持续发展具有重要意义.

1 国际能源消费量情况
1.1能源消费总量

近几十年来, 世界能源消费总量呈现不断增长的趋势, 1966年世界能源消费总量为39.28亿toe, 2014年已经增长到近130亿toe, 是1966年的3.3倍[1], 增长趋势见图1所示.世界各区域能源消费情况呈现如下特点:世界能源消费总量整体呈上升趋势, 2009年经历了60年代以来最高的负增长后, 2010年快速反弹, 但之后增速放缓; 21世纪后, 能源消费总量增加主要受亚太地区增长较快的影响; 欧洲, 北美洲等较为发达区域消费量先后达到峰值后, 呈现稳中有降趋势, 而亚太, 非洲, 中东等区域仍然呈上升趋势; 非洲, 中东等地区消费总量较少, 占世界总量比例较小, 上升速度也较为平缓.

世界能源消费量较大的国家有中国, 美国, 俄罗斯, 印度, 日本, 加拿大, 德国, 巴西等[1], 2014年能源消费量均在3亿toe以上, 且仅中国和美国占比世界能源消费总量超过40%(图2).为图示清晰, 本次以此8国为研究对象进行比较.由图2可知, 发达国家在工业化阶段, GDP增长较快, 能源消费弹性较高, 能源消费量也呈较快上升趋势, 随着工业化阶段的完成, 能源消费量增速放缓, 甚至出现下降.如美国, 日本分别在2007年和2005年左右达到峰值, 德国在1979年左右达到峰值, 之后呈现稳中有降的趋势.

对于发展中国家, 由于尚未完成工业化阶段, 发展经济依然为第一要务, 因此能源消费增长较快, 如图2中的中国, 印度, 巴西等, 1966--2014年的平均增速分别为6.5%, 5.3%和5.4%, 1978--2014年的平均增速分别为5.7%, 5.6%和3.6%.同时, 能源消费增长速度也与经济发展方式有关, 可根据经济的发展和工业化进程, 分为不同的阶段, 如中国可分为4个阶段:第一阶段, 1996年之前, 因自改革开放以后, 经济快速发展, 能源消费相应增长较快, 年均增长4.8%; 第二阶段, 1996--2000年, 在此期间, 中国经济受1997年东南亚金融危机的影响经济增长缓慢, 能源消费量较为平缓, 年均增长1.8%; 第三阶段, 2000--2006年, 中国经济开始复苏, 经济增长和工业化速度加快, 工业经济进入高度发展阶段, 但整个经济依然是以粗放型为特征, 产业结构不合理, 处于"三高一低"(高投入, 高能耗, 高污染, 低效率)发展模式, 能源量增长迅速, 年均增长率达到11.8%; 第四阶段为2006年之后, 国务院在2006年8月发布了《关于加强节能工作的决定》, 2007年和2011年分别发布了《节能减排综合性工作方案》和《"十二五"节能减排综合性工作方案》, 并制定了一系列节能减排措施, 同时随着中国经济发展方式的转变, 产业结构的调整, 能源消费增速放缓, 年均增长率为5.3%.中国于2009年能源消费量超过美国, 成为全球能耗量最多的国家, 但按照累积量计算, 1965--2014年, 美国累积能源消费量依然为中国的2倍以上.

图1 世界及各主要区域能源消费情况
数据来源于参考文献[1]
Fig.1 Energy consumption in the world and the major regions
The data derived from reference [1]

图2 各主要国家能源消费情况
数据来源于参考文献[1]
Fig.2 Energy consumption in the major countries
The data derived from reference [1]

1.2人均能耗量

人均能耗量是反映一个国家经济发展水平和人民生活质量的重要方面[2].而保障人均能源消费和碳排放空间是确保人人享有基本的生存权和发展权的重要基础[3].世界能源消费量前8个国家的人均能耗量及趋势如图3.由图3可知, 发达国家和发展中国家人均能耗量差距明显, 美国, 加拿大, 德国等的人均能耗量处于高位, 普遍大于中国, 印度, 巴西等发展中国家.

