文 | 矯梅燕，魯璽

能源環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展密切相關。國際社會對中國經(jīng)濟發(fā)展的關注也體現(xiàn)在對中國能源環(huán)境問題的關注，哈佛大學關于中國能源問題的研究就比較活躍，其肯尼迪學院、工程與應用科學學院等都有針對中國能源環(huán)境問題的專題研究，開展氣候變化與能源環(huán)境相關的經(jīng)濟、政策、法律、科學及工程技術方面的多個不同學科的研究。由哈佛大學資深教授Michael McElroy主持的“中國能源發(fā)展回顧與展望”項目受美國自然科學基金與美國能源基金資助，以全球能源形勢為背景，分析了中國經(jīng)濟發(fā)展大環(huán)境下的能源發(fā)展形勢及未來趨勢。

國內(nèi)外對中國能源發(fā)展的分析研究很多，已有很多共識，但是哈佛大學的專項研究，引用了大量的全球及中國能源發(fā)展數(shù)據(jù)，比較寬泛地分析了中國在全球能源大格局中面臨的形勢和挑戰(zhàn)，提供了一個了解全球能源發(fā)展和認識中國能源形勢的不同視角。本文將哈佛大學的這個專題研究成果做一綜述，介紹給相關的管理者和專家參閱。

在全球能源格局中的中國能源形勢

對能源問題的關注源自于對經(jīng)濟發(fā)展的認識。英國著名經(jīng)濟學家安格斯·麥迪森（Angus Maddison）曾在2008年撰文對百年尺度的全球經(jīng)濟發(fā)展回顧和展望，其中，用一組數(shù)據(jù)分析預測了中國經(jīng)濟的歷史和未來在全球發(fā)展的位置：1820年，中國GDP總量占全球的32.9%，是世界第一大經(jīng)濟體；1950年中國GDP總量在全球的比重下降到4.6%，2003年中國GDP總量在全球的比重上升到15.1%；預計到2030年，中國GDP總量在全球的比重將達到23.8%，同期美國GDP在全球的比重為17%，中國將再次成為世界第一大經(jīng)濟體。面對這樣的分析展望，在未來中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展中，如何解決好能源資源約束、滿足能源增長需求自然成為一個全世界關注的課題。

（一）中國能源消費的總體趨勢

中國的能源消費自上個世紀80年代以來持續(xù)快速增長，2001至2006年，能源消費年增長率高達10%－11%，近年來增速回落至7%－8%。中國在全球能源消費中的比重不斷加大，1975年全球能源消費總量為60億噸標煤，中國僅占不足10%，到2010年，全球能源消費總量達到123.8億噸標煤，中國占比接近20%。根據(jù)國際能源署2012年評估展望（WEO），預計到2035年，全球能源需求將增加到167.3億噸標煤，較2010年增長約1/3，中國是能源需求增長的主要貢獻者，預計中國的能源需求占比將超過20%，能源消費總量將接近經(jīng)合組織成員國家（OECD）的總和。

（二）中國煤炭資源消費形勢

按照2010年世界各國煤炭儲量和年生產(chǎn)量，在全球煤炭資源儲量中，美國總儲量為世界第一，占全球總儲量的18.2%；俄羅斯總儲量世界第二，占全球總儲量的27.6%；中國總儲量為世界第三，占全球總儲量的13.3%。在煤炭生產(chǎn)方面，中國以煤為絕對主體的一次能源結(jié)構(gòu)中，煤的消費需求持續(xù)占據(jù)高位，煤炭年生產(chǎn)量世界第一，2010年產(chǎn)量達3240億噸。相比較而言，美國在其一次能源結(jié)構(gòu)中，原油和天然氣的比重超過60%，煤的比重已不足20%。2010年，美國年生產(chǎn)量為985億噸，俄羅斯的煤炭生產(chǎn)量僅為317億噸。

按照總儲量與年開采量之比計算煤炭可開采利用的時年，中國的煤炭資源僅可供開采35年；如果按照過去十年煤炭消費平均增長量8%的增幅計算，中國的煤炭資源僅可供開采18年。如果不改變一次能源的結(jié)構(gòu)，中國的煤炭資源短期內(nèi)即將面臨枯竭、后期大量依賴進口的困局。

在全球煤炭消費的構(gòu)成中，中國占據(jù)了近半壁江山。2010年，全球的煤炭消費總量為72.5億噸標煤，中國煤炭消費總量為33.8億噸標煤，占全球煤炭總消費量的46%。煤炭消費增大帶動煤炭進口逐年增長。2009年開始，煤炭的進口量大于國內(nèi)煤炭生產(chǎn)量，2012年中國進口的煤炭總量為2.89億噸標煤，年增長約60%，煤炭消費的進口依賴度增大。

