以低碳經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

李 瀟

(山東科技大學(xué)，山東 青島266590)

1 以低碳經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的構(gòu)建

2014 年9 月，中國(guó)在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上承諾2020 年碳排放強(qiáng)度比2005 年下降40%～45%的目標(biāo)，而優(yōu)化一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效措施之一。

1.1 目標(biāo)函數(shù)的選定

本文將一次能源的消費(fèi)量作為決策變量，即:x1表示煤炭消費(fèi)量，x2表示石油消費(fèi)量，x3表示天然氣消費(fèi)量，x4表示非化石能源消費(fèi)量，且xi≥0。運(yùn)用多目標(biāo)決策法確定目標(biāo)函數(shù)，并保證任何目標(biāo)函數(shù)的確定均以低碳經(jīng)濟(jì)為約束條件。

1)二氧化碳排放目標(biāo)。根據(jù)2020 年二氧化碳排放強(qiáng)度控制目標(biāo)，用OBJ1、OBJ2 表示二氧化碳排放總量的上限和下限。假設(shè)一次能源的二氧化碳排放系數(shù)為ECi，則有:OBJ2≤f(xi)

2)能源消費(fèi)總量目標(biāo)。根據(jù)陳俊武院士所提出的2020 年二氧化碳排放強(qiáng)度降低40%～45%相當(dāng)于能源強(qiáng)度降低30%～35%的這一結(jié)論，分別用OBJ3、OBJ4表示2020 年我國(guó)能源消費(fèi)總量的上限和下限，可得

3)煤炭消費(fèi)目標(biāo)。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)一直保持以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)實(shí)情況在短時(shí)期內(nèi)很難改變。所以，本文在考慮合理控制煤炭消費(fèi)總量的前提下，將2020 年煤炭消費(fèi)比重的上限和下限分別確定為60%、55%，則有:0.55≤x1/

4)石油消費(fèi)目標(biāo)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在1978～2011 年間的石油消費(fèi)占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比重的16.6%～22.7%。由于我國(guó)在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)仍處于工業(yè)化進(jìn)程中，石油消費(fèi)量在短時(shí)期內(nèi)大幅度降低的可能性較小，所以本文將2020 年石油消費(fèi)比重變動(dòng)下線(xiàn)設(shè)定為16.6%，則有

5)天然氣消費(fèi)目標(biāo)。提高天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重，可有效減少我國(guó)二氧化碳排放量。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)2020年的天然氣消費(fèi)比重可超過(guò)8%，則有:

6)非化石能源消費(fèi)目標(biāo)。我國(guó)政府針對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，明確提出到2020 年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%的目標(biāo)，根據(jù)這一目標(biāo)，可得

1.2 模型構(gòu)建與求解

根據(jù)上述確定的目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用線(xiàn)性加權(quán)法構(gòu)建一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。在求解多目標(biāo)優(yōu)化模型時(shí)，本文采用MATLAB 中的linprog 函數(shù)進(jìn)行求解，得出2020 年以低碳經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果:煤炭55. 47%、石油17.04%、天然氣9.30%、非化石能源18.19%。該優(yōu)化結(jié)果既能夠相對(duì)減少二氧化碳排放量，又能夠相對(duì)節(jié)約能源總量，并且兼顧了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需求。

2 優(yōu)化一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)策建議

低碳經(jīng)濟(jì)背景下，我國(guó)應(yīng)從以下三個(gè)層面入手確保一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn):其一，在管理體制層面，我國(guó)要進(jìn)一步深化能源管理體制改革。在統(tǒng)籌兼顧國(guó)內(nèi)能源開(kāi)發(fā)與對(duì)外能源合作的基礎(chǔ)上，完善能源戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備制度，不斷強(qiáng)化能源行業(yè)管理和投資管理。其二，在技術(shù)層面，我國(guó)要著力提升能源技術(shù)自主創(chuàng)新能力，加大新型能源開(kāi)發(fā)利用程度，逐步改善煤炭石油比重過(guò)高的現(xiàn)狀，優(yōu)化我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)我國(guó)步入低碳多元化能源時(shí)代。通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)能源勘探與開(kāi)采技術(shù)，開(kāi)發(fā)能源加工與轉(zhuǎn)換技術(shù)，推廣節(jié)能環(huán)保的發(fā)電技術(shù)，研發(fā)低污染、低成本的新能源技術(shù)，從而有效控制二氧化碳排放量，提高能源資源的開(kāi)發(fā)、利用和轉(zhuǎn)化效率，深化能源生產(chǎn)與利用方式的變革。其三，在政策層面，我國(guó)要盡快建立健全有關(guān)能源和環(huán)境保護(hù)的法律體系，積極倡導(dǎo)使用清潔能源和節(jié)能產(chǎn)品，建設(shè)節(jié)約型社會(huì);加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，逐步提高第三產(chǎn)業(yè)比重，重視新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)，構(gòu)建新型產(chǎn)業(yè)格局，轉(zhuǎn)變粗放式的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式;持續(xù)推進(jìn)能源價(jià)格機(jī)制改革，通過(guò)結(jié)合運(yùn)用政府指導(dǎo)價(jià)格與完全市場(chǎng)價(jià)格兩種定價(jià)方式，進(jìn)而針對(duì)不同行業(yè)建立起差別化能源價(jià)格制度，引導(dǎo)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)我國(guó)政府在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上提出的2020 年碳排放強(qiáng)度比2005 年下降40%～45%的目標(biāo)，必須通過(guò)優(yōu)化一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)這一有效途徑確保該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。本文通過(guò)研究得出以下結(jié)論:2020 年，我國(guó)將煤炭、石油、天然氣、非化石能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重分別控制在55.47%、17.04%、9.30%、18.19%，即可實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排最優(yōu)化目標(biāo)。為此，我國(guó)必須從管理、技術(shù)、政策三個(gè)層面出發(fā)，制定切實(shí)可行的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展戰(zhàn)略，以確保節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

［1］ 范德成，王韶華，張偉. 低碳經(jīng)濟(jì)目標(biāo)下一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)影響因素分析［J］.資源科學(xué)，2012(2).

［2］ 徐程程.我國(guó)能源消費(fèi)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新對(duì)碳排放的影響研究［D］.南京:南京信息工程大學(xué)，2013.

［3］ 王韶華，于維洋.一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)碳強(qiáng)度影響的靈敏度分析［J］.資源科學(xué)，2013(7).