中国能源活动碳排放峰值方案及政策研究

毕超

摘 要：2014年11月，中国政府通过《中美气候变化联合声明》首次正式提出于2030年左右实现二氧化碳排放峰值。该研究从中国2015-2050年经济、产业、人口等发展指标假定出发，预测出相应时期的能源服务需求量，并考虑已有能源政策目标的硬性约束，采用能源系统优化模型作为工具，对2015-2050年能源消费总量和结构进行了测算，提出了能源活动二氧化碳排放于2030年达到峰值的能源消费方案。并以方案分析为基础，从税制改革、促进天然气发展、推广公私合作伙伴关系（PPP）吸引民间资本等角度，提出促进我国能源活动碳排放2030年达峰的政策建议。

关键词：能源活动 碳排放 峰值方案 政策研究

中图分类号：X502 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（b）-0016-05

The Scheme and Policies for Peaking Energy Carbon Emissions in China

Bi Chao

（Research Institute for Fiscal Science， Ministry of Finance， P.R.China，Beijing，100142，China）

Abstract：In November 2014， the Chinese Government formally proposed for the first time through the Sino-US Joint Statement on Climate Change that China would peak its carbon emission around 2030.For contributing to this national emission promise and goal， Chinas economy， industry， population and other indicators in the period of 2015～2050 were projected with the demand for energy services and an energy system optimization model was taken as a tool to measure the total energy consumption and structure. The energy system optimization model calculated with the constraints of existing energy policy objectives，then came to an energy consumption scheme which would peak the carbon emission in the year of 2030.And based on the forecasting calculations and analysis，policy recommendations on tax reformation， promotion of natural gas and spread of public-private partnerships （PPP） to attract private capital， were put forward for realizing the carbon emission peak in 2030.

Key Words：Energy Activity；Carbon Emissions；Peak Scheme；Policy Recommendations

2014年11月12日，中美双方在北京发布《中美气候变化联合声明》，中美两国元首宣布了两国各自2020年后应对气候变化行动，认识到这些行动是向低碳经济转型长期努力的组成部分并考虑到2 ℃全球温升目标：美国计划于2025年实现在2005年基础上减排26%～28%的全经济范围减排目标并将努力减排28%；中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。这是我国首次正式提出2030年左右碳排放达到峰值的政策目标，为确保我国能够实现2030年碳排放达到峰值的目标，该文试图研究提出一种能源系统化总投资成本最低的可行方案，并以此为基础分析得出促进我国碳排放早日到达峰值的政策建议。

1 引言

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）研究报告提出：自工业革命以来人类活动使得大气中二氧化碳浓度、甲烷浓度等明显增加，这些温室气体浓度水平远远超过工业化以前几千年的浓度水平。基于数值模拟和归因技术，政府间气候变化专门委员会研究认为：具有很高可信度（90%以上）的是，自1750年以来，人类活动的净影响，即以二氧化碳为代表的温室气体的排放已成为气候变暖的主要原因之一。从全球情况来看，化石能源燃烧引起的二氧化碳排放占到全球温室气体排放总量的一半以上。

根据《中国温室气体清单研究》的数据，1994年二氧化碳排放总量为30.73亿吨，其中能源活动排放量为27.95亿t，占排放总量的90.95%。由此可见，能源活动二氧化碳排放是我国二氧化碳的主要排放源。所以，要控制二氧化碳排放，首当其冲的是要抓住能源活动二氧化碳排放这个关键，要使我国碳排放在2030年左右达到峰值，也就必须使得我国能源活动的碳排放在2030年左右达到峰值。

要研究未来时期我国能源活动的碳排放情况，就必然要研究未来时期能源总量、结构等变量，而能源总量和结构等变量又和经济、社会发展状况高度相关，甚至可以说，是未来时期我国经济、社会、人口、政策等因素决定了未来时期我国能源总量及结构等变量。所以，要比较清楚地研究我国未来时期能源活动碳排放峰值问题，就必须对我国未来时期基于经济、社会、人口、政策等发展因素的能源供应和消费方案做一个比较定量和深入的刻画和研究，这就需要借助定量化的研究方法和工具。

