“双碳”战略背景下能源经济发展路径的思考_周宇杰.pdf

202212大众用电|“双碳”战略背景下能源经济发展路径的思考上海电力大学周宇杰国网湖南省电力有限公司宋军英节能减排能源和经济之间存在着密不可分的关联，相互影响，相互促进。为了实现中华民族的伟大复兴，我国制定了两个一百年的奋斗目标，同时，也提出了在2030年实现碳达峰、在2060年达到碳中和的“双碳”战略，并给出了2030年与2060年非化石能源消费比重等具体目标值。但由于“双碳”战略与第二个百年目标时间节点相近，两大战略目标相互交织、相互影响、相互促进，所以在具体实践过程中必须统筹考虑。本文从分析国内外能源经济发展现状及目标出发，研究了能源与经济之间的关系，探讨了“双碳”战略对能源经济发展的影响，依据定量计算方法，尝试从产业结构调整和能源结构转型两方面探讨可行的实现路径。1能源经济发展现状与展望1.1国内外能源经济发展现状1.1.1国内外经济发展现状改革开放以来，我国GDP总量逐年增长，2021年GDP总量达到17.73万亿美元。同时，我国的人均GDP也同步上升，2021年达到1.2万美元，超过了世界平均水平。然而，与世界发达国家相比，我国的经济发展质量和人均GDP还存在较大差距。2021年，我国人均GDP不足日本的30%和美国的20%。一、二产业在GDP中的占比偏高，2020年我国一、二产业占比总和达到了45%以上；而德国2020年一、二产业占比总和在30%以下。因此，我国还需推动经济的总量与质量共同提升。1.1.2国内外能源消耗现状随着经济的长期高速发展，我国能源消费总量快速增长，2021年更是达到约52.4亿吨标准煤。2020年，我国一次能源消费主要集中在煤炭、原油和天然气等种类上，一次电力及其他能源占比小，仅为16%，全球平均水平为32%。由此可见，目前我国能源消费中化石能源的占比过高，能源结构与同时期发达国家相比仍有很大差距。1.1.3国内外单位GDP能耗现状2019年，世界单位GDP能耗平均水平为2.46吨标准煤/万美元，我国为3.31吨标准煤/万美元，高出世界平均水平35%。美国、德国等发达国家同年数据大约是我国的1/3至1/2。由此看出，我国的能源利用效率较低，与世界先进国家的差距较大。1.2第二个百年目标能源经济发展展望1.2.1第二个百年目标经济发展预期按照第二个百年目标要求，以当前欧洲的经济发展水平作参照，我国应于2025年达到高收入国家标准，人均GDP超过1.32万美元；2035年基本实现社会主义现代化，达到中等发达国家水平，人均GDP超过2.3万美元；2050年建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国，人均GDP超过3.3万美元，达到目前欧盟27国的平均水平（3.38万美元）；2060年继续发展成为世界强国，人均GDP超过3.9万美元，超过当前欧元区19国的平均水平（3.77万美元）。1.2.2第二个百年目标能源需求预测基于我国2010-2021年的GDP总量与20102021年的能源消耗总量，可以看出GDP总量与能源消耗总量基本呈一次函数关系。设2010年至2021年我国GDP总量为A（万亿美元），能源消费总量为B（万吨标准煤），k1为比例系数，C为常数，则有：B=k1A+C（1）利用最小二乘法对二者进行拟合，得k1=14287，C=278716。根据我国在2025年、2035年、2050年和2060年各发展节点的人均GDP目标，我国人口数量按14亿计算，可得各发展节点的GDP总量约为18.5万亿、32.2万亿、46.2万亿和54.6万亿美元，再由式（1）计算可知我国各发展节点的能源消费总量将分别达到约54.3亿、73.8亿、93.8亿、105.8亿吨标准煤。由此可见，要实现第二个百年目标，我国还需要消耗大量的能源。2“双碳”战略对能源经济发展的影响29|大众用电202212节能减排2.1碳排放现状随着我国经济的发展，能源消费总量不断攀升，碳排放总量也不断增长。