促进经济增长和环境保护的部门先导能源结构调整战略.docx
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促进经济增长和环境保护的部门先导能源结构调整战略
促进经济增长和环境保护的部门先导能源结构调整战略
电力行业案例分析:
采用天然气和可再生能源发电技术替代核电
王毅：
天恒研究所特邀研究员
男,1962年10月生于北京,1985年毕业于清华大学环境工程系,获工学士学位。
毕业后在中国环境科学研究院从事环境经济与环境政策研究,1987年调入中国科学院生态环境研究中心从事国情分析及环境与发展战略研究,历任助理研究员、副研究员、研究员。
1997年和1999年分别在美国世界资源研究所和卡内基?
梅隆大学工程与公共政策系作访问学者。
现任中国科学院、清华大学国情研究中心研究员,中国科学院国情分析研究小组成员,中国环境与发展国际合作委员会（CCICED）专家工作组成员，国家环保总局外经办环境政策专家工作组成员,美国世界资源研究所中国项目高级咨询研究员,世界自然基金会（WWF）项目咨询顾问。
1990年,王毅获国务院农村发展研究中心部级科技进步二等奖;1993年获中国科学院科技进步三等奖;1994年获第四届中国青年科技奖;1997年获中国科学院科技进步一等奖;1998年获国家科技进步三等奖。
自1987年以来,王毅主要从事国情分析以及资源、能源和环境政策分析与战略研究,共出版专著12部,译著2部，发表学术论文70余篇。
主要著作有:
《生存与发展》（1989）,《国情与决策》（1990）,《开源与节约》（1992）,《农业与发展》（1993）,《城市与乡村》（1994）,《机遇与挑战》（1995）,《人与自然关系导论》（1997）,《中国环境科学研究、技术开发与培训》（1997）,《中国国情报告》（1998）,《中国可持续发展战略报告》（1999）,《中国环境与健康报告》（1999）。
王毅共参与和承担过国家科技攻关、国家自然科学基金、中科院重大项目、各部委、国外基金会资助的20多项研究课题，在中国国情分析以及可持续发展研究领域作出了开拓性工作,取得了突出成绩和重大的社会效益。
王毅参与完成的众多报告中,分析得出了许多新的观点和理论,提出不少政策建议,受到过决策层、学术界乃至广大民众的高度重视。
其中较有影响的有:
“人口、资源、环境和经济的协调发展”、“非传统的现代化模式”（1989）;“中国面临十大生态危机”（1990）;“资源节约型国民经济体系”（1992）;“利用两个市场、两种资源”（1995）;“可持续发展的结构性演变理论”（1996）;“利用天然气带动能源结构调整”（1999）;“采用渐进式环境政策,促进产业清洁化”、“北京采用替代燃料车的问题与对策”（1999）;“生态建设与富民增收并举,推动黄土高原的合理开发”（1999）。
此外,王毅先后参与了各部委组织的十多项重大报告、文件和理论文章的起草,受到了各方面的好评。
摘要中国东部和南部沿海省份的快速经济增长产生了能源短缺问题,这些地区已经考虑通过增加核电建设为其未来增长提供动力。
本文根据全球能源发展趋势和中国国情特点,提出了部门优先的结构性调整能源发展战略,比较了电力部门各种技术的投资、发电与环境成本,认为要更好地满足未来能源需求和环境保护目标，近期应选择天然气、可再生能源及其他先进发电技术而非核电，并提出具体的更加经济、清洁的能源供给替代方案。
1.中国经济增长面临来自能源与环境的双重挑战
维持快速经济增长和保护自然环境是中国今后二、三十年面临的严峻挑战。
自1978年改革开放以来，中国正迅速摆脱贫困，人民生活水平大幅度提高，与之相对应的是环境退化正引起区域、国家乃至全球范围的关注，而能源利用规模的不断扩大特别是煤炭消耗的日益增加对环境产生巨大压力。
