国家创新竞争力与能源安全：以20国集团为例*

福建师范大学经济学院

郑 蔚

国家创新竞争力与能源安全：以20国集团为例*

福建师范大学经济学院

郑 蔚

20国集团经济总量占世界的85%，能源问题一直是其关注的焦点。20国集团中既有美国、俄罗斯等能源大国，又有日本、韩国等能源匮乏的国家，既有意大利、英国等能源高效利用的国家，又有中国、沙特等高能耗的国家。本文在探讨20国集团能源供给和能源利用的基础上，分析国家创新竞争力对能源使用的影响，认为国家创新竞争力是增加能源供给的有效保障和提高能源使用效率的重要基石。鉴于此，提出中国应加强在能源勘探与开采技术、新能源、洁净煤炭技术、节能增效等领域的创新，增强能源开发潜力，提高能源使用效率，并通过建立全球能源市场治理机制，推进全球能源市场可持续发展。

20国集团；能源安全；国家创新竞争力

世界经济，尤其是中低收入国家的经济高速增长是21世纪的主要特点。然而，随着经济的快速发展和城市化进程的日益加快，全球能源消费不断增长，这个“白金时代”却面临着前所未有的资源消耗和环境压力。能源问题不仅是一个经济问题，更是一个影响广泛和深远的政治问题，IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)甚至预言：“以能源为基础的战争有可能主导当前这个世纪。”*[英]安东尼·吉登斯：《气候变化的政治》，社会科学文献出版社2009年版。

能源是国家经济增长的主要推动力，是国家竞争力的重要保障。以煤炭为基础动力的第一次工业革命、以石油为基础动力的第二次工业革命以及即将到来的以可再生能源、新能源等清洁能源为基础动力的第三次工业革命表明了能源使用与技术创新的不可分割性。波特更是明确指出，原料缺乏、人力匮乏以及气候和地理的不利因素是国家进行产业创新的动力。在可持续发展思想的指导下，能源领域对于技术创新的需求尤为迫切。

一、20国集团的能源供给

20国集团由美国、日本、德国、法国、英国、意大利、加拿大、俄罗斯等8国集团和包括中国在内的11个重要新兴工业国家以及欧盟组成，是世界经济的重要组成部分。20国集团经济总量占世界的85%，能源问题一直是G20峰会关注的焦点。

(一)化石燃料资源。

1.煤炭资源。煤炭是目前为止储量最丰富、化石燃料中储产比最高的燃料，高度集中在北纬30°～70°之间。目前世界煤炭探明储量为8915.31亿吨，其中无烟煤与烟煤占总储量的47%，煤炭储采比为113年。而20国集团煤炭储量为7688.26亿吨，占世界煤炭探明储量的89%。20国集团中的美国、俄罗斯、中国等正位于全球最重要的两条聚煤带，即亚欧大陆煤田带和北美洲中部煤田带，分别拥有全球27.6%、18.2%和13.3%的煤炭储备(见表1)，其中美国露天矿产量占69%，而俄罗斯已探明的储量中约50%可进行露天开采。此外，集团内的德国、澳大利亚是世界上褐煤储量最大的国家之一。

煤炭储备和开采水平影响着世界煤炭生产的地理分布，目前世界煤炭生产的空间格局正在逐步向亚太地区移动。俄罗斯尽管是重要的煤炭生产国，但其煤炭产量从1980年代中期的占全球的9%下降到目前的4%，欧盟的煤炭产量则从1981年的29.5%下降至7.5%。20国集团煤炭产量的增长主要集中在2000年之后，其中中国贡献了75%的增长量。此外，20国集团中的澳大利亚、印度等均是煤炭生产大国，印度尼西亚现已成为全球第一煤炭出口国，整个亚太地区煤炭产量占全球的68.9%。*梁进社、王红瑞、王天龙：《中国经济社会发展的资源瓶颈与环境约束》，载于《经济研究参考》2011年第1期。

