中國能源活動碳排放峰值方案及政策研究

畢超

摘 要：2014年11月，中國政府通過《中美氣候變化聯(lián)合聲明》首次正式提出于2030年左右實現(xiàn)二氧化碳排放峰值。該研究從中國2015-2050年經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、人口等發(fā)展指標假定出發(fā)，預測出相應時期的能源服務需求量，并考慮已有能源政策目標的硬性約束，采用能源系統(tǒng)優(yōu)化模型作為工具，對2015-2050年能源消費總量和結(jié)構(gòu)進行了測算，提出了能源活動二氧化碳排放于2030年達到峰值的能源消費方案。并以方案分析為基礎，從稅制改革、促進天然氣發(fā)展、推廣公私合作伙伴關系（PPP）吸引民間資本等角度，提出促進我國能源活動碳排放2030年達峰的政策建議。

關鍵詞：能源活動 碳排放 峰值方案 政策研究

中圖分類號：X502 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0016-05

The Scheme and Policies for Peaking Energy Carbon Emissions in China

Bi Chao

（Research Institute for Fiscal Science， Ministry of Finance， P.R.China，Beijing，100142，China）

Abstract：In November 2014， the Chinese Government formally proposed for the first time through the Sino-US Joint Statement on Climate Change that China would peak its carbon emission around 2030.For contributing to this national emission promise and goal， Chinas economy， industry， population and other indicators in the period of 2015～2050 were projected with the demand for energy services and an energy system optimization model was taken as a tool to measure the total energy consumption and structure. The energy system optimization model calculated with the constraints of existing energy policy objectives，then came to an energy consumption scheme which would peak the carbon emission in the year of 2030.And based on the forecasting calculations and analysis，policy recommendations on tax reformation， promotion of natural gas and spread of public-private partnerships （PPP） to attract private capital， were put forward for realizing the carbon emission peak in 2030.

Key Words：Energy Activity；Carbon Emissions；Peak Scheme；Policy Recommendations

2014年11月12日，中美雙方在北京發(fā)布《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，中美兩國元首宣布了兩國各自2020年后應對氣候變化行動，認識到這些行動是向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型長期努力的組成部分并考慮到2 ℃全球溫升目標：美國計劃于2025年實現(xiàn)在2005年基礎上減排26%～28%的全經(jīng)濟范圍減排目標并將努力減排28%；中國計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰，并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。這是我國首次正式提出2030年左右碳排放達到峰值的政策目標，為確保我國能夠?qū)崿F(xiàn)2030年碳排放達到峰值的目標，該文試圖研究提出一種能源系統(tǒng)化總投資成本最低的可行方案，并以此為基礎分析得出促進我國碳排放早日到達峰值的政策建議。

1 引言

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）研究報告提出：自工業(yè)革命以來人類活動使得大氣中二氧化碳濃度、甲烷濃度等明顯增加，這些溫室氣體濃度水平遠遠超過工業(yè)化以前幾千年的濃度水平?；跀?shù)值模擬和歸因技術，政府間氣候變化專門委員會研究認為：具有很高可信度（90%以上）的是，自1750年以來，人類活動的凈影響，即以二氧化碳為代表的溫室氣體的排放已成為氣候變暖的主要原因之一。從全球情況來看，化石能源燃燒引起的二氧化碳排放占到全球溫室氣體排放總量的一半以上。

根據(jù)《中國溫室氣體清單研究》的數(shù)據(jù)，1994年二氧化碳排放總量為30.73億噸，其中能源活動排放量為27.95億t，占排放總量的90.95%。由此可見，能源活動二氧化碳排放是我國二氧化碳的主要排放源。所以，要控制二氧化碳排放，首當其沖的是要抓住能源活動二氧化碳排放這個關鍵，要使我國碳排放在2030年左右達到峰值，也就必須使得我國能源活動的碳排放在2030年左右達到峰值。

