能源约束下的中国经济论文

1引言

鉴于能源需求旺盛的中国将面临着化石能源供给约束，有必要就化石能源供给约束对中国经济中长期发展前景和002排放的长期趋势的影响做出科学评估.然而，已有研究都是基于通过能源技术进步、能源结构转换或产业结构升级换代，减少能源需求从而减少002排放的思路进行,没有考虑化石能源供给约束的影响.有的研究虽然考虑了能源进口的限制因氣但没有充分考虑国内能源供给的约束基于上述背景，本文构建了包含资源耗竭模块的中国能源-经济-环境政策模型,模拟了能源供给约束下中国经济中长期发展前景和002排放的长期趋势,探讨了如何通过低碳发展实现经济发展目标、控制C02排放，希冀为中国制定中长期发展的战略目标和国际气候谈判提供科学参考.

2研究方法

2.1模型构建

1)中国能源-经济-环境政策模型

中国能源-经济-环境政策模型是基于动态CGE模型开发的,参考文献,在生产技术模块中加入能源模块.模型使用多层嵌套的模型结构,并用固定替代弹性(CES)函数来描述能源之间、能源和资本、劳动之间以及劳动和资本之间的替代关系.模型假设中间投入品之间，中间投入品与资本-劳动力-能源复合品之间的替代弹性为0，此时CES函数转换为列昂惕夫(Leontief)形式.大多数部门的生产结构如图1所示.但对于炼焦业和燃煤发电技术、石油加工业和燃袖发电技术、天然气发电技术，煤炭、石油和天然气分别是上述行业的原材料，这些原材料很难被其它的中间投入品或生产要素所替代，釆用Leontief函数形式来衡量原材料与其它投入品之间的关系.模型包括38个部门，2组居民家庭(城市和农村)，3种生产要素(劳动力、资本和能源).电力部门拆分为八项发电技术[2Q],能源要素投入来自八个能源部门.模拟的基准年份为2007年.2007年社会核算矩阵(SAM)基于2007年投入产出表以及相应的海关、税收、国际收支和资金流量等数据编制；能源消耗来自《中国能源统计年鉴2008》，(302排放因子参考文献;生产要素之间替代弹性的设定参考文献[18，19]的参数设定，进口与国产商品之间的替代弹性参考全球贸易分析模型(GTAP)第六版中经验值设定;行业劳动力的数据来自《中国第五次人口普查数据》，固定资产投资和人口等数据来自国家统计局.模型的动态化通过资本积累、劳动力增长和要素技术进步来实现.2007年一2011年的相关经济参数根据基年的数据并基于经济发展实际值的拟合反演进行了校正.

2)耗竭资源供给模块

模型构建了可耗竭化石资源供给模块，以此来计算煤炭、原油和天然气等化石能源的每一期供给量.该模块采用了GREEN模型网的化石资源供应函数，即Qn=Qo((i-m)"+入_((【一")n_(丄—A)n))其中Q为化石能源供应量,R为已探明储量,Ro为基年探明储量，r为待探明储量，r0为基年储量，M为开采率,表示产量和已探明储量的比例，A=a广为转换率，即新增探明储量与待探明储量的比例为能源价格,⑴为价格弹性系数,n表示时间.煤炭、原油和天然气分别是煤炭开采和洗选业、石油开采业和天然气开采业的生产要素之一,这些能源资源很难被其它生产要素和中间投入品所替代，因而采用Leontief函数来刻画化石能源与资本-劳动力-能源复合品以及中间投入品之间的关系。由于投入产出表中的生产要素投入只包含劳动力和资本，因此，基准年份煤炭开采和洗选业、石油开釆业和天然气开采业的能源资源投入量需要从投入产出表中的资本投入项中根据外生设定的比例得到.参考文献[11，24]，上述三个行业的资源投入数量占资本投入的比例系数分别为0.40，0.45和0.45.化石能源供给函数的相关系数。2.2情景设计本文的情景设计分为基准情景、资源约束情景和低碳发展情景.基准情景下,不考虑经济政策的重大调整，资源供给约束较弱，用能效率提髙速度处于正常水平.考虑到未来的资源环境压力，GDP增速的设定比文献中的设定更为缓和，全要素生产率(TFP)根据外生的GDP反演得出(表2).2012年一2020年CPI根据近二十年的历史数据设定，参考日本等发达国家的国际经验，经济发展到一定水平后，物价将趋于一个稳定的水平，本文设定2020年后CI?I逐渐减小，2030年后物价趋向稳定(表2).2012年一2050年劳动力设定见文献,人口红利在2015年一2020年间消失，劳动力人口趋于下降.2007年一2020年能源利用效率采用AIM模型的输出结果并结合节能中长期发展规划设定[28].由于如无重大技术突破，能源利用效率越高，能源技术进步的空间会变小，参考国内外的能效水平差距，设定2021年一^2030年不同部门的能源利用效率提高幅度相对于2007年一2020年下降20%,2031^-2050年提髙幅度相对于2007年一2020年下降40%.资源约束情景是在基准情景的基础上施加了化石能源供应约束,低碳发展情景在资源约束情景下进一步考虑了居民消费结构、产业结构以及固定资本形成比例的变化以及能源利用效率水平的进一步提高。