美国, 德国等发达国家已基本完成了工业化阶段, 经济发展呈内涵式增长, 同时随着对节能降耗和环境保护的重视, 人均能源消费量陆续达到峰值, 如美国在1973年达到峰值, 人均能耗量为8.55 toe/人; 德国在1979年左右达到峰值, 人均能耗量4.74 toe/人; 日本在2005年达到峰值, 人均排能耗为4.15 toe/人.峰值之后, 均呈现平稳甚至下降趋势.个别发达国家人均能源消费与消费总量峰值不一致, 主要受人口增长速度与人均能耗下降速度的对比影响[4].

对于发展中国家, 如中国, 印度等, 随着经济的快速发展, 能源消费的增加, 人均能耗量对应提升, 如中国, 印度和巴西1978-2014年平均增速分别为4.7%, 3.6%和2.0%.人均能耗的增长阶段受人口和能耗总量的影响, 中国的阶段划分与消费总量一致, 即, 改革开放后至1996年增长速率为3.5%, 1996--2000年, 年均增长0.9%, 2001--2006年, 年均增长率达到11.1%, 2007--2014年均增长率为4.8%.中国人均能耗量增速低于消费总量, 主要受人口增速与消费总量增速的对比以及发展低碳经济等的影响, 呈现放缓趋势.

整体来说, 目前发展中国家人均能耗量普遍处于低位, 如2014年, 中国, 印度和巴西分别占美国的比例为30%, 7%和20%, 占美国峰值的比例分别为25%, 6%和17%.发展中国家仍处于工业化, 城镇化阶段, 随着经济的进一步发展和人民生活水平的提高, 人均能耗将进一步增长.

图3 各国人均能源消费情况
人口数量来自世界银行WDI数据库
Fig.3 Per capita energy consumption in the major countries
The population from the world bank WDI database

2 能源消费结构

2014年, 各国能源消费结构差别较大(图4).发达国家的能源结构普遍优于发展中国家, 如美国, 煤炭, 石油, 天然气, 核能和水电的比重分别为19.7%, 36.4%, 30.2%, 8.3%和2.6%, 德国比重分别为24.9%, 35.9%, 20.5%, 7.1%和1.5%.而发展中国家, 能源消费结构中, 煤炭比重较大, 如中国和印度的煤炭比重分别达到66%和56%, 相应的清洁能源和可再生能源占比较小.中国能源消费结构近年来有所优化(图5), 煤炭占比由1990年的77%下降至2014年的66%, 天然气占比由1990年的2.1%上升至2014年的5.6%, 核能和水电等清洁能源占比亦不断提高.但整体而言, 2014年中国化石能源占比仍高达89%, 按照现有优化趋势, 实现到2020年煤炭消费比重降至62%以内[5], 2030年非化石能源占比20%的目标, 压力依然较大.

3 能源效率
3.1经济能源效率

经济能源效率即能耗强度, 是指单位经济产出量所消耗的能源量.能耗强度主要反映一个国家经济结构, 能源结构以及技术水平等[6], 能耗强度越低, 能源经济效率越高.世界主要能源消费国家的能耗强度发展趋势如图6所示(以2005年为基准的不变价美元计), 无论发达国家还是发展中国家, 能耗强度均呈现下降趋势, 说明随着社会经济的发展和科技的进步, 各国的产业结构, 经济增长方式等均在不断调整和优化.但在所统计的时间序列里, 发达国家的能耗强度相对低于发展中国家.

