基于城市化的中国未来能源需求预测分析

□文/浙能集团能源问题研究课题组

本文利用由城市化引起的交通、建筑和家庭能耗定量分析了2020 年及2030 年我国能源需求总量。相较于一些使用弹性系数法测算出的能源需求总量，本文得出的结果要高出约12 亿吨标准煤至50 亿吨标准煤。在城市化完成之前我国能源消费高速增长态势不会停止，控制能源消费总量应充分考虑城市化因素

能源是工业的命脉，是经济发展的基础。改革开放30 余年来，我国在经济方面取得了令人瞩目的成就，GDP 总量从1978 年的世界第15 名一举攀升到2011 年的全球第二位。但是，高速增长的经济带来了猛增的能源需求，加大了能源供应保障的压力。2010 年，我国超过美国跃居全球第一大能源消费国。2011年，我国共消耗34.8 亿吨标准煤，较2010年增长7%。我国也是世界上煤炭、钢铁、铁矿石、氧化铝、铜、锌和水泥消耗量最大的国家。我国基本上以20%的能源和资源消耗获取了世界9.5%的产出，资源消耗与产出之比远高于发达国家，这在一定程度上加重了外界对我国经济和能源供应可持续性的担忧。相较于旺盛的能源需求，我国的能源自给率正逐年降低，对外依存度不断扩大。同时，能源和资源的快速消耗，还加重了我国大气与环境污染等一系列问题，经济增长与可持续发展之间的矛盾日益突出。我国是否有足够的能源支撑这样高能耗的发展方式，我们到底需要多少能源及资源才能满足未来几十年经济及社会发展的需要，都成为刻不容缓需要解决的问题。本文从我国城市化的角度，综合考虑城市化进程与能源需求之间的关系，对我国未来能源需求进行了深入的研究。

研究背景

如果从国家发展阶段的角度加以研究，不难发现我国经济发展并没有脱离传统工业化和城市化的发展路径，现仍处于工业化和城市化中期阶段。自工业革命以来，工业化与城市化几乎是同步进行。工业化过程也就是城市化过程，而城市化过程又推动了工业化的发展，两者互为因果关系。世界各国政府和学术界普遍认为，城市化是一个国家走向成熟的必经之路，这条道路不可逾越。

在我国，城市化进程经历了三个主要的发展阶段。从建国到1965 年，我国的城市化得到了一定的发展，城市化率从1949 年的10.64%一度攀升到16.7%。但随后，由于政策方面的影响，城市化水平回落到1977 年的15%。改革开放以后，我国加快了城市化进程的步伐，城镇人口比例已经从1978 年的17.92%扩大到2010年的49.68%，年均增幅超过8.67%，这是巨大的历史性变化①李克强：在改革开放进程中深入实施扩大内需战略，《求是》.2012(4)。我们仅用了30 年就进入了发达国家60-80 年才能完成的城市化阶段，发展速度相对更快。

（一）城市化对能源需求的影响

许多专家认为，城市化加速了对能源的需求。从数据上看，全球75%的能源消耗在城市，其中：（1）以建筑取暖、空调和照明等为主的直接能源消耗要占到40%-60%的城市总能耗；（2）运输和服务业现今要消耗全球30%的能源；（3）由于农村人口的锐减，城市也具有了生产粮食和其它生物质的功能，因此产生了可观的能耗。此外，城市化间接繁荣了那些与城市发展息息相关的产业，如钢铁、铜铝、水泥、玻璃以及居民消费品等，制造这些产品所需要耗费的能源和资源也是极其巨大的。

城市化进程各阶段能源消费具有普遍的规律性。一般而言，从城市化中期到城市化完成阶段，一个国家对能源的需求增速最快；当城市化完成之后，能源消费就开始趋缓。由于城市人口的不断膨胀和城市面积的加速扩大，发展中国家的年能源消耗增长率要远高于那些已完成城市化的发达国家，这种态势将一直持续到城市化完成阶段即城市化率达到75%-80%左右。与此同时，在城市化初期到中期阶段，一个国家的环境问题最为严重，而这种情况将在城市化中后期得到逐步好转。