目前中国每年原煤生产已达14亿吨，对煤的依赖超过世界其他国家，并且在相当长的时期内难以改变（见表1）。
中国煤炭的分布也极不均衡，优质煤主要出自北方的山西、陕西和内蒙古。
每年大量的煤炭被运往东部和南部地区，其中大部分未经洗选，夹带20%以上的无效成分。
中国沿海地区能源缺口较大：
一方面本地煤炭缺乏且品质较差，另一方面,无论是北方的煤电还是西南的水电都因路途遥远而输送极不经济，进口煤炭又较为昂贵。
基于上述原因，核电被设想作为替代能源来满足未来沿海地区的需求,政府部门也提出了雄心勃勃的核电计划，在未来几十年中准备建立40到50座核电站来弥补能源缺口。
我们认为上述方案是值得怀疑的。
从战略角度看,它一方面不符合世界能源发展的趋势；另一方面,经过经济、管理和环境的综合评估会发现，核电既成本高,又充满风险。
而采用天然气、可再生能源及其他先进发电技术,则对中国的经济增长、能源结构调整和环境保护均充满着机遇。
表1世界七大能源利用国的能源消费（1996）
煤炭
（%）
石油
（%）
天然气
（%）
水电
（%）
核电
（%）
其他*
（%）
总需求量（亿tce）
中国
75.0
17.5
1.6
5.5
0.4
--
13.9
美国
22.0
38.4
24.1
4.1
7.7
2.9
30.2
俄罗斯
17.2
22.1
50.8
6.1
4.4
--
8.40
日本
14.2
55.8
12.3
3.8
13.5
0.3
6.94
德国
24.0
41.4
22.7
1.3
10.8
0.2
4.68
加拿大
10.7
28.9
25.7
29.8
8.2
--
3.96
印度
55.8
29.9
6.9
6.5
0.8
--
3.72
*其他指地热、太阳能和风力发电消费。
资料来源：
中国数据参见《中国统计年鉴（1997）》,p.215,其他数据来自美国能源部能源信息局,1998。
2.世界能源发展的若干趋势
在过去20年中，世界能源消费以年均2.3%的速度增长。
据预测，今后20年仍将维持这一势头，估计年均增长率为2.2%。
从1995年到2015年，全世界能源消费量将增长54%，其中亚洲将可能增长129%,中国的数字显然还会更高。
尽管亚洲金融危机减缓了发展进程，但这一地区在恢复后仍被认为是能源需求增长最快的地区。
无论如何，进入90年代，世界能源发展越来越明显地预示出若干趋势。
2.1廉价石油的时代行将结束
从80年代石油价格大幅下降以来，近10年的原油价格一直保持在较低的水平上。
亚洲经济不景气，更促使原油价格下跌，石油市场供过于求。
如果能源消费仍保持在现有水平上，已探明的石油储量可满足世界40年的需求。
无论如何,世界石油资源是有限的，全世界石油生产最终将会达到顶峰，然后开始下降。
一些常规估计认为，今后10—20年石油生产将不会达到最高水平。
美国能源部则预测，到2015年世界能源消费中石油的份额将仅比1995年的39%下降一个百分点。
但是，最近两位资深石油咨询专家发表文章认为，世界常规石油产量可能将在下世纪头十年达到峰值，石油生产在2010年开始下降，原油价格将随之上涨。
他们用四种方法估计尚未发现的原油储量，并依据地区石油生产的变化规律得出结论。
他们进一步分析指出，原油生产达到峰值后所产生的供不应求将不是临时性的，油价将剧烈增长，世界将更加依赖中东石油。
即使稍微乐观一些的估计,廉价石油的时代也可能在2020年前后结束。
这一形势对发展中国家（特别是对优质能源需求增长较快的高速增长国家）可能意味着将付出更高的代价。
当然,石油生产达到峰值，并不意味着石油资源迅速枯竭，只是石油生产将呈现下降趋势，石油的短缺将逐渐被天然气、煤炭、可再生能源等所替代。
2.2天然气地位不断上升
过去20年，天然气在世界能源供应中的比重增长迅速。