图4 各国2014年一次能源消费结构
数据来源于参考文献[1]
Fig.4 Primary energy consumption structure in 2014 in the major countries
The data derived from reference [1]

图5 中国能源消费结构趋势
数据来源于参考文献[1]
Fig.5 The trend of energy consumption structure in China

The data derived from reference [1]

随着经济的发展和工业化, 城镇化进程, 中国能耗强度总体呈下降趋势, 能耗强度也可分为不同的阶段, 但与消费总量及人均消费量的趋势稍有不同, 能耗强度不仅受消费总量的影响, 更受经济发展情况及发展方式的影响, 其中技术创新, 产业结构调整是中国降低能耗强度的主要原因[7], 如产业结构由重工业为主导向轻工业为主导转变, 有利于降低能耗强度[8, 9].根据中国经济发展阶段的划分[10, 11], 能耗强度可相应分为如下几个阶段:1978--1991年, 此阶段为中国改革探索和扩张供给阶段, 计划与市场的关系在逐步调整, 改革目标尚未确立, 宏观经济波动性较大, 对应的能耗强度也出现波动, 如1989年有所回升, 但整体下降明显, 年均下降速度4%; 1992--2001年, 此阶段为中国社会主义市场经济起步阶段[12], 1992年中国确立经济体制改革目标为建立社会主义市场经济体制, 使市场在社会主义国家宏观调控下对资源配置起基础性作用, 之后工业化和经济加速发展, 经济结构和消费结构发生重大变化[10, 13], 能耗强度下降显著, 年均下降速度达5.8%; 2002--2006年, 中国能耗强度受粗放型经济增长方式的影响, 能耗强度出现回升; 2007--2014年, 受国家节能减排降耗相关政策的影响, 能耗强度实现掉头向下, 年均下降速度为3.8%.

能耗强度可按照汇率以不变价美元计算(图6), 也可按照按照购买力评价(Purchasing Power Parity, PPP)计算, 2种方法虽可能存在高估和低估的问题[14], 但依然能够反映出能源效率的高低.图7分别以2种方法计算出各国2014年的能耗强度, 通过比较, 中国能耗强度仍处于高位, 是美国的1.3~3.6倍, 是日本的1.7~5.9倍.受节能减排目标, 应对气候变化, 发展低碳经济的约束, 后期提升能源效率的压力较大.

3.2物理能源效率

根据联合国欧洲经济委员会的定义, 物理能源效率是指在使用能源(开采, 加工, 转换, 贮运和终端利用)活动中所得到的起作用的能源量与实际消耗的能源量之比.能源系统总效率由3部分构成:开采效率η 1, 中间环节效率η 2以及终端利用效率η 3, 其中, 中间环节包括能源加工, 转换和贮运.能源效率为η =η 2× η 3, 能源系统总效率为ξ =η 1× η 2× η 3.2011年中国的能源效率为36.1%, 其中中间环节效率为70.7%, 终端利用效率为51.1%, 能源系统总效率为13%, 绝大部分能源在开采, 加工, 转换, 贮运和终端利用过程中损失和浪费掉了, 详见表1[15].但从时间序列看, 各个环节的效率都呈现上升的趋势, 特别是终端利用效率, 各领域均有明显的提高, 而提升幅度最大的是民用和商业, 主要受近年来中国实行了一系列的节能产品消费鼓励政策及节能产品认证和节能服务不断完善的影响.整体而言, 中国2011年的能源利用效率相当于20世纪90年代初欧洲的水平, 与国外发达国家仍有较大差距, 特别是开采效率, 差距最大.