要研究未來時期我國能源活動的碳排放情況，就必然要研究未來時期能源總量、結(jié)構(gòu)等變量，而能源總量和結(jié)構(gòu)等變量又和經(jīng)濟、社會發(fā)展狀況高度相關，甚至可以說，是未來時期我國經(jīng)濟、社會、人口、政策等因素決定了未來時期我國能源總量及結(jié)構(gòu)等變量。所以，要比較清楚地研究我國未來時期能源活動碳排放峰值問題，就必須對我國未來時期基于經(jīng)濟、社會、人口、政策等發(fā)展因素的能源供應和消費方案做一個比較定量和深入的刻畫和研究，這就需要借助定量化的研究方法和工具。

目前，國內(nèi)外研究能源活動供應、消費、碳排放等問題已經(jīng)廣泛采用能源模型這一定量化的研究方法。第一次石油危機的爆發(fā)引起了西方國家對能源問題的極大關注，政界和學術界開始研究如何保障能源供應安全，首先產(chǎn)生了以EFOM（Energy Flow Optimization Model）等為代表的能源規(guī)劃、能源供給和需求預測模型。20世紀80年代，西方國家“先污染、后治理”發(fā)展模式的弊端日益顯現(xiàn)，環(huán)境問題變得日益突出，能源利用引致的環(huán)境污染被給予了極大的關注，同時，在這一時期，氣候變暖的問題也開始越來越被關注，原有的能源規(guī)劃、能源供給和需求預測模型獲得了進一步的發(fā)展，研究者將能源利用的環(huán)境影響分析加入到能源模型中，產(chǎn)生了EFOM-ENV（Energy Flow Optimization Model-Environment）等模型。

在未來時期能源活動碳排放研究方面，清華大學張阿玲、鄭淮（2003）以能源-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)作為研究范圍，構(gòu)建了能源-經(jīng)濟-環(huán)境系統(tǒng)的混合模型，研究了我國2015-2030年的能源總量結(jié)構(gòu)、二氧化碳排放趨勢及減排成本等問題，在利用模型進行大量計算的基礎上，給出了有關我國參與氣候變化國際談判、履行溫室氣體限排國際義務的建議。

清華大學陳文穎、何建坤、高鵬飛（2004）建立了能源-環(huán)境-經(jīng)濟耦合的非線性動態(tài)規(guī)劃模型—中國MARDAL-MACRO模型，并以此對中國未來能源發(fā)展與碳排放的基準方案以及碳減排對中國能源系統(tǒng)的可能影響進行研究。

華東師范大學朱永彬（2011）從國家尺度上首先對無排放控制下的我國最優(yōu)經(jīng)濟增長路徑與碳排放趨勢進行了探討，通過對Moon-sonn模型進行改進并用于預測我國未來經(jīng)濟發(fā)展、能源消費、碳排放，預測結(jié)果顯示：我國未來經(jīng)濟增長速度將逐漸趨緩，2050年GDP總量將比2010年翻3番；能源消費量和碳排放量均出現(xiàn)先增后降的趨勢，高峰分別出現(xiàn)在2032年和2031年，峰值分別為3255Mtoe（Mtoe，百萬噸標油）和2636.6MtC（Mtc，百萬噸碳）。

2014年6月，國務院辦公廳印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，對我國能源發(fā)展提出了一系列新的政策目標和要求，同時我國政府于11月也正式提出了碳排放峰值的承諾，這些新的情況，前述研究都沒有涉及。該文應用能源系統(tǒng)優(yōu)化模型，研究2015-2050年我國能源消費總量及構(gòu)成、二氧化碳排放趨勢及峰值問題，并以模型計算結(jié)果方案為基礎，提出我國2030年能源活動碳排放達到峰值的政策建議。