今后20年，天然气利用增长率会比石油快3倍，2015年将比1995年增加85%，年增长率为3.2%,在亚洲发展中国家（不包括西亚）的年增长率则会接近8%,是增长最快的矿物燃料，超过其他一次能源的增长率,届时天然气消费份额将达26%，超过煤炭，成为仅次于石油消费的一次能源。
到1997年1月1日止，世界已探明的天然气储量为140万亿立方米，其中中国仅占0.8%。
以目前的消费水平可持续利用70年,而天然气探明储量的增长要比石油乐观得多,按现在的估计,世界不同地区增加的储量可将使用年限提高到接近200年,并且天然气基础设施与未来最有希望的氢能源经济是相衔接的。
由于人均收入水平的提高，消费者对优质洁净能源的需求日益增长是自然的。
随着天然气发电技术及相关技术的迅速发展,天然气的应用范围日益广阔,假如用天然气生产液体燃料的技术、其他车用天然气技术以及燃料电池技术能够尽快商业化、规模化，那么天然气将成为运输燃料中继石油之后的下一个重要来源。
因此，天然气被普遍看好在21世纪前期逐步成为代替石油的全球最主要能源,为改善能源结构、满足能源需求和环境保护发挥重要作用。
2.3核电工业失去生机
尽管核电在过去二十多年时间里以超过10%的年均增长率扩张，但从目前来看，来自天然气、可再生能源等技术的市场竞争以及人们对于核电站的安全操作与核废料处理的日益增长的忧虑，严重限制了核电发展。
最为重要的是，随着电力部门的私有化、解除管制和市场自由化政策在越来越多的发达国家广泛实行，带动入网电价大幅度下降,进而使核电站因其高额的投资建设、运行、处置和停运费用而缺乏经济竞争性,其发电成本也显著高于天然气、水力和火力发电,加上建厂周期较长,所以在现有技术条件下发展核电的选择被普遍放弃。
1997年仅关闭的核电站
就有9座，而新建成的只有4座。
据估计,今后十年将有数十座核电站面临关闭，下一个20年核电将是负增长，核电工业日益萎缩。
发达国家的核电站厂商希望高速增长的亚洲国家和地区的潜在电力市场（包括中国，印度、韩国、中国台湾等）能为他们带来生机，以挽救这一江河日下的产业。
这从去年美国几家大的核反应堆供应商（如通用电器和西屋公司等）不惜工本在华盛顿游说美国政府和国会解除对中国的核技术出口禁令一事上可见一斑。
但亚洲经济动荡为他们的潜在合同蒙上了阴影，于是受到金融危机影响最小的中国及其庞大的核电计划就成为他们最大的猎物。
核电站的管理问题即使在发达国家也尚未解决,不断有因管理造成的事故和停运的报道。
发生在1986年的切尔诺贝利核电站爆炸事件至今仍在产生影响。
仅就核废料的处置而言,长半衰期的核废料一直没有找到妥善的最终处理办法,并且由于核废料的积累而越来越棘手,成为危害生物圈的潜在因素。
一些发达国家耗资几十亿甚至上百亿美元来处置核废料,但这只是一个永远不会结束的处置管理计划的开始。
目前我国已建和在建的核电站,由于所选的反应堆型多样、地区条件各异,给未来的管理等带来诸多隐患。
总而言之,如果中国大规模发展核电,将面临战略风险、经济风险、以及管理和环境安全风险。
2.4煤炭仍在电力等行业中扮演重要角色
煤炭在世界范围内主要作为电力的来源及几个关键部门（如钢铁、水泥和化学工业）的动力和原材料。
今后20年,煤炭消费将增长大约45%,2015年煤炭占世界能源总消费的份额为24%,仅比1995年少两个百分点。
大部分煤炭增长依然来自亚洲发展中国家,据预测,中国和印度将占世界煤炭消费增长的82%（按热量计）；与世界各国不同的是,中国的煤炭增长除用于发电外,还有57%用于各种工业窑炉、工业锅炉和民用燃料等。
虽然煤炭具有资源丰富、易于开发、成本低廉的优势,但其运输不便、利用效率低、污染排放量大等弱点也十分突出。
因此,如果不提高煤炭利用技术（特别是燃烧技术）的效率、降低成本和减少污染物排放,煤炭的使用将受到越来越多的限制。