图6 主要国家能耗强度发展趋势图
GDP以2005年不变价美元计, 原始数据来自世界银行WDI数据库; 能源数据来自参考文献[1]
Fig.6 The Energy consumption intensity in the major countries
GDP were in constant 2005 dollars, the initial data from the world bank WDI database; The energy data derived from reference [1]

图7 主要国家能耗强度对比
数据来源于世界银行WDI数据库和IMF
Fig.7 The comparisons of the energy consumption intensity in the major countries
The population from the world bank WDI database and IMF

表1 物理能源效率比较(单位:%) Tab.1 The comparison of physical energy efficiency in major countries(unit:%)
4 中国能源发展面临的制约
(1)能源效率低, 结构不合理

中国近年来能耗强度呈现逐年下降的态势, 但是与发达国家仍存在差距, 2014年, 中国能耗强度是美国的1.3~3.6倍(按汇率和PPP算法不同引起), 是日本的1.7~5.9倍, 依然有很大的下降空间.2011年中国物理能源效率仅为36.1%, 计入开采效率后, 总效率仅为13%, 约87%的能源在加工过程中损失掉了, 损失最高的环节为开采; 在终端利用环节, 效率最低的行业为交通运输, 利用效率仅为29.2%, 其次为农业.同时, 中国能源消费结构存在不合理的地方, 尽管在不断优化, 但2014年化石能源占比仍高达89%, 其中煤炭占比66%, 依然过高, 石油占比17.5%, 天然气为5.6%.按照现有优化趋势, 实现到2020年煤炭消费比重降至62%以内[5], 2030年实现非化石能源占比20%的目标, 压力依然较大.

(2)能源自给率逐步下降, 对外依存度不断增加

中国自1992年能源消费总量首次超过能源生产总量后, 开启了中国能源市场供不应求的局面, 之后的20多年, 随着工业化的进一步发展和城镇化战略的实施, 中国能源供求差距进一步拉大, 能源自给率逐步下降, 至2010年跌破九成, 2012年能源自给率0.87, 2013年约0.86, 能源进口量持续增多, 对外依存度逐年增长.其中, 煤炭自给率相对较高, 近年来基本都维持在0.95左右; 但石油自给率较低, 自2009年开始已不足一半; 天然气自2007年开始出现供不应求, 截止到2013年已降至0.7左右, 同时, 煤炭, 石油天然气自给率均依然呈现逐年下降趋势.能源的供不应求和自给率的不断下降, 进口依赖不断加大, 对国家的能源安全和可持续发展十分不利.

(3)环境污染, 能源消费和碳排放目标控制约束增强

目前我国能源消费结构仍以化石能源为主, 能源消费量的持续增加, 造成对环境的负面影响持续增大, NOx排放量依然未得到明显遏制, 且灰霾日数显著增多[17, 18], 各种大气, 重金属等污染物的防治需求对煤炭, 石油等能源消费形成倒逼机制.在2014年的《中美气候变化联合声明》中, 中国承诺计划于2030年左右CO2排放达到峰值且将努力早日达峰, 并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右.同时, 《能源发展战略行动计划(2014--2020年)提出, 到2020年, 一次能源消费总量控制在48亿t标准煤左右, 煤炭消费总量控制在42亿t左右; 非化石能源占一次能源消费比重达到15%, 天然气比重达到10%以上, 煤炭消费比重控制在62%以内.环境污染, 能源消费和碳排放目标控制对能源的发展约束增强.

(4)能源市场化程度低, 价格机制不完善

中国现行的能源价格机制存在忽视市场需求, 资源环境成本难以体现等问题, 不仅影响政府的宏观决策, 也在不同程度上扭曲了市场的微观反应.煤炭价格机制成本不完备, 不能合理反应资源成本, 环境成本和生态补偿成本等; 石油需求快速增长, 对外依赖程度不断加深, 但缺乏应对国际市场油价波动的措施, 价格形成机制尚待完善; 天然气覆盖范围不完全, 民用和非民用价格改革未形成, 现行价格机制不能反映供求关系和成本; 电力价格实行垂直化垄断, 使煤炭和电力价格形成方式不同, 一个由市场形成, 一个受政府管控, 煤-电价格之争现象经常发生, 矛盾不断积累.

