能源安全與減排：雙目標條件下的政策措施分析

李建武，陳其慎

(1.北京大學地球與空間科學學院，北京 100871；2.中國地質科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037 )

能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎。世界上主要國家為保障其經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，都制定有相關的能源政策。自20世紀70年代第一次石油危機以來，各國多以能源安全供應作為其能源政策的主要目標。隨著全球氣候變暖趨勢的日益明顯，人類開始反思自己的發(fā)展模式，并意識到必須采取措施減少溫室氣體的排放來拯救自己。在所有人類活動中，能源消耗是最大的溫室氣體來源，其排放量約占人類活動排放總量的60%；在發(fā)達國家，這一比例高達80%。因此，各國普遍認識到，必須對其傳統(tǒng)的僅以能源安全為主要目標的能源政策加以修正，將減少溫室氣體排放作為另一重要目標加入其中。

保障能源安全和減少溫室氣體排放作為現(xiàn)代能源政策的兩個目標，各自有著自己的政策措施。如何統(tǒng)籌安排這些措施，以達到政策目標的最優(yōu)化，是一個十分重要的問題。本文分析了影響能源供應安全和溫室氣體排放的相關因素，確定了可能同時對兩個目標產(chǎn)生影響的政策措施，并分析和闡述了這些措施對兩個目標的具體影響，以供決策者參考。

1 能源安全的內(nèi)涵及政策措施

所謂能源安全，是指通過維持能源供應與需求之間相互均衡的狀態(tài)，在保障能源穩(wěn)定供給的前提下，滿足國家生存與發(fā)展的正常需求。能源安全有兩方面的含義，一是能源的持續(xù)供應；二是能源價格的波動不至于對國家的經(jīng)濟發(fā)展造成重大不利影響。

能源安全的思想，起源于20世紀70年代的石油危機。石油危機由第四次中東戰(zhàn)爭觸發(fā)，但深層次原因是世界石油資源的高度集中和世界經(jīng)濟對石油的高度依賴。1973年，石油占世界一次能源供應總量的46.1%，中東地區(qū)石油產(chǎn)量占全球石油產(chǎn)量的36.9%。石油危機之后，各國采取了一系列保障能源安全措施，主要包括：

①建立能源儲備，包括企業(yè)儲備和國家儲備；②分散進口來源，建立多渠道的資源供應體系；③提高能源效率，包括生產(chǎn)效率和使用效率；④改善能源結構，提高具有優(yōu)勢或資源集中度低的能源品種的比例；⑤發(fā)展新能源，包括核能、生物質能、風能、太陽能等。

2 減少溫室氣體排放的政策措施

與能源相關的溫室氣體主要是二氧化碳(CO2)。在化石能源的燃燒過程中，大量的二氧化碳作為副產(chǎn)品被排入大氣。目前，各國為減少與能源相關的二氧化碳排放，所采取的主要政策措施包括：

①提高能源生產(chǎn)使用效率；②改善能源結構，用含碳量低的能源代替含碳量高的能源；③加強非化石能源的開發(fā)與利用；④積極開發(fā)碳捕獲與存儲技術。

3 政策措施分析

政策措施分析的重點，是那些同時對兩個目標產(chǎn)生影響的措施。前文所列的政策措施中，建立能源儲備和多元化進口來源，主要用于防止能源供應中斷，因而只對能源安全目標產(chǎn)生影響。而有關能源效率、能源結構和非化石能源三方面的措施，則會同時對兩個目標產(chǎn)生影響。碳捕獲與存儲技術的應用，將部分解決化石能源的碳排放問題，同時也會在很大程度上解決許多國家的能源安全問題。

3.1 提高能源效率

提高能源效率有兩層含義，一是提高能源生產(chǎn)(轉化)效率；二是提高能源終端使用效率，這主要通過技術進步來實現(xiàn)。近年來，中國實施的以電力、煤炭、鋼鐵、水泥、有色金屬等為重點行業(yè)淘汰落后產(chǎn)能的政策措施，就是一項旨在提高能源的生產(chǎn)和使用效率的舉措。電力行業(yè)通過淘汰10萬kW以下的小火電廠，大大提高了能源的生產(chǎn)(轉化)效率；鋼鐵、水泥、有色金屬等行業(yè)通過淘汰落后產(chǎn)能，提高了能源的終端使用效率。

在其他條件不變的前提下，能源效率的提高將減少一國的能源需求總量，從而降低其對不安全能源的依賴，提升能源安全程度。同時，在能源結構不變的條件下，能源消費量的降低，將減少碳排放量。以電力行業(yè)為例，據(jù)估算，截至2009年7月底，中國在“十一五”期間，通過關停5400萬kW的小火電，每年可節(jié)約原煤6240萬t，減少二氧化碳排放1.24億t。

