能源約束下的中國(guó)經(jīng)濟(jì)論文

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1引言

鑒于能源需求旺盛的中國(guó)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(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)中長(zhǎng)期發(fā)展前景和002排放的長(zhǎng)期趨勢(shì)的影響做出科學(xué)評(píng)估.然而，已有研究都是基于通過能源技術(shù)進(jìn)步、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)換代，減少能源需求從而減少002排放的思路進(jìn)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(jìn)口的限制因氣但沒有充分考慮國(guó)內(nèi)能源供給的約束基于上述背景，本文構(gòu)建了包含資源耗竭模塊的中國(guó)能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境政策模型,模擬了能源供給約束下中國(guó)經(jīng)濟(jì)中長(zhǎng)期發(fā)展前景和002排放的長(zhǎng)期趨勢(shì),探討了如何通過低碳發(fā)展實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)、控制C02排放，希冀為中國(guó)制定中長(zhǎng)期發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和國(guó)際氣候談判提供科學(xué)參考.

2研究方法

2.1模型構(gòu)建

1)中國(guó)能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境政策模型

中國(guó)能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境政策模型是基于動(dòng)態(tài)CGE模型開發(fā)的,參考文獻(xiàn),在生產(chǎn)技術(shù)模塊中加入能源模塊.模型使用多層嵌套的模型結(jié)構(gòu),并用固定替代彈性(CES)函數(shù)來描述能源之間、能源和資本、勞動(dòng)之間以及勞動(dòng)和資本之間的替代關(guān)系.模型假設(shè)中間投入品之間，中間投入品與資本-勞動(dòng)力-能源復(fù)合品之間的替代彈性為0，此時(shí)CES函數(shù)轉(zhuǎn)換為列昂惕夫(Leontief)形式.大多數(shù)部門的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)如圖1所示.但對(duì)于煉焦業(yè)和燃煤發(fā)電技術(shù)、石油加工業(yè)和燃袖發(fā)電技術(shù)、天然氣發(fā)電技術(shù)，煤炭、石油和天然氣分別是上述行業(yè)的原材料，這些原材料很難被其它的中間投入品或生產(chǎn)要素所替代，釆用Leontief函數(shù)形式來衡量原材料與其它投入品之間的關(guān)系.模型包括38個(gè)部門，2組居民家庭(城市和農(nóng)村)，3種生產(chǎn)要素(勞動(dòng)力、資本和能源).電力部門拆分為八項(xiàng)發(fā)電技術(shù)[2Q],能源要素投入來自八個(gè)能源部門.模擬的基準(zhǔn)年份為2007年.2007年社會(huì)核算矩陣(SAM)基于2007年投入產(chǎn)出表以及相應(yīng)的海關(guān)、稅收、國(guó)際收支和資金流量等數(shù)據(jù)編制；能源消耗來自《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒2008》，(302排放因子參考文獻(xiàn);生產(chǎn)要素之間替代彈性的設(shè)定參考文獻(xiàn)[18，19]的參數(shù)設(shè)定，進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)商品之間的替代彈性參考全球貿(mào)易分析模型(GTAP)第六版中經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定;行業(yè)勞動(dòng)力的數(shù)據(jù)來自《中國(guó)第五次人口普查數(shù)據(jù)》，固定資產(chǎn)投資和人口等數(shù)據(jù)來自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.模型的動(dòng)態(tài)化通過資本積累、勞動(dòng)力增長(zhǎng)和要素技術(shù)進(jìn)步來實(shí)現(xiàn).2007年一2011年的相關(guān)經(jīng)濟(jì)參數(shù)根據(jù)基年的數(shù)據(jù)并基于經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際值的擬合反演進(jìn)行了校正.