表12013年20国集团能源探明储量一览表

数据来源：根据《BP世界能源统计2014》整理而得。

2.石油资源。北纬20°～40°和50°～70°之间是世界原油资源的集中地带，拥有波斯湾油区、墨西哥湾油区、北非油田、北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区，其中世界储量的约2/3集中在中东波斯湾沿岸。自内燃机发明以来，石油以其易储存、易提炼、易开采、易运输等特点成为最方便快捷的能源。尽管20国集团中包含目前全球原油储量第二位、第三位的国家沙特阿拉伯和加拿大，但其原油探明储量仅有916亿吨，占世界的38%。

自德雷克钻出第一口现代工业油井至今，世界近代石油工业已经经历了150多年的发展历程。1960年代中后期开始，中东替代美国成为世界主要的石油生产国。1999年以来，20国集团的石油产量一直保持稳定，占全球的比重维持在55%左右(见表2)。沙特阿拉伯、俄罗斯和美国是20国集团中的产油大国，其中沙特阿拉伯的石油产量一直占20国集团的20%以上，俄罗斯在2009～2010年超过沙特阿拉伯成为全球第一大产油国。中国亦是石油生产大国之一，近十年来石油产量逐年递增，增幅达到全球增幅的近1倍，其中海洋石油是中国石油产量增长的最主要贡献者。尽管20国集团石油产量整体呈现上升态势，但英国、印度尼西亚却呈现较为明显的下滑态势。作为欧盟最主要的石油输出国，北海油田石油产量的下降以及石油新发现量的减少是影响其产量的主要因素，英国已于2004年成为石油净输入国。印度尼西亚原是东南亚唯一的石油输出国组织成员国，但因油田老化和产量下降，于2008年退出该组织。

3.天然气资源。20世纪70年代后期，由于第二次石油危机的爆发，使得天然气等替代能源获得了发展。天然气是清洁的化石能源，单位排放的二氧化碳是煤炭的50%，是石油的70%。目前世界天然气探明储量185.7万亿立方米，其中20国集团占约34%。20国集团中拥有全球天然气储量第二的国家俄罗斯、第四的国家美国和第五的国家沙特阿拉伯。近年来，20国集团天然气产量占全球的比重基本维持在60%上下。其中美国曾在20世纪70年代初期是世界重要的天然气生产国，其天然气产量超过全球的一半。80年代中后期这种生产优势逐步被俄罗斯赶超，俄罗斯成为天然气产量最多、天然气管道最长、天然气出口量最多的国家。

表220国集团主要能源燃料的产量占比(1999～2011年) %

数据来源：根据历年《BP世界能源统计》整理而得。

(二)可再生资源。

1.风能资源。相较于煤炭、石油和天然气，水电、核电、风电、生物燃料等是更加清洁的能源。根据斯坦福大学的估计，目前全球可利用风能资源72万亿千瓦，2013年风电机组装机容量35 467兆瓦，累计装机容量318 137兆瓦，全球一半以上的可再生能源发电来自风电。2013年全球风电累计装机前十的国家中，20国集团就占了8个，占世界总量的76.1%。德国是全球最大的风电市场之一，风电设备制造居全球领先地位，海上风电是德国未来发展的主要方向。在鼓励风能设备生产设施方面的巨额投资的支持下，2008年美国超越德国成为世界第一风电大国，风电成为继天然气之后重要的发电新能源。2009年美国总统奥巴马签署了《2009年美国经济恢复和再投资法案》，对风电行业的正向增长起到了良好的扶持作用。2008年国际金融危机爆发后，中国将新能源产业确定为战略性新兴产业，此后，风电产业在新能源产业中异军突起，成为新的风电生产大国。2013年中国风电机组累计装机容量超过全球的1/4，新增装机容量占全球的45.4%。

