第四章 能源替代与能替减排理论分析

第一节 替代能源与能源替代理论分析

一 可再生能源：由补充能源转变为替代能源

狭义的替代能源仅仅是指一切可以替代石油的能源；而广义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、天然气和煤炭），大多数的新能源都是替代能源，包括太阳能、核能、风能、海洋能等。

但关于哪种能源将成为主要替代能源，则有较大的争议。例如，美国科学家特拉维斯·布拉德福德在新出版的《太阳革命》一书中预言，太阳能将在未来20年内成为功效最佳、价格最低廉的替代能源，其价格将在10年内下降50%, 20年后下降75%。但也有观点认为，“风能是所有替代能源中前景最好的能源”。而在中国，核电、水电发电量增长较快。实际上，由于各地替代能源的资源不同，发展重点也有所差异。当然，太阳能无疑是适用范围最广泛的替代能源。

能源问题已成为中国乃至世界经济生活中关注率最高的问题，化石能源是不可再生的战略资源，除了对化石能源资源大力实施开源节流措施外，寻找替代能源也是极其重要的发展方向。

在我国经济持续快速发展的背景下，能源消费需求量也将呈不断上升态势。同时，为减少能源领域的污染物排放，我国将逐步实施化石能源消费总量控制，其中，主要是对煤炭消费总量进行控制。2014年中国煤炭消费量约为35亿吨，而根据国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，到2020年，我国将把一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，煤炭消费总量控制在42亿吨左右。其中，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%，煤炭消费比重控制在62%以内。在经济持续快速发展，能源消费总量不断增加的背景下，要实现这一目标，既需要提高能源利用效率，降低能源消费增长率，又需要积极开发利用新能源来替代传统化石能源。

2005年中国公布的《节能中长期专项规划》提出了十大重点节能工程，其中节约和替代石油工程的内容包括：以煤化工、天然气化工、生物质化工产品替代石油化工产品，发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车，醇醚类燃料及煤炭液化技术的示范及醇类燃料的推广等。

根据中国国务院发布的《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，到“十三五”末，非化石能源占一次能源消费的比重要达到15%，也就是说，在“十三五”时期，要大幅提高可再生能源在能源生产和消费中的比重，实现风电等可再生能源从补充能源向替代能源的转变。

可再生能源的地位由补充能源转变为替代能源，不仅反映出可再生能源开发利用规模的扩大，而且反映出其重要性的提升。

二 能源替代理论分析

1．概念与特点

“能源替代”同“替代能源”是不同的概念。替代能源属于名词，是指替代石油、天然气和煤炭等化石燃料的能源，如风能、太阳能、生物质能、海洋能、水能等可再生能源。而“能源替代”是动词，是利用一类能源替代另一类能源的过程。

能源替代理论以微观生产理论为基础，研究整体经济或制造业部门的能源、资本和劳动等生产要素的替代关系。它可以告诉我们，能源和其他生产要素在多大程度上能够替代或互补。替代是能源经济学的一个基础问题，包括不同类型能源之间的替代，如石油与煤炭的替代、化石能源与可再生能源的替代，以及能源与其他要素的替代，如能源与资本的替代、能源与信息的替代等。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别是可再生能源替代化石能源。

能源替代能带来突出的社会经济和环境价值。有研究认为，“1990～2007年，由于生物质能替代可以减少因煤炭开采造成的环境治理费用773.91亿元；减少因能源消费而造成的环境污染价值损失11311.76亿元，其中由于减少SO2排放而减少的环境经济损失量占环境污染经济损失量的56.93%，减少NOx和灰分排放分别占环境污染经济损失量的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护环境、应对能源安全问题的需要。一方面，全球化石能源供给能力正在逼近极限，特别是全球石油生产能力被认为于2004年和2015年之间达到了哈伯特顶点。另一方面，全球二氧化碳排放从20世纪90年代开始就已经超越地球极限，为了防止到2050年地球升温超过2摄氏度，国际社会呼吁要控制传统化石能源消耗以便有效降低二氧化碳排放量。