2)耗竭資源供給模塊

模型構(gòu)建了可耗竭化石資源供給模塊，以此來計(jì)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(wǎng)的化石資源供應(yīng)函數(shù)，即Qn=Qo((i-m)"+入_((【一")n_(丄—A)n))其中Q為化石能源供應(yīng)量,R為已探明儲(chǔ)量,Ro為基年探明儲(chǔ)量，r為待探明儲(chǔ)量，r0為基年儲(chǔ)量，M為開采率,表示產(chǎn)量和已探明儲(chǔ)量的比例，A=a廣為轉(zhuǎn)換率，即新增探明儲(chǔ)量與待探明儲(chǔ)量的比例為能源價(jià)格,⑴為價(jià)格彈性系數(shù),n表示時(shí)間.煤炭、原油和天然氣分別是煤炭開采和洗選業(yè)、石油開采業(yè)和天然氣開采業(yè)的生產(chǎn)要素之一,這些能源資源很難被其它生產(chǎn)要素和中間投入品所替代，因而采用Leontief函數(shù)來刻畫化石能源與資本-勞動(dòng)力-能源復(fù)合品以及中間投入品之間的關(guān)系。由于投入產(chǎn)出表中的生產(chǎn)要素投入只包含勞動(dòng)力和資本，因此，基準(zhǔn)年份煤炭開采和洗選業(yè)、石油開釆業(yè)和天然氣開采業(yè)的能源資源投入量需要從投入產(chǎn)出表中的資本投入項(xiàng)中根據(jù)外生設(shè)定的比例得到.參考文獻(xiàn)[11，24]，上述三個(gè)行業(yè)的資源投入數(shù)量占資本投入的比例系數(shù)分別為0.40，0.45和0.45.化石能源供給函數(shù)的相關(guān)系數(shù)。2.2情景設(shè)計(jì)本文的情景設(shè)計(jì)分為基準(zhǔn)情景、資源約束情景和低碳發(fā)展情景.基準(zhǔn)情景下,不考慮經(jīng)濟(jì)政策的重大調(diào)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(huán)境壓力，GDP增速的設(shè)定比文獻(xiàn)中的設(shè)定更為緩和，全要素生產(chǎn)率(TFP)根據(jù)外生的GDP反演得出(表2).2012年一2020年CPI根據(jù)近二十年的歷史數(shù)據(jù)設(shè)定，參考日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定水平后，物價(jià)將趨于一個(gè)穩(wěn)定的水平，本文設(shè)定2020年后CI?I逐漸減小，2030年后物價(jià)趨向穩(wěn)定(表2).2012年一2050年勞動(dòng)力設(shè)定見文獻(xiàn),人口紅利在2015年一2020年間消失，勞動(dòng)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(jié)果并結(jié)合節(jié)能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃設(shè)定[28].由于如無重大技術(shù)突破，能源利用效率越高，能源技術(shù)進(jìn)步的空間會(huì)變小，參考國(guó)內(nèi)外的能效水平差距，設(shè)定2021年一^2030年不同部門的能源利用效率提高幅度相對(duì)于2007年一2020年下降20%,2031^-2050年提髙幅度相對(duì)于2007年一2020年下降40%.資源約束情景是在基準(zhǔn)情景的基礎(chǔ)上施加了化石能源供應(yīng)約束,低碳發(fā)展情景在資源約束情景下進(jìn)一步考慮了居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(jìn)一步提高。

