煤炭清單與減排政策研究.pdf

1、能源在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中占有舉足輕重的地位，同時(shí)能源也是CO2排放的幾乎全部來源。目前我國CO2排放量已經(jīng)超過美國，成為世界上排放量最多的國家，占比接近1/4。未來我國能源需求的動(dòng)力依然較強(qiáng)，相應(yīng)產(chǎn)生的排放問題將愈來愈成為國際關(guān)注的焦點(diǎn)，面臨較大的國際壓力。煤炭是我國CO2排放的最主要來源，占比70％以上，因此，研究我國煤炭相關(guān)CO2排放的構(gòu)成、選擇關(guān)鍵領(lǐng)域并實(shí)施減排政策，將大大減緩我國CO2排放增長的進(jìn)程。
　　 CO2排

2、放清單是指一定時(shí)期內(nèi)用于記錄和報(bào)告人為產(chǎn)生的CO2排放量的詳細(xì)列表，周期通常為一年。CO2排放清單的編制范圍包括國家層面、區(qū)域和城市層面、企業(yè)層面以及產(chǎn)品生命周期過程等。政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)發(fā)布的一系列溫室氣體清單指南為研究和編制CO2排放清單提供了指導(dǎo)原則。將煤炭這一特定的能源品種作為單獨(dú)的部分編制相應(yīng)的清單，對我國而言，具有特別重要的意義，因此本文提出了煤炭清單的概念，煤炭清單，即國家煤炭利用相關(guān)的CO2排放清單，是

3、指一定時(shí)期內(nèi)(通常為一年)記錄和報(bào)告一國范圍內(nèi)因煤炭利用而產(chǎn)生的CO2排放的詳細(xì)列表。從研究對象上來看，煤炭清單是國家CO2排放清單的一部分。從研究方法上看，一種是在國家CO2排放清單體系下，基于煤炭消費(fèi)側(cè)的排放清單方法；另一種是基于煤炭生產(chǎn)和銷售側(cè)的排放清單方法；而國家CO2排放清單則是基于能源消費(fèi)側(cè)的排放清單方法；產(chǎn)品CO2排放清單是基于產(chǎn)品生命周期過程的排放清單方法。
　　 本文詳細(xì)分析了當(dāng)前我國煤炭相關(guān)統(tǒng)計(jì)體系的主要特點(diǎn)

4、，指出其對于編制煤炭清單的挑戰(zhàn)和優(yōu)勢，認(rèn)為在我國目前的統(tǒng)計(jì)體系下，難以應(yīng)用基于煤炭消費(fèi)側(cè)的排放清單方法；而我國當(dāng)前的煤炭生產(chǎn)和銷售側(cè)數(shù)據(jù)相比更適合應(yīng)用基于煤炭生產(chǎn)和銷售側(cè)的排放清單方法來編制煤炭清單，該方法在理論上是IPCC推薦的參考方法的擴(kuò)展；其現(xiàn)實(shí)依據(jù)是我國煤炭基本處于自給自足的狀態(tài)，煤炭銷售量主要流向國內(nèi)用煤部門，進(jìn)出口量相比生產(chǎn)消費(fèi)量非常小。
　　 本文通過研究發(fā)現(xiàn)，2005年電力部門耗煤產(chǎn)生的CO2排放量占煤炭相關(guān)排放

5、總量的49％，相比1994年的37.2％有較大提高。由于電力是能源的高級(jí)形式，能源電化比例越高，能源效率也較高，因此上述比例在未來還將有不斷提高的趨勢。將電力作為我國未來減排的重點(diǎn)領(lǐng)域，符合我國的基本國情和未來發(fā)展的基本趨勢。
　　 本文對電力部門未來CO2排放趨勢和減排政策的分析分別采用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析和能源系統(tǒng)工程兩種方法，前者對于確定未來我國排放總量趨勢、煤炭相關(guān)排放趨勢以及電力相關(guān)排放趨勢具有重要意義，主要采用環(huán)境庫茲涅茨

6、曲線的基本思想，著重分析CO2排放強(qiáng)度(而非CO2排放量)和人均GDP(即經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段)之間的關(guān)系，結(jié)合我國“十二五”期間CO2排放強(qiáng)度下降17％的規(guī)劃目標(biāo)，并基于政策一致性原則，確定未來我國CO2的排放趨勢及其排放峰值。分析結(jié)果表明，我國將在2038年達(dá)到CO2排放的峰值，煤炭利用相關(guān)CO2排放的峰值將在該年份之前達(dá)到，電力相關(guān)CO2排放峰值亦將在該年份左右達(dá)到。環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法從政策角度很好地評(píng)估了我國CO2排放強(qiáng)度下降目標(biāo)的涵義，分