在提高能源效率的各項政策中，有關交通能源效率提高的措施特別值得關注。原因有三：第一，交通是最大的石油消費部門，據(jù)國際能源機構(IEA)統(tǒng)計，2007年全球終端能源部門消費中，交通占石油消費總量的61.2%；第二，石油是國際能源市場上供應方集中度最高、價格波動最為劇烈的能源品種，即安全性最差的品種；第三，交通是全球僅次于發(fā)電供熱部門的第二大碳排放部門，2007年其二氧化碳排放量占全球總量的23%。毫無疑問，一個國家交通部門能源消費的減少將會對該國的能源安全和碳排放減少產(chǎn)生重要的積極影響。

3.2 調整能源結構

能源結構調整是一項重要措施，對能源安全和二氧化碳減排有重大影響。當前，石油、煤炭和天然氣三大化石能源仍是世界能源的主體，2007年占全球一次能源供應總量的81%，占中國一次能源消費總量中的93.4%。能源結構調整，主要是三大化石能源在能源組合中的比例調整。要分析能源結構變化對能源安全和碳排放的影響，必須先確定各能源品種對兩大目標各自的影響。

3.2.1 石油、煤炭和天然氣對能源安全的影響

若不考慮具體國家的具體情況，在國際能源市場上，能源不安全的根源是資源的集中導致的市場供給的過度集中，因此市場集中度越高的能源品種越不安全。影響能源安全的另一重要因素，是供應國的政治穩(wěn)定性。2007年，國際能源組織(IEA)的一份研究報告通過計算赫芬達爾-赫希曼指數(shù)(Herfindahl-Hirschman Index，簡稱HHI)，確定了石油、煤炭和天然氣的國際市場集中度，同時考慮了供應國的政治穩(wěn)定性，得到的結論是天然氣最為安全，煤炭次之，石油安全性最差。需要指出的是，世界天然氣市場具有特殊性。天然氣主要依靠管道輸送，點對點的管道運輸，限制了供需雙方自由選擇的范圍；另外，部分地區(qū)天然氣合同采用以石油價格為基礎的定價方式，其價格不反映天然氣的供需關系。因此，世界天然氣市場不是一個全球性的競爭性市場，因而依據(jù)市場集中度指標對天然氣的安全性所做出的判斷，顯然具有很大局限性。近年來，俄羅斯與烏克蘭等歐洲國家有關天然氣的爭端表明，天然氣(特別是管道運輸天然氣)供應中斷的風險遠大于煤炭。綜合以上因素，本文認為三大化石能源安全性，由高到低的排列順序為煤炭、天然氣和石油。

對于具體國家而言，判斷各能源品種的安全性，需要從對外依存度、市場集中度和供應國政治穩(wěn)定性等多方面加以考慮。以中國為例，豐富的煤炭資源以及強大的供應能力，使煤炭成為我國最安全的能源品種；而石油不斷升高的對外依存度(2007年達到50%)以及在國際能源市場上的低安全性，使其成為我國最不安全的能源品種；天然氣在我國基本上自產(chǎn)自消，但其資源保障程度遠低于煤炭，因而其安全性介于煤炭和石油二者之間。

3.2.2 石油、煤炭和天然氣對溫室氣體排放的影響

三種能源對溫室氣體排放的影響程度是明確的，可通過其二氧化碳排放強度來確定。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)出版的《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》，三大化石能源中，煤炭的排放因子最高，其缺省含碳量在25.8 kg/GJ(煙煤)至27.6 kg/GJ(褐煤)之間；其次為石油制品，缺省含碳量在18.9 kg/GJ(車用汽油)至20.2kg/GJ(柴油)之間；排放最低的是天然氣，缺省含碳量為15.3 kg/GJ。

3.2.3 能源消費相關政策措施分析

3.2.3.1 天然氣替代煤炭

用天然氣替代煤炭，是近年來發(fā)達國家減少溫室氣體排放的主要措施，今后也將是許多國家能源結構調整的一個主要方向。

天然氣替代煤炭對減少碳排放效果顯著。三大化石能源中，天然氣的碳含量最低，僅相當于煤炭的55%～60%。研究表明，同樣生產(chǎn)一千瓦時的電能，使用煤炭時二氧化碳的排放量為800～1055g，而使用天然氣則僅為430g，為前者的41%～53%。

該措施對能源安全的影響是雙重的，而且相互矛盾。一方面，提高天然氣(特別是管道運輸天然氣)在能源結構中的比例，會對能源安全產(chǎn)生負面影響；另一方面，在發(fā)電領域，用高效率的燃氣機組取代低效率的燃煤機組，可以提高能源轉化效率，從而減少一次能源的需求總量，對能源安全目標產(chǎn)生正面影響。確定二者孰輕孰重，需要針對具體國家進行定量分析。一般認為，該措施不利于能源安全。

3.2.3.2 天然氣替代石油

天然氣對石油的替代主要是在發(fā)電領域，1973～2007年，天然氣發(fā)電量所占比例由12.1%上升到20.9%，石油發(fā)電量所占比例由24.7%下降到5.6%。天然氣在安全性和碳含量兩方面都優(yōu)于石油，因而該措施對能源安全和二氧化碳排放兩個目標都會產(chǎn)生正面影響。

