能源約束下的中國經濟論文

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1引言

鑒于能源需求旺盛的中國將面臨著化石能源供給約束，有必要就化石能源供給約束對中國經濟中長期發展前景和002排放的長期趨勢的影響做出科學評估.然而，已有研究都是基于通過能源技術進步、能源結構轉換或產業結構升級換代，減少能源需求從而減少002排放的思路進行,沒有考慮化石能源供給約束的影響.有的研究雖然考慮了能源進口的限制因氣但沒有充分考慮國內能源供給的約束基于上述背景，本文構建了包含資源耗竭模塊的中國能源-經濟-環境政策模型,模擬了能源供給約束下中國經濟中長期發展前景和002排放的長期趨勢,探討了如何通過低碳發展實現經濟發展目標、控制C02排放，希冀為中國制定中長期發展的戰略目標和國際氣候談判提供科學參考.

2研究方法

2.1模型構建

1)中國能源-經濟-環境政策模型

中國能源-經濟-環境政策模型是基于動態CGE模型開發的,參考文獻,在生產技術模塊中加入能源模塊.模型使用多層嵌套的模型結構,并用固定替代彈性(CES)函數來描述能源之間、能源和資本、勞動之間以及勞動和資本之間的替代關系.模型假設中間投入品之間，中間投入品與資本-勞動力-能源復合品之間的替代彈性為0，此時CES函數轉換為列昂惕夫(Leontief)形式.大多數部門的生產結構如圖1所示.但對于煉焦業和燃煤發電技術、石油加工業和燃袖發電技術、天然氣發電技術，煤炭、石油和天然氣分別是上述行業的原材料，這些原材料很難被其它的中間投入品或生產要素所替代，釆用Leontief函數形式來衡量原材料與其它投入品之間的關系.模型包括38個部門，2組居民家庭(城市和農村)，3種生產要素(勞動力、資本和能源).電力部門拆分為八項發電技術[2Q],能源要素投入來自八個能源部門.模擬的基準年份為2007年.2007年社會核算矩陣(SAM)基于2007年投入產出表以及相應的海關、稅收、國際收支和資金流量等數據編制；能源消耗來自《中國能源統計年鑒2008》，(302排放因子參考文獻;生產要素之間替代彈性的設定參考文獻[18，19]的參數設定，進口與國產商品之間的替代彈性參考全球貿易分析模型(GTAP)第六版中經驗值設定;行業勞動力的數據來自《中國第五次人口普查數據》，固定資產投資和人口等數據來自國家統計局.模型的動態化通過資本積累、勞動力增長和要素技術進步來實現.2007年一2011年的相關經濟參數根據基年的數據并基于經濟發展實際值的擬合反演進行了校正.

2)耗竭資源供給模塊

模型構建了可耗竭化石資源供給模塊，以此來計算煤炭、原油和天然氣等化石能源的每一期供給量.該模塊采用了GREEN模型網的化石資源供應函數，即Qn=Qo((i-m)"+入_((【一")n_(丄—A)n))其中Q為化石能源供應量,R為已探明儲量,Ro為基年探明儲量，r為待探明儲量，r0為基年儲量，M為開采率,表示產量和已探明儲量的比例，A=a廣為轉換率，即新增探明儲量與待探明儲量的比例為能源價格,⑴為價格彈性系數,n表示時間.煤炭、原油和天然氣分別是煤炭開采和洗選業、石油開采業和天然氣開采業的生產要素之一,這些能源資源很難被其它生產要素和中間投入品所替代，因而采用Leontief函數來刻畫化石能源與資本-勞動力-能源復合品以及中間投入品之間的關系。由于投入產出表中的生產要素投入只包含勞動力和資本，因此，基準年份煤炭開采和洗選業、石油開釆業和天然氣開采業的能源資源投入量需要從投入產出表中的資本投入項中根據外生設定的比例得到.參考文獻[11，24]，上述三個行業的資源投入數量占資本投入的比例系數分別為0.40，0.45和0.45.化石能源供給函數的相關系數。2.2情景設計本文的情景設計分為基準情景、資源約束情景和低碳發展情景.基準情景下,不考慮經濟政策的重大調整，資源供給約束較弱，用能效率提髙速度處于正常水平.考慮到未來的資源環境壓力，GDP增速的設定比文獻中的設定更為緩和，全要素生產率(TFP)根據外生的GDP反演得出(表2).2012年一2020年CPI根據近二十年的歷史數據設定，參考日本等發達國家的國際經驗，經濟發展到一定水平后，物價將趨于一個穩定的水平，本文設定2020年后CI?I逐漸減小，2030年后物價趨向穩定(表2).2012年一2050年勞動力設定見文獻,人口紅利在2015年一2020年間消失，勞動力人口趨于下降.2007年一2020年能源利用效率采用AIM模型的輸出結果并結合節能中長期發展規劃設定[28].由于如無重大技術突破，能源利用效率越高，能源技術進步的空間會變小，參考國內外的能效水平差距，設定2021年一^2030年不同部門的能源利用效率提高幅度相對于2007年一2020年下降20%,2031^-2050年提髙幅度相對于2007年一2020年下降40%.資源約束情景是在基準情景的基礎上施加了化石能源供應約束,低碳發展情景在資源約束情景下進一步考慮了居民消費結構、產業結構以及固定資本形成比例的變化以及能源利用效率水平的進一步提高。

