第四章 能源替代與能替減排理論分析

第一節 替代能源與能源替代理論分析

一 可再生能源：由補充能源轉變為替代能源

狹義的替代能源僅僅是指一切可以替代石油的能源；而廣義的替代能源是指可以替代目前使用的化石燃料的能源（化石燃料包括石油、天然氣和煤炭），大多數的新能源都是替代能源，包括太陽能、核能、風能、海洋能等。

但關于哪種能源將成為主要替代能源，則有較大的爭議。例如，美國科學家特拉維斯·布拉德福德在新出版的《太陽革命》一書中預言，太陽能將在未來20年內成為功效最佳、價格最低廉的替代能源，其價格將在10年內下降50%, 20年后下降75%。但也有觀點認為，“風能是所有替代能源中前景最好的能源”。而在中國，核電、水電發電量增長較快。實際上，由于各地替代能源的資源不同，發展重點也有所差異。當然，太陽能無疑是適用范圍最廣泛的替代能源。

能源問題已成為中國乃至世界經濟生活中關注率最高的問題，化石能源是不可再生的戰略資源，除了對化石能源資源大力實施開源節流措施外，尋找替代能源也是極其重要的發展方向。

在我國經濟持續快速發展的背景下，能源消費需求量也將呈不斷上升態勢。同時，為減少能源領域的污染物排放，我國將逐步實施化石能源消費總量控制，其中，主要是對煤炭消費總量進行控制。2014年中國煤炭消費量約為35億噸，而根據國務院辦公廳印發的《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》，到2020年，我國將把一次能源消費總量控制在48億噸標準煤左右，煤炭消費總量控制在42億噸左右。其中，非化石能源占一次能源消費比重達到15%，天然氣比重達到10%，煤炭消費比重控制在62%以內。在經濟持續快速發展，能源消費總量不斷增加的背景下，要實現這一目標，既需要提高能源利用效率，降低能源消費增長率，又需要積極開發利用新能源來替代傳統化石能源。

2005年中國公布的《節能中長期專項規劃》提出了十大重點節能工程，其中節約和替代石油工程的內容包括：以煤化工、天然氣化工、生物質化工產品替代石油化工產品，發展混合動力汽車、燃氣汽車、醇類燃料汽車、燃料電池汽車、太陽能汽車等清潔汽車，醇醚類燃料及煤炭液化技術的示范及醇類燃料的推廣等。

根據中國國務院發布的《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》，到“十三五”末，非化石能源占一次能源消費的比重要達到15%，也就是說，在“十三五”時期，要大幅提高可再生能源在能源生產和消費中的比重，實現風電等可再生能源從補充能源向替代能源的轉變。

可再生能源的地位由補充能源轉變為替代能源，不僅反映出可再生能源開發利用規模的擴大，而且反映出其重要性的提升。

二 能源替代理論分析

1．概念與特點

“能源替代”同“替代能源”是不同的概念。替代能源屬于名詞，是指替代石油、天然氣和煤炭等化石燃料的能源，如風能、太陽能、生物質能、海洋能、水能等可再生能源。而“能源替代”是動詞，是利用一類能源替代另一類能源的過程。

能源替代理論以微觀生產理論為基礎，研究整體經濟或制造業部門的能源、資本和勞動等生產要素的替代關系。它可以告訴我們，能源和其他生產要素在多大程度上能夠替代或互補。替代是能源經濟學的一個基礎問題，包括不同類型能源之間的替代，如石油與煤炭的替代、化石能源與可再生能源的替代，以及能源與其他要素的替代，如能源與資本的替代、能源與信息的替代等。在化石能源日益枯竭的大背景下，能源替代主要是指利用新能源特別是可再生能源替代化石能源。

能源替代能帶來突出的社會經濟和環境價值。有研究認為，“1990～2007年，由于生物質能替代可以減少因煤炭開采造成的環境治理費用773.91億元；減少因能源消費而造成的環境污染價值損失11311.76億元，其中由于減少SO2排放而減少的環境經濟損失量占環境污染經濟損失量的56.93%，減少NOx和灰分排放分別占環境污染經濟損失量的33.13%和9.94%”。

2．能源替代的背景

可再生能源等新能源替代化石能源是保護環境、應對能源安全問題的需要。一方面，全球化石能源供給能力正在逼近極限，特別是全球石油生產能力被認為于2004年和2015年之間達到了哈伯特頂點。另一方面，全球二氧化碳排放從20世紀90年代開始就已經超越地球極限，為了防止到2050年地球升溫超過2攝氏度，國際社會呼吁要控制傳統化石能源消耗以便有效降低二氧化碳排放量。