對中國未來煤炭資源消費量的預測有兩個趨勢，一是按照目前能源消費結(jié)構(gòu)，在煤炭消費持續(xù)增長情景下，2015年的煤炭消費量將達55.8億噸標煤，如果按照目前中國政府已經(jīng)提出的目標和政策措施實現(xiàn)控制煤炭消費，預測2015年的煤炭消耗將減少至39億噸標煤，煤炭消費量較持續(xù)增長的情景下降30%。

（三）中國原油資源消費形勢

中國的原油儲量為200億桶，僅占全球總儲量的約1.38%，位居世界第十四位。美國原油儲量略多于中國，占全球總量的1.41%。在原油消費方面，第一位是俄羅斯，占全球原油消費的42%，第二位是美國，占全球原油消費總量的21%，中國位列第三，占全球石油消費總量的11%。中國從1992年起，原油的消費量已大于生產(chǎn)量，凈進口數(shù)量逐年增加。2011年中國進口原油550萬桶/日，占原油消費量的50%以上，是全球僅次于美國的第二大原油進口國。中國是世界第三大原油消費國，第二大原油進口國。原油儲備少、消費增長快、進口依賴大。

在市場零售消費方面，中國汽油消費價格相對較低。以2013年1月份數(shù)據(jù)為例，中國汽油價格相當于4.74美元/加侖，歐洲價格最高的意大利為9.89美元/加侖，美國為3.29美元/加侖，美國由于頁巖油資源較豐富，汽油價格保持在相對較低水平。

（四）中國天然氣消費形勢

與煤炭和原油能源不同，中國的天然氣在全球天然氣的生產(chǎn)和消費中占比很小，在中國能源結(jié)構(gòu)中的比重也很小。在全球的天然氣消費中，美國的天然氣消費量位居全球第一，占全球天然氣消費總量的21%以上，其次為俄羅斯，占消費總量的13%，中國僅占消費總量的約4%。

盡管國內(nèi)外對中國經(jīng)濟快速發(fā)展中面臨的能源資源少、消費需求高、能源結(jié)構(gòu)不合理等問題已經(jīng)有比較多的認識，但是，在全球能源總體格局下分析中國能源面臨的形勢，特別是與美國等主要經(jīng)濟體的比較，更加凸顯了其面臨的能源資源約束的嚴峻形勢。

風能資源開發(fā)利用的形勢與前景

在全球可再生能源的發(fā)展中，風能資源的開發(fā)利用是近年來發(fā)展最快的。哈佛大學針對中國的風能資源應用做了比較系統(tǒng)的研究，即對自然環(huán)境條件下的風能資源進行評估，也從經(jīng)濟政策和技術水平角度分析了風能資源可利用的潛力，對中國未來的風能資源利用及風電發(fā)展做出了樂觀展望。這些研究工作比國內(nèi)已經(jīng)開展的同類工作（如：中國氣象局開展的全國風能資源評估）要更加深入，與風能資源利用的實際結(jié)合更加緊密，研究成果和研究方法對進一步制定中國風能資源開發(fā)規(guī)劃、風電新技術應用、風能發(fā)展的經(jīng)濟政策等有可參考借鑒價值（以下摘要主要的研究成果）。

（一）全球風能資源開發(fā)利用的形勢

隨著風力發(fā)電技術的日益成熟，風能成為世界上增長最快的電力能源之一。在過去十年內(nèi)，全球風能裝機容量保持著每年增長約30%的迅猛勢頭，2012年全球風能發(fā)電裝機總量達到了2.8億千瓦。

美國是世界上風電開發(fā)較早的國家之一。20世紀70年代石油輸出國組織成員國家減少石油產(chǎn)量，實行石油禁運，導致原油價格迅速上漲，造成世界范圍內(nèi)的能源危機。以此為契機，美國政府采取了積極的政策措施，鼓勵包括風電技術在內(nèi)的可再生能源技術的研發(fā)，使得美國在世界風電產(chǎn)業(yè)中處于絕對領先地位。進入20世紀80年代中期，隨著原油和天然氣價格的回落，美國風能發(fā)展開始降溫，并在90年代一度出現(xiàn)停滯現(xiàn)象。但與此同時，全球的風電行業(yè)持續(xù)增長，德國取代美國成世界風電行業(yè)的主導者，世界風能開發(fā)中心也由美國轉(zhuǎn)向歐洲。到20世紀90年代末，風電機組技術和發(fā)電能力在歐美發(fā)達國家得到長足發(fā)展，風電成本也大大下降。進入21世紀，隨著氣候變化問題受到人們越來越多的認同和關注，可再生能源更加受到關注，風能再次成為發(fā)展的熱點，并呈現(xiàn)空前的繁榮局面。