3基準(zhǔn)情景下的中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景

基準(zhǔn)情景下，我國(guó)GDP總量將從2007年的27萬億元(根據(jù)2007年的投入產(chǎn)出表計(jì)算）增長(zhǎng)到2050年的215萬億元(2007年價(jià)格,下同),年均增速為5%.從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化看，第一產(chǎn)業(yè)比重有較大幅度的下降，2050年相對(duì)于2007年降低6%以上第二產(chǎn)業(yè)比重下降幅度有限，降低約4%.第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的變化較大，不同部門之間增加值增長(zhǎng)幅度差異顯著，煤炭開采和以煤炭為原料的煉焦業(yè)的增長(zhǎng)幅度較小,2008年到2020年間大多數(shù)高耗能部門的增長(zhǎng)幅度仍較大.這可能是因?yàn)橹袊?guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的繼續(xù)發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求較大，以“土木鋼石”為特征的發(fā)展格局在短期內(nèi)還難以改變.我國(guó)能源消費(fèi)總量將從2007年的26.5億tee增加到2050年的92億tee(均按發(fā)電煤耗計(jì)),年均增速約3%.這意味著從2007年到2050年，我國(guó)將以3.5倍的能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度實(shí)現(xiàn)8倍的GDP增長(zhǎng).能源燃燒產(chǎn)生的C02排放量將從2007年的56億t增長(zhǎng)到2050年的170億t，年均增速為2.6%?從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，2050年煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比例相對(duì)2007年下降13%,煤炭消費(fèi)主要通過國(guó)內(nèi)供應(yīng)滿足，國(guó)內(nèi)供給量呈持續(xù)增加趨勢(shì)，2050年將是2007年的2.5倍.石油消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比例較為平穩(wěn)，國(guó)內(nèi)石油供應(yīng)量逐步上升,但是增速趨緩.天然氣消費(fèi)總量增長(zhǎng)迅速，2050年相對(duì)于2007年增長(zhǎng)8倍多，天然氣消費(fèi)的對(duì)外依存度將逐步上升,但仍以國(guó)內(nèi)供應(yīng)為主，國(guó)內(nèi)供應(yīng)量以年均5%的速度增長(zhǎng).基準(zhǔn)情景下，非化石能源的需求增長(zhǎng)明顯,2050年相對(duì)于2007年增長(zhǎng)6.5倍，非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的比例將達(dá)到16.5%.在基準(zhǔn)情景下，要滿足2050年92億toe的能源消費(fèi)量，中國(guó)的煤炭、石油和天然氣供應(yīng)量都要快速的增加.但一方面，國(guó)內(nèi)的煤炭、石油和天然氣的探明資源儲(chǔ)量按當(dāng)前生產(chǎn)水平的供應(yīng)時(shí)間有限;另一方面，國(guó)外可供進(jìn)口的化石能源數(shù)量有限，過度依賴能源進(jìn)口也會(huì)嚴(yán)重影響到能源安全.由于基準(zhǔn)情景沒有考慮化石能源供給的約束,實(shí)際上是難以實(shí)現(xiàn)、不可持續(xù)的，中國(guó)的中長(zhǎng)期發(fā)展必須考慮化石能源的供給約束，追求綠色低碳的發(fā)展道路.

4資源約束情景和低確發(fā)展情景下的中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景

4.1經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平

在資源約束情景下，受化石能源供應(yīng)約束的影響,經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度比基準(zhǔn)情景有所降低，尤其是2020年之后，化石能源供應(yīng)約束對(duì)GDP的負(fù)面影響日趨顯著.2050年全國(guó)GDP總量將比基準(zhǔn)情景的水平減少17%(表4).在低碳發(fā)展情景下，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,2025年前GDP的增長(zhǎng)速度相對(duì)于基準(zhǔn)情景有所提髙,但隨著能源供應(yīng)約束日漸增強(qiáng)，2025年后GDP年均增速逐漸回歸到基準(zhǔn)情景水平.也就是說,在低碳發(fā)展情景下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化將可以抵消能源供給約束對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的負(fù)在資源約束情景下，由于能源供給約束，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值整體上下降幅度較大,但能源供應(yīng)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(chǎn)業(yè)增加值的下降幅度略髙于基準(zhǔn)情景.在低碳發(fā)展情景下，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,尤其是髙耗能部門需求減少和服務(wù)業(yè)需求增加，第二產(chǎn)業(yè)比重將明顯下降,第三產(chǎn)業(yè)比例顯著上升，形成以第三產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu).