近年来洁净煤技术得到了很大发展,国外的循环硫化床、增压硫化床技术已比较成熟,尤其是整体煤气化联合循环技术（IGCC）,虽然还处在示范阶段,但却显示了很强的潜在市场竞争力。
如果洁净煤技术在中国得到推广,对以煤为主的能源结构和日益严重的环境污染无疑具有重要意义,而且是对全球气候保护的重要贡献。
2.5为后石油时代寻找可持续能源及其技术
世界经济的发展不仅面临能源资源短缺问题,而且随着全球变暖的逐渐升温和越来越严格的环境标准,来自环境需求的压力正在使能源生产和消费发生深刻变化,能源部门的改革步伐也进一步加快。
针对上述趋势，工业化国家利用国际石油市场稳中有降的难得机遇,以能源安全和保护环境为战略目标，强化能源供应的多样化和使用洁净的可持续能源,投入大量人力、物力和财力，采取新的能源政策，开发替代能源技术，为“后石油或石油后经济”做准备。
他们一方面发展石油替代技术,如天然气联合循环发电（NGCC）,天然气液化燃料技术,太阳能、风能、地热等可再生能源技术，燃料电池，洁净煤技术，以及各种高新勘探技术,其中有些技术已相当成熟,有些则具有非常乐观的商业前景。
这些高新技术的运用不仅为新的能源经济打下基础，而且还可缓解常规石油不可避免的下降趋势。
另一方面,发达国家还不断实施能源部门和能源政策的改革,纷纷解除电力管制,开放能源市场,鼓励节能、使用洁净能源、提高能源效率和减少污染物排放，以满足新的环境标准和承担国际减排义务,尤其是控制影响全球变暧的温室气体排放。
全球气候保护的政策取向也首先是集中在能源部门。
值得注意的是,转向低碳富氢燃料和技术乃大势所趋,氢能源经济最有可能主导下世纪的能源发展，这将在很大程度上将引导今后能源政策的指向。
上述两方面的努力又是相辅相成的,其共同目标是走向一个可持续的能源未来。
中国正处在高速增长阶段，能源消费水平与现代社会的标准还有相当差距。
在一个日益开放的国际经济环境里，为保证不断增长的能源消费需求，中国必须认真考虑世界能源发展的基本趋势，制定符合基本国情的长期能源发展战略，包括进口油气、调整结构、推进市场化进程,采用“蛙跳技术”等,充分利用国内国外两个市场、两种资源、两种技术促进可持续发展。
3.部门先导的结构性调整能源发展战略
3.1能源发展的结构性矛盾
中国能源发展突出表现为三大结构性问题。
一是能源供需品种结构问题,即随着进入工业化中期和人均收入水平的提高,未来20－30年,中国能源消费在数量面临倍增的同时,对洁净优质能源的需求增长迅速,与之相对应的是优质能源供应不足和以煤为主的一次能源生产结构。
煤炭作为主要能源来源,不仅影响整个生产和技术的选择与效率,而且引起严重的环境污染。
以煤为主的能源结构是我国能源战略的核心问题,又是迫不得已与世界潮流相悖的能源选择,这意味着我们将比其他工业化国家付出更大的代价。
在多大程度上改变能源结构会直接影响我国的现代化进程。
二是能源的地区性结构问题,主要表现在东南沿海地区的能源短缺和农村商业能源供给不足。
沿海地区是我国经济增长最迅速的地区,下世纪仍将起到带动作用,但是这些省份大多远离能源产地,无论是煤炭运输还是电力输送,皆因路途遥远而极不经济,因此能源供需矛盾日趋尖锐。
三是结构性污染问题,即由燃料结构引起的煤烟型污染和主要由电力、建材、钢铁、化工行业所主导的结构性污染占整个大气污染的70%左右,以二氧化硫和烟尘为主的燃煤污染日益加重,进一步导致酸雨范围不断扩大,以及因二氧化碳排放的日益增长所产生的国际压力。
如果能源结构没有战略性调整,上述结构性矛盾不会有很大改观。
从未来发展看,今后相当长的时间里能源消费还将持续增长,但能源结构短期内无法改变。
如果按现有先进技术条件下达到现代化生活水平,人均能源消费需要2到3吨煤当量的标准来计算,中国的能源消费在下世纪上半叶将至少达到30亿吨煤当量,而其中大部分需要通过增加煤炭产量来解决，这会使上述结构性矛盾更加突出,环境压力越来越大。