（二）研究城市化对预测能源需求具有重要的意义

研究城市化有助于认识和把握一个国家在不同阶段的能源消费特征，对预测能源需求总量起到非常积极的作用。现今通行的能源需求预测方法如弹性系数法、时间序列法和回归模型法等，都是建立在数学建模的基础上，通过大量分析历史数据得出结论。而基于城市化的能源需求预测方法，借鉴已完成城市化国家的发展规律和历史数据，同时充分结合自身国情和发展特色，往往更易把握不同发展阶段具有规律性和差异性的特征，有效反映环境变化对能源需求的影响，并且能够较好的体现不同发展阶段真实的能源需求，不失为一种研究我国未来能源需求的客观并且可行的手段。

研究方法

根据S 型曲线理论的解释，当城市化率超过30%以后，一国就进入了城市化加速发展阶段，城市人口将会迅猛增长。我国未来仍将处于城市化的高速发展阶段，城市化水平将继续得到显著提高。根据预测，我国将在2030 年左右基本完成城市化。城市化率将达到70%-75%甚至更高，城市人口将超过10 亿人，千万级人口城市将从现在的2 个增加到8 个，届时还会有81 座新城出现。本文以我国城市化进程为研究基础，结合我国未来20 年将从城市化中期向完成阶段转变的预测，合理参照和科学引用海外已完成城市化国家的城市能源消费指标，同时充分考虑我国国情，以城市建筑能耗、城市交通能耗和城市家庭能耗等三个方面为切入口，测算2030 年我国能源需求总量。

（一）预测模型

本文选取三种主要的城市能源消费来源：交通、建筑和家庭，分别建立三个能源需求定量分析模型，在综合考虑我国的国土面积、文化、科技发展水平和地域差别等因素的基础上，选择最合适的发达国家以及其在城市化完成阶段相关城市能耗的历史数据作为参照，对2030 年我国人口结构、城市化率、城市规模、交通工具和家庭需求等方面进行分析假设，计算2030 年我国能源需求的范围区间（图1、图2 和图3）。

（二）情景特征

为了确保研究的科学性和合理性，本文设置以下预测情景：以稳中求进的政策为主基调，充分考虑城市化推进水平和国家未来发展需要，假设2010-2030 年期间我国城市化率年均增长2%，预计到2030 年我国基本实现城市化，城市化率达到75%左右。

图1 通过交通能耗预测能源需求总量的模型

图2 通过建筑能耗预测能源需求总量的模型

图3 通过家庭能耗预测能源需求总量的模型

本次预测考虑技术进步可以提高能源使用效率的因素，同时也考虑技术革新会创造新的能源消费内容的因素。纵观世界能源消费史，由技术进步带来的能源消费内容与方式的改变往往会导致能源消费总量的快速上升，从而抵消甚至超过由技术进步所造成的能耗下降。因此，在本文的情景中，考虑了一定的技术进步因素，暂不将革命性的技术进步因素计入预测模型。此外，由于煤炭、石油和天然气等能源资源仍具有40-50 年以上的使用期，特别是煤炭资源，可供开采的年限甚至达到200 年，所以，本文情景也暂不考虑资源限制对2030 年我国能源需求所带来的影响。同时，我们也假设我国未来将保持现今对节能减排方面的相关政策，暂不考虑出台更为严厉的约束措施。

表1 通过家庭能耗预测能源需求总量的模型

（三）情景参数

根据情景定义，综合考虑我国城市化和工业化发展的方向和趋势，结合国情特征，有选择地参考发达国家城市化完成阶段能源消费结构的情况和能源消费的历史数据，设定情景参数（如表1）。

根据相关预测和假设，预计到2030年我国总人口数达到14.6 亿人，其中城镇人口总数为10.95 亿人，比2010 年新增4.14 亿人，城镇家庭总数为3.65 亿户。由于我国选择的是紧凑型的城市化发展道路，因此，在城市户均私家车拥有量、人均铁路里程及居住面积等方面，情景参数多参考日本城市化的数据。而关于城镇居民轨道交通、出租车和公共汽车拥有量的参数设定，则是参考联合国相关报告，选取部分发达国家在城市化完成阶段对应的拥有量数据作为情景参数。人均铁路里程选取日本作为参照，除了因为日本是发达国家中人口密度与我国最接近的以外，按照日本人均0.21m 计算，情景中我国铁路2030 年的里程数将接近铁道部2030年铁路里程建设规划的目标。在建筑能耗方面，由于资源限制和科技水平高等原因，日本是全世界建筑能耗控制最好的国家，远低于欧美发达国家，因此，如果选择日本的建筑能耗数据作为情景参数并不十分科学。根据部分文献的结论和对未来趋势的判断，我国的民用建筑以及家庭用能方式更接近于欧美，为更合理的反映能耗水平，本文选取了美国和欧盟民用建筑能耗和家庭能耗的平均数作为情景参数。由于我国的地铁、电网和高铁是全球最新的也是科技含量较高的系统，根据对比分析，其能耗控制水平也位列世界前茅，因此在城市轨道交通和铁路单位能耗的选取方面，本文选取国内相关城市数据作为情景参数。