2.太阳能资源。太阳能储量无限、普遍存在、干净清洁，太阳能发电是近年来增长最为迅猛的能源。2000年全球新增太阳能发电装机容量427兆瓦，而到了2011年则新增29 341兆瓦，累计装机容量达到69 371兆瓦，年均增幅达到40%。据欧洲联合研究中心预测，到2040年太阳能发电占总发电量的20%以上，而到21世纪末则可占到60%。普遍性大规模的太阳能热发电应用始于美国，目前10GW太阳能俱乐部的五个成员——中国、德国、意大利、美国和日本均为20国集团的成员。中国是世界最大的太阳能热水器生产国和使用国，年均增速超过30%，太阳能产业亦是重要的战略性新兴产业，2013年太阳能发电新增装机容量10.66GW，累计装机容量17.16GW，遍布全国各省份。德国曾是世界上太阳能装机容量最大的国家，2011年累计装机容量达到24 820兆瓦，占全球的35.8%。2005年意大利政府的《能源鼓励基金》计划促使意大利这个能源匮乏的国家成为除德国外欧洲最大的太阳能光伏市场。由大型电站项目为主导的美国现已成为全球第二大光伏市场。日本资源匮乏，可再生能源是其开发利用的重点。自1996年开始太阳能光伏发电以来，日本太阳能产业在亚洲一直处于领先地位。福岛核泄漏事故后，日本政府改变以核电为能源重点的政策，继续全面发展太阳能产业。

3.地热资源。地热资源主要分布在板块生长、开裂或碰撞部位。20国集团中的美国、墨西哥、日本、中国、印度尼西亚等位于环太平洋地热带，具有丰富的地热资源。由于前期勘探成本大，利用水平低下，地热资源长期以来并未受到足够的重视，直到20世纪90年代开始，能源紧缺和环境压力使得这种清洁、零碳排放、不受季节和气候影响的具有巨大潜力的资源逐步得到了重视。2011年20国集团的地热发电累计装机容量达到6797兆瓦，占全球的62%(见图1)，其中美国、印度尼西亚分别占了28.3%和10.8%，意大利和日本则各占7.8%和4.6%。此外，土耳其是近年来地热资源利用最快的国家之一，2010～2011年增幅达到21.2%。

4.生物燃料资源。生物燃料通常是指生物液体燃料，是重要的交通替代燃料，具有能量密度高、清洁低碳、兼容性好等特点。20世纪90年代以来，为保障能源安全、促进农业经济发展，以美国、欧盟和巴西为代表的许多国家制定了生物燃料项目及配套政策。目前，以粮糖油为原料的燃料乙醇和生物柴油已进入商业化阶段。考虑到生物燃料能够有效降低对进口石油的依赖以及增加就业，美国政府将促进先进生物燃料的使用作为美国政府能源安全议程的重要组成部分。2011年全球生物燃料产量共计5886.8万吨油当量，其中美国就占了48%。巴西也曾是全球最大的燃料乙醇生产国家，目前其生物燃料产量占世界的22.4%，欧盟则占了16.5%。

图1 20国集团主要可再生能源生产能力数据来源：根据《BP世界能源统计2012》整理而得。

二、20国集团的能源利用

(一)能源消费量。

1965年至今，全球一次能源消费总量从37.5亿吨油当量增至122.7亿吨油当量，除三次较大规模的石油危机影响外，增幅基本保持稳中略降的态势，第一次石油危机前，一次能源消费总量年均增长约5.7%，海湾战争后，一次能源消费总量年均增长约2.1%。1999年，20国集团的一次能源消费总量为69.4亿吨油当量，2011年增至93.7亿吨油当量，一次能源消费年均增幅约2.6%，高于全球平均水平。1999年至今20国集团中除了意大利、德国、英国、日本的能源消费量不升反降，其余各国均有不同程度的增长，而最主要的净增长来自中国。中国1999年能源消费总量为10.1亿吨油当量，2003年以后，中国成为石油净进口国，而到了2007年，中国成为能源净进口国，到了2008年中国能源消费总量比1999年翻了一番，2011年更是高达26.1亿吨油当量，占全球能源消费量的21.3%(见图2)。