2 本文的研究工具和方法介紹

2.1 能源系統(tǒng)優(yōu)化模型介紹

該能源系統(tǒng)優(yōu)化模型基本原理如下：它按照參考能源系統(tǒng)的能流網(wǎng)絡溯源而上，在由各種能源技術實現(xiàn)的終端使用環(huán)節(jié)、中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和開采環(huán)節(jié)三個節(jié)點上根據(jù)能量投入產(chǎn)出的平衡關系建立能源系統(tǒng)，以從經(jīng)濟系統(tǒng)得到的能源服務需求為外生驅(qū)動變量，根據(jù)整個能源系統(tǒng)在整個規(guī)劃期內(nèi)的貼現(xiàn)經(jīng)濟成本（包括技術投資額、運行維護成本及其他）最小化來進行能源技術的選擇。該模型本質(zhì)上是建立在參考能源系統(tǒng)基礎之上的跨時段線性優(yōu)化數(shù)學問題，其目標函數(shù)是計算時期內(nèi)能源系統(tǒng)成本的基年折現(xiàn)值，模型的求解過程是應用GAMS的優(yōu)化算法求解滿足一系列約束條件的決策變量的值，使得目標函數(shù)值最小化。

本研究中，模型選取2010年為基年，規(guī)劃期為2015-2050年，每5年為一個時段，為了使模型從我國能源系統(tǒng)的實際出發(fā)進行規(guī)劃和剔除模型計算的尾端效應，模型的實際計算期為2005年-2060年，其中： 2010，2015，2020，…，2055，2060為節(jié)點年。

折現(xiàn)率是資金時間價值的反映，由于所有的成本都發(fā)生在模型運算時期的不同時點上，因此需要將他們折現(xiàn)到基年。折現(xiàn)成本之和即為模型優(yōu)化的目標函數(shù)。很顯然，折現(xiàn)率的選擇非常重要，它定義了優(yōu)化過程中不同時段的權重。高折現(xiàn)率使得現(xiàn)期的權重更大，而低折現(xiàn)率會減小這一權重，有利于那些高投資成本低運行成本的技術。原則上，折現(xiàn)率應該等于長期真實利率。由于能源系統(tǒng)的總成本的主要構(gòu)成部分是大型能源建設項目的投資成本，所以本論文參照2006年國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合建設部頒布的《建設項目評價方法與參數(shù)（第三版）》有關規(guī)定，將模型的折現(xiàn)率設為8%。

2.2 經(jīng)濟社會驅(qū)動因素假定

2014年5月，中共中央總書記、國家主席習近平同志在河南考察時首次提出“新常態(tài)”的概念；11月，他在APEC工商領導人峰會開幕式主旨演講中，第一次對中國經(jīng)濟新常態(tài)進行了全面闡述和解讀時指出，新常態(tài)下中國經(jīng)濟的不同于過去30年的特征有三：一是從高速增長轉(zhuǎn)為中高速增長；二是經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級，第三產(chǎn)業(yè)消費需求逐步成為主體；三是從要素驅(qū)動、投資驅(qū)動轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動。

該文以中國經(jīng)濟“新常態(tài)”為總指導，從過去10年我國經(jīng)濟社會發(fā)展變遷的實際出發(fā)，尤其結(jié)合我國2009年以來最近幾年的經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、人口變化情況和趨勢，對2015-2050年我國經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、人口等模型驅(qū)動因素進行合理假定（表1～表3）。

2.3 模型輸入

基于前述對我國2015-2050年GDP增速、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口總量及城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)的假定，可得出2015-2050年我國GDP總量、三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、人口城鄉(xiāng)分布等預測數(shù)值，根據(jù)計量回歸法、能源彈性系數(shù)法、能源服務強度法等方法建立的經(jīng)濟、人口數(shù)據(jù)與下述31種能源服務需求種類的數(shù)量關系，預測得出2015-2050年下述31中能源服務需求數(shù)值并輸入能源系統(tǒng)優(yōu)化模型，從而驅(qū)動模型進行計算求解（表4）。

2.4 模型的政策約束條件設置

模型運行的約束條件主要考慮了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》、《中美氣候變化聯(lián)合聲明》兩大政策因素，模型將簽署兩個文件的具體政策目標作為模型求解的輸入條件。