（二）中國的風能資源可開發(fā)利用潛力與風電發(fā)展形勢

哈佛大學利用全球氣象數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對全球的風能資源進行評估顯示，風能資源可開發(fā)潛力巨大，其潛在可開采量要高出目前實際電力需求的很多倍。表1給出了目前全球CO2排放前十位國家的陸地和近海風能資源潛力。中國風能資源可發(fā)電潛力為43.6萬億千瓦時，相當于2010年總發(fā)電量（2.8萬億千瓦時）的16倍；美國的風能資源更為豐富，風能可發(fā)電潛力為88萬億千瓦時，風電資源可利用量相當于其2010年實際消耗電量（3.9萬億千瓦時）的約23倍。由此可見，對中美兩個能源消費和CO2排放大國而言，以風電替代化石能源減排CO2的潛力巨大。

在風電的實際開發(fā)利用方面，目前風電裝機最多的五個國家分別是中國、美國、德國、西班牙和印度。中國于2010年超過美國，成為風電裝機容量世界第一的國家，2012年，中國的風電裝機7550萬千瓦，比美國多1550萬千瓦。從風能發(fā)電情況看，2011年全球年風力發(fā)電總量為4600億千瓦時，其中美國風能發(fā)電量為1205億千瓦時，占全球總風能發(fā)電量的26%，為世界第一；中國的風能發(fā)電量886億千瓦時，占全球的19%，位居世界第二。中國的風電裝機總量世界第一，但風電利用效率低于美國。受風電技術和政策雙重影響，風電并網(wǎng)難，大量棄風使風電場的效率難以保障。

表1 年平均風能潛力與2010年電能消耗量

提高風電利用效率面臨著技術發(fā)展的挑戰(zhàn)。一是實施電網(wǎng)整合，發(fā)展大電網(wǎng)，實現(xiàn)風電全網(wǎng)調(diào)度是未來風電發(fā)展的技術趨勢之一。目前，歐洲一些風能資源豐富的國家（丹麥、西班牙與葡萄牙），合作建設跨國的電網(wǎng)系統(tǒng)，實施風電的跨國調(diào)度和資源利用。中國風能資源布局空間極不均衡，建設大電網(wǎng)對風電的資源利用、保障風電可持續(xù)發(fā)展十分重要。二是發(fā)展儲能技術。目前，可利用的儲能技術有電池儲能、抽水蓄能、電能蓄熱。其中，相對抽水儲能，壓縮空氣儲能可以不受北方地區(qū)水資源不足的制約，是一種適合中國風能分布區(qū)域特征的儲能技術。目前，美國、德國的壓縮空氣儲能電站已經(jīng)成功運營二、三十年，正在朝著大型化、自動化的方向發(fā)展。

（三）經(jīng)濟政策對風電發(fā)展的影響

風電的發(fā)展不僅依賴于風電技術的成熟，更取決于風電的價格激勵政策。美國1992年頒布的《能源政策法案》對包括風電在內(nèi)的可再生能源實行生產(chǎn)減免稅政策（PTC），風電可享受每千瓦時1.5至2.3美分的價格優(yōu)惠。作為美國風能產(chǎn)業(yè)僅有的金融政策支持機制，PTC政策對美國風能發(fā)展起到越來越關鍵的作用。PTC有效性失效和更新交替的現(xiàn)象使美國風電市場呈現(xiàn)“繁榮－蕭條”的循環(huán)。2006年后美國聯(lián)邦政府吸取以往的經(jīng)驗教訓，在PTC法案有效期滿之前就對其延長。PTC政策的連續(xù)性保證了美國風電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。美國能源信息署在2009年的能源報告中分析比較了有無PTC經(jīng)濟激勵政策兩種情況下美國可再生能源的發(fā)展狀況，得出的結(jié)論是經(jīng)濟激勵措施能夠顯著促進可再生能源的增長。

中國采取了不同的風電價格政策刺激風電的發(fā)展。2003年，國家發(fā)改委推出了風電特許權政策，通過特許權方式對上網(wǎng)電價補償，使風電場在一個合同時段內(nèi)保持規(guī)定的電價，從而保證了風電開發(fā)商的合理利潤。這種政策環(huán)境刺激了中國風電進入了快速增長期。2009年，國家發(fā)改委進一步完善了風電上網(wǎng)的電價政策，實施風電標桿上網(wǎng)電價，按全國風能資源狀況和工程建設條件設定四類風能資源區(qū)的標桿上網(wǎng)電價，即最低指導限價，以市場化方式確定風電上網(wǎng)電價。

哈佛大學采用經(jīng)濟學模型，分析了一定價格情景下中國風電的經(jīng)濟潛力，參照風電并網(wǎng)標桿電價的最低標準（約為0.516元/千瓦時），風電的經(jīng)濟可開發(fā)量可達到6.96萬億千瓦時。如果按照中國2030年電力需求為3.4萬億千瓦時的發(fā)展預測（數(shù)據(jù)來自國際能源署“2008年世界能源展望”），風電的經(jīng)濟潛力為2030年中國電力需求的兩倍。這個結(jié)果既顯示了目前實施風電并網(wǎng)標桿電價政策對風電發(fā)展的激勵作用，也顯示了風電在適應未來電力需求中的巨大應用潛力。

