能源安全与减排：双目标条件下的政策措施分析

李建武，陈其慎

(1.北京大学地球与空间科学学院，北京 100871；2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037 )

能源是国民经济发展的基础。世界上主要国家为保障其经济的持续发展，都制定有相关的能源政策。自20世纪70年代第一次石油危机以来，各国多以能源安全供应作为其能源政策的主要目标。随着全球气候变暖趋势的日益明显，人类开始反思自己的发展模式，并意识到必须采取措施减少温室气体的排放来拯救自己。在所有人类活动中，能源消耗是最大的温室气体来源，其排放量约占人类活动排放总量的60%；在发达国家，这一比例高达80%。因此，各国普遍认识到，必须对其传统的仅以能源安全为主要目标的能源政策加以修正，将减少温室气体排放作为另一重要目标加入其中。

保障能源安全和减少温室气体排放作为现代能源政策的两个目标，各自有着自己的政策措施。如何统筹安排这些措施，以达到政策目标的最优化，是一个十分重要的问题。本文分析了影响能源供应安全和温室气体排放的相关因素，确定了可能同时对两个目标产生影响的政策措施，并分析和阐述了这些措施对两个目标的具体影响，以供决策者参考。

1 能源安全的内涵及政策措施

所谓能源安全，是指通过维持能源供应与需求之间相互均衡的状态，在保障能源稳定供给的前提下，满足国家生存与发展的正常需求。能源安全有两方面的含义，一是能源的持续供应；二是能源价格的波动不至于对国家的经济发展造成重大不利影响。

能源安全的思想，起源于20世纪70年代的石油危机。石油危机由第四次中东战争触发，但深层次原因是世界石油资源的高度集中和世界经济对石油的高度依赖。1973年，石油占世界一次能源供应总量的46.1%，中东地区石油产量占全球石油产量的36.9%。石油危机之后，各国采取了一系列保障能源安全措施，主要包括：

①建立能源储备，包括企业储备和国家储备；②分散进口来源，建立多渠道的资源供应体系；③提高能源效率，包括生产效率和使用效率；④改善能源结构，提高具有优势或资源集中度低的能源品种的比例；⑤发展新能源，包括核能、生物质能、风能、太阳能等。

2 减少温室气体排放的政策措施

与能源相关的温室气体主要是二氧化碳(CO2)。在化石能源的燃烧过程中，大量的二氧化碳作为副产品被排入大气。目前，各国为减少与能源相关的二氧化碳排放，所采取的主要政策措施包括：

①提高能源生产使用效率；②改善能源结构，用含碳量低的能源代替含碳量高的能源；③加强非化石能源的开发与利用；④积极开发碳捕获与存储技术。

3 政策措施分析

政策措施分析的重点，是那些同时对两个目标产生影响的措施。前文所列的政策措施中，建立能源储备和多元化进口来源，主要用于防止能源供应中断，因而只对能源安全目标产生影响。而有关能源效率、能源结构和非化石能源三方面的措施，则会同时对两个目标产生影响。碳捕获与存储技术的应用，将部分解决化石能源的碳排放问题，同时也会在很大程度上解决许多国家的能源安全问题。

3.1 提高能源效率

提高能源效率有两层含义，一是提高能源生产(转化)效率；二是提高能源终端使用效率，这主要通过技术进步来实现。近年来，中国实施的以电力、煤炭、钢铁、水泥、有色金属等为重点行业淘汰落后产能的政策措施，就是一项旨在提高能源的生产和使用效率的举措。电力行业通过淘汰10万kW以下的小火电厂，大大提高了能源的生产(转化)效率；钢铁、水泥、有色金属等行业通过淘汰落后产能，提高了能源的终端使用效率。

在其他条件不变的前提下，能源效率的提高将减少一国的能源需求总量，从而降低其对不安全能源的依赖，提升能源安全程度。同时，在能源结构不变的条件下，能源消费量的降低，将减少碳排放量。以电力行业为例，据估算，截至2009年7月底，中国在“十一五”期间，通过关停5400万kW的小火电，每年可节约原煤6240万t，减少二氧化碳排放1.24亿t。

在提高能源效率的各项政策中，有关交通能源效率提高的措施特别值得关注。原因有三：第一，交通是最大的石油消费部门，据国际能源机构(IEA)统计，2007年全球终端能源部门消费中，交通占石油消费总量的61.2%；第二，石油是国际能源市场上供应方集中度最高、价格波动最为剧烈的能源品种，即安全性最差的品种；第三，交通是全球仅次于发电供热部门的第二大碳排放部门，2007年其二氧化碳排放量占全球总量的23%。毫无疑问，一个国家交通部门能源消费的减少将会对该国的能源安全和碳排放减少产生重要的积极影响。