目前，国内外研究能源活动供应、消费、碳排放等问题已经广泛采用能源模型这一定量化的研究方法。第一次石油危机的爆发引起了西方国家对能源问题的极大关注，政界和学术界开始研究如何保障能源供应安全，首先产生了以EFOM（Energy Flow Optimization Model）等为代表的能源规划、能源供给和需求预测模型。20世纪80年代，西方国家“先污染、后治理”发展模式的弊端日益显现，环境问题变得日益突出，能源利用引致的环境污染被给予了极大的关注，同时，在这一时期，气候变暖的问题也开始越来越被关注，原有的能源规划、能源供给和需求预测模型获得了进一步的发展，研究者将能源利用的环境影响分析加入到能源模型中，产生了EFOM-ENV（Energy Flow Optimization Model-Environment）等模型。

在未来时期能源活动碳排放研究方面，清华大学张阿玲、郑淮（2003）以能源-经济-环境系统作为研究范围，构建了能源-经济-环境系统的混合模型，研究了我国2015-2030年的能源总量结构、二氧化碳排放趋势及减排成本等问题，在利用模型进行大量计算的基础上，给出了有关我国参与气候变化国际谈判、履行温室气体限排国际义务的建议。

清华大学陈文颖、何建坤、高鹏飞（2004）建立了能源-环境-经济耦合的非线性动态规划模型—中国MARDAL-MACRO模型，并以此对中国未来能源发展与碳排放的基准方案以及碳减排对中国能源系统的可能影响进行研究。

华东师范大学朱永彬（2011）从国家尺度上首先对无排放控制下的我国最优经济增长路径与碳排放趋势进行了探讨，通过对Moon-sonn模型进行改进并用于预测我国未来经济发展、能源消费、碳排放，预测结果显示：我国未来经济增长速度将逐渐趋缓，2050年GDP总量将比2010年翻3番；能源消费量和碳排放量均出现先增后降的趋势，高峰分别出现在2032年和2031年，峰值分别为3255Mtoe（Mtoe，百万吨标油）和2636.6MtC（Mtc，百万吨碳）。

2014年6月，国务院办公厅印发了《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，对我国能源发展提出了一系列新的政策目标和要求，同时我国政府于11月也正式提出了碳排放峰值的承诺，这些新的情况，前述研究都没有涉及。该文应用能源系统优化模型，研究2015-2050年我国能源消费总量及构成、二氧化碳排放趋势及峰值问题，并以模型计算结果方案为基础，提出我国2030年能源活动碳排放达到峰值的政策建议。

2 本文的研究工具和方法介绍

2.1 能源系统优化模型介绍

该能源系统优化模型基本原理如下：它按照参考能源系统的能流网络溯源而上，在由各种能源技术实现的终端使用环节、中间转换环节和开采环节三个节点上根据能量投入产出的平衡关系建立能源系统，以从经济系统得到的能源服务需求为外生驱动变量，根据整个能源系统在整个规划期内的贴现经济成本（包括技术投资额、运行维护成本及其他）最小化来进行能源技术的选择。该模型本质上是建立在参考能源系统基础之上的跨时段线性优化数学问题，其目标函数是计算时期内能源系统成本的基年折现值，模型的求解过程是应用GAMS的优化算法求解满足一系列约束条件的决策变量的值，使得目标函数值最小化。

本研究中，模型选取2010年为基年，规划期为2015-2050年，每5年为一个时段，为了使模型从我国能源系统的实际出发进行规划和剔除模型计算的尾端效应，模型的实际计算期为2005年-2060年，其中： 2010，2015，2020，…，2055，2060为节点年。