由此可见，能源结构的转变既是异常艰巨的任务，但同时又会对我国的发展产生重大影响。
总体上讲,进行结构创新,加快市场化改革，鼓励提高能效与节能，采用洁净煤、天然气和可再生能源技术是今后中国能源发展的主要选择。
3.2能源结构性调整的部门优先战略
解决能源的结构性矛盾必须进行战略性结构调整。
在完成工业化初期建设之后,进一步的市场经济转型和企业改革使我国国民经济正处在结构性转换的关键时期，保证能源安全、促进资源节约和产生清洁的产业结构,是实现战略性重组的主要任务之一,因此,调整能源结构也面临着机遇。
鉴于我国以煤为主的能源结构长期难以改变,为缓解上述能源供应的结构性矛盾,我们提出部门先导的能源结构性调整战略,即先从部门入手,通过优质、洁净能源的替代,逐步改变电力、钢铁、化工、建筑、汽车等主要行业和民用领域的能源消费结构,促进能源供应多样化和能源效率的提高,进而实现可持续的能源供应和保护环境的战略目标。
电力行业应作为能源结构性调整的优先部门。
这是因为电力行业约占我国煤炭消费的30%,未来电力需求增长迅速,又是二氧化硫和烟尘的排放大户；东南沿海省份作为新增电力需求的主要地区,能源赋存先天不足,能源输送成本高，由于其人均收入水平较高,对优质能源的需求增长迅速,对改善环境质量的要求也越来越高,因而为改变其电力能源消费结构创造了条件。
一旦电力行业的能源消费结构转向优质化和清洁化,对整个能源发展具有重要的示范意义,并会取得良好的经济、社会和环境效益。
因此,以电力行业并选择沿海地区为突破口,逐步调整能源结构应作为我国未来能源发展的重要战略选择。
根据全球能源发展趋势和我国能源供应特点,电力行业的能源结构性调整在技术选择上,短期内应重点把天然气发电作为提供新增电力的重要能源来源,部分替代煤电,限制核电发展,同时加强天然气基础设施建设和洁净煤技术、可再生能源和氢能源技术的研究、开发与示范;中期在继续发展天然气发电的同时，利用整体煤气化联合循环和其他洁净煤技术改建和新建燃煤电厂,扩大使用可再生能源发电技术;远期考虑向氢能源技术过渡,它将为调整我国的能源结构提供新的契机。
在政策层面,政府应加快电力市场化进程,逐步解除电力管制，严格执行有关环境保护法律、法规和政策,为电厂提供公平竞争的环境。
3.3电力市场开放与规则制定
进入80年代,欧美各国相继在能源部门推行管理改革和私有化,包括解除管制、打破垄断和促进竞争等,使电力等相关产业面临重构。
其结果是改变了过去贯穿发电、输电和配电的一体化管理体制,成功地引入市场竞争机制,有效降低了供电成本,扩大了消费者选择,产生了更加开放的全球贸易体系,取得了巨大的社会经济效益。
由于电力市场改革的目标是产生合理的产业结构与管理体制,以最小的成本获得能源供给与安全,因而使电力市场的自由化改革在一些国家迅速展开。
应该注意的是,电力部门的解除管制与市场竞争可以调整能源消费结构,但并不一定对环境保护有利。
毫无疑问,成本低廉的天然气发电技术无论对优化能源结构还是环境都收益最大;从较大范围市场和长期来看,竞争能引入新的先进的清洁技术,对环境产生益处；但同时,竞争也可以增加同样成本不高的现有燃煤电厂的数量和排放,尤其是在环境标准较低或环境法规执行不严格的地区,例如在巴西,电力市场开放后,就造成严重污染环境的发电设备的发展;此外,大型水电也会因成本等问题而失去吸引力,可再生能源在没有补贴的情况下,其发展也将面临困难。
所以,电力市场开放必须把环境保护等目标包括在内,或与基于市场的环境政策有效结合,才能全面体现电力产业重组和调整能源消费结构的意义。