我国化石能源资源呈现典型的“富煤、贫油、少气”特征，目前煤、油、气等一次能源消费比重约为8∶1∶1。以煤炭为主体的能源结构，往往意味着高污染、高碳排放。2013年石油对外依存度达57.72%，天然气对外依存度达31.6%。“2014年，中国石油对外依存度接近60%，天然气对外依存度上升至32.2%”, “‘十三五’期间石油天然气对外依存度将达到67%”, 据国际能源署（IEA）预测，中国石油对外依存度将在2040年达到80%。能源对外依存度高，意味着能源安全方面的风险加剧。因此，大力发展太阳能、风能、生物质能等各种可再生能源，替代煤、石油、天然气等传统高碳化石能源势在必行。

本书所说的“能源替代”主要是指利用风能、太阳能、生物质能、海洋能、水能等可再生能源，以及核能等新能源替代石油、天然气和煤炭等化石燃料。建设可再生能源城市的过程也是利用可再生能源替代化石能源的过程。

能源替代概念的出现主要是为了能够更广泛地开发利用可再生能源。对于能源替代的未来，已经有过多种观点和预测。例如，美国总统奥巴马曾说，到2025年，美国可再生能源将占全球能源利用总量的25%；联合国秘书长潘基文也曾预测，到2030年，世界可再生能源将占全球能源利用总量的30%。

3．可再生能源替代经历的阶段

可再生能源如何逐步替代传统化石能源？李河君在其首部著作《中国领先一把》中认为，可再生能源替代大体会经历三个阶段。第一阶段是“增速替代”，化石能源和可再生能源绝对数量同时增长，但可再生能源增速远远大于化石能源。第二阶段是“增量替代”，在增长的绝对数量上，可再生能源高于化石能源。第三阶段是“主体替代”，不仅可再生能源消费比重超过化石能源，而且化石能源消费量逐步减少，可再生能源最终成为主体能源。随着可再生能源技术的不断成熟以及节能环保要求的不断提高，可再生能源将实现对化石能源的终极替代。

不过，由于任何一个产业、一个行业都有自身的生命周期，当前，我国化石能源的生产消费正处于高峰期，并且有着成熟的基础设施环境，这决定了利用可再生能源替代化石能源将是一个漫长的过程。并且，传统化石能源将长期存在，很难被完全取代，这主要是因为化石能源有着资源集中、价格有竞争力等优势，而且化石能源资源枯竭本身也是一个长期的过程。

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与硬性替代两种主要模式。

柔性替代是指在每年能源总消费的绝对增加量中逐步扩大可再生能源等新能源的比例，以实现能源替代目标。在这种模式下，可再生能源等新能源的增加，并不意味着化石能源消费总量的减少，主要是其比重降低。

硬性替代是指强行淘汰那些没有到达使用年限的化石能源生产设备，利用可再生能源等新能源进行替代。硬性替代不仅经济成本较高，而且传统化石能源产业失业人员快速增加容易诱发社会的不稳定，因此，理论上讲，即使在可再生能源等新能源具有成本竞争优势后，硬性替代也应保持在一个有限的规模。

近年来，随着能源消费总量快速增加，中国能源对外依存度不断提高，加上改善环境的要求，中国开始实行能源消费总量控制。实行能源消费总量控制，意味着硬性替代的规模及力度将增大。

四 中国可再生能源替代前景及成本分析

1．中国可再生能源替代的多重约束

利用可再生能源替代化石能源，优化能源结构，关键在于选择适合国情的替代能源及替代路径。当前，我国在推动能源替代过程中，主要面临以下制约因素。

一是可再生能源环境优势与综合成本劣势的对立。目前，可再生能源开发成本较高，加上并网政策、补贴政策、信贷政策、规划政策落实不到位，导致可再生能源虽然有环境价值优势，但缺乏市场竞争力。特别是近几年，随着石油、煤炭价格的大幅度下滑，能源替代工作更是举步维艰。

二是能源需求刚性约束与能源替代目标的矛盾。经济增长对能源总量的刚性需求及短期内能源利用强度难以大幅下降的现实，使相对低廉的煤炭等化石能源产销量居高不下。非化石能源在我国一次能源中的消费比重从2009年的8%左右增至2013年的9.8%，历时五年仅提升1.8个百分点。