7、析表明，我國“十二五”期間提出的排放強(qiáng)度下降目標(biāo)相比國際經(jīng)驗(yàn)更為激進(jìn)，反映了我國在控制CO2排放方面所做出的積極努力。
　　 但環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法仍存在一定局限性，特別是從能源利用到CO2產(chǎn)生的作用過程來看，經(jīng)歷了終端需求、能源轉(zhuǎn)化和能源供應(yīng)等過程，影響排放的各復(fù)雜因素?zé)o法體現(xiàn)出來，因此，對具體實(shí)施CO2減排政策的指導(dǎo)作用甚微。
　　 能源系統(tǒng)工程方法在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用則分別從微觀角度分析了電力的終端需求、發(fā)電技術(shù)的評(píng)價(jià)以及

8、發(fā)電能源的供應(yīng)等問題，在電力系統(tǒng)分析中應(yīng)用兩種框架--基于情景設(shè)置的核算框架(情景分析框架)和優(yōu)化分析框架。前者主要基于電力需求主要因素、電力技術(shù)發(fā)展主要因素的情景設(shè)置，對電力需求量和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行“自底向上”核算；分析結(jié)果表明，基準(zhǔn)情景下，2020、2030、2040和2050年的電力需求分別為5004.00，6418.65，8095.83和9443.16TWh。從供給側(cè)來看，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、政策以及環(huán)境等因素，設(shè)置了電力供給

9、結(jié)構(gòu)情景，結(jié)果表明，各種技術(shù)呈現(xiàn)漸進(jìn)式發(fā)展，水電、核電對傳統(tǒng)煤電的替代作用較為明顯，碳捕集與碳封存(CCS)技術(shù)發(fā)展緩慢。本文還特別分析了能源技術(shù)成本隨著技術(shù)規(guī)模的變化而變化，應(yīng)用能源技術(shù)學(xué)習(xí)曲線擬合這種關(guān)系，對風(fēng)電和碳捕集技術(shù)進(jìn)行分析和比較，結(jié)果顯示，風(fēng)電的單位CO2減排成本略高于碳捕集技術(shù)，但考慮了碳運(yùn)輸和封存成本之后，后者將略高于前者。
　　 優(yōu)化分析框架是在電力需求量和CO2排放量約束條件下，研究使得電力系統(tǒng)成本最小化的

10、電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)。優(yōu)化結(jié)果表明，除了需要繼續(xù)發(fā)展水電之外，未來我國還需要優(yōu)先增加超(超)臨界等高參數(shù)燃煤機(jī)組的比例，不斷降低低參數(shù)燃煤機(jī)組比例。另外，更嚴(yán)格的CO2排放約束使得核電機(jī)組的成本有效性也逐漸體現(xiàn)出來。從2040年之后超(超)臨界燃煤機(jī)組基礎(chǔ)上的CCS技術(shù)才具有經(jīng)濟(jì)競爭力。相比較而言，風(fēng)電機(jī)組由于其自身成本較高、壽命較短等問題，難以有較大的發(fā)展，且風(fēng)電由于壽命較短，其裝機(jī)規(guī)模呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)。
　　 能源系統(tǒng)工程方法為政府制定

11、電力減排規(guī)劃政策提供了指導(dǎo)，情景分析過程更為主觀，且對技術(shù)的評(píng)價(jià)靜態(tài)、獨(dú)立，沒有考慮技術(shù)特征的動(dòng)態(tài)變化及技術(shù)之間的選擇過程，但其考慮的因素更為全面，特別是在政策引導(dǎo)、管理因素的考慮上，這些因素是難以量化的；優(yōu)化分析框架更為客觀、科學(xué)，考慮各種技術(shù)之間的動(dòng)態(tài)變化、選擇和互動(dòng)，但政策目標(biāo)單一，且由于很多因素難以量化，導(dǎo)致分析可能產(chǎn)生片面性。本文提出了規(guī)劃政策所需要遵循的主要原則，即系統(tǒng)性、科學(xué)性、目標(biāo)性、完整性和可靠性原則，指出了它們之間的

12、關(guān)系。認(rèn)為當(dāng)前主要任務(wù)是，需要在優(yōu)化分析框架基礎(chǔ)上，繼續(xù)考慮其它更多、更為復(fù)雜的因素，將之量化并納入到該框架中，即在系統(tǒng)性、科學(xué)性和目標(biāo)性前提下，不斷提高完整性。本文基于Lingo軟件開發(fā)了優(yōu)化分析程序，為進(jìn)一步拓展相關(guān)研究奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 由于可靠性原則是最難以得到保證的原則，必須依賴健全的能源與碳排放統(tǒng)計(jì)、報(bào)告和核查體系。這也是當(dāng)前規(guī)劃政策所面臨的最大障礙。可靠性原則同樣也是決定我國能否有效實(shí)施基于市場的機(jī)制--碳