结果分析

（一）能源需求总量预测

根据交通能耗测算。根据交通能耗模型测算，2030 年我国城镇市内客运交通能耗约为11.0023 亿吨标准煤，市外客运交通能耗约为1.2041 亿吨标准煤，则2030 年我国客运运输交通能耗为12.2064 亿吨标准煤。参照发达国家客运运输交通能耗约占总交通能耗的60%计算，并假设2030 年我国交通能耗占总能耗的22%（2005 年我国交通运输业能耗占总能耗的9.2%，日本为22%-25%左右），则由此推算出2030 年我国能源需求总量为92.47 亿吨标准煤。

根据建筑能耗测算。根据建筑能耗模型测算，2030 年我国城镇建筑总面积约为657 亿平方米，总能耗约为28.074 亿吨标准煤。根据住建部数据，2010 年全国建筑总面积超过400 亿平方米，约为430亿平方米；2010 年以后，每年将以16 亿-20 亿平方米的速度增加。假设2030 年我国建筑总面积约为800 亿平方米，则农村建筑总面积为143 亿平方米。假设农村每平方米建筑能耗约为城镇居民住宅建筑能耗的80%，则2030 年我国农村建筑总能耗为：1GJ/m2×0.8×143 亿平方米÷29.3GJ/tce=3.905 亿吨标准煤。2030 年我国建筑总能耗为31.98 亿吨标准煤。以发达国家建筑能耗约占总能耗1/3 为标准，测算出2030 年我国能源需求总量为95.94 亿吨标准煤。

根据家庭能耗测算。根据家庭能耗模型测算，2030 年我国城镇及农村家庭能源消耗总量为15.38 亿吨标准煤。参照发达国家家庭能耗约占总能耗的16%计，测算出2030 年我国能源需求总量为96.13亿吨标准煤。

（二）预测结果比较

通过对城市化完成阶段交通、建筑及家庭能耗的分析，得出2030 年我国能源需求总量约为92.47 亿吨标准煤-96.13 亿吨标准煤，是2010 年（32.5 亿吨标准煤）的2.85 倍-2.96 倍。2011-2030 年期间，我国能源需求将年均增长10%以上。相比部分以弹性系数等数量学方法预测的结果，本文测算的2030 年我国能源需求总量要高出12 亿吨标准煤-50 亿吨标准煤。

（三）对2020 年我国能源需求总量的预测

采用交通、建筑和家庭能耗模型的计算方法，本文也对我国2020 年能源需求总量进行了预测。根据城市化进程的特点和规律，一国的城市化率突破30%后便进入加速阶段，直到城市化率接近70%，而从70%提升到75%的阶段一般用时较长，为缓慢增长期。因此，我们假设到2020 年，我国的城市化率将从2010 年的近50%提高到65%；而在2020-2030 年期间，我国城市化率的增速将日趋缓慢，总体还将提高10 个百分点，达到城市化成熟的标准。而与此对应的部分发达国家如美国、日本、韩国和德国，其城市化率达到65%的年份分别在1950 年、1964 年、1984年和1955 年。

根据此情景的设定，我国2020 年居住在城镇的人口将达到9.165 亿（2020 年我国总人口数预计为14.1 亿人），城镇家庭总数约为3.055 亿户，城镇建筑总面积约为458.25 亿平方米。运用三个能耗模型的计算方法，参照美日韩及欧洲国家同时期（城市化率为65%）的数据，并结合我国国情和实际，得出2020 年我国交通能耗、建筑能耗与家庭能耗约为10.78 亿吨标准煤、21.04 亿吨标准煤和9.02 亿吨标准煤。依据发达国家同时期交通能耗、建筑能耗及家庭能耗分别约占总能耗的18%、33.3%和15%计算，2020 年我国能源需求总量为59.89 亿吨标准煤-63.12亿吨标准煤。