折现率是资金时间价值的反映，由于所有的成本都发生在模型运算时期的不同时点上，因此需要将他们折现到基年。折现成本之和即为模型优化的目标函数。很显然，折现率的选择非常重要，它定义了优化过程中不同时段的权重。高折现率使得现期的权重更大，而低折现率会减小这一权重，有利于那些高投资成本低运行成本的技术。原则上，折现率应该等于长期真实利率。由于能源系统的总成本的主要构成部分是大型能源建设项目的投资成本，所以本论文参照2006年国家发展和改革委员会联合建设部颁布的《建设项目评价方法与参数（第三版）》有关规定，将模型的折现率设为8%。

2.2 经济社会驱动因素假定

2014年5月，中共中央总书记、国家主席习近平同志在河南考察时首次提出“新常态”的概念；11月，他在APEC工商领导人峰会开幕式主旨演讲中，第一次对中国经济新常态进行了全面阐述和解读时指出，新常态下中国经济的不同于过去30年的特征有三：一是从高速增长转为中高速增长；二是经济结构不断优化升级，第三产业消费需求逐步成为主体；三是从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。

该文以中国经济“新常态”为总指导，从过去10年我国经济社会发展变迁的实际出发，尤其结合我国2009年以来最近几年的经济、产业、人口变化情况和趋势，对2015-2050年我国经济、产业、人口等模型驱动因素进行合理假定（表1～表3）。

2.3 模型输入

基于前述对我国2015-2050年GDP增速、产业结构、人口总量及城乡结构的假定，可得出2015-2050年我国GDP总量、三大产业产值、人口城乡分布等预测数值，根据计量回归法、能源弹性系数法、能源服务强度法等方法建立的经济、人口数据与下述31种能源服务需求种类的数量关系，预测得出2015-2050年下述31中能源服务需求数值并输入能源系统优化模型，从而驱动模型进行计算求解（表4）。

2.4 模型的政策约束条件设置

模型运行的约束条件主要考虑了《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》、《中美气候变化联合声明》两大政策因素，模型将签署两个文件的具体政策目标作为模型求解的输入条件。

《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》提出，到2020年要实现以下能源发展目标：（1）一次能源消费总量控制在48亿t标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿t左右；（2）国内一次能源生产总量达到42亿t标准煤，能源自给能力保持在85%左右，石油储采比提高到14～15；（3）非化石能源占一次能源消费比重达到15%，天然气比重达到10%以上，煤炭消费比重控制在62%以内；（4）新建燃煤发电机组供电煤耗低于300 g/kWh标准煤；（5）累计新增常规天然气探明地质储量5.5万亿m3，年产常规天然气1850 m3；（6）页岩气产量力争超过300亿m3，煤层气产量力争达到300亿m3；（7）坚持煤基替代、生物质替代和交通替代并举的方针，科学发展石油替代，形成石油替代能力4000万t以上；（8）现役60万kW（风冷机组除外）及以上机组力争5年内供电煤耗降至每千瓦时300克标准煤左右；（9）核电装机容量达到5800万kW，在建容量达到3000万kW以上；（10）力争常规水电装机达到3.5亿kW左右；风电装机达到2亿kW，风电与煤电上网电价相当；光伏装机达到1亿kW左右，光伏发电与电网销售电价相当；地热能利用规模达到5000万t标准煤。

《中美气候变化联合声明》提出要实现如下碳排放和能源发展目标：（1）2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰；（2）到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。

3 中国能源活动碳排放2030年峰值方案

基于上述模型设置和计算，得出了如下能源活动和碳排放方案（表5～表7）：一次能源消费总量从2015年的39.1亿t标准煤逐步增长到2050年的62.65亿t标准煤，年度能源消费总量的增速逐步趋缓，从2015年的年度同比增速1.8%逐步降低到2050年度同比增速0.6%；能源活动的碳排放量经历先较快增长达到峰值后缓慢下降的趋势，从2015年的21.8亿t增长到2030的25.5亿t，平均每年增加排放2470t碳，并在2030年达到峰值，此后碳排放开始缓慢下降，逐步下降到2050年的24.9亿t，平均每年减少排放300万t碳。

