能源革命:为了可持续发展的未来

化石能源的发现和利用使人类告别了农耕文明进入了工业文明,同时,化石能源带来的环境问题和气候问题日益严峻,未来地球的可持续发展呼唤人类由工业文明迈向生态文明,这个转变的基础是新的能源革命。对中国环境容量和气候容量的宏观定量分析表明,中国迫切需要转变粗放的发展方式,推动能源革命。目前和今后几十年间,化石能源仍将是主导能源之一,因此,化石能源的高效、洁净化利用具有重要意义,但还不是治本的能源革命。包括页岩气在内的非常规天然气,对缓解环境和气候问题会作出贡献,但天然气在中国一次能源结构中的占比最多可提高到百分之十几,所以"页岩气革命"或"页岩气时代"的口号在中国并不恰当。能源结构由化石能源为主阶段,经过一个多元结构阶段,转变到非化石能源为主是必然的发展方向,可再生能源与核能将共同为此作出贡献。可再生能源中,非水可再生能源的比重将逐步提高,其市场竞争力(经济性)的提高有赖技术创新,可再生能源是未来地球的支柱能源。中国乃至世界核能的发展虽受到福岛事故的影响,但人类不可能弃核,安全、稳步、规模发展核电是中国的理性选择,从核裂变电站到未来的核聚变电站是一个必然的发展方向和历史过程,核能将成为可持续发展的能源,成为未来地球的另一个能源支柱。中国需要树立新的能源安全观,大力节能、并转变能源的供需模式,由"粗放的供给满足增长过快的需求",转变为"由科学的供给满足合理的需求"。应对全球的环境问题和气候变化,需要各国共同努力,能源革命是可持续未来的基础,国际合作空间广阔,人类解决全球变化问题的出路只能是合作共赢。     

基于C模式的京津冀经济发展与环境负荷研究

为分析京津冀地区经济发展、环境负荷的发展状况及其与循环经济发展C模式目标值的符合度,将京津冀2005—2015年经济增长与环境负荷的变化同C模式目标值进行比较,结果表明,在经济水平超预期发展的前提下,能源消费和二氧化碳排放的增速均超过了目标值。预测发现,延续现有发展模式,能源消费总量与2050年的绝对脱钩目标存在3.5亿t(以标准煤计)的差距,二氧化碳排放量与绝对脱钩目标存在2.6亿t的差距。为实现脱钩,建议京津冀地区采取综合措施,完善产业结构并协同提升产业技术水平,提高能效,降低能源强度。同时,大力发展可再生能源替代不可再生能源,使2050年可再生能源消费占比达到60.0%。     

四川省能源消耗的碳足迹分析

人类的生存与发展离不开能源,而能源大量消耗将会对环境产生严重影响,因此对能源消耗的碳足迹及生态压力进行研究具有重要意义。运用碳足迹的相关含义及研究方法,计算出2000—2010年四川省能源消耗的总碳足迹、不同能源和产业的碳足迹、碳足迹产值和生态压力值,并在此基础上利用STIRPAT模型进行岭回归函数拟合,进一步分析经济发展与能源消耗碳排放足迹之间的关系。结果表明:(1)四川省能源消耗的总碳足迹增长加快,从2000年的0.21hm2/人上升到2010年的0.53hm2/人,年均增长率为9.7%;(2)2000—2010年四川省能源消耗的碳足迹产值由2000年的3.3万元/hm2增加至2010年的5.5万元/hm2,年均增长率为5.2%;(3)碳足迹的生态压力从2000年的1.5上升为2010年的2.8,年均增长率为6.4%,对环境产生的压力越来越大;(4)四川省能源消耗的碳足迹与经济增长关系中虽呈现出环境库兹涅茨曲线的变化趋势,但目前尚未到达拐点,进一步证实能源利用对环境所造成的压力在不断增大。最后,针对存在的问题提出了相关对策与建议。     

城镇化对工业能源消费的门槛效应研究——以长江经济带省份为例

高效能源利用是推动工业发展,进而促使城镇格局演化的重要催化剂,同时城镇化的高速发展对工业能源的消费结构和利用效率提出了进一步的要求,这必将影响到低碳城市建设和环境保护等生态责任目标的实现。选取2003—2012年长江经济带11个省份(直辖市)的相关数据,运用门槛模型对城镇化率、城镇居民人均总收入、能源工业投资、工业总产值、城市人口密度、产业结构等影响工业能源消费的因素进行分析,重点研究城镇化率和工业能源消费的非线性关系和相应的地区差异。结果表明:(1)长江经济带城镇化发展存在着明显的地区差异,上海、浙江等东部地区城镇化发展速度和水平明显优于云南、贵州等中西部地区。云南和贵州2012年的城镇化率远远低于2003年上海、浙江的城镇化率,显示出长江上游和下游之间存在着巨大的发展水平差距。(2)城镇化对工业能源消费存在显著的门槛效应,以城镇化率为门槛变量,存在两个结构变化点,分别为36.9%和48.3%。(3)在第一个门槛点前,城镇化对工业能源消费起抑制作用,前期城镇化的发展导致资源和人口的集聚效应明显,资源的利用效率和配置效率得到提升,从而抑制工业能源消费。在越过第二个门槛点后,城镇化对工业能源消费起正向作用,此时工业的发展和生活消费水准的提升对能源消费提出了更多的要求。最后为促进长江经济带城镇化和工业低碳化的协调发展,提出以下建议:加快长江经济带沿线各省份联动发展,缩小城镇化发展差异;针对城镇化率和工业能源消费的非线性关系,采取相应的措施引导和控制工业能源消费的变化趋势;协调城镇化进程和地区工业能源消耗,促进城镇化的健康发展。     