我国碳排放总量（以CO2计）由2016年的91.4亿吨上升到了2021年的103亿吨，平均每年增长约2亿吨，增长率为2%左右。从行业来看，2020年碳排放前三的行业分别是燃煤电厂、钢铁和水泥行业，总占比超过了全国总量的60%。其他20余个行业只占不到40%。总的来说，我国碳排放主要集中在重工业。2.2碳汇量现状我国林地的碳汇量占比约80%，草地的碳汇量占比约15%，水域和未利用地碳汇量占比约5%。我国2018年的森林碳汇量约为20.6亿吨CO2，由此可计算出全国整体生态碳汇量约为26亿吨CO2。而我国当前的碳排放量已经远远大于当前的生态碳汇量，约为4倍左右，离碳中和目标实现还有一定距离。2.3“双碳”战略与能源经济发展矛盾分析为了实现第二个百年目标，我国经济还需要以较高的速度持续增长，并消耗大量的能源。在不改变产业结构和能源结构且技术进步没有突破性进展的情况下，根据我国的能源消费总量以及2021年单位能源消费的碳排放量，可计算得出我国2025年、2035年、2050年和2060年的碳排放总量将分别达到107亿吨、145亿吨、185亿吨和208亿吨，如碳排放量持续上升，则无法实现碳达峰。综合未来森林覆盖率和活立木蓄积量的增长情况，碳汇量按平均每年1%的增长速度保守计算，则我国2025年、2035年、2050年和2060年的碳汇量分 别 为27.9亿、30.8亿、35.8亿、39.5亿吨，碳排放量与碳汇量的比值分别为3.84、4.71、5.17、5.27，也无法实现碳中和。因此，“双碳”战略目标的提出，对我国第二个百年目标的能源经济发展造成了严峻的冲击和挑战，如何既能保证经济发展速度，又能降低能源使用的碳排放量以实现“双碳”战略目标，这是本文探讨和思考的主要问题和方向。3“双碳”战略背景下能源经济发展路径分析3.1总体思路与方向为了保证第二个百年目标所需的2050年GDP总量、人均GDP和经济发展速度，能源消费总量增长无法避免。我国首先应尽量降低单位GDP的能耗强度，从而降低能源消费总量增长的幅度。其次应按照“双碳”战略目标的要求，通过调整能源结构和工业固碳来降低CO2排放的增长速度，同时尽可能提高整体碳汇量。因此，从能源经济领域的角度来分析，可采取以下措施：一是不断推进科学技术进步和优化调整产业结构，尽量降低单位GDP的能耗强度以控制能源消费总量。二是不断推进能源生产消费革命和优化调整能源结构，尽量提高可再生清洁能源的占比，从而降低能源消费的碳排放。从生态环保领域的角度来分析，也可采取以下措施：一是不断植树造林以提升自然生态碳汇量。二是不断研究工业固碳新方法以减少排入大气中的CO2总量。3.2单位GDP能耗与产业结构调整由1971年至2019年全世界近50年的单位GDP能耗强度数据可以看出，发达国家能耗强度均逐渐趋近于1吨标准煤/万美元，如果没有科学技术发展的革命性突破，1吨标准煤/万美元的单位GDP能耗强度将是我国在20502060年间实现两大战略目标时的可能值，而我国在2019年单位GDP能耗强度高达3.31吨标准煤/万美元，高出世界平均水平。设我国历年单位GDP能耗强度为Y，年份为X，根据相关数据，利用最小二乘法可得出Y与X的关系式为：Y=-0.2181（X-2010）+5.4845（2）令Y=1，可得X2031，则可知我国预计于2031年单位GDP能耗强度降至1吨标准煤/万美元。还可计算出我国2025年、2035年、2050年和2060年的单位GDP能耗强度分别为2.21吨、1吨、1吨、1吨标准煤/万美元，能源消费总量分别为44亿、32.2亿、46.2亿、54.6亿吨标准煤。2021年，我国碳排放总量约为103亿吨，如果能源结构不做调整，以2021年单位能源消费的碳排放量为标准，2060年我国的碳排放总量预计将为107.3亿吨，比原预期碳排放量（208亿吨）降低约49%。尽管如此，我国2060年碳排放量仍为碳汇量的2.72倍。因此，仅仅通过调整产业结构、降低单位GDP能耗强度来实现“双碳”战略背景下能源经济发展路径还远远不够。