3.2.3.3 煤炭替代石油

該政策的初衷是為了保證能源安全。20世紀70年代石油危機之后，西方國家重新確立了煤炭在其能源體系中的作用。煤炭對石油的替代主要是在發(fā)電領域，石油危機后，煤炭在電力生產(chǎn)中所占比例停止下滑并保持穩(wěn)定。1973年，煤炭發(fā)電量占全球發(fā)電量的38.3%，2007年這一比例上漲到41.5%。

該措施雖然提高了能源安全，卻增加了二氧化碳排放量，這一矛盾在當前的技術條件下無法解決。

為降低對進口石油的依賴，包括中國、南非等國在內(nèi)的煤炭大國，正在積極開發(fā)煤制油技術。這一技術一旦投入商業(yè)運營，煤炭對石油的替代將從發(fā)電領域擴展到交通運輸領域，這將大大提高能源安全的保障程度，卻不會增加二氧化碳排放量。

3.3 開發(fā)利用非化石能源

非化石能源包括核能、水能、風能、太陽能和生物質能，通常都被視作零排放能源。提高非化石能源的比例，用非化石能源替代傳統(tǒng)的化石能源，將有助于減排目標的實現(xiàn)。

水能、風能和太陽能只能在本地消耗和轉化，不存在對外依存和供應安全問題；生物質能幾乎可以在任何國家進行生產(chǎn)，無資源壟斷之虞；鈾礦資源在全球的分布雖然不均勻，但由于鈾消費的絕對量小，便于運輸和存儲，因此供應安全不存在很大問題。但近年來，世界上絕大部分能源消費大國都加強了核電建設。據(jù)世界核能協(xié)會統(tǒng)計，截至2009年8月1日，全球在役的核反應堆共436座，裝機容量共3.73億kW；在建核反應堆共49座，總裝機容量為4436萬kW，規(guī)劃核反應堆共136座，總裝機容量為1.5億kW，擬建的核反應堆共277座，總裝機容量為2.9億kW。核能的快速發(fā)展，必將導致鈾需求量的迅速增加，鈾礦資源的安全性必將受到影響。

在實際應用中，核能、水能、風能和太陽能主要用來發(fā)電，并且只能服務于電廠的基本負載，因此可以用來替代同樣服務于基本負載的煤炭和天然氣。其主要作用是減少二氧化碳排放，對能源安全有正面影響，但影響較小。

生物質能(主要是乙醇)主要在交通領域用作車輛燃料替代石油制品，這對減少石油需求、提高能源安全程度有積極作用。但人們對該措施在碳排放方面的影響存在不同認識。乙醇作為生物質能源，通常被視作零排放能源，但由于乙醇在生產(chǎn)過程中需要消耗大量的化石能源。因此，很多專家認為，乙醇的使用在保障能源安全方面的意義更大。

3.4 研發(fā)新技術

目前，各國大力推進的與能源相關的兩項新技術，是新型動力汽車技術和碳捕捉存儲技術。

新型動力汽車主要以電力作為動力來源。由于電力生產(chǎn)可采用多種能源組合，且新型能源的加入，可大大降低電力生產(chǎn)的碳排放，因此電力將成為一種安全、低碳能源。目前，交通是第一大石油消費部門和第二大碳排放部門，這一技術的大規(guī)模應用，將會極大地提高能源的安全保障程度，同時大幅度地減少二氧化碳排放量。

碳捕捉與存儲(CCS)是另一項可能引起能源領域發(fā)生重大變化的技術。碳捕捉與存儲是一個將二氧化碳從工業(yè)或與能源相關的排放源分離出來，輸送到一個封存地點并且長期與大氣隔絕的過程。該項技術的實施，將會大幅度減少二氧化碳的排放量，極大減輕化石能源利用的環(huán)境壓力。在發(fā)電廠，煤炭這一安全性最高的能源，不會再因為碳排放過高而被安全性較差的石油和天然氣所替代，能源安全性將得到加強。電力將成為一種安全、低碳的優(yōu)質能源，可被用來在多個領域替代其它能源，有助于實現(xiàn)能源安全和降低碳排放兩個目標。

4 結 論

面對全球氣候變化的壓力，人們在制定能源政策時，必須要同時考慮保障能源安全和減少碳排放兩個目標。這就需要對所采取的政策措施進行綜合分析，以保證兩個目標的實現(xiàn)。在通常采取的措施中，提高能源效率、發(fā)展新型能源、開發(fā)應用新技術的措施，對兩個目標的作用方向是相同的；而調整能源結構的一些措施，可能會對兩個目標的實現(xiàn)產(chǎn)生相反的作用，需慎重使用。

[1] 王安建，王高尚，等.能源與國家經(jīng)濟發(fā)展 [M]. 北京：地質出版社，2008，12.

[2] 付瑤.我國能源安全現(xiàn)狀與對策[J].合作經(jīng)濟與科技，2007(4).

[3] International Energy Agency (IEA). CO2Emissions From Fuel Combustion, 2009.

[4] International Energy Agency (IEA). Energy Security and Climate Policy, 2007.

[5] International Energy Agency (IEA). Key World Energy Statistics 2009.

[6] World Energy Council. Performance of Generating Plant: Managing the Changes, 2007.