(二)能源消费结构。

经历了三次石油危机以后，20国集团能源结构发生了明显的变化。第一，石油消费比重明显降低，石油在能源消费结构中的主导地位逐步减弱。全球石油消费的比重由1999年的40.5%下降至2011年的33.1%，20国集团石油消费比重39.0%下降至30.7%，20国集团对石油的依赖明显降低。第二，煤炭消费比重增加，煤炭再次成为主要的能源消费。全球煤炭消费比重由1999年的25.2%增至2011年的30.3%，20国集团煤炭消费比重28.6%升至35.5%，中国是其中最主要的拉动力量。由于中国的石油和天然气资源相对短缺，煤炭资源优势突出，再加上经济高速增长对能源的大量需求，致使2011年煤炭消费量达到18.4亿吨油当量，占全球煤炭消费总量的49%，而煤炭消费在能源消费中的比重更是高达73.5%。第三，受到日本核电事故及其产生的蝴蝶效应的影响，2011年全球核能消费比重仅为4.9%，比1999年减少2.7个百分点，20国集团的核能消费比重则为5.3%。第四，水电和可再生能源的比重稳步上升，水电占能源消费的比重由2.6%上升至6.4%，近十年来欧盟可再生能源的比重翻了一番。虽然可再生能源消费比重不足2%，但其未来发展的潜力巨大，有可能影响未来世界的能源消费结构。

图2 1999～2011年中国能源消费总量及全球占比数据来源：根据《BP世界能源统计2012》整理而得。

(三)能源使用效率。

经济增长需要能源的支撑，每生产单位GDP所使用的能源消费量是衡量一国能源使用效率的主要指标，单位能耗越高，能源使用效率越低。2011年全球能源使用效率为1.95吨油当量/万美元，20国集团中俄罗斯、中国的能耗最大，均超过4吨油当量/万美元，而沙特阿拉伯、印度、南非则超过3吨油当量/万美元。日本及欧洲众多国家的能源使用效率较高，均不足1吨油当量/万美元(见图3)。从时间上来看，各个国家能源使用效率的差距正在逐步缩小，1995年中国单位能耗是日本的13倍，2002年缩至9倍，目前这个数据缩小至5倍。*钱伟民、汤建光：《能源使用效率与中国能源价格市场化》，载于《经济问题探索》2009年第10期。杨敏英：《从英国煤炭工业发展历程看我国煤炭企业的战略调整》，载于《数量经济技术经济研究》2001年第8期。彭成：《美国煤炭工业发展趋势》，载于《中国煤炭》2005年第10期。

三、20国集团国家创新竞争力对能源使用的影响

国家创新竞争力强调全球化背景下国家“对创新资源的吸引力和创新空间的扩张力，以及对周边国家或地区的影响力、辐射力、带动力”，这种竞争力不止表现在经济领域，更表现在能源、环境甚至国家安全领域。*李建平、李闽榕、赵新力：《二十国集团(G20)国家创新竞争力发展报告(2001～2010)》，社会科学文献出版社2011年版。[美]迈克尔·波特：《国家竞争优势》，华夏出版社2002年版。20国集团能源现状数据再次表明了国家创新竞争力对于能源供给和能源利用的重要意义，能源领域的竞争实质上是国家创新竞争力的比拼。