我國化石能源資源呈現典型的“富煤、貧油、少氣”特征，目前煤、油、氣等一次能源消費比重約為8∶1∶1。以煤炭為主體的能源結構，往往意味著高污染、高碳排放。2013年石油對外依存度達57.72%，天然氣對外依存度達31.6%?！?014年，中國石油對外依存度接近60%，天然氣對外依存度上升至32.2%”, “‘十三五’期間石油天然氣對外依存度將達到67%”, 據國際能源署（IEA）預測，中國石油對外依存度將在2040年達到80%。能源對外依存度高，意味著能源安全方面的風險加劇。因此，大力發展太陽能、風能、生物質能等各種可再生能源，替代煤、石油、天然氣等傳統高碳化石能源勢在必行。

本書所說的“能源替代”主要是指利用風能、太陽能、生物質能、海洋能、水能等可再生能源，以及核能等新能源替代石油、天然氣和煤炭等化石燃料。建設可再生能源城市的過程也是利用可再生能源替代化石能源的過程。

能源替代概念的出現主要是為了能夠更廣泛地開發利用可再生能源。對于能源替代的未來，已經有過多種觀點和預測。例如，美國總統奧巴馬曾說，到2025年，美國可再生能源將占全球能源利用總量的25%；聯合國秘書長潘基文也曾預測，到2030年，世界可再生能源將占全球能源利用總量的30%。

3．可再生能源替代經歷的階段

可再生能源如何逐步替代傳統化石能源？李河君在其首部著作《中國領先一把》中認為，可再生能源替代大體會經歷三個階段。第一階段是“增速替代”，化石能源和可再生能源絕對數量同時增長，但可再生能源增速遠遠大于化石能源。第二階段是“增量替代”，在增長的絕對數量上，可再生能源高于化石能源。第三階段是“主體替代”，不僅可再生能源消費比重超過化石能源，而且化石能源消費量逐步減少，可再生能源最終成為主體能源。隨著可再生能源技術的不斷成熟以及節能環保要求的不斷提高，可再生能源將實現對化石能源的終極替代。

不過，由于任何一個產業、一個行業都有自身的生命周期，當前，我國化石能源的生產消費正處于高峰期，并且有著成熟的基礎設施環境，這決定了利用可再生能源替代化石能源將是一個漫長的過程。并且，傳統化石能源將長期存在，很難被完全取代，這主要是因為化石能源有著資源集中、價格有競爭力等優勢，而且化石能源資源枯竭本身也是一個長期的過程。

三 能源替代的模式分析

可再生能源等新能源替代化石能源包括柔性替代與硬性替代兩種主要模式。

柔性替代是指在每年能源總消費的絕對增加量中逐步擴大可再生能源等新能源的比例，以實現能源替代目標。在這種模式下，可再生能源等新能源的增加，并不意味著化石能源消費總量的減少，主要是其比重降低。

硬性替代是指強行淘汰那些沒有到達使用年限的化石能源生產設備，利用可再生能源等新能源進行替代。硬性替代不僅經濟成本較高，而且傳統化石能源產業失業人員快速增加容易誘發社會的不穩定，因此，理論上講，即使在可再生能源等新能源具有成本競爭優勢后，硬性替代也應保持在一個有限的規模。

近年來，隨著能源消費總量快速增加，中國能源對外依存度不斷提高，加上改善環境的要求，中國開始實行能源消費總量控制。實行能源消費總量控制，意味著硬性替代的規模及力度將增大。

四 中國可再生能源替代前景及成本分析

1．中國可再生能源替代的多重約束

利用可再生能源替代化石能源，優化能源結構，關鍵在于選擇適合國情的替代能源及替代路徑。當前，我國在推動能源替代過程中，主要面臨以下制約因素。

一是可再生能源環境優勢與綜合成本劣勢的對立。目前，可再生能源開發成本較高，加上并網政策、補貼政策、信貸政策、規劃政策落實不到位，導致可再生能源雖然有環境價值優勢，但缺乏市場競爭力。特別是近幾年，隨著石油、煤炭價格的大幅度下滑，能源替代工作更是舉步維艱。

二是能源需求剛性約束與能源替代目標的矛盾。經濟增長對能源總量的剛性需求及短期內能源利用強度難以大幅下降的現實，使相對低廉的煤炭等化石能源產銷量居高不下。非化石能源在我國一次能源中的消費比重從2009年的8%左右增至2013年的9.8%，歷時五年僅提升1.8個百分點。