3基准情景下的中长期经济发展前景

基准情景下，我国GDP总量将从2007年的27万亿元(根据2007年的投入产出表计算）增长到2050年的215万亿元(2007年价格,下同),年均增速为5%.从产业结构变化看，第一产业比重有较大幅度的下降，2050年相对于2007年降低6%以上第二产业比重下降幅度有限，降低约4%.第二产业内部的变化较大，不同部门之间增加值增长幅度差异显著，煤炭开采和以煤炭为原料的炼焦业的增长幅度较小,2008年到2020年间大多数高耗能部门的增长幅度仍较大.这可能是因为中国工业化和城镇化的继续发展,基础设施建设的需求较大，以“土木钢石”为特征的发展格局在短期内还难以改变.我国能源消费总量将从2007年的26.5亿tee增加到2050年的92亿tee(均按发电煤耗计),年均增速约3%.这意味着从2007年到2050年，我国将以3.5倍的能源消费增长速度实现8倍的GDP增长.能源燃烧产生的C02排放量将从2007年的56亿t增长到2050年的170亿t，年均增速为2.6%?从能源消费结构看，2050年煤炭消费量占一次能源消费总量的比例相对2007年下降13%,煤炭消费主要通过国内供应满足，国内供给量呈持续增加趋势，2050年将是2007年的2.5倍.石油消费量占一次能源消费总量的比例较为平稳，国内石油供应量逐步上升,但是增速趋缓.天然气消费总量增长迅速，2050年相对于2007年增长8倍多，天然气消费的对外依存度将逐步上升,但仍以国内供应为主，国内供应量以年均5%的速度增长.基准情景下，非化石能源的需求增长明显,2050年相对于2007年增长6.5倍，非化石能源消费占一次能源消费总量的比例将达到16.5%.在基准情景下，要满足2050年92亿toe的能源消费量，中国的煤炭、石油和天然气供应量都要快速的增加.但一方面，国内的煤炭、石油和天然气的探明资源储量按当前生产水平的供应时间有限;另一方面，国外可供进口的化石能源数量有限，过度依赖能源进口也会严重影响到能源安全.由于基准情景没有考虑化石能源供给的约束,实际上是难以实现、不可持续的，中国的中长期发展必须考虑化石能源的供给约束，追求绿色低碳的发展道路.

4资源约束情景和低確发展情景下的中长期经济发展前景

4.1经济发展水平

在资源约束情景下，受化石能源供应约束的影响,经济发展速度比基准情景有所降低，尤其是2020年之后，化石能源供应约束对GDP的负面影响日趋显著.2050年全国GDP总量将比基准情景的水平减少17%(表4).在低碳发展情景下，由于产业结构和居民消费结构发生变化,2025年前GDP的增长速度相对于基准情景有所提髙,但随着能源供应约束日渐增强，2025年后GDP年均增速逐渐回归到基准情景水平.也就是说,在低碳发展情景下，产业结构调整和居民消费结构变化将可以抵消能源供给约束对经济增长的负在资源约束情景下，由于能源供给约束，国内生产总值整体上下降幅度较大,但能源供应部门和高耗能部门增加值的下降幅度又髙于其它部门，第二产业增加值的下降幅度略髙于基准情景.在低碳发展情景下，随着产业结构调整,尤其是髙耗能部门需求减少和服务业需求增加，第二产业比重将明显下降,第三产业比例显著上升，形成以第三产业为主导的经济结构.

4.2能源消费量和C02排放量

不同情景下的能源消费和c〇2排放数据。在资源约束情景和低碳发展情景下，由于化石能源供应约束的影响，能源消费总量将大幅度减少.资源约束情景下，2050年的节能率(即基准情景和资源约束情景的能源消费总量之差除以基准情景的能源消费总量)接近33%，能源消费总量减少幅度较大.低碳发展情景下,节能效果更为明显，能源消费总量在2042年达到峰值(60.3亿tee),之后趋于减少，2050年的节能率将达到35.7%.在资源约束情景和低碳发展情景下，化石能源消费量减少使得C02排放量相对于基准情景也显著减少.资源约束情景下,C02排放量在2034年达到峰值(112亿t)，2050年减排率(即基准情景和资源约束情景的C02排放量之差除以基准情景的C02排放量)将达到42.7%.低碳发展情景下，C02排放峰值可在2030年前后出现，为105亿t.2020年万元GDP的C02排放量相对于2005年下降41.5%,可实现国务院制定的2020年单位GDP的C02排放相对于2005年下降40%的减排目标.