3.2 调整能源结构

能源结构调整是一项重要措施，对能源安全和二氧化碳减排有重大影响。当前，石油、煤炭和天然气三大化石能源仍是世界能源的主体，2007年占全球一次能源供应总量的81%，占中国一次能源消费总量中的93.4%。能源结构调整，主要是三大化石能源在能源组合中的比例调整。要分析能源结构变化对能源安全和碳排放的影响，必须先确定各能源品种对两大目标各自的影响。

3.2.1 石油、煤炭和天然气对能源安全的影响

若不考虑具体国家的具体情况，在国际能源市场上，能源不安全的根源是资源的集中导致的市场供给的过度集中，因此市场集中度越高的能源品种越不安全。影响能源安全的另一重要因素，是供应国的政治稳定性。2007年，国际能源组织(IEA)的一份研究报告通过计算赫芬达尔-赫希曼指数(Herfindahl-Hirschman Index，简称HHI)，确定了石油、煤炭和天然气的国际市场集中度，同时考虑了供应国的政治稳定性，得到的结论是天然气最为安全，煤炭次之，石油安全性最差。需要指出的是，世界天然气市场具有特殊性。天然气主要依靠管道输送，点对点的管道运输，限制了供需双方自由选择的范围；另外，部分地区天然气合同采用以石油价格为基础的定价方式，其价格不反映天然气的供需关系。因此，世界天然气市场不是一个全球性的竞争性市场，因而依据市场集中度指标对天然气的安全性所做出的判断，显然具有很大局限性。近年来，俄罗斯与乌克兰等欧洲国家有关天然气的争端表明，天然气(特别是管道运输天然气)供应中断的风险远大于煤炭。综合以上因素，本文认为三大化石能源安全性，由高到低的排列顺序为煤炭、天然气和石油。

对于具体国家而言，判断各能源品种的安全性，需要从对外依存度、市场集中度和供应国政治稳定性等多方面加以考虑。以中国为例，丰富的煤炭资源以及强大的供应能力，使煤炭成为我国最安全的能源品种；而石油不断升高的对外依存度(2007年达到50%)以及在国际能源市场上的低安全性，使其成为我国最不安全的能源品种；天然气在我国基本上自产自消，但其资源保障程度远低于煤炭，因而其安全性介于煤炭和石油二者之间。

3.2.2 石油、煤炭和天然气对温室气体排放的影响

三种能源对温室气体排放的影响程度是明确的，可通过其二氧化碳排放强度来确定。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)出版的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，三大化石能源中，煤炭的排放因子最高，其缺省含碳量在25.8 kg/GJ(烟煤)至27.6 kg/GJ(褐煤)之间；其次为石油制品，缺省含碳量在18.9 kg/GJ(车用汽油)至20.2kg/GJ(柴油)之间；排放最低的是天然气，缺省含碳量为15.3 kg/GJ。

3.2.3 能源消费相关政策措施分析

3.2.3.1 天然气替代煤炭

用天然气替代煤炭，是近年来发达国家减少温室气体排放的主要措施，今后也将是许多国家能源结构调整的一个主要方向。

天然气替代煤炭对减少碳排放效果显著。三大化石能源中，天然气的碳含量最低，仅相当于煤炭的55%～60%。研究表明，同样生产一千瓦时的电能，使用煤炭时二氧化碳的排放量为800～1055g，而使用天然气则仅为430g，为前者的41%～53%。

该措施对能源安全的影响是双重的，而且相互矛盾。一方面，提高天然气(特别是管道运输天然气)在能源结构中的比例，会对能源安全产生负面影响；另一方面，在发电领域，用高效率的燃气机组取代低效率的燃煤机组，可以提高能源转化效率，从而减少一次能源的需求总量，对能源安全目标产生正面影响。确定二者孰轻孰重，需要针对具体国家进行定量分析。一般认为，该措施不利于能源安全。

3.2.3.2 天然气替代石油

天然气对石油的替代主要是在发电领域，1973～2007年，天然气发电量所占比例由12.1%上升到20.9%，石油发电量所占比例由24.7%下降到5.6%。天然气在安全性和碳含量两方面都优于石油，因而该措施对能源安全和二氧化碳排放两个目标都会产生正面影响。

