中国能源与环境.docx
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中国能源与环境
中国2001年~2010年能源与环境不和谐图像及其控制对策研究
韩振宇1,顾广明2,姜华3,李元实4,韩国刚5
1.北京博奇电力公司,2.煤炭科学研究总院西安分院,3.4.5.国家环保总局环境工程评估中心
摘要:
“十五”期间我国能源弹性系数保持较高水平,远远超过国内外能源弹性系数正常值0.5,意味着我国十五期间能源与环境的发展模式不和谐。
2004年、2005年申报评估中心的火电厂累计装机容量3.77×108kW,是建国(1950-2004)54年火电厂装机容量3.25×108kW的1.2倍,如果有一半的火电厂项目投产,预示着我国“十一五”期间能源与环境发展是不和谐的。
为防止“十一五”期间发生能源与环境不和谐,实现党中央十六大五中全会降耗20%的目标,必须迅速转变能源与环境的发展模式,限制能耗总量增长过快趋势,加大产业结构调整,对第二产业应加速调整和技术改造,限制高能耗产业发展规模,使我国“十一五”期间能源弹性系数恢复到正常值(0.5)。
关键词:
能源弹性系数;预测;对策
中图分类号:
ResearchondisharmonypictureandcountermeasureofEnergyandEnvironment
inChinabetween2001and2010
HANZhen-yu1,GUGuang-ming2,JIANGHua3,LIYuan-shi2,HANGuo-gang4
(1.BeijingBootesElectricPowerSci-Tec,Co.Ltd.AllRightsReserved,Bejing100031;
2.XianBranchofChinaCoalResearchInstitute;3.AppraisalCenterforEnvironment&Engineering,StateEnvironmentalProtectionAdministration,Beijing100012)
Abstract:
ThevalueofelasticityratioofenergyinChinakeeponahighlevelduringthe10thFive-YearPlanperiod,andsignificantlyexceededthenormalvalueofelasticityratioofenergy(0.5).ThisphenomenonindicatesthattheChina’seconomydevelopmentdependedonenergyatahighlevel,andgavegreatpressureontheenvironmentandresources.Theinstalledcapacityofthethermalpowerprojectsproposedtocarryoutin2004and2005is3.77×108kW,itis1.2timesaslargeasthecapacityconstructedbetween1950and2004inChina.Ifhalfoftheprojectsputintoproduction,thedevelopmentofenergyandenvironmentwillbenotharmoniousinChinaduringthe11thFive-YearPlanperiod.Toavoidthedisharmonyoccurringandtoachievethegoaltoreducetheenergyconsumptionby20percent,weshouldinsistthechangingofeconomicdevelopmentmodel,takeenergyconsumptionreducingandindustrialstructureadjustingintoaccountasthedevelopmentstrategic,andtheelasticityratioofenergyconsumptionshouldbecontrolstrictlytomaintainthevalueof0.5.
