煤炭清單與減排政策研究.pdf

1、能源在我國經濟社會發(fā)展過程中占有舉足輕重的地位，同時能源也是CO2排放的幾乎全部來源。目前我國CO2排放量已經超過美國，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力依然較強，相應產生的排放問題將愈來愈成為國際關注的焦點，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CO2排放的構成、選擇關鍵領域并實施減排政策，將大大減緩我國CO2排放增長的進程。
　　 CO2排

2、放清單是指一定時期內用于記錄和報告人為產生的CO2排放量的詳細列表，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)層面以及產品生命周期過程等。政府間氣候變化專門委員會(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原則。將煤炭這一特定的能源品種作為單獨的部分編制相應的清單，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的CO2排放清單，是

3、指一定時期內(通常為一年)記錄和報告一國范圍內因煤炭利用而產生的CO2排放的詳細列表。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，基于煤炭消費側的排放清單方法；另一種是基于煤炭生產和銷售側的排放清單方法；而國家CO2排放清單則是基于能源消費側的排放清單方法；產品CO2排放清單是基于產品生命周期過程的排放清單方法。
　　 本文詳細分析了當前我國煤炭相關統(tǒng)計體系的主要特點

4、，指出其對于編制煤炭清單的挑戰(zhàn)和優(yōu)勢，認為在我國目前的統(tǒng)計體系下，難以應用基于煤炭消費側的排放清單方法；而我國當前的煤炭生產和銷售側數(shù)據(jù)相比更適合應用基于煤炭生產和銷售側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展；其現(xiàn)實依據(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用煤部門，進出口量相比生產消費量非常小。
　　 本文通過研究發(fā)現(xiàn)，2005年電力部門耗煤產生的CO2排放量占煤炭相關排放

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領域，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)境經濟學分析和能源系統(tǒng)工程兩種方法，前者對于確定未來我國排放總量趨勢、煤炭相關排放趨勢以及電力相關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排放強度(而非CO2排放量)和人均GDP(即經濟發(fā)展階段)之間的關系，結合我國“十二五”期間CO2排放強度下降17％的規(guī)劃目標，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。分析結果表明，我國將在2038年達到CO2排放的峰值，煤炭利用相關CO2排放的峰值將在該年份之前達到，電力相關CO2排放峰值亦將在該年份左右達到。環(huán)境經濟學方法從政策角度很好地評估了我國CO2排放強度下降目標的涵義，分

7、析表明，我國“十二五”期間提出的排放強度下降目標相比國際經驗更為激進，反映了我國在控制CO2排放方面所做出的積極努力。
　　 但環(huán)境經濟學方法仍存在一定局限性，特別是從能源利用到CO2產生的作用過程來看，經歷了終端需求、能源轉化和能源供應等過程，影響排放的各復雜因素無法體現(xiàn)出來，因此，對具體實施CO2減排政策的指導作用甚微。
　　 能源系統(tǒng)工程方法在電力系統(tǒng)上的應用則分別從微觀角度分析了電力的終端需求、發(fā)電技術的評價以及

8、發(fā)電能源的供應等問題，在電力系統(tǒng)分析中應用兩種框架--基于情景設置的核算框架(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、電力技術發(fā)展主要因素的情景設置，對電力需求量和電力供應結構進行“自底向上”核算；分析結果表明，基準情景下，2020、2030、2040和2050年的電力需求分別為5004.00，6418.65，8095.83和9443.16TWh。從供給側來看，綜合技術、經濟、管理、政策以及環(huán)境等因素，設置了電力供給