能源活动碳排放达到峰值并不等于一次能源消费总量也要达到峰值，按照《中美气候变化联合公报》，中国二氧化碳排放需于2030年左右达到峰值，这意味着，2030年以后中国一次能源消费总量继续增长的情况下，非化石能源在能源消费总量的占比必须大幅度提高，即能源消费增量必须通过非化石能源来满足，而且还必须实现用非化石能源对化石能源消费存量进行逐步替代，从而压缩化石能源在一次能源消费总量中的比重。

为了使得我国能源活动碳排放在2030年达到峰值以后逐步减少，必须使得2030年我国非化石能源消费占比达到20%，且煤炭消费占比必须持续减少、非化石能源消费占比持续增长，即煤炭消费占比须从2030年的60%降低到2050年的45%，而非化石能源消费占比要从2030年的20%增长到2050年的36%，非化石能源2050年的绝对消费量相当于2015年的4.8倍还多。

3 政策建议

3.1 提高资源税率，加快调整能源消费结构

在原油、天然气的资源税“从价”改革启动之后，我国从2014年12月起1日起实施煤炭资源税从价计征改革，煤炭资源税由从量计征改为从价计征后，结合资源税费规模、企业承受能力、煤炭资源赋存条件等因素，将税率幅度确定为2%～10%，由省区市人民政府在此幅度内拟定适用税率，现行税费负担较高地区要适当降低负担水平；同时，原油、天然气矿产资源补偿费费率降为零，相应将资源税适用税率由5%提高至6%。

与国外资源税相比较，我国现行资源税制存在征收范围较窄、税率过低等问题，突出问题是我国资源税率过低。比如，澳大利亚联邦政府将向年利润超过7500万澳元的煤和铁矿石企业征收矿产资源租赁税，税率为应税利润的30%。加拿大的资源开采税征税范围涉及石油、天然气、煤炭、森林、矿物等资源，税率一般为18%～20%。此外，国外政府还就资源级差地租征收资源税收性质的资源权利金，大部分国家的石油、天然气资源权利金费率在10%～20%之间，美国为12.5%，马来西亚为16.7%，巴基斯坦为10%，法国为12.5%，挪威为8%～20%，沙特阿拉伯为8%～20%。

在资源税制改革中，我国应借鉴国外的资源税制，较大幅度地提升我国的资源税率水平，必要时由国家税务局确定征收税率，防止地方保护主义行为造成资源税率过低，无法起到促进节约资源开采、保护生态环境的调节作用。我国较大幅度地提高煤炭、石油、天然气的资源税税率，完善资源级差调节机制，有助于减轻我国经济社会对化石能源的依赖，加快可再生能源对化石能源的替代，从而优化能源消费结构。

3.2 建立健全环境保护税制，征收碳税，逐步控制和压缩碳排放空间

一直以来，煤炭、石油在我国一次能源消费总量中的占比居高不下，一个很重要的原因就是煤炭、石油使用过程中带来的环境负外部性没有得到制度上的矫正，其直接经济成本低于其社会综合成本。比如，煤炭燃烧产生的煤灰等固废、二氧化硫等废气以及石油燃烧产生的废气对环境造成了危害，相应治理环境的成本和代价并没有反映到煤炭、石油的成本价格中，这就造成了煤炭、石油的过度使用，过度使用和过度依赖同时造成了巨大的碳排放量。

通过建立完善环境保护税制，对能源使用产生的大气污染物、水体污染物、固体废物等进行征税，相应可以提高煤炭、石油的使用成本，抑制经济社会对其消费和依赖，另一方面也有助于提升非化石能源对煤炭、石油的价格竞争力，从而促进可再生能源等非化石能源对煤炭、石油的有效替代，进而减少煤炭、石油消费量和碳排放量。