Keywords:
theelasticityratioofenergy;forecast;countermeasure
一、能源弹性系数的定义内涵和公式:
能源生产(或消费)弹性系数K的定义:
K是能源生产量(或消费量)年均增长率与国内生产总值(GDP)年均增长率的比值。
该比值(K)的大小反映能源生产(或消费量)增长与国民生产总值(GDP)增长之间关系,是衡量能源与环境匹配关系的一项指标,衡量能源与环境和谐程度,与和谐水平的一项指标,也是反映能源与大气环境污染宏观控制的一项指标,能源弹性生产(消费)系数K值越大,反映能源增长速度快、能源消耗量高,相应的反映排放到大气中的污染物SO2、烟尘、CO2排放量越大,对大气环境的污染就越重,能源与环境发展越来越不和谐。
相反,能源弹性系数K值越小,环境污染越轻,能源与环境发展越和谐。
因此可以选择能源弹性系数K作为区域能源与大气环境污染宏观控制的一项指标[1]。
能源弹性系数的计算公式:
K=a1/a2…………
(1)
K:
能源弹性系数;
a1:
能源年平均增长速度;
a2:
GDP年平均增长速度。
二、中国能源弹性系数正常值
中国能源生产(或消费)弹性系数正常值是0.5,也就是通常所说的国民生产总值(GDP)翻两翻,能源消耗量翻一翻。
中国1985-2000年的能源生产弹性系数除1985年为0.73、1989年为1.48、1995年为0.83外,其余12年基本上是在0.5左右浮动。
中国能源消费弹性系数正常值基本上是0.5,1985-2000年的能源消费弹性系数除1989年为1.02外,其余14年基本上是在0.5,具体情况见表1。
表11985-2000年我国能源生产弹性系数
年份
能源生产
电力生产
能源消费
电力消费
弹性系数
弹性系数
弹性系数
弹性系数
1985
0.73
0.66
0.60
0.67
1989
1.48
1.78
1.02
1.78
1990
0.58
1.63
0.47
1.63
1991
0.10
1.00
0.55
1.00
1992
0.16
0.80
0.37
0.81
1993
0.31
1.13
0.21
0.70
1994
0.55
0.85
0.46
0.79
1995
0.83
0.82
0.66
0.78
1996
0.29
0.75
0.55
1997
0.57
0.36
1998
0.37
0.86
1999
0.89
0.02
1.19
2000
1.18
国外能源生产(消费)弹性系数调研结果表明,总体上也是0.5,其中德国、俄罗斯、乌克兰、波兰、罗马尼亚5国在1990-2002年期间,能源总体变化趋势为负增长,日本、伊朗、巴西、委内瑞拉的能源消费弹性系数大于1。
具体情况见表2。
表21990-2002年部分国家能源弹性系数
1990-2002年年均增长率
弹性系数
国别
GDP(%)
能源生产(%)
能源消费(%)
能源生产
能源消费
世界总计
2.44
1.32
1.16
0.54
0.48
*中国
15.42
2.41
3.45
0.16
0.22
印度
5.39
2.27
3.39
0.42
0.63
日本
1.25
2.25
1.72
1.80
1.38
法国
1.83
1.55
1.19
0.85
0.65
意大利
1.52
0.33
1.07
0.22
0.71
英国
2.32
1.81
0.71
0.78
0.31
伊朗
4.42
2.46
5.88
0.56
1.33
加拿大
2.88
2.89
1.42
1.01
0.50
墨西哥
2.93
1.40
0.43
0.48
0.15
美国
2.91
0.08
1.47
0.03
0.51
巴西
2.48
4.30
3.70
1.73
1.49
委内瑞拉
1.13
2.92
1.80
2.59
1.59
澳大利亚
3.51
4.09
1.66
1.16
0.47
德国
1.69
-2.66
-0.21
-1.57
-0.13
俄罗斯
2.47
1.16
-1.66
0.47
-0.67
乌克兰
0.50
-2.11
-3.52
-4.25
-7.10
波兰
3.23
-1.77
-0.73
-0.55
-0.22
*罗马尼亚
-0.77
-2.98
-5.39
3.87
7.00
注:
1、中国从1990年到2002年能源弹性系数基本保持在正常值0.5,其中1997年到1999年3年出现负增长。