3.3可再生能源占比与能源结构转型实现能源结构转型应从两方面着手：一是不断提高可再生清洁能源的比例，实现能源生产结构的30202212大众用电|节能减排转型。二是不断提高电能占终端能源消费的比重，实现能源消费结构的转型。目前我国的能源生产结构特点是以煤为主，2020年非化石能源占一次能源消费的比重仅为16%。为了构建以新能源为主体的新型电力系统并顺利实现碳中和，如果2030年和2060年将非化石能源占一次能源消费的比重分别提升至25%和80%，电能占终端能源消费的比重分别提升至39%和70%，那么，我国在通过调整产业结构，使单位GDP能耗强度于2031年后保持为1吨标准煤/万美元的情况下，2060年的碳排放量将由107.3亿吨降至25.5亿吨左右，可低于2060年全国预期碳汇量39.5亿吨，确保在“双碳”战略背景下实现能源经济发展。3.4考虑区域特征的路径选择只有产业结构优化与能源结构优化双管齐下，在”双碳”战略背景下完成能源经济发展才具有可行性。通过分析可知，在单位GDP能耗强度为1吨标准煤/万美元且非化石能源占一次能源消费的比重为80%的条件下，我国2060年碳排放量仅为碳汇量的64.6%，预留有较大的调整空间。在我国2060年单位GDP能耗强度为1吨标准煤/万美元的条件下，非化石能源占一次能源消费的比重仅需达到约69%即可完成双碳战略。同时，当我国2060年非化石能源占一次能源消费的比重达到80%时，我国单位GDP能耗强度仅需降低至1.55吨标准煤/万美元即可完成“双碳”战略。因此，“双碳”战略背景下能源经济发展路径的合理区间是：单位GDP能耗强度在1.55吨标准煤/万美元以下、非化石能源占一次能源消费的比重在69%以上，在此区间中满足“双碳”战略约束的每一个单位GDP能耗与非化石能源占比的交汇点都是一条实现第能源经济发展的可行路径。我国地域广阔，各地区经济发展水平与能源禀赋各不相同，各地政府应因地制宜，对自身实施优化产业结构或是优化能源结构改革的难易程度及可行性进行评估，选取合适的发展路径。比如：在我国西北、西南部地区，风能、光伏、水电等非化石清洁能源丰富，该类型地区的路径选择应侧重于扩大非化石能源占一次能源消费的比重，通过降低单位能耗碳排放量，来给予产业结构更大的调整空间。在我国的东部和南部沿海地区，虽然经济发达，但能源供应受限，在能源结构上并无明显调整空间，该类型地区的路径选择应侧重于进一步优化产业结构，扩大第三产业占比，发展高附加值的高科技产业，从而降低单位GDP能耗，推动经济更高质量发展。而在我国中部地区，清洁能源禀赋与经济发展状况均不占优势，在路径选择上就应同步考虑单位GDP能耗强度与非化石能源占一次能源消费比重2个指标，共同推进能源与经济发展。此外，要想使全国在“双碳”战略背景下实现能源经济发展，除各地依据自身特点制定政策外，地区之间的优势互补同样重要。各地区间优势互补又可分为产业互补与能源互补。“东数西算”战略是产业互补的典型代表，东部地区通过“东数西算”弥补了自身的资源短缺，减少了自身能源消耗和土地占用，西部地区则通过“东数西算”提高了本地资源的利用效率，提升了终端能源消费的电气化水平，优化了当地的产业结构。“西电东送”战略则是能源互补的典型代表，该战略既可以解决东部、南部地区能源紧缺的问题，支撑东部及南部地区的可持续发展，又可以带动西部地区相关能源产业的开发，从而推进西部地区能源经济的整体发展。4结论综上所述，我国在“双碳”战略背景下能源经济发展路径如下：（1）通过技术进步和产业结构调整，将单位GDP的能耗强度降至1吨标准煤/万美元左右。（2）通过推进能源生产消费革命和优化调整能源结构，将2060年的非化石能源占一次能源消费的比重提升到80%，电能占终端能源消费的比重提升到70%。（3）通过加快生态建设和开发工业固碳技术来进一步拓宽“双碳”战略背景下能源经济发展路径选择范围。（4）利用各地产业和能源的优势互补，使在“双碳”战略背景下能源经济发展路径选择更优。（5）在