4.3不同能源品种的供应量和消费量

不同能源品种的供应量和消费量见表6.表6表明，资源约束情景下,煤炭消费量先升后降,2030年达到峰值34.3亿tee(折合原煤48亿t),2050煤炭消费量占一次能源消费总量的比例可比2007年降低24%，煤炭国内供应量在2028年达到峰值31.1亿tee.石油消费量于2034年达到峰值11亿tee(折合原油7.7亿t),石油国内供给量在2027年出现峰值5.7亿tee，之后随着国内供给量的逐渐减小,石油消费的对外依存度将增大,2050年将达到74%.天然气消费量增速明显，2050年天然气占总一次能源消费总量的比例将比2007年提髙10%,国内供应量于2040年达到峰值4.8亿tce(3613亿m3)，2040年后天然气的对外依存度明显加大,2050年将达到59%.在低碳发展情景下,煤炭消费量在2027年前后达到峰值31.3亿toe;由于天然气和非化石能源对煤炭的替代,煤炭消费量占一次能源消费总量的比重可比基准情景和资源约束情景下降更加明显，2050年可比2007年降低近30%;煤炭的国内供应量于2025年达到峰值29亿toe.石油和天然气的国内供应量和消费需求与资源约束情景下的变化趋势大致相同，但由于低碳发展情景下交通运输业的发展相对于资源约束情景更快，对石油的需求量要略大于资源约束情景.在资源约束情景和低碳发展情景下，化石能源占一次能源消费量的比重逐渐降低，2050年分别为74.6%和70.4%，可比基准情景降低10%左右或更多;非化石能源的需求量相对于基准情景有一定程度的增加，同时由于一次能源消费总量相对于基准情景有大幅度降低，因此，非化石能源占一次能源需求总量的比例上升更快(表7).但是,不同的非化石能源发展轨迹不同.水电在前期发展速度较快,2025年后转为平稳状态.核电稳步发展,在能源消费中的比例将越来越大.虽然风电装机增长飞速,但由于风电并网困难，近期风电发挥的作用有限,随着未来技术上的突破，风电的发展潜力非常可观.

5敏感性分析

由于模型中部分参数的外生设定会给模拟结果和模型的稳定性带来影响，为分析关键参数的影响程度，本文选取对经济增长和C02排放影响较大的部分关键参数进行了敏感性分析.关键参数敏感性分析的情景设计.能源利用效率的提高，在有利于促进经济增长的同时，还能减少能源消耗和C02排放,万元GDP的能源消费和C02排放相对低碳情景有了较大程度的下降.全要素生产率的提高(降低)能大大提高(降低)经济增长的幅度,同时带来C02排放和能源消费量的增加(减少)，万元GDP的能源消费量的变化幅度不大.替代弹性相比能源利用效率和TFP的影响则相对较小,化石能源之间的替代弹性的影响程度要髙于能源与资本劳动力复合品之间的替代弹性。

6结束语

本文的研究结果表明，未来中国的能源需求旺盛，即使能源利用效率有较快的提髙,能源消费需求也将持续增加，中长期经济发展将面临能源供给的约束.由于能源供给约束的作用,2020年后GDP增长率将比基准情景降低0.6~0.7个百分点,2050年GDP总量将比基准情景减少17%.能源供给约束也将导致能源消费量和C02排放量大幅度减少，C02排放峰值提前到2034年前后,预期2050年能源消费总量控制在62亿tce，C02排放量控制在98亿t.可以说,能源供给约束将对未来中国的发展空间起到决定性作用.上述结果也表明，中国需要走低碳发展道路，加快能源技术进步,积极推进产业结构调整，鼓励居民生活消费方式向绿色低碳生态的方向转变.低碳发展可以减轻对化石能源的依赖,抑制化石能源需求增长速度,大大缓解化石能源供给约束对经济增长的负面影响，并在中长期经济发展目标没有受到较大影响的前提下，进一步控制C02排放增长，使C02排放峰值提前到2030年前后.预期能源消费总量峰值(60.3亿tee)在2042年出现，2050年减至59亿t,C02排放峰值(105亿t)在2030年出现,2050年减至88亿t.可以说,低碳发展情景是在完全不承诺减排与承诺激进减排目标之间的一个平衡点，可以在不影响中长期经济发展目标的同时,通过国内自身的努力实现C02排放量的绝对减排，为全球应对气候变化做出更大贡献，也有利于推动国际气候变化谈判的进程.中国的减排策略更多的是出于国内能源安全和可持续发展的需要，而不是屈服于国际社会的减排压力.中国需要在综合考虑能源供给约束、能源技术进步等因素的基础上，科学确定绿色经济的发展战略和应对气候变化的减排目标.在国际气候变化谈判中，既要合理争取应有的权益和发展空间，同时也要避免把谈判目标放在超过可能的发展空间，以免成为众矢之的.国际社会也需要深入了解中国中长期发展面临的困难和可能前景,尤其是资源供给约束的影响，应当着眼于帮助中国等发展中国家提高能源利用效率，加快能源技术进步，增强应对气候变化的能力，而不是一味地向中国施压，以免谈判形成僵持局面.

作者：石敏俊 周晟吕 气李娜 袁永娜 单位：中国科学院大学管理学院 中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心