2、德国、俄罗斯、乌克兰、波兰、罗马尼亚5国在1990-2002年期间,能源总体变化趋势为负增长。
1981年-2002年国外部分国家能源消费弹性系数调研结果表明,总体上也是0.5,除巴西为1.45、印度为0.84、日本为0.78以外,美国、英国、法国、加拿大、澳大利亚等国家的能源弹性系数均小于0.5,具体情况见表3。
表31981-2002年部分国家的能源消费弹性系数
国家
能源消费增长率(%)
可比价GDP增长率(%)
能源消费弹性系数
澳大利亚
1.83
3.30
0.55
巴西
2.99
2.05
1.45
加拿大
0.92
2.82
0.33
法国
0.73
2.12
0.34
印度
4.66
5.57
0.84
日本
1.98
2.53
0.78
英国
0.72
2.46
0.29
美国
0.76
3.03
0.25
中国*
4.17
9.53
0.44
资料来源:
对我国能源消费弹性系数及成因的初步分析,作者施发启[2]。
从上面3个表中可以看出,能源生产(或消费)系数正常值基本上是0.5,如果大于正常值30%(K=0.8),持续3年以上者,意味着能源消耗与国民生产总值GDP关系不和谐,大气环境污染将日益加重,甚至超出大气环境承载力,也就是说K>0.8(或1.0)时,对区域能源与大气环境污染宏观控制发出了预警信号,应立即查找原因。
三、能源与环境发展模式和图像
根据国内外能源弹性系数调查分析表明,能源与GDP之间关系大多呈现下列各种图像:
(1)中长期(5年~30年)维持在K≤0.5,能源与环境基本呈和谐发展图像。
世界28个国家12年能源弹性系数为0.5,中国在1985~2000年能源弹性系数也是0.5,也就是说GDP翻两翻,能源翻一翻,这充分体现依靠科技进步、节能降耗的效果,这是目前能源与环境发展比较和谐的一种模式。
(2)K≥1~2,意味着能源增长速度与GDP同步增长,甚至大一倍增长,这种现象持续三年以上就会导致能源与环境发展不和谐。
(3)持续三年以上0.5≥K≥1~2,是处于和谐与不和谐的过渡期。
(4)有6个国家连续12年出现能源负增长或零增长的能源与环境和谐发展图像。
(5)我国由1985-2000年能源与环境和谐发展图像已过渡到2001-2005年不和谐发展图像,其资源、环境面临巨大挑战,从目前发展趋势看,“十一五”期间能源弹性系数K有可能由1.6降到1,若能源弹性系数连续10年大于1,对能源的压力和环境影响令人担忧。
1、我国2001~2004年能源弹性系数和十五期间能源与环境发展图像Ⅰ
中国统计年鉴(2005年)、中国能源年鉴(2004年)显示(具体见表4),我国2001、2002、2003和2004年的能源生产弹性系数依次为1.73、1.73、1.64和1.62,应查找原因,建议发出预警信号。
我国2001年、2002年、2003年和2004年,能源消费弹性系数依次为0.47、1.19、1.61和1.60,连续3年远远超过我国能源消费弹性系数正常值(0.5)1.38~2.22倍,充分表明我国十五期间能源与大气环境发展模式是不和谐的。
表42001-2004年我国能源生产/消费弹性系数
年份
能源生产
电力生产
能源消费
电力消费
弹性系数
弹性系数
弹性系数
弹性系数
2000
1.18
0.02
1.19
2001
1.73
1.15
0.47
1.15
2002
1.73
1.34
1.19
1.40
2003
1.64
1.73
1.61
1.74
2004
1.62
1.53
1.60
1.53
2、中国2001~2010年能源生产与环境发展图像Ⅱ
本项研究选择了2001~2004年能源生产弹性系数年均值1.68和能源生产弹性系数正常值0.5构建能源与环境发展两种方案,预测了我国2005年、2010年能源生产量及SO2、NOX产生量,具体见表5、表6。
由表5看出,分别按K=1.68和K=0.5时预测,2005年能源生产量依次为20.8×108t和19.2×108t标煤;2010年能源生产量依次为37.6×108t、23.0×108t标煤。
两方案相比较,意味着2005年能源生产量正常值是19.2×108t,而实际上是20.8×108t,超过1.6×108t;2010年按K=0.5的正常值预测能源生产量为23×108t,按K=1.68预测的能源生产量为37.6×108t,方案1超过方案2(正常值)14.6×108t,方案1与国家中长期规划2010年22×108t相比,是后者的1.7倍,明显的出现能源与环境发展不和谐图像,如图1。