5 能源可持续发展的对策建议
(1)推进科技进步和创新, 优化能源结构, 提高能源效率

提高能源利用效率的核心是技术创新, 通过技术创新, 管理创新, 组织创新等, 提升生产工艺水平, 特别是能源开采, 加工, 转换, 贮运和利用各环节的工艺技术, 如完善复杂地质煤炭, 煤层气及油气资源勘探和开采技术, 提高矿井资源回采率, 提升低品位油气资源高效开发技术, 同时, 针对各行业用能效率的不同, 加大研发和推广交通运输业和农业降耗的先进技术, 继续深入开展工业, 民用和商业的节能降耗技术应用, 以达到提高物理能源总效率的目标.降低能耗强可通过转变经济增长方式实现, 经济发展由粗放型向集约型, 由投资拉动向技术进步型转变, 推进经济结构的战略性调整和升级.结合中国资源禀赋和能源消费结构的现状, 控制煤炭消费总量, 提升可再生能源开发利用技术水平, 降低太阳能, 水能, 风能, 核能, 地热能等新能源开发利用成本, 提高消费占比.

(2)积极应对气候变化, 发展低碳经济, 通过碳减排倒逼能源发展方向调整

化石燃料排放等人类活动的影响是气候变化的主要原因[19, 20], 实现碳减排需要节能减排来实现, 但同时, 应对气候变化又可倒逼能源发展方向的调整, 推动节能降耗.首先, 完善低碳经济政策, 发挥市场配置资源作用, 鼓励发展低碳工业并对低碳技术实行补贴政策.其次, 深入开展低碳产品, 低碳技术认定等标准研究, 大力推广低碳标志认证制度, 鼓励企业生产低碳型产品, 把温室气体减排同商品销售的竞争挂钩.再次, 对低碳经济进行立法研究, 并对于涉及能源, 环保, 资源等的法律需要作进一步修改建议, 增加低碳经济的内容, 强化低碳经济的法律地位等.最后, 完善气候变化应对措施, 制定涵盖重点领域, 具体目标, 责任部门及阶段评估等的政策规划, 量化考核指标, 提高对策的科学性, 完整性, 可操作性和可度量性, 以真正达到倒逼节能降耗, 调整能源消费结构和提高能源效率的目的.

(3)发挥能源消费的市场调控作用, 理顺能源价格, 提高清洁能源比例

完善市场体系, 提高能源资源配置效率, 理顺能源价格, 促进市场主体多元化竞争, 逐步减少交叉补贴, 还原能源商品属性.完善煤炭财税制度, 取消煤炭补贴, 将煤炭完全纳入市场, 促进煤炭与其他资源的公平竞争, 建立环境税, 碳税, 污染费等财政税收种类, 促进煤炭的清洁化, 减量化发展.强调市场化的节能发电调度, 加强对水电, 风电的调度, 对煤耗少, 污染小的电厂的优先调度, 鼓励煤炭替代能源产业的发展, 弱化煤炭在能源消费中的主体作用.放开原油资源的开采, 进口等可竞争环节, 完善市场竞争主体, 使价格能够反映供求关系.加快放开天然气气源, 合理制定管网输配价格, 制定能反映不同用途, 不同气质, 峰谷不同的价格体系, 并与电, 油配套进行.降低可再生能源成本和价格, 提高其竞争力, 以提高其在能源消费总量中的比例.

(4)注重与环保的协同效应, 深入开展节能减排, 推动联合调控

注重能源发展与环境保护的协同效应.结合《大气污染防治行动计划》和污染物总量控制目标等相关政策, 以大气污染防治倒逼能源结构调整, 转型发展, 深入开展节能减排, 出台区域能源消费总量控制和结构调整方案.大力发展超低排放技术, 实现多种主要污染物一体化协同高效脱除的目标, 进而提高煤炭清洁高效利用水平, 控制和降低低效使用.推广普及清洁环保的分布式能源, 加快储能技术研发应用, 以互联网的跨界, 互通思维, 发挥各种能源的互补作用, 提高能效和能源安全性.

The authors have declared that no competing interests exist.

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