4.2能源消費(fèi)量和C02排放量

不同情景下的能源消費(fèi)和c〇2排放數(shù)據(jù)。在資源約束情景和低碳發(fā)展情景下，由于化石能源供應(yīng)約束的影響，能源消費(fèi)總量將大幅度減少.資源約束情景下，2050年的節(jié)能率(即基準(zhǔn)情景和資源約束情景的能源消費(fèi)總量之差除以基準(zhǔn)情景的能源消費(fèi)總量)接近33%，能源消費(fèi)總量減少幅度較大.低碳發(fā)展情景下,節(jié)能效果更為明顯，能源消費(fèi)總量在2042年達(dá)到峰值(60.3億tee),之后趨于減少，2050年的節(jié)能率將達(dá)到35.7%.在資源約束情景和低碳發(fā)展情景下，化石能源消費(fèi)量減少使得C02排放量相對(duì)于基準(zhǔn)情景也顯著減少.資源約束情景下,C02排放量在2034年達(dá)到峰值(112億t)，2050年減排率(即基準(zhǔn)情景和資源約束情景的C02排放量之差除以基準(zhǔn)情景的C02排放量)將達(dá)到42.7%.低碳發(fā)展情景下，C02排放峰值可在2030年前后出現(xiàn)，為105億t.2020年萬元GDP的C02排放量相對(duì)于2005年下降41.5%,可實(shí)現(xiàn)國(guó)務(wù)院制定的2020年單位GDP的C02排放相對(duì)于2005年下降40%的減排目標(biāo).

4.3不同能源品種的供應(yīng)量和消費(fèi)量

不同能源品種的供應(yīng)量和消費(fèi)量見表6.表6表明，資源約束情景下,煤炭消費(fèi)量先升后降,2030年達(dá)到峰值34.3億tee(折合原煤48億t),2050煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比例可比2007年降低24%，煤炭國(guó)內(nèi)供應(yīng)量在2028年達(dá)到峰值31.1億tee.石油消費(fèi)量于2034年達(dá)到峰值11億tee(折合原油7.7億t),石油國(guó)內(nèi)供給量在2027年出現(xiàn)峰值5.7億tee，之后隨著國(guó)內(nèi)供給量的逐漸減小,石油消費(fèi)的對(duì)外依存度將增大,2050年將達(dá)到74%.天然氣消費(fèi)量增速明顯，2050年天然氣占總一次能源消費(fèi)總量的比例將比2007年提髙10%,國(guó)內(nèi)供應(yīng)量于2040年達(dá)到峰值4.8億tce(3613億m3)，2040年后天然氣的對(duì)外依存度明顯加大,2050年將達(dá)到59%.在低碳發(fā)展情景下,煤炭消費(fèi)量在2027年前后達(dá)到峰值31.3億toe;由于天然氣和非化石能源對(duì)煤炭的替代,煤炭消費(fèi)量占一次能源消費(fèi)總量的比重可比基準(zhǔn)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(guó)內(nèi)供應(yīng)量于2025年達(dá)到峰值29億toe.石油和天然氣的國(guó)內(nèi)供應(yīng)量和消費(fèi)需求與資源約束情景下的變化趨勢(shì)大致相同，但由于低碳發(fā)展情景下交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展相對(duì)于資源約束情景更快，對(duì)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(fā)展情景下，化石能源占一次能源消費(fèi)量的比重逐漸降低，2050年分別為74.6%和70.4%，可比基準(zhǔn)情景降低10%左右或更多;非化石能源的需求量相對(duì)于基準(zhǔn)情景有一定程度的增加，同時(shí)由于一次能源消費(fèi)總量相對(duì)于基準(zhǔn)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(fā)展軌跡不同.水電在前期發(fā)展速度較快,2025年后轉(zhuǎn)為平穩(wěn)狀態(tài).核電穩(wěn)步發(fā)展,在能源消費(fèi)中的比例將越來越大.雖然風(fēng)電裝機(jī)增長(zhǎng)飛速,但由于風(fēng)電并網(wǎng)困難，近期風(fēng)電發(fā)揮的作用有限,隨著未來技術(shù)上的突破，風(fēng)電的發(fā)展?jié)摿Ψ浅？捎^.