《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》提出，到2020年要實現(xiàn)以下能源發(fā)展目標：（1）一次能源消費總量控制在48億t標準煤左右，煤炭消費總量控制在42億t左右；（2）國內(nèi)一次能源生產(chǎn)總量達到42億t標準煤，能源自給能力保持在85%左右，石油儲采比提高到14～15；（3）非化石能源占一次能源消費比重達到15%，天然氣比重達到10%以上，煤炭消費比重控制在62%以內(nèi)；（4）新建燃煤發(fā)電機組供電煤耗低于300 g/kWh標準煤；（5）累計新增常規(guī)天然氣探明地質(zhì)儲量5.5萬億m3，年產(chǎn)常規(guī)天然氣1850 m3；（6）頁巖氣產(chǎn)量力爭超過300億m3，煤層氣產(chǎn)量力爭達到300億m3；（7）堅持煤基替代、生物質(zhì)替代和交通替代并舉的方針，科學發(fā)展石油替代，形成石油替代能力4000萬t以上；（8）現(xiàn)役60萬kW（風冷機組除外）及以上機組力爭5年內(nèi)供電煤耗降至每千瓦時300克標準煤左右；（9）核電裝機容量達到5800萬kW，在建容量達到3000萬kW以上；（10）力爭常規(guī)水電裝機達到3.5億kW左右；風電裝機達到2億kW，風電與煤電上網(wǎng)電價相當；光伏裝機達到1億kW左右，光伏發(fā)電與電網(wǎng)銷售電價相當；地熱能利用規(guī)模達到5000萬t標準煤。

《中美氣候變化聯(lián)合聲明》提出要實現(xiàn)如下碳排放和能源發(fā)展目標：（1）2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰；（2）到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。

3 中國能源活動碳排放2030年峰值方案

基于上述模型設置和計算，得出了如下能源活動和碳排放方案（表5～表7）：一次能源消費總量從2015年的39.1億t標準煤逐步增長到2050年的62.65億t標準煤，年度能源消費總量的增速逐步趨緩，從2015年的年度同比增速1.8%逐步降低到2050年度同比增速0.6%；能源活動的碳排放量經(jīng)歷先較快增長達到峰值后緩慢下降的趨勢，從2015年的21.8億t增長到2030的25.5億t，平均每年增加排放2470t碳，并在2030年達到峰值，此后碳排放開始緩慢下降，逐步下降到2050年的24.9億t，平均每年減少排放300萬t碳。

能源活動碳排放達到峰值并不等于一次能源消費總量也要達到峰值，按照《中美氣候變化聯(lián)合公報》，中國二氧化碳排放需于2030年左右達到峰值，這意味著，2030年以后中國一次能源消費總量繼續(xù)增長的情況下，非化石能源在能源消費總量的占比必須大幅度提高，即能源消費增量必須通過非化石能源來滿足，而且還必須實現(xiàn)用非化石能源對化石能源消費存量進行逐步替代，從而壓縮化石能源在一次能源消費總量中的比重。

為了使得我國能源活動碳排放在2030年達到峰值以后逐步減少，必須使得2030年我國非化石能源消費占比達到20%，且煤炭消費占比必須持續(xù)減少、非化石能源消費占比持續(xù)增長，即煤炭消費占比須從2030年的60%降低到2050年的45%，而非化石能源消費占比要從2030年的20%增長到2050年的36%，非化石能源2050年的絕對消費量相當于2015年的4.8倍還多。

3 政策建議

3.1 提高資源稅率，加快調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)