3基準情景下的中長期經濟發展前景

基準情景下，我國GDP總量將從2007年的27萬億元(根據2007年的投入產出表計算）增長到2050年的215萬億元(2007年價格,下同),年均增速為5%.從產業結構變化看，第一產業比重有較大幅度的下降，2050年相對于2007年降低6%以上第二產業比重下降幅度有限，降低約4%.第二產業內部的變化較大，不同部門之間增加值增長幅度差異顯著，煤炭開采和以煤炭為原料的煉焦業的增長幅度較小,2008年到2020年間大多數高耗能部門的增長幅度仍較大.這可能是因為中國工業化和城鎮化的繼續發展,基礎設施建設的需求較大，以“土木鋼石”為特征的發展格局在短期內還難以改變.我國能源消費總量將從2007年的26.5億tee增加到2050年的92億tee(均按發電煤耗計),年均增速約3%.這意味著從2007年到2050年，我國將以3.5倍的能源消費增長速度實現8倍的GDP增長.能源燃燒產生的C02排放量將從2007年的56億t增長到2050年的170億t，年均增速為2.6%?從能源消費結構看，2050年煤炭消費量占一次能源消費總量的比例相對2007年下降13%,煤炭消費主要通過國內供應滿足，國內供給量呈持續增加趨勢，2050年將是2007年的2.5倍.石油消費量占一次能源消費總量的比例較為平穩，國內石油供應量逐步上升,但是增速趨緩.天然氣消費總量增長迅速，2050年相對于2007年增長8倍多，天然氣消費的對外依存度將逐步上升,但仍以國內供應為主，國內供應量以年均5%的速度增長.基準情景下，非化石能源的需求增長明顯,2050年相對于2007年增長6.5倍，非化石能源消費占一次能源消費總量的比例將達到16.5%.在基準情景下，要滿足2050年92億toe的能源消費量，中國的煤炭、石油和天然氣供應量都要快速的增加.但一方面，國內的煤炭、石油和天然氣的探明資源儲量按當前生產水平的供應時間有限;另一方面，國外可供進口的化石能源數量有限，過度依賴能源進口也會嚴重影響到能源安全.由于基準情景沒有考慮化石能源供給的約束,實際上是難以實現、不可持續的，中國的中長期發展必須考慮化石能源的供給約束，追求綠色低碳的發展道路.

4資源約束情景和低確發展情景下的中長期經濟發展前景

4.1經濟發展水平

在資源約束情景下，受化石能源供應約束的影響,經濟發展速度比基準情景有所降低，尤其是2020年之后，化石能源供應約束對GDP的負面影響日趨顯著.2050年全國GDP總量將比基準情景的水平減少17%(表4).在低碳發展情景下，由于產業結構和居民消費結構發生變化,2025年前GDP的增長速度相對于基準情景有所提髙,但隨著能源供應約束日漸增強，2025年后GDP年均增速逐漸回歸到基準情景水平.也就是說,在低碳發展情景下，產業結構調整和居民消費結構變化將可以抵消能源供給約束對經濟增長的負在資源約束情景下，由于能源供給約束，國內生產總值整體上下降幅度較大,但能源供應部門和高耗能部門增加值的下降幅度又髙于其它部門，第二產業增加值的下降幅度略髙于基準情景.在低碳發展情景下，隨著產業結構調整,尤其是髙耗能部門需求減少和服務業需求增加，第二產業比重將明顯下降,第三產業比例顯著上升，形成以第三產業為主導的經濟結構.

4.2能源消費量和C02排放量

不同情景下的能源消費和c〇2排放數據。在資源約束情景和低碳發展情景下，由于化石能源供應約束的影響，能源消費總量將大幅度減少.資源約束情景下，2050年的節能率(即基準情景和資源約束情景的能源消費總量之差除以基準情景的能源消費總量)接近33%，能源消費總量減少幅度較大.低碳發展情景下,節能效果更為明顯，能源消費總量在2042年達到峰值(60.3億tee),之后趨于減少，2050年的節能率將達到35.7%.在資源約束情景和低碳發展情景下，化石能源消費量減少使得C02排放量相對于基準情景也顯著減少.資源約束情景下,C02排放量在2034年達到峰值(112億t)，2050年減排率(即基準情景和資源約束情景的C02排放量之差除以基準情景的C02排放量)將達到42.7%.低碳發展情景下，C02排放峰值可在2030年前后出現，為105億t.2020年萬元GDP的C02排放量相對于2005年下降41.5%,可實現國務院制定的2020年單位GDP的C02排放相對于2005年下降40%的減排目標.