5敏感性分析

由于模型中部分參數(shù)的外生設(shè)定會(huì)給模擬結(jié)果和模型的穩(wěn)定性帶來影響，為分析關(guān)鍵參數(shù)的影響程度，本文選取對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和C02排放影響較大的部分關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析.關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析的情景設(shè)計(jì).能源利用效率的提高，在有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，還能減少能源消耗和C02排放,萬元GDP的能源消費(fèi)和C02排放相對(duì)低碳情景有了較大程度的下降.全要素生產(chǎn)率的提高(降低)能大大提高(降低)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的幅度,同時(shí)帶來C02排放和能源消費(fèi)量的增加(減少)，萬元GDP的能源消費(fèi)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(duì)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(dòng)力復(fù)合品之間的替代彈性。

6結(jié)束語(yǔ)

本文的研究結(jié)果表明，未來中國(guó)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(fèi)需求也將持續(xù)增加，中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)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(zhǎng)率將比基準(zhǔn)情景降低0.6~0.7個(gè)百分點(diǎn),2050年GDP總量將比基準(zhǔn)情景減少17%.能源供給約束也將導(dǎo)致能源消費(fèi)量和C02排放量大幅度減少，C02排放峰值提前到2034年前后,預(yù)期2050年能源消費(fèi)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(duì)未來中國(guó)的發(fā)展空間起到?jīng)Q定性作用.上述結(jié)果也表明，中國(guó)需要走低碳發(fā)展道路，加快能源技術(shù)進(jìn)步,積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，鼓勵(lì)居民生活消費(fèi)方式向綠色低碳生態(tài)的方向轉(zhuǎn)變.低碳發(fā)展可以減輕對(duì)化石能源的依賴,抑制化石能源需求增長(zhǎng)速度,大大緩解化石能源供給約束對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的負(fù)面影響，并在中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)沒有受到較大影響的前提下，進(jìn)一步控制C02排放增長(zhǎng)，使C02排放峰值提前到2030年前后.預(yù)期能源消費(fèi)總量峰值(60.3億tee)在2042年出現(xiàn)，2050年減至59億t,C02排放峰值(105億t)在2030年出現(xiàn),2050年減至88億t.可以說,低碳發(fā)展情景是在完全不承諾減排與承諾激進(jìn)減排目標(biāo)之間的一個(gè)平衡點(diǎn)，可以在不影響中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的同時(shí),通過國(guó)內(nèi)自身的努力實(shí)現(xiàn)C02排放量的絕對(duì)減排，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化做出更大貢獻(xiàn)，也有利于推動(dòng)國(guó)際氣候變化談判的進(jìn)程.中國(guó)的減排策略更多的是出于國(guó)內(nèi)能源安全和可持續(xù)發(fā)展的需要，而不是屈服于國(guó)際社會(huì)的減排壓力.中國(guó)需要在綜合考慮能源供給約束、能源技術(shù)進(jìn)步等因素的基礎(chǔ)上，科學(xué)確定綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略和應(yīng)對(duì)氣候變化的減排目標(biāo).在國(guó)際氣候變化談判中，既要合理爭(zhēng)取應(yīng)有的權(quán)益和發(fā)展空間，同時(shí)也要避免把談判目標(biāo)放在超過可能的發(fā)展空間，以免成為眾矢之的.國(guó)際社會(huì)也需要深入了解中國(guó)中長(zhǎng)期發(fā)展面臨的困難和可能前景,尤其是資源供給約束的影響，應(yīng)當(dāng)著眼于幫助中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家提高能源利用效率，加快能源技術(shù)進(jìn)步，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，而不是一味地向中國(guó)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(guó)科學(xué)院大學(xué)管理學(xué)院 中國(guó)科學(xué)院虛擬經(jīng)濟(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心