但是，與美國實施風電生產(chǎn)稅收減免政策從而使風電價格達到與傳統(tǒng)電價相當水平所不同，中國實施風電特許權電價政策只是在風電開發(fā)商內(nèi)部競爭，風電不參與電力市場競爭。因此，在中國電力市場逐步開放的形勢下，也需要研究風電生產(chǎn)稅收優(yōu)惠政策對整個風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進作用。

（四）中國風電發(fā)展的前景展望

在適應氣候變化和面對新型能源危機的形勢下，發(fā)展風能成為減排溫室氣體的重要措施，也是風電發(fā)展的主要動力。根據(jù)美國能源部2008年的研究報告，到2030年，美國將有20%的電力來自風能，風電裝機容量將達到3億千瓦，將取代50%的天然氣發(fā)電和18%的煤電，實現(xiàn)的CO2減排占預計的年排放量10%以上。哈佛大學的研究對中國未來風電的發(fā)展做出展望。根據(jù)國際能源署2008年預測分析，2030年中國新增的電力需求約為800億千瓦時，如果按照30%目標減排新增的CO2排放，由風能替代煤電，則中國需要在未來20年內(nèi)風電裝機能力達到6.4億千瓦。按照2008年的價格水平，這樣規(guī)模的風電裝機能力建設需要約6萬億人民幣的投資。

進一步開展中國風電發(fā)展的規(guī)劃研究

哈佛大學關于中國能源問題的研究再次顯示了中國能源問題面臨的嚴峻形勢。在全球的主要經(jīng)濟發(fā)展體中，中國的能源資源約束最為突出。因此，提高包括風能、太陽能在內(nèi)的可再生能源的開發(fā)利用能力是中國未來能源發(fā)展的一個戰(zhàn)略方向。近年來，中國在制定和實施低碳能源發(fā)展戰(zhàn)略目標中，已將風電作為實現(xiàn)低碳能源戰(zhàn)略的主力能源技術之一，加強風能資源評估和風電發(fā)展的規(guī)劃，在“十二五”計劃中提出2015年風電裝機達到1億千瓦的目標。2011年國家發(fā)改委能源研究所發(fā)布的《中國風電發(fā)展路線圖2050》進一步明確了2020年、2030和2050年中國風電裝機容量將分別達到2 億千瓦、4 億千瓦和10 億千瓦，到2050年風電將滿足17%電力需求的發(fā)展目標。

但是，過去幾年的風電發(fā)展表明，其發(fā)展速度往往快于規(guī)劃設計的目標。中國在“十一五”規(guī)劃中提出2010年風電裝機目標是1000萬千瓦，但是2010年的實際風電裝機則達到了3100萬千瓦。哈佛大學的研究從未來中國能源需求和減排二氧化碳的要求，提出到2030年中國風能裝機可達6.4億千瓦，預估要高于中國目前規(guī)劃設計的發(fā)展目標。因此，應關注和借鑒國內(nèi)外新的科研成果，立足國家能源安全和可持續(xù)發(fā)展，進一步加強風能、太陽能等可再生能源的規(guī)劃研究；適應中國能源需求快速增長以及風能資源巨大潛力的國情，動態(tài)地跟蹤研究未來20年甚至更長時間全球風電發(fā)展的趨勢，滾動完善風電發(fā)展規(guī)劃，不斷提高風能資源的利用能力。

哈佛大學將風能資源評估的科學方法與風電工程技術、風電并網(wǎng)的經(jīng)濟政策等相結(jié)合，采用多學科交叉的綜合分析研究方法，科學地分析評估了風能資源及其可開發(fā)利用的經(jīng)濟潛力，其研究的方法和成果對于更加精細地規(guī)劃中國風能資源開發(fā)利用及風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有借鑒參考意義。2008年，由中國國家能源局組織，氣象部門實施，開展了全國風能資源的詳查，初步查清了中國風能資源的儲量和分布，也積累了大量的風能資源數(shù)據(jù)。但是這些工作還是初步的，借鑒哈佛大學的技術方法和科研成果，利用已經(jīng)積累的大量數(shù)據(jù)，還應該進一步開展風能資源及可開發(fā)利用潛力的精細化評估，從適應能源發(fā)展需求和能源經(jīng)濟政策的全局角度，進一步規(guī)劃中國風能資源開發(fā)利用及風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國氣象局應在這方面繼續(xù)主動承擔任務，發(fā)揮積極作用，服務于國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展。