4.3不同能源品種的供應量和消費量

不同能源品種的供應量和消費量見表6.表6表明，資源約束情景下,煤炭消費量先升后降,2030年達到峰值34.3億tee(折合原煤48億t),2050煤炭消費量占一次能源消費總量的比例可比2007年降低24%，煤炭國內供應量在2028年達到峰值31.1億tee.石油消費量于2034年達到峰值11億tee(折合原油7.7億t),石油國內供給量在2027年出現峰值5.7億tee，之后隨著國內供給量的逐漸減小,石油消費的對外依存度將增大,2050年將達到74%.天然氣消費量增速明顯，2050年天然氣占總一次能源消費總量的比例將比2007年提髙10%,國內供應量于2040年達到峰值4.8億tce(3613億m3)，2040年后天然氣的對外依存度明顯加大,2050年將達到59%.在低碳發展情景下,煤炭消費量在2027年前后達到峰值31.3億toe;由于天然氣和非化石能源對煤炭的替代,煤炭消費量占一次能源消費總量的比重可比基準情景和資源約束情景下降更加明顯，2050年可比2007年降低近30%;煤炭的國內供應量于2025年達到峰值29億toe.石油和天然氣的國內供應量和消費需求與資源約束情景下的變化趨勢大致相同，但由于低碳發展情景下交通運輸業的發展相對于資源約束情景更快，對石油的需求量要略大于資源約束情景.在資源約束情景和低碳發展情景下，化石能源占一次能源消費量的比重逐漸降低，2050年分別為74.6%和70.4%，可比基準情景降低10%左右或更多;非化石能源的需求量相對于基準情景有一定程度的增加，同時由于一次能源消費總量相對于基準情景有大幅度降低，因此，非化石能源占一次能源需求總量的比例上升更快(表7).但是,不同的非化石能源發展軌跡不同.水電在前期發展速度較快,2025年后轉為平穩狀態.核電穩步發展,在能源消費中的比例將越來越大.雖然風電裝機增長飛速,但由于風電并網困難，近期風電發揮的作用有限,隨著未來技術上的突破，風電的發展潛力非常可觀.

5敏感性分析

由于模型中部分參數的外生設定會給模擬結果和模型的穩定性帶來影響，為分析關鍵參數的影響程度，本文選取對經濟增長和C02排放影響較大的部分關鍵參數進行了敏感性分析.關鍵參數敏感性分析的情景設計.能源利用效率的提高，在有利于促進經濟增長的同時，還能減少能源消耗和C02排放,萬元GDP的能源消費和C02排放相對低碳情景有了較大程度的下降.全要素生產率的提高(降低)能大大提高(降低)經濟增長的幅度,同時帶來C02排放和能源消費量的增加(減少)，萬元GDP的能源消費量的變化幅度不大.替代彈性相比能源利用效率和TFP的影響則相對較小,化石能源之間的替代彈性的影響程度要髙于能源與資本勞動力復合品之間的替代彈性。

6結束語

本文的研究結果表明，未來中國的能源需求旺盛，即使能源利用效率有較快的提髙,能源消費需求也將持續增加，中長期經濟發展將面臨能源供給的約束.由于能源供給約束的作用,2020年后GDP增長率將比基準情景降低0.6~0.7個百分點,2050年GDP總量將比基準情景減少17%.能源供給約束也將導致能源消費量和C02排放量大幅度減少，C02排放峰值提前到2034年前后,預期2050年能源消費總量控制在62億tce，C02排放量控制在98億t.可以說,能源供給約束將對未來中國的發展空間起到決定性作用.上述結果也表明，中國需要走低碳發展道路，加快能源技術進步,積極推進產業結構調整，鼓勵居民生活消費方式向綠色低碳生態的方向轉變.低碳發展可以減輕對化石能源的依賴,抑制化石能源需求增長速度,大大緩解化石能源供給約束對經濟增長的負面影響，并在中長期經濟發展目標沒有受到較大影響的前提下，進一步控制C02排放增長，使C02排放峰值提前到2030年前后.預期能源消費總量峰值(60.3億tee)在2042年出現，2050年減至59億t,C02排放峰值(105億t)在2030年出現,2050年減至88億t.可以說,低碳發展情景是在完全不承諾減排與承諾激進減排目標之間的一個平衡點，可以在不影響中長期經濟發展目標的同時,通過國內自身的努力實現C02排放量的絕對減排，為全球應對氣候變化做出更大貢獻，也有利于推動國際氣候變化談判的進程.中國的減排策略更多的是出于國內能源安全和可持續發展的需要，而不是屈服于國際社會的減排壓力.中國需要在綜合考慮能源供給約束、能源技術進步等因素的基礎上，科學確定綠色經濟的發展戰略和應對氣候變化的減排目標.在國際氣候變化談判中，既要合理爭取應有的權益和發展空間，同時也要避免把談判目標放在超過可能的發展空間，以免成為眾矢之的.國際社會也需要深入了解中國中長期發展面臨的困難和可能前景,尤其是資源供給約束的影響，應當著眼于幫助中國等發展中國家提高能源利用效率，加快能源技術進步，增強應對氣候變化的能力，而不是一味地向中國施壓，以免談判形成僵持局面.

作者：石敏俊 周晟呂 氣李娜 袁永娜 單位：中國科學院大學管理學院 中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心