9、結構情景，結果表明，各種技術呈現(xiàn)漸進式發(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)技術發(fā)展緩慢。本文還特別分析了能源技術成本隨著技術規(guī)模的變化而變化，應用能源技術學習曲線擬合這種關系，對風電和碳捕集技術進行分析和比較，結果顯示，風電的單位CO2減排成本略高于碳捕集技術，但考慮了碳運輸和封存成本之后，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、電力供應結構。優(yōu)化結果表明，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)燃煤機組的比例，不斷降低低參數(shù)燃煤機組比例。另外，更嚴格的CO2排放約束使得核電機組的成本有效性也逐漸體現(xiàn)出來。從2040年之后超(超)臨界燃煤機組基礎上的CCS技術才具有經濟競爭力。相比較而言，風電機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，且風電由于壽命較短，其裝機規(guī)模呈現(xiàn)波動狀態(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，情景分析過程更為主觀，且對技術的評價靜態(tài)、獨立，沒有考慮技術特征的動態(tài)變化及技術之間的選擇過程，但其考慮的因素更為全面，特別是在政策引導、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，考慮各種技術之間的動態(tài)變化、選擇和互動，但政策目標單一，且由于很多因素難以量化，導致分析可能產生片面性。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、科學性、目標性、完整性和可靠性原則，指出了它們之間的

12、關系。認為當前主要任務是，需要在優(yōu)化分析框架基礎上，繼續(xù)考慮其它更多、更為復雜的因素，將之量化并納入到該框架中，即在系統(tǒng)性、科學性和目標性前提下，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，為進一步拓展相關研究奠定了重要技術基礎。
　　 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、報告和核查體系。這也是當前規(guī)劃政策所面臨的最大障礙?？煽啃栽瓌t同樣也是決定我國能否有效實施基于市場的機制--碳

13、排放交易機制的最重要因素。只有在基于配額拍賣的碳排放交易機制下，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，這在我國還有相當長一段路需要走。
　　 本文采用層層遞進的過程，首先采用基于生產和銷售側的排放清單方法對煤炭清單進行研究，選擇關鍵領域和類別--電力，然后針對電力系統(tǒng)進行環(huán)境經濟、技術經濟以及系統(tǒng)工程學分析，并對相關政策進行評價。主要創(chuàng)新點如下：
　　 第一，提出煤炭清單的概念，

14、并對其理論體系進行初步闡釋，劃分基于消費側的排放清單方法與基于生產和銷售側的排放清單方法。在我國煤炭相關生產、銷售、消費等活動水平數(shù)據(jù)、排放因子數(shù)據(jù)的相關統(tǒng)計體系基礎上，認為基于煤炭生產和銷售側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，并對其進行不確定性分析。
　　 第二，本文將已經出臺的CO2排放強度規(guī)劃目標納入到相關環(huán)境經濟學模型框架中，將目標進行分解，得到不同分解路徑下的CO2排放總體趨勢。在當

15、前國內外相關研究中尚屬首次，該方法具有可移植性，在能耗強度目標甚至其它各種規(guī)劃目標的分析中都具有參考價值。
　　 第三，本文嘗試建立一套應用于電力系統(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，通常采用計量經濟分析方法，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行細致分析，包括文獻綜述、實地調研等，形成一套“擬專家判斷”數(shù)據(jù)，根據(jù)相關數(shù)據(jù)的分布來分析電力需求的情景；電力供應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技術的技術、經濟、管理、政策以及環(huán)境等因素，并設置各自的權重，據(jù)此對各種技術進行綜合判斷并設置相應的情景；電力供應優(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用的最小化，且將技術學習曲線納入到分析框架中。本文還開發(fā)了基于Lingo軟件的電力供應優(yōu)化分析程序，該程序具有相當大的靈活性，不僅方便計算，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。
　　 第四，能源系統(tǒng)工程分析方法依賴的重要基礎是主要電力技術的評價，在電力技術經濟評價中，本文引入了技術學習曲線，結合技術推廣路徑，對我國風電技術和碳捕集技術進行投資支出、推廣時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的CO2排放問題提供全面、細致的分析框架，從側重歷史排放的排放清單研究到側重未來發(fā)展的環(huán)境經濟分析、情景分析與優(yōu)化框架；從宏觀趨勢分析到基于詳細技術特征的“自底向上”分析；從技術自身的評價到技術戰(zhàn)略選擇再到技術支持政策與機制分析。對于具有明顯交叉特點的能源環(huán)境學科，上述分析框架為其建設提供了一定參考，具有重要理論意義。當然，本文沒有能