在原油、天然氣的資源稅“從價”改革啟動之后，我國從2014年12月起1日起實施煤炭資源稅從價計征改革，煤炭資源稅由從量計征改為從價計征后，結(jié)合資源稅費規(guī)模、企業(yè)承受能力、煤炭資源賦存條件等因素，將稅率幅度確定為2%～10%，由省區(qū)市人民政府在此幅度內(nèi)擬定適用稅率，現(xiàn)行稅費負擔較高地區(qū)要適當降低負擔水平；同時，原油、天然氣礦產(chǎn)資源補償費費率降為零，相應將資源稅適用稅率由5%提高至6%。

與國外資源稅相比較，我國現(xiàn)行資源稅制存在征收范圍較窄、稅率過低等問題，突出問題是我國資源稅率過低。比如，澳大利亞聯(lián)邦政府將向年利潤超過7500萬澳元的煤和鐵礦石企業(yè)征收礦產(chǎn)資源租賃稅，稅率為應稅利潤的30%。加拿大的資源開采稅征稅范圍涉及石油、天然氣、煤炭、森林、礦物等資源，稅率一般為18%～20%。此外，國外政府還就資源級差地租征收資源稅收性質(zhì)的資源權利金，大部分國家的石油、天然氣資源權利金費率在10%～20%之間，美國為12.5%，馬來西亞為16.7%，巴基斯坦為10%，法國為12.5%，挪威為8%～20%，沙特阿拉伯為8%～20%。

在資源稅制改革中，我國應借鑒國外的資源稅制，較大幅度地提升我國的資源稅率水平，必要時由國家稅務局確定征收稅率，防止地方保護主義行為造成資源稅率過低，無法起到促進節(jié)約資源開采、保護生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用。我國較大幅度地提高煤炭、石油、天然氣的資源稅稅率，完善資源級差調(diào)節(jié)機制，有助于減輕我國經(jīng)濟社會對化石能源的依賴，加快可再生能源對化石能源的替代，從而優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)。

3.2 建立健全環(huán)境保護稅制，征收碳稅，逐步控制和壓縮碳排放空間

一直以來，煤炭、石油在我國一次能源消費總量中的占比居高不下，一個很重要的原因就是煤炭、石油使用過程中帶來的環(huán)境負外部性沒有得到制度上的矯正，其直接經(jīng)濟成本低于其社會綜合成本。比如，煤炭燃燒產(chǎn)生的煤灰等固廢、二氧化硫等廢氣以及石油燃燒產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境造成了危害，相應治理環(huán)境的成本和代價并沒有反映到煤炭、石油的成本價格中，這就造成了煤炭、石油的過度使用，過度使用和過度依賴同時造成了巨大的碳排放量。

通過建立完善環(huán)境保護稅制，對能源使用產(chǎn)生的大氣污染物、水體污染物、固體廢物等進行征稅，相應可以提高煤炭、石油的使用成本，抑制經(jīng)濟社會對其消費和依賴，另一方面也有助于提升非化石能源對煤炭、石油的價格競爭力，從而促進可再生能源等非化石能源對煤炭、石油的有效替代，進而減少煤炭、石油消費量和碳排放量。

為直接地調(diào)控碳排放量，我國應在完成環(huán)境保護稅立法、建立起環(huán)境保護稅制之后開征碳稅，對在生產(chǎn)、經(jīng)營等活動過程中向自然環(huán)境排放二氧化碳的行為進行征稅，可根據(jù)煤炭、石油、天然氣等化石能源的含碳量以及工藝工程排放系數(shù)測算出二氧化碳排放量作為碳稅的計稅依據(jù)。通過碳稅稅率的高低水平，可以有效影響我國碳排放的峰值大小以及峰值到來的時間早晚；逐步提高碳稅稅率，可以加快我國低碳或者零碳能源對化石能源的替代，也可降低我國碳排放的峰值水平。

3.3 多措并舉大力發(fā)展天然氣能源

天然氣在替代煤炭、石油方面具有成本低、效率高等優(yōu)勢，未來時期在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的地位日趨重要。要擴大天然氣在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比，鑒于我國“少氣”的國情，必須通過加大國內(nèi)天然氣資源勘探力度、擴大天然氣進口等途徑保障天然氣的穩(wěn)定供應。