3.2.3.3 煤炭替代石油

该政策的初衷是为了保证能源安全。20世纪70年代石油危机之后，西方国家重新确立了煤炭在其能源体系中的作用。煤炭对石油的替代主要是在发电领域，石油危机后，煤炭在电力生产中所占比例停止下滑并保持稳定。1973年，煤炭发电量占全球发电量的38.3%，2007年这一比例上涨到41.5%。

该措施虽然提高了能源安全，却增加了二氧化碳排放量，这一矛盾在当前的技术条件下无法解决。

为降低对进口石油的依赖，包括中国、南非等国在内的煤炭大国，正在积极开发煤制油技术。这一技术一旦投入商业运营，煤炭对石油的替代将从发电领域扩展到交通运输领域，这将大大提高能源安全的保障程度，却不会增加二氧化碳排放量。

3.3 开发利用非化石能源

非化石能源包括核能、水能、风能、太阳能和生物质能，通常都被视作零排放能源。提高非化石能源的比例，用非化石能源替代传统的化石能源，将有助于减排目标的实现。

水能、风能和太阳能只能在本地消耗和转化，不存在对外依存和供应安全问题；生物质能几乎可以在任何国家进行生产，无资源垄断之虞；铀矿资源在全球的分布虽然不均匀，但由于铀消费的绝对量小，便于运输和存储，因此供应安全不存在很大问题。但近年来，世界上绝大部分能源消费大国都加强了核电建设。据世界核能协会统计，截至2009年8月1日，全球在役的核反应堆共436座，装机容量共3.73亿kW；在建核反应堆共49座，总装机容量为4436万kW，规划核反应堆共136座，总装机容量为1.5亿kW，拟建的核反应堆共277座，总装机容量为2.9亿kW。核能的快速发展，必将导致铀需求量的迅速增加，铀矿资源的安全性必将受到影响。

在实际应用中，核能、水能、风能和太阳能主要用来发电，并且只能服务于电厂的基本负载，因此可以用来替代同样服务于基本负载的煤炭和天然气。其主要作用是减少二氧化碳排放，对能源安全有正面影响，但影响较小。

生物质能(主要是乙醇)主要在交通领域用作车辆燃料替代石油制品，这对减少石油需求、提高能源安全程度有积极作用。但人们对该措施在碳排放方面的影响存在不同认识。乙醇作为生物质能源，通常被视作零排放能源，但由于乙醇在生产过程中需要消耗大量的化石能源。因此，很多专家认为，乙醇的使用在保障能源安全方面的意义更大。

3.4 研发新技术

目前，各国大力推进的与能源相关的两项新技术，是新型动力汽车技术和碳捕捉存储技术。

新型动力汽车主要以电力作为动力来源。由于电力生产可采用多种能源组合，且新型能源的加入，可大大降低电力生产的碳排放，因此电力将成为一种安全、低碳能源。目前，交通是第一大石油消费部门和第二大碳排放部门，这一技术的大规模应用，将会极大地提高能源的安全保障程度，同时大幅度地减少二氧化碳排放量。

碳捕捉与存储(CCS)是另一项可能引起能源领域发生重大变化的技术。碳捕捉与存储是一个将二氧化碳从工业或与能源相关的排放源分离出来，输送到一个封存地点并且长期与大气隔绝的过程。该项技术的实施，将会大幅度减少二氧化碳的排放量，极大减轻化石能源利用的环境压力。在发电厂，煤炭这一安全性最高的能源，不会再因为碳排放过高而被安全性较差的石油和天然气所替代，能源安全性将得到加强。电力将成为一种安全、低碳的优质能源，可被用来在多个领域替代其它能源，有助于实现能源安全和降低碳排放两个目标。

4 结 论

面对全球气候变化的压力，人们在制定能源政策时，必须要同时考虑保障能源安全和减少碳排放两个目标。这就需要对所采取的政策措施进行综合分析，以保证两个目标的实现。在通常采取的措施中，提高能源效率、发展新型能源、开发应用新技术的措施，对两个目标的作用方向是相同的；而调整能源结构的一些措施，可能会对两个目标的实现产生相反的作用，需慎重使用。

[1] 王安建，王高尚，等.能源与国家经济发展 [M]. 北京：地质出版社，2008，12.

[2] 付瑶.我国能源安全现状与对策[J].合作经济与科技，2007(4).

[3] International Energy Agency (IEA). CO2Emissions From Fuel Combustion, 2009.

[4] International Energy Agency (IEA). Energy Security and Climate Policy, 2007.

[5] International Energy Agency (IEA). Key World Energy Statistics 2009.

[6] World Energy Council. Performance of Generating Plant: Managing the Changes, 2007.