表52010年中国能源生产量预测
(108t标煤)
方案名称
K值
能源增长率(%)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
预警方案
1.68
12.6
10.7
12.1
13.8
16
18.5
20.8
23.4
26.4
29.7
33.4
37.6
和谐方案
0.5
3.75
10.7
11.1
11.5
11.9
12.4
19.2
19.9
20.6
21.4
22.2
23
图1能源生产量预测对比图像
两种方案对环境的影响见表6,由表6可以看出:
按方案1(K=1.68)预测,2010年SO2产生量6019.8×104t,排放量为1204×104t(按SO2去除率80%计算);2010年NOX产生量为3416.2×104t,排放量为2391×104t(按NOX去除率30%计算)。
按方案2(K=0.5)预测,2010年SO2产生量3683.7×104t,排放量为736×104t(按SO2去除率80%计算);2010年NOX产生量为2090.5×104t,排放量为1463×104t(按NOX去除率30%计算)。
两方案相比较,方案2优于方案1,比方案1少排放SO2468×104t,少排放NOX928×104t。
污染物排放预测对比情况如图2。
表62010年中国大气污染物SO2、NOX预测表(依据表5计算)
(104t)
方案名称
预警方案
和谐方案
K值
1.68
0.5
能源生产量
376237.5
230229.1
SO2产生量
6019.8
3683.7
SO2排放量
1204
736
NOX产生量
3416.2
2090.5
NOX排放量
2391
1463
图2污染物排放预测对比图像(按能源生产预测)
3、中国2001-2010年能源消费与环境发展图像Ⅲ
本项研究选择了2001~2004年能源生产弹性系数年均值1.68和能源消费弹性系数正常值0.5构建能源与环境发展两种方案,预测了我国2005年、2010年能源消费量及SO2、NOX产生量、排放量,具体见表7、表8。
由表7看出,分别按K=1.68和K=0.5时预测,2005年能源消费量依次为22.2×108t和20.4×108t标煤;2010年能源消费量依次为40.2×108t、24.6×108t标煤。
两方案相比较,意味着2005年能源消费量正常值是20.4×108t,而实际上是22.2×108t,超过1.8×108t;2010年按K=0.5的正常值预测能源消费量为24.6×108t,按K=1.68预测的能源消费量为40.2×108t,方案1超过方案2(正常值)15.6×108t。
方案1明显的出现能源与环境发展不和谐图像,如图3。
表72010年中国能源消费量预测
(108t标煤)
方案名称
K值
能源增长率(%)
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
预警方案
1.68
12.6
13
13.5
14.8
17.1
19.7
22.2
25
28.1
31.7
35.7
40.2
和谐方案
0.5
3.75
13
13.5
14.8
17.1
19.7
20.4
21.2
22
22.8
23.7
24.6
图3能源消费量预测对比图像
两种方案对环境的影响见表8,由表8可以看出:
按方案1(K=1.68)预测,2010年SO2产生量6424.2×104t,排放量为1285×104t(按SO2去除率80%计算);2010年NOX产生量为3645.7×104t,排放量为2552×104t(按NOX去除率30%计算)。
按方案2(K=0.5)预测,2010年SO2产生量3931.1×104t,排放量为786×104t(按SO2去除率80%计算);2010年NOX产生量为2230.9×104t,排放量为1562×104t(按NOX去除率30%计算)。
两方案相比较,方案2优于方案1,比方案1少排放SO2499×104t,少排放NOX990×104t。
污染物排放预测对比情况如图4。
表82010年中国大气污染物SO2、NOX预测表(依据表7计算)
(104t)
方案名称
预警方案
和谐方案
K值
1.68