图3 20国集团单位GDP能耗排序数据来源：根据《BP世界能源统计2012》整理而得。

(一)国家创新竞争力是增加能源供给的有效保障。

近年来20国集团中的能源供给的增加主要来自国家创新竞争力较强的国家。

美国在20世纪90年代中期以后通过不断提升采矿技术和机械化设备水平、降低煤炭开发强度、增加煤炭用于发电的比例、加快大型煤炭公司的兼并联合等方式，保障煤炭工业健康、稳定发展。自尼克松以来，历任美国总统都把减少对中东的石油依赖作为保障能源安全的重要措施。尽管美国的石油产量自1999～2008年一直处于缓慢下滑态势，但随着非常规石油资源开发技术的成熟、开发规模的扩大和开发成本的下降，近几年美国的页岩油气成为世界石油产量增长最快的领域之一。2011年页岩气产量达到1700亿立方米，在天然气产量中的比重达到25%。这使得北美的天然气基本上可以实现自给自足，美国从天然气进口国跃升为全球第一大天然气生产国，并促使全球天然气价格下跌近70%。据美国能源署预测，美国页岩气、致密型砂岩气和煤层气等非常规天然气储量占可开采天然气储量的60%，这使得美国对中东石油的需求下降，有效帮助其摆脱对进口的依赖而实现“能源独立”。

加拿大自1999年开始实施开发油砂和海域石油资源项目，在新兴采矿技术及热能工程的推动下，其石油储量增长1300多亿桶。据预测，2035年油砂可能成为原油生产的最主要来源。

俄罗斯的陆上石油勘探开发技术是其能源工业的强大支撑，再加上俄罗斯对石油工业进行的股份制和私有制改造，激励投资，促使其石油产量大增，到2009～2010年甚至超过沙特阿拉伯成为全球第一大产油国。俄罗斯石油产量的上升使得原先由欧佩克控制油价的寡头市场变得分散化，其对油价的控制能力降低。

此外，欧美主要发达国家都积极增加新能源技术的投入，增加可再生能源投入比例。奥巴马的能源政策就以绿色能源作为突破口，并提出“清洁能源国家战略”。20世纪初，英国是世界煤炭生产大国，但在1956年的伦敦烟雾事件、北海油田的开发、能源结构多元化进展、煤炭开采条件恶化等因素的影响下，英国煤炭工业从重视生产转向重视洁净煤技术和设备的开发研究以及输出，并取得了巨大的成功。德国是全球最大的风电市场之一，也是世界上太阳能装机容量最大的国家。

表320国集团国家创新竞争力与能源使用情况排名

数据来源：国家创新竞争力数据来源于《二十国集团(G20)国家创新竞争力发展报告(2011～2013)》；单位GD能耗及二氧化碳排放根据《BP世界能源统计2012》整理而得。

福岛核泄漏事故后，日本政府改变以核电为能源重点的政策，继续全面发展太阳能产业，日本的太阳能产业在亚洲一直处于领先地位。

可以预见，能源供应状况和结构的改变有可能引发全球性能源领域的变革，而国家创新竞争力是这次变革的主要保障。

(二)国家创新竞争力是提高能源使用效率的重要基石。

发达国家的发展经验表明，经济增长与能源消费、环境污染之间呈现倒U字形曲线关系，即在工业化的初期，能源消费增长，以环境污染为代价，在工业化和城市化发展最快的时期，能源消费最高，过了拐点之后，能源消费逐步下降，污染水平逐步降低，直至回到环境容量之下，在这一发展过程中，创新是重要驱动因素之一。

美国是全球第一大经济体，其能源消费量也位居世界前列，美国的能源消费结构影响着全球的能源供给与使用，由于能源领域的创新具有研发投入大、研发周期长、对基础设施要求较高的特点，美国的经济能力和科技水平支撑了美国的创新竞争力，美国亦是20国集团中创新竞争力最强的国家。

日本是20国集团中第三大经济体，由于国内能源匮乏，其能源供给大量依靠国外。尽管日本是世界上主要能源消耗大国，在20国集团中其对石油的消费仅次于美国和中国，对天然气、煤炭的消费仅次于美国、中国和俄罗斯，但日本能源使用效率极高，在20国集团中位列第二，这很大程度上得益于其极强的国家创新竞争力。2000年以来，日本的国家创新竞争力在20国集团中一直位列第二，是除美国外创新竞争力最强的国家。由于核能政策的调整，日本未来能源的发展主要依靠节能和可再生能源的发展，而这种能源战略的改变又需要国家创新竞争力的支撑。