一方面，我國要積極利用海外資源，實現(xiàn)天然氣進口多元化，堅持管道天然氣與液化天然氣進口并舉，通過發(fā)起成立天然氣進口國家聯(lián)盟的形式，聯(lián)合臺灣地區(qū)、日本、韓國等天然氣需求較大的進口國，增強議價和統(tǒng)一行動的能力，改變我國在進口天然氣議價上的被動局面。

另一方面，我國必須加快國內(nèi)天然氣基礎設施建設，改善我國天然氣管網(wǎng)和儲氣設施建設滯后面貌。當前，我國天然氣輸氣管網(wǎng)總長5.5萬km，不到德國的1/2、美國的1/9，相關儲氣設施建設滯后，制約了我國天然氣進口和調(diào)度。下一步，我國必須加快天然氣管網(wǎng)和儲氣設施建設，為天然氣消費奠定基礎。美國天然氣市場成長壯大過程中，主要的推動力量是民間投資興建了大量的管網(wǎng)、儲氣設施，我國應借鑒美國天然氣基礎設施吸引民間資本投入的經(jīng)驗，破除壟斷力量，積極放開市場、準入管制，借助民間資本加快建設和完善天然氣管網(wǎng)、儲氣等設施。

3.4 鼓勵推廣PPP模式，吸引民間資本投入可再生能源基礎設施建設

非化石能源主要包括可再生能源和核能，因核能安全性問題一直未得到較好解決且全生命周期投資成本巨大影響了其推廣應用范圍和規(guī)模，所以，水電、風電、太陽能發(fā)電等可再生能源將是我國非化石能源的主要構(gòu)成部分，為擴大非化石能源在一次能源消費總量中的占比，必須大力發(fā)展可再生能源，我國具備開發(fā)利用可再生能源的良好資源稟賦條件。

我國可再生能源資源豐富，具有巨大的開發(fā)利用空間。中國工程院中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究組得出以下結(jié)論：（1）風能資源可開發(fā)量約為7億～12億kW，其中陸地風能資源可開發(fā)量約為6億～10億kW，海上風能資源可開發(fā)量約為1億～2億kW；（2）關于太陽能資源，我國已有建筑屋頂面積總計接近100億km2，20%的面積可以用于太陽能熱水器即安裝20億km2的太陽能熱水系統(tǒng)，可以替代3億多t的標準煤；20%的屋頂總面積可以安裝約20億km2的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，此外，可利用2萬km2的荒漠面積來安裝太陽能光伏系統(tǒng)，總計在2.2萬km2的面積上可安裝太陽能光伏發(fā)電容量約22億kW，年發(fā)電量可達到2.9萬億kwh；（3）關于生物質(zhì)能能源資源，按照2005年有機廢棄物可用量加上邊際性土地生物質(zhì)原料植物產(chǎn)能的方法計算，我國生物質(zhì)原料資源的年產(chǎn)能是7.9億t標準煤，若按推測的2030年有機廢棄物可用量加上邊際性土地生物質(zhì)原料植物產(chǎn)能計算，我國生物質(zhì)原料資源的年產(chǎn)能為8.99億t標準煤。

受財政收支限制，我國政府對可再生能源基礎設施的投入力度較為有限，目前僅以補貼方式支持開發(fā)可再生能源，與此同時，民間資本對可再生能源設施投入力度也遠遠不夠。根據(jù)世界銀行民間資本投入可再生能源設施建設數(shù)據(jù)庫，1990-2012年，我國以公私合作伙伴關系的模式建成的生物質(zhì)、地熱、常規(guī)水電、小水電、太陽能、風能等發(fā)電設施共計130個，另外還有22個可再生能源發(fā)電設施項目正在建設當中，已建成可再生能源發(fā)電裝機容量達2044萬千瓦，占2013年我國可再生能源發(fā)電累計裝機容量的比重為5.4%，累計完成投資134億