0.5
能源消费量
401510.2
245694.2
SO2产生量
6424.2
3931.1
SO2排放量
1285
786
NOX产生量
3645.7
2230.9
NOX排放量
2552
1562
图4污染物排放预测对比图像(按能源消费预测)
根据我国2001-2004年能源生产(消费)弹性系数K=1.68(1.50)和0.5构建了能源与环境发展和环境影响的两种方案,K>1的预警方案是不和谐方案,K<0.5的方案是和谐的方案,方案2明显优于方案1,但从我国十五期间K>1和近两年上电厂项目趋势看,我国“十一五”期间能源弹性系数有可能降低,但仍可能保持在K=1的水平上。
若想在“十一五”期末能源弹性系数恢复到0.5的水平,是非常艰难的,必须从现在起将能源弹性系数为0.5纳入国家“十一五”规划中,并制订国家、省(自治区、市)和有关行业降低能源弹性系数的实施计划;要适当放慢国民经济增长速度(建议6%-7%),制订控制能源生产、消费高速增长的政策和节能降耗的有关优惠政策。
世界工业化国家的历史经验证明,在各国进入到重工业阶段后,从能源消费结构看,都出现了从以煤为主向以石油和天然气为主的转变。
由于石油和天然气被称为“清洁能源”,热值高而有害气体排放少,虽然在进入重化工业阶段后能源消费的增长率会加速,但对环境的破坏性影响却不会随着能耗的上升而显著增强。
但从我国的国情以及国际环境来看,在未来发展中,中国必将更多地依靠煤炭来支持,因此,煤炭在能源消费比重中的持续上升和石油消费比重的下降,将会是一个长期趋势[3]。
因而,在我国探索新型工业化道路的过程中,必须注重对能源弹性系数的调控,尽量延缓我国大气环境达到环境容量极限,以使中国经济能依靠煤炭,在传统工业化的道路走出足够长的时间。
从对能源弹性系数分别为1.68和0.5时大气污染物排放量预测值来看,能源弹性系数采用0.5这个正常值的方案,2010年将比采用近年平均值1.68的方案少排放SO2499×104t,少排放NOX990×104t,环境效益显著[4-6]。
四、火电发展预测
对2008年我国火电装机容量进行三种方案预测:
方案Ⅰ按2004年和2005年上报评估中心的项目在2007年和2008年100%建成预测,2008年我国火电装机容量将达到8.42×108kW,比2004年增加5.17×108kW,若按方案Ⅰ发展火电,火电生产弹性系数将达到3.6(为2005年-2008年平均值),远远超过正常值(0.5),违背经济、社会发展规律。
方案Ⅰ这种经济发展模式是与能源、环境很不和谐的,对能源、环境的压力非常大,因此,预测图像Ⅰ的发展模式是不可行的;
方案Ⅱ按2005年-2008年我国火电生产弹性系数保持在0.5预测,2008年我国火电装机容量将达到3.77×108kW,比2004年增加0.52×108kW,方案Ⅱ这种经济发展模式与能源、环境相和谐,但从我国能源生产、能源消费趋势看,按预测方案Ⅱ模式发展有相当大的难度,这种发展模式难以实现;
方案Ⅲ按2005年-2008年火电生产弹性系数保持在0.8预测,2008年我国火电装机容量将达到4.10×108kW,比2004年增加0.85×108kW,方案Ⅲ这种经济发展模式与能源、环境不太和谐。
从我国能源生产、能源消费趋势看,按预测方案Ⅲ模式发展也有一定难度,但通过艰苦努力可以实现。
要想实现这个目标,必须从现在起加速转变经济发展模式,把节能降耗和适当放慢发展速度、调整第一、第二、第三产业结构的比例,增加第三产业的比重,提高到国家发展战略高度上来。
预测方案的具体情况见表9和表10。
表92008年我国火电装机容量预测表
装机容量(108kW)
预测方式
2008年
比2004年增加
方案Ⅰ
8.42
5.17
2004年和2005年上报评估中心的项目100%建成。
方案Ⅱ
3.77
0.52
2005年-2008年火电生产弹性系数保持在0.5。
方案Ⅲ
4.10
0.85
2005年-2008年火电生产弹性系数保持在0.8。
注:
2005年、2006年火电装机容量增长按0.70×108kW计算。
表10火电发展方案与资源、环境和谐程度及可行性
火电生产弹性系数
与资源、环境和谐程度
方案可行性
方案Ⅰ
3.6
不和谐
不可行
方案Ⅱ
0.5
和谐
难以实现
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