家庭部门生活能源消费碳排放:测度与驱动因素研究

本文运用IPCC的二氧化碳排放量测算方法,在省际层面测度了我国家庭部门直接能源消费碳排放,并基于扩展的STIRPAT和Kaya模型,构建家庭部门直接能源消费碳排放影响因子动态面板数据模型,对我国2003-2012年分省面板数据样本及城乡子样本进行系统GMM估计。本文研究表明,第一,我国城乡家庭部门碳排放总量和人均碳排放在近十年都呈快速上升趋势,家庭部门碳排放的空间分布具有明显的地域差异特征,高碳排放地区主要集中在东、中部地区,西部地区的碳排放水平较低;第二,城乡家庭部门生活能源消费的上期碳排放量对本期碳排放产生重要的正向影响,这反映出我国家庭部门碳排放具有显著的惯性特征和路径依赖性,是一种动态自适应机制;人口规模、居民消费水平、能源消费结构、碳排放强度、能源消费强度和城镇化因素,都对我国居民能源消费碳排放总量及人均碳排放具有显著的影响,城乡之间的家庭能源消费碳排放驱动因素存在差异。本文研究得到如下启示及政策含义:家庭部门碳减排将是一个有步骤、分区域的渐进过程,我国碳减排政策应当兼顾消费升级和碳排放的双重目标,努力构建分层次碳减排的适应性预期机制。具体而言,一方面应着眼于引导和激励居民低碳消费,缓解人口规模增加、消费水平提升和城镇化对家庭部门碳减排的压力;另一方面要通过能源价格改革、财政政策和环境规制政策等优化我国能源消费结构,不断降低煤炭消费比重,提高清洁能源的消费。同时,通过技术创新、设备改造等科技手段提高煤炭利用效率,降低碳排放强度,这些政策将更有利于城镇家庭部门碳减排。     

基于经济利益的区域能耗责任研究

我国区域间存在广泛而密切的经济关系。任何一个区域的能源消耗既满足了本地区的生产和生活需要,同时又支撑了其他地区的经济活动。科学、公平地核算区域能耗责任不仅有助于识别各区域对全国能耗的贡献,也有利于制定有效的跨区域能源政策。由于各类经济主体使用能源的动机是为了获得各种经济利益,因此利益原则被普遍认为是能耗责任核算的基本原则。不过,利益原则的具体含义并不是单一的。根据经济利益的类型,利益原则可区分为生产原则、收入原则、消费原则等三种基本原则及由它们衍生出来的收入加权原则、消费加权原则、综合利益原则及加权综合利益原则等四种共担责任原则。鉴于多区域投入产出(MRIO)模型是刻画各区域之间深刻的经济关联和各种经济利益的有力工具,本文基于MRIO模型建立了各种利益原则下的区域能耗责任核算框架,并将之用于分析中国的省际能源效率和能耗责任。结果表明:不同省份同一产业的能源效率差异显著。各省在不同原则下的能源效率和能耗责任也都具有显著差异。不过,不管采用哪种原则,传统能源密集型产业比重较大的省份(如宁夏、贵州、青海、山西和内蒙古)总是具有较低的能源效率,而一些沿海省份(如浙江、北京、广东、上海、江苏等)的能源效率总是较高。同时,经济规模较大的省份(如广东、江苏、山东)总是具有较大的能耗责任,而经济规模较小的省份(如海南、宁夏、青海)总是具有较小的能耗责任。这些发现具有丰富的政策含义:1宁夏、贵州、青海、山西、内蒙古、新疆、甘肃和云南等能源密集型产业比重较大的省份,以及河北、湖北、湖南、广西等生产责任大于其他责任的省份,其节能的重点在于优化生产方式。2北京、天津、吉林、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、广东、重庆、四川等消费责任或消费加权责任相对于其他责任较大的省份,其节能政策重点在于优化消费模式并尽可能从能源效率更高的地区调入同类产品。3黑龙江、海南、山东、陕西、辽宁、河南等收入责任或收入加权责任相对其他责任较大的地区,应在积极优化生产方式的同时更多的向能源效率更高的地区调出产品。当然,无论那个区域的节能战略都应包含生产、流通、消费等多个领域的措施,只不过它们的侧重点不同而已。同时,我国还需要努力打破地方贸易壁垒,形成统一的国内市场,使各地区能通过公平竞争充分发挥自己的比较优势,促进跨区域的产业结构优化。     