中国近年电力供需矛盾趋于缓和,特别是今年以来,一方面随着国企改革的深化、结构性调整和向集约型增长方式转变,国家关停并转了一批高能耗企业,科技含量高的工业及第三产业快速发展,高能耗产业比重减少,使能耗降低,国民经济增长对电力增长的依赖程度逐渐减弱;另一方面,受亚洲金融危机和国内市场疲软影响,经济不景气,居民用电短期内增幅有限,电力暂时供过于求。
1998年上半年GDP增长约7%,电力生产增长只有1%,GDP增长的电力弹性不足0.2,仅为1997年的1/4。
这给电力市场化和加快结构性调整创造了有利的条件和良好的契机。
另外,电力部门垄断经营所带来的高额电价、服务质量差等种种弊端,以及电力盈余时的公平调配问题等都要求加快电力市场化步伐，尽快理顺电价。
应该看到,中国工业化过程中的重化工业阶段并没有完成,基础产业还相当落后,经济规模在不断扩大,因此今后对电力需求的增长会逐步回升,结构调整的任务依然十分沉重。
1997年国家电力公司成立,实行“网厂分开”,中国电力市场化已迈出重要一步,下一个关键步骤就是建立市场规则。
首先,在市场准入方面,如前所述,规则不仅要符合竞争上网的原则,保障各投资主体和消费者的利益,而且还要不影响能源安全和环境保护的长远利益,把环境损失的社会成本内在化。
因此,规则的建立应符合经济与能源的长期发展趋势,有利于战略性能源结构调整和新能源技术（如氢能和可再生能源）的应用,有利于提高能效,有利于环境保护和减少污染物排放；对不符合上述原则的上网电力要加价征税,用以补贴低收入家庭和战略性洁净能源技术的研究、开发及其发电等。
只有这样,才可能在未来的电力市场运作中,避免短期行为,不断淘汰达不到规模效益和污染严重的落后电厂与技术,创造可持续的能源未来。
以下集中讨论电力行业结构性调整的能源替代方案。
4.未来中国电力需求与增长方案
4.1未来电力需求
中国2020年的电力需求将是1995年的四倍（见表2）。
这个预测是根据国家计委能源所的一项研究得出的。
未来中国电力需求主要增长在山东、江苏、上海、浙江、福建和广东等东南沿海地区。
预测期内,中国的电力需求弹性系数将维持在0.7，远低于大多数发展中国家。
这得益于自80年代开始的节能计划，实际上,中国每年已经成功地减少了上亿吨煤炭的燃烧,能源消费的增长率大约只有经济增长率的一半,也就是能源消费弹性维持在0.5左右。
为了满足今后可能快速增长的电力需求,电力发展需要适当超前。
表2各地区电力需求预测*（TWh）
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
华北
102
158
220
298
395
510
640
东北
95
127
168
225
290
363
440
华东
166
283
398
543
715
912
1128
华中
96
150
211
291
385
501
632
西南
67
115
160
220
293
382
484
西北
44
64
89
119
153
199
252
广东
34
79
113
154
203
256
313
全国总量
623
1002
1390
1900
2500
3210
4000
*各地区数据中不包括新疆、西藏和海南岛。
资料来源：
国家计委能源所,中长期电力供需分析,1996。
4.2电力增长的基础方案
根据国家的九·五计划和现行的能源政策，满足未来能源需求的最可能基础方案如表3所示。
发电能力将从1995年的2.17亿千瓦增至2020年的7.25亿千瓦，这相当于每两周就有78万千瓦的机组并网发电,且要持续25年。
根据基础方案,煤炭利用将持续增长，但在总供给中的份额略有降低,2020年仍为约71%,与此同时,洁净煤技术开始被采用;同样,水电在2020年也将获得实质性增长而份额下降到12.5%；核电和天然气联合循环发电技术将弥补煤电和
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