13、排放交易機(jī)制的最重要因素。只有在基于配額拍賣的碳排放交易機(jī)制下，可以通過企業(yè)的自我選擇來解決數(shù)據(jù)和信息的可靠性問題，但其必須依賴完善的市場體系，這在我國還有相當(dāng)長一段路需要走。
　　 本文采用層層遞進(jìn)的過程，首先采用基于生產(chǎn)和銷售側(cè)的排放清單方法對煤炭清單進(jìn)行研究，選擇關(guān)鍵領(lǐng)域和類別--電力，然后針對電力系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境經(jīng)濟(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)以及系統(tǒng)工程學(xué)分析，并對相關(guān)政策進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 第一，提出煤炭清單的概念，

14、并對其理論體系進(jìn)行初步闡釋，劃分基于消費(fèi)側(cè)的排放清單方法與基于生產(chǎn)和銷售側(cè)的排放清單方法。在我國煤炭相關(guān)生產(chǎn)、銷售、消費(fèi)等活動(dòng)水平數(shù)據(jù)、排放因子數(shù)據(jù)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)體系基礎(chǔ)上，認(rèn)為基于煤炭生產(chǎn)和銷售側(cè)的排放清單方法編制煤炭清單具有一定優(yōu)勢，據(jù)此編制了2005年煤炭清單，并對其進(jìn)行不確定性分析。
　　 第二，本文將已經(jīng)出臺(tái)的CO2排放強(qiáng)度規(guī)劃目標(biāo)納入到相關(guān)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)模型框架中，將目標(biāo)進(jìn)行分解，得到不同分解路徑下的CO2排放總體趨勢。在當(dāng)

15、前國內(nèi)外相關(guān)研究中尚屬首次，該方法具有可移植性，在能耗強(qiáng)度目標(biāo)甚至其它各種規(guī)劃目標(biāo)的分析中都具有參考價(jià)值。
　　 第三，本文嘗試建立一套應(yīng)用于電力系統(tǒng)的能源系統(tǒng)工程分析框架，研究其政策涵義。該分析框架包含基于情景設(shè)置的核算框架與有約束條件下的優(yōu)化框架。傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)工程分析雖然都涉及了各主要方面，但主要針對的是整個(gè)能源系統(tǒng)，如LEAP和MARKAL模型，且在電力需求分析中，通常采用計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析方法，忽略了形成電力需求的基本要素，

16、本文采用“擬專家判斷”的方法，影響電力需求的各基本要素進(jìn)行細(xì)致分析，包括文獻(xiàn)綜述、實(shí)地調(diào)研等，形成一套“擬專家判斷”數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的分布來分析電力需求的情景；電力供應(yīng)情景分析與一般的專家判斷法不同，主要采用因素綜合分析法，即厘清影響電力供應(yīng)技術(shù)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、政策以及環(huán)境等因素，并設(shè)置各自的權(quán)重，據(jù)此對各種技術(shù)進(jìn)行綜合判斷并設(shè)置相應(yīng)的情景；電力供應(yīng)優(yōu)化分析以約束條件下的最優(yōu)化為基本思想，與MARKAL模型電力系統(tǒng)模塊不同的是，本

17、文考慮的是電力系統(tǒng)成本最小化而非投資費(fèi)用的最小化，且將技術(shù)學(xué)習(xí)曲線納入到分析框架中。本文還開發(fā)了基于Lingo軟件的電力供應(yīng)優(yōu)化分析程序，該程序具有相當(dāng)大的靈活性，不僅方便計(jì)算，還便于在以后的研究中將更多、更為全面的約束條件考慮在內(nèi)。
　　 第四，能源系統(tǒng)工程分析方法依賴的重要基礎(chǔ)是主要電力技術(shù)的評(píng)價(jià)，在電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中，本文引入了技術(shù)學(xué)習(xí)曲線，結(jié)合技術(shù)推廣路徑，對我國風(fēng)電技術(shù)和碳捕集技術(shù)進(jìn)行投資支出、推廣時(shí)間以及減排成本分析

18、和比較。這一分析路徑和方法在目前國內(nèi)能源研究中還較少見到。
　　 本文從總體上嘗試為煤炭利用相關(guān)的CO2排放問題提供全面、細(xì)致的分析框架，從側(cè)重歷史排放的排放清單研究到側(cè)重未來發(fā)展的環(huán)境經(jīng)濟(jì)分析、情景分析與優(yōu)化框架；從宏觀趨勢分析到基于詳細(xì)技術(shù)特征的“自底向上”分析；從技術(shù)自身的評(píng)價(jià)到技術(shù)戰(zhàn)略選擇再到技術(shù)支持政策與機(jī)制分析。對于具有明顯交叉特點(diǎn)的能源環(huán)境學(xué)科，上述分析框架為其建設(shè)提供了一定參考，具有重要理論意義。當(dāng)然，本文沒有能