国外气候与能源政策相互作用的研究述评

在《联合国气候变化框架合约》和《京都议定书》的背景下,各国对减少温室气体排放越来越关注,由此产生了诸多能源和气候政策。然而,这些政策之间的相互作用是高度不确定的,既有可能相互补充和加强,也有可能相互干扰甚至破坏各自的目标,因此亟需引起学者们关注。在大多数情况下,气候政策与能源政策并非完全冲突、重叠,也不是互相加强,而是介于两者之间;基于此,不同的气候与能源政策具有并存的合理性。本文对近年来国外相关研究进行文献梳理,尤其关注碳排放交易体系与能源政策的相互作用。本文从两个气候与能源政策的相互作用着手,主要分析碳排放交易体系与碳税/能源税、碳排放交易体系与能源补贴、碳排放交易体系与可交易绿色证书/可交易白色证书之间的相互作用,随后拓展到多个气候与能源政策相互作用。最后,本文对已有研究进行评述,并指出未来有待解决的问题:大部分定量研究主要关注某个国家或区域的电力部门而忽略了碳排放交易体系所涵盖的其他部门;一些研究主要采用静态模型,忽略了最优化模型的动态路径,即没有考虑经济增长、配额需求模式、碳价格波动、配额的储存等因素;大多数气候与能源相互作用的研究中,并没有将碳排放交易体系的具体政策设计考虑在内。     

山东省能源消费分析及其优化策略

基于1980-2012年山东省能源消费统计数据的研究发现,山东省能源消费具有持续增长的演进特征和显著的结构特征。1980-2012年,一次能源消费总量增加了7.18倍,年均增长率21.77%;2000-2012年,终端能源消费量增加了2.46倍,年均增长率18.95%。从能源消费品种看,山东省能源消费具有显著的"高碳"和"非均衡"刚性特征。1998-2012年,煤炭消费量占一次能源消费总量中的比重都在75%-81%之间;2000-2012年,煤品消费量占终端能源消费总量中的比重都在48%以上。从能源消费部门看,具有显著的工业集中和行业集中特征,2005-2012年,工业能源消费量在能源消费总量中的比重都在77%以上。在工业内部,2012年,十大高能耗行业的能源消费占全部能源消费的59.92%,占工业能源消费的比重高达82.12%。交通运输部门的能源消费增长迅速,成为第二大能源消费部门。生活用能呈现快速的稳步增长态势,2000-2012年,生活用能量增加了2.58倍,年均增长率达19.83%;并且,居民生活用能结构由原来的"煤炭为主、电力补充"的消费格局转变到了目前的"电力为主、煤炭补充"的消费格局,生活用能结构的清洁化程度不断增强。能源消费结构的形成对山东省的能源安全和生态环境产生了明显的负面影响,能源消费的碳排放效应显著。1998-2012年,山东省能源消费的碳排放量增长了3.33倍,年均增长率高达22.19%,大于能源消费年均增长率和GDP年均增长率。山东省能源消费结构形成的影响因素主要有能源禀赋约束、经济增长和产业结构、能源利用效率低下、可再生能源开发利用滞后。为此,要推动能源消费革命,以促进能源消费体系转型;推动能源供给革命,以形成市场主导、多能互补、供需互动、内外合作的现代能源供给体系;推进传统产业改造升级、培育发展战略性新兴产业,以转变经济发展方式;综合运用多种市场和经济手段,增强企业自主节能减排、社会公众低碳消费的内生动力。     

基于信息熵的省域内能源消费总量分配研究

能源消费总量控制是保障能源安全，积极应对气候变暖的重要手段；省域内能源消费量的合理分配，是落实国家能源消费总量控制的有效措施。提出能源消费总量分配应以公平为主、考虑区域发展权益的同时兼顾效率的原则，秉承“定基数，分增量”的思想，构建了基于信息熵的多因子混合加权分配模型，对目标年能源消费增量进行分配；选择了10个指标从经济水平、能耗水平、发展现状、产业结构及城市发展定位5个方面描述各地区的节能潜力及控制能耗量的责任，拟对能源消费总量在省内各市区的分配进行探索性研究。并以安徽省为例，对安徽省2015年能源消费总量分配到各市区进行了实证分析。结果显示，2015年安徽省17个市区能耗分配量增长率范围为1193%~5045%，能耗增幅的分配结果整体上受各市区人均GDP和人均能源消费量水平所支配，受单位工业增加值能耗和城市化率所调控     

微生物-光-电化学耦合技术降解污染物和回收能源的研究进展

微生物电化学技术能同时实现污染物去除和能量回收，但存在污染物去除种类有限及产能效率低的局限，近几年将可再生的太阳能引入微生物电化学技术的微生物-光-电化学耦合技术应运而生。本文简要介绍了微生物-光-电化学耦合技术的发展背景和研究现状，对该技术现有的耦合形式进行分类，并对各种形式的耦合机理进行详细的阐释，最后对其未来的发展进行了展望。