而中国确定的到2030年的自主行动目标是：二氧化碳排放在2030年前后达到峰值并争取尽早达峰；单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%。当前，尽管我国下调了经济增速，并积极进行产业结构的调整，但随着能源消费总量持续上升，可再生能源又面临市场、技术的多重制约，实现上述目标面临很大的压力。

三是能源替代与各地实现经济目标的矛盾。传统化石能源尽管存在环境污染问题，但在一些地方属于主导产业或支柱产业，为保障当地经济发展目标的实现，以及减少失业，促进当地稳定，一些政府往往以牺牲新能源产业为代价。

以2015年为例，由于电力的产能过剩以及“火电的疯狂上马”，“弃风弃光”问题越发严重。尤其是入冬以后，甘肃、宁夏、黑龙江等地区的“弃风弃光”比例超过60%，有的地方甚至勒令可再生能源机组停发。2015年全年的“弃风弃光”电量接近500亿千瓦时，直接电费损失近300亿元。其中“弃风”电量可能达400亿千瓦时，相当于2014年新增风电装机的全年发电量。也就是说，风电产业一年的新增社会经济效益全部被浪费了。

而同时，在一些煤炭大省则存在“火电的疯狂上马”现象。比如说山西，在2015年3月环评审批权限下放之后，半年时间之内一口气新批了20多家煤矸石电厂，完全无视环评审批权限下放之前环保部已经否决过的其中两个项目。在此前否决其中一个项目的时候，环保部一并对《山西省低热值煤发电“十二五”专项规划》提出意见，指出该区域拟新增的这一大批项目“其规模超出了环境容量和水资源承载能力”。之所以出现这一情况，主要原因是煤炭行业一直是拉动山西区域经济增长的“龙头”。近年来，为了刺激经济的发展，这些区域往往要求火电厂承诺每年要买够多少吨煤，政府甚至还按月考核指标完成的情况。

四是传统化石能源产业的人员安置问题。在传统化石能源企业，员工人数动辄成千上万，如果处理不好，将带来严重的社会问题。因此，即使可再生能源取得成本竞争力，能源替代也需要逐步进行。不过，当前我国正在进行能源结构调整及产业结构调整，经过一个时期的阵痛之后，将给可再生能源的开发利用提供更好的环境。

2．中国可再生能源替代前景

欧盟等可再生能源发展领先国家制定的发展目标各异，但也有一个能源结构更替的基本趋势：到2020年可再生能源占比最大可能为20%，到2030年占比最大可能为30%左右。即使能源替代保持高速度，也需要到2050年前后，可再生能源才可能将成为绝对主力。

尽管中国的国家能源计划提出，到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到20%，但这不是严格意义上的低碳可再生能源，而是含水含核的清洁能源，剩下80%则是以煤为主的传统能源。也就是说，未来一个时期，在中国实现工业化、城市化、现代化的关键时间，真正起主要作用的仍然是包括煤在内的传统化石能源。但也有比较乐观的观点，如世界自然基金会（WWF）2014年发布的《中国的未来发电》报告认为，基于现有技术，加上强大的政策支持，2050年中国的可再生能源发电占比可达83%，这意味着可再生能源对化石能源的能源替代战略将逐渐实现。

3．中国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价，这些代价主要体现在经济成本方面。主要包括：一是新建可再生能源开发利用设施需要付出的成本；二是需要承担可再生能源成本及价格较高带来的额外负担；三是原有化石能源产业被淘汰需要付出的成本，包括原有设备及设施提前进行折旧更新导致原有投入成本的损失，以及人员安置需要付出的成本。

这些需要付出的高昂成本要由政府、企业、个人共同承担。比如，德国可再生能源电力的开发成本较高，为解决这一问题，政府进行了一定的补贴，企业、居民等可再生能源电力消费者也支付了高于火电的价格。

任何政府都难以持续承担过高的投入，至于企业及个人的承受力就更为有限。因此，利用可再生能源替代化石能源需要结合可再生能源竞争力等要素制定合理的阶段替代目标，循序渐进，以便把能源替代成本压缩在利益相关者可承受范围内。

由于利用可再生能源替代化石能源是保障国家能源安全以及改善环境的需要，因此，付出一定的经济成本也是必要的，只不过需要重视相关风险的控制。