而中國確定的到2030年的自主行動目標是：二氧化碳排放在2030年前后達到峰值并爭取盡早達峰；單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消費比重達到20%。當前，盡管我國下調了經濟增速，并積極進行產業結構的調整，但隨著能源消費總量持續上升，可再生能源又面臨市場、技術的多重制約，實現上述目標面臨很大的壓力。

三是能源替代與各地實現經濟目標的矛盾。傳統化石能源盡管存在環境污染問題，但在一些地方屬于主導產業或支柱產業，為保障當地經濟發展目標的實現，以及減少失業，促進當地穩定，一些政府往往以犧牲新能源產業為代價。

以2015年為例，由于電力的產能過剩以及“火電的瘋狂上馬”，“棄風棄光”問題越發嚴重。尤其是入冬以后，甘肅、寧夏、黑龍江等地區的“棄風棄光”比例超過60%，有的地方甚至勒令可再生能源機組停發。2015年全年的“棄風棄光”電量接近500億千瓦時，直接電費損失近300億元。其中“棄風”電量可能達400億千瓦時，相當于2014年新增風電裝機的全年發電量。也就是說，風電產業一年的新增社會經濟效益全部被浪費了。

而同時，在一些煤炭大省則存在“火電的瘋狂上馬”現象。比如說山西，在2015年3月環評審批權限下放之后，半年時間之內一口氣新批了20多家煤矸石電廠，完全無視環評審批權限下放之前環保部已經否決過的其中兩個項目。在此前否決其中一個項目的時候，環保部一并對《山西省低熱值煤發電“十二五”專項規劃》提出意見，指出該區域擬新增的這一大批項目“其規模超出了環境容量和水資源承載能力”。之所以出現這一情況，主要原因是煤炭行業一直是拉動山西區域經濟增長的“龍頭”。近年來，為了刺激經濟的發展，這些區域往往要求火電廠承諾每年要買夠多少噸煤，政府甚至還按月考核指標完成的情況。

四是傳統化石能源產業的人員安置問題。在傳統化石能源企業，員工人數動輒成千上萬，如果處理不好，將帶來嚴重的社會問題。因此，即使可再生能源取得成本競爭力，能源替代也需要逐步進行。不過，當前我國正在進行能源結構調整及產業結構調整，經過一個時期的陣痛之后，將給可再生能源的開發利用提供更好的環境。

2．中國可再生能源替代前景

歐盟等可再生能源發展領先國家制定的發展目標各異，但也有一個能源結構更替的基本趨勢：到2020年可再生能源占比最大可能為20%，到2030年占比最大可能為30%左右。即使能源替代保持高速度，也需要到2050年前后，可再生能源才可能將成為絕對主力。

盡管中國的國家能源計劃提出，到2030年非化石能源占一次能源消費比重達到20%，但這不是嚴格意義上的低碳可再生能源，而是含水含核的清潔能源，剩下80%則是以煤為主的傳統能源。也就是說，未來一個時期，在中國實現工業化、城市化、現代化的關鍵時間，真正起主要作用的仍然是包括煤在內的傳統化石能源。但也有比較樂觀的觀點，如世界自然基金會（WWF）2014年發布的《中國的未來發電》報告認為，基于現有技術，加上強大的政策支持，2050年中國的可再生能源發電占比可達83%，這意味著可再生能源對化石能源的能源替代戰略將逐漸實現。

3．中國可再生能源替代成本分析

利用可再生能源替代化石能源需要付出一定的代價，這些代價主要體現在經濟成本方面。主要包括：一是新建可再生能源開發利用設施需要付出的成本；二是需要承擔可再生能源成本及價格較高帶來的額外負擔；三是原有化石能源產業被淘汰需要付出的成本，包括原有設備及設施提前進行折舊更新導致原有投入成本的損失，以及人員安置需要付出的成本。

這些需要付出的高昂成本要由政府、企業、個人共同承擔。比如，德國可再生能源電力的開發成本較高，為解決這一問題，政府進行了一定的補貼，企業、居民等可再生能源電力消費者也支付了高于火電的價格。

任何政府都難以持續承擔過高的投入，至于企業及個人的承受力就更為有限。因此，利用可再生能源替代化石能源需要結合可再生能源競爭力等要素制定合理的階段替代目標，循序漸進，以便把能源替代成本壓縮在利益相關者可承受范圍內。

由于利用可再生能源替代化石能源是保障國家能源安全以及改善環境的需要，因此，付出一定的經濟成本也是必要的，只不過需要重視相關風險的控制。