结论

本文从城市化进程的规律出发，以城市化发展过程中能源消费的特征入手，在充分尊重国情的基础上，借鉴和引用相关国家城市化完成阶段的能源消费数据，对2030 年我国能源需求总量进行了有别于现行预测方法的计算。不排除本文在城市化率以及部分数据的选取方面与真实情况存在差异的可能性，如我国2030 年城市化率是否真正能够达到75%（也有预测为70%左右）；在我国城市化率统计时，往往易出现对城市常驻人口与流动人口的混淆和重复计算；考虑到国与国的差异，引用国外城市化完成阶段同类能源消费数据可能存在偏差等问题。但是，未来我国城市化从中期到完成阶段整个过程中所要产生的能源需求是实实在在的，是一种刚性快速增长，而且总量巨大，这是我们无法回避的。通过交通、建筑和家庭能耗模型的计算，我们可以看到，随着城市化进程的不断推进，国人的生活与工作方式将发生较大改变，我国能源需求总量及能源消费方式也将产生巨大的提升和变化。总而言之，城市化将对我国未来发展带来革命性的影响。

——城市化完成之前我国能源消费高速增长态势不会停止。发达国家的经验说明，城市化是一国经济发展进程中的关键阶段。相对于其他发展阶段，城市化发展阶段是经济增长和能源需求增长最快的一个阶段，而且此阶段的能源需求具有刚性特征，只有当城市化完成以后，一国总体能耗才会出现下降趋势。虽然我国现阶段各项人均能耗指标大幅低于发达国家平均水平，但增长潜力十分巨大。城市化进程所引发的一系列居民收入增加、消费能力增强、生活方式改变、城镇建筑面积扩大、公共基础设施膨胀等效应，必将大幅提高个人乃至整个国家的能源消费水平，不断推动未来20 年我国对能源的旺盛需求。同时，按照2030 年我国新增的4.14 亿城镇人口将推动大规模的城市基础设施和住房建设，大幅拉动对消费必需品及其他消费产品的需求，从而快速提高城市交通、建筑及家庭等各个方面的能源消耗，产生巨大的刚性需求。即使技术进步有可能提高能源使用效率，但这部分增量需求的快速增长，仍将促使我国能源消费总量经历一个刚性的高增长阶段。

——城市化完成之前一些高耗能产业仍会快速发展。城市化相关的大规模城市基础设施和住房建设需要大量的水泥、钢铁、金属和化工原料。按照未来20 年新增370 亿平方米建筑面积计算，我国将累计消耗超过20.35 亿吨钢铁和81.96 亿吨水泥。到2030 年，我国私家车数量将从2010 年的7206 万辆提高到4 亿辆的水平，其中消耗的钢材、铝、工程塑料等将非常巨大。新增的21 万公里铁路，将累计消耗28.98 亿吨钢材、1.68 亿吨水泥和5.25亿立方米木材。涉及上述原材料生产的行业虽然普遍高耗能、高排放，但对于我国城市化和工业化的完成具有不可或缺的作用。未来20 年，为确保我国现代化的完成，一些关系到国民经济命脉的高耗能基础性工业产业仍将得到快速发展。

——控制能源消费总量应充分考虑城市化因素。鉴于城市化推进过程中能源需求的刚性增长状况，我们在加大节能减排力度、积极控制能源消费总量的同时，必须充分考虑城市化因素，不能回避城市化推进阶段能源具有刚性需求的特点。科学研究能源消费总量的控制结构，应努力确保关系到民生建设等相关产业的能源供应，促进我国城市化进程的健康快速发展，并且有选择的对一些纯工业能源消耗进行适当的限制。此外，积极对比发达国家相同城市化阶段的能耗水平、结合当代技术进步带来节能潜力，伺机建立起分行业、分产品、分阶段的“单位产品能耗”考核体系。在考核的内容上，对于各区域、各企业，要根据区域产业分工及行业特点，抓住重点任务和关键环节，提高考核的导向性和针对性。