为直接地调控碳排放量，我国应在完成环境保护税立法、建立起环境保护税制之后开征碳税，对在生产、经营等活动过程中向自然环境排放二氧化碳的行为进行征税，可根据煤炭、石油、天然气等化石能源的含碳量以及工艺工程排放系数测算出二氧化碳排放量作为碳税的计税依据。通过碳税税率的高低水平，可以有效影响我国碳排放的峰值大小以及峰值到来的时间早晚；逐步提高碳税税率，可以加快我国低碳或者零碳能源对化石能源的替代，也可降低我国碳排放的峰值水平。

3.3 多措并举大力发展天然气能源

天然气在替代煤炭、石油方面具有成本低、效率高等优势，未来时期在我国能源消费结构中的地位日趋重要。要扩大天然气在一次能源消费结构中的占比，鉴于我国“少气”的国情，必须通过加大国内天然气资源勘探力度、扩大天然气进口等途径保障天然气的稳定供应。

一方面，我国要积极利用海外资源，实现天然气进口多元化，坚持管道天然气与液化天然气进口并举，通过发起成立天然气进口国家联盟的形式，联合台湾地区、日本、韩国等天然气需求较大的进口国，增强议价和统一行动的能力，改变我国在进口天然气议价上的被动局面。

另一方面，我国必须加快国内天然气基础设施建设，改善我国天然气管网和储气设施建设滞后面貌。当前，我国天然气输气管网总长5.5万km，不到德国的1/2、美国的1/9，相关储气设施建设滞后，制约了我国天然气进口和调度。下一步，我国必须加快天然气管网和储气设施建设，为天然气消费奠定基础。美国天然气市场成长壮大过程中，主要的推动力量是民间投资兴建了大量的管网、储气设施，我国应借鉴美国天然气基础设施吸引民间资本投入的经验，破除垄断力量，积极放开市场、准入管制，借助民间资本加快建设和完善天然气管网、储气等设施。

3.4 鼓励推广PPP模式，吸引民间资本投入可再生能源基础设施建设

非化石能源主要包括可再生能源和核能，因核能安全性问题一直未得到较好解决且全生命周期投资成本巨大影响了其推广应用范围和规模，所以，水电、风电、太阳能发电等可再生能源将是我国非化石能源的主要构成部分，为扩大非化石能源在一次能源消费总量中的占比，必须大力发展可再生能源，我国具备开发利用可再生能源的良好资源禀赋条件。

我国可再生能源资源丰富，具有巨大的开发利用空间。中国工程院中国可再生能源发展战略研究组得出以下结论：（1）风能资源可开发量约为7亿～12亿kW，其中陆地风能资源可开发量约为6亿～10亿kW，海上风能资源可开发量约为1亿～2亿kW；（2）关于太阳能资源，我国已有建筑屋顶面积总计接近100亿km2，20%的面积可以用于太阳能热水器即安装20亿km2的太阳能热水系统，可以替代3亿多t的标准煤；20%的屋顶总面积可以安装约20亿km2的太阳能光伏发电系统，此外，可利用2万km2的荒漠面积来安装太阳能光伏系统，总计在2.2万km2的面积上可安装太阳能光伏发电容量约22亿kW，年发电量可达到2.9万亿kwh；（3）关于生物质能能源资源，按照2005年有机废弃物可用量加上边际性土地生物质原料植物产能的方法计算，我国生物质原料资源的年产能是7.9亿t标准煤，若按推测的2030年有机废弃物可用量加上边际性土地生物质原料植物产能计算，我国生物质原料资源的年产能为8.99亿t标准煤。

受财政收支限制，我国政府对可再生能源基础设施的投入力度较为有限，目前仅以补贴方式支持开发可再生能源，与此同时，民间资本对可再生能源设施投入力度也远远不够。根据世界银行民间资本投入可再生能源设施建设数据库，1990-2012年，我国以公私合作伙伴关系的模式建成的生物质、地热、常规水电、小水电、太阳能、风能等发电设施共计130个，另外还有22个可再生能源发电设施项目正在建设当中，已建成可再生能源发电装机容量达2044万千瓦，占2013年我国可再生能源发电累计装机容量的比重为5.4%，累计完成投资134亿