德国是20国集团中国家创新竞争力第三的国家，位居欧洲国家首位。而欧盟委员会公布的创新联盟记分牌亦显示，德国是欧盟27国中最具创新性的国家之一。欧盟对能源和创新的重视体现在“欧洲2020战略”中，为拉小与美日这些创新国家的差距，而发展以知识和创新为基础的智能经济是解决能源问题的关键所在。

四、对中国的启示

经济的高速发展下，中国的能源需求量和使用量还会继续增加，而由此带来的节能减排压力也逐步加大。因此，通过增强国家创新竞争力加大能源领域对科学和技术创新的依赖显得尤为重要。*宋立刚、胡永泰：《经济增长、环境与气候变迁：中国的政策选择势》，社会科学文献出版社2009年版。陈俊武、陈香生：《中国中长期碳减排战略目标初探——中国煤炭消费过程的碳排放及减排措施》，载于《中外能源》2011年第6期。

1.加强在能源勘探与开采技术领域的创新，增强能源开发潜力。美国在页岩油气、巴西在盐下层石油以及加拿大在油砂领域的成功勘探和开采表明了能源资源勘测的重要性。中国是煤炭生产大国，但在煤炭开采条件、煤炭生产效率、煤炭生产成本、煤炭安全水平等方面中国与欧美国家相比还有巨大差距，目前中国煤炭资源的储产比仅为31，远低于美国266年和俄罗斯452年的可开采年限水平。据中石油估计，中国的页岩气资源可能多达45万亿立方米，如果中国能对煤炭及油气勘探技术进行创新，对潜在资源进行勘探开发，增加能源储量以保障能源的有效供应，届时将有可能改变中国乃至世界的能源使用格局。

2.加强对新能源领域的开发与创新，实现新能源的技术突破。传统化石燃料资源具有一定的可开采年限，一旦消耗殆尽则不复存在。新能源领域尽管环保清洁，但成本高昂。我国目前新能源储能产业基础较为薄弱，基础研发投入和知识积累严重不足，关键技术主要从欧洲引进。为此，要加大国家和地方政府对新能源领域的创新支持和服务力度，培育新兴市场，维护市场环境，并运

用市场机制解决新能源发展中的资金、技术等问题，争取增加新能源在能源使用中的比重。

3.加强洁净煤炭技术领域的创新，有效减少二氧化碳排放。中国是世界上使用煤炭最多的国家，而随着工业化和城市化进程的加快，煤炭的使用可能还会持续增长。因此，洁净煤炭技术是提高中国能源使用效率，减少环境污染的有效途径。由于起步晚，起点低，目前我国洁净煤炭技术与欧美相比有较为明显的差距，为此要在国家层面加强对洁净煤炭技术的重视和推广，积极开发新一代洁净煤炭技术，实现能源的高效利用和经济社会的可持续发展。

4.加强节能增效领域的创新，加快建设资源节约型社会。改变经济增长方式，大力调整产业结构，积极发展循环经济，在生产、流通、消费各个领域进行节能创新，特别做好重点领域、重点行业以及重点企业的节能降耗工作，加快形成节约型生产方式、生活方式和消费方式，提高能源使用效率，增加能源使用年限。

5.加快建立全球能源市场治理机制，推进全球能源市场可持续发展。国家创新竞争力强调全球视野，同样，能源市场的竞争与合作也需在全球化背景下才能开展。全球能源消费重心正在向以中国为代表的新兴国家转移，日本福岛核泄漏事故使得日本和欧洲众多国家调整未来能源发展方向、非常规油气的发展使得北美的能源供给能力日益增强，这些对于重塑世界石油市场格局起到了至关重要的作用。未来全球能源领域挑战与发展机会并存，因此加快建立全球能源市场治理机制，对于维持能源安全、推进全球能源市场可持续发展极为重要，而中国在其中亦将发挥巨大作用。

国家自然科学基金项目(编号：41301131)。

F426.2

A

2095-3151(2014)64-0018-09