基于LEAP模型的中国未来能源发展前景研究

Technoeconomics&ManagementResearchNO.52004

基于LEAP模型的中国未来能源发展前景研究

哈尔滨工业大学管理学院

[摘

迟春洁于渤张弛

要]应用情景分析方法和LEAP模型的计算,对中国可供选择的能源供需前景进行探讨。根据未来20多年

里中国社会经济发展趋势,结合中国的发展现状,设计了三种方案四种情景。通过计算得到了不同方案下各时期的能源需求量以及温室气体排放量。计算结果表明,到2020年中国终端能源需求在21—30亿吨标煤之间。提高能源效率、优化能源结构是实现能源可持续发展战略,以及实现经济目标的相对更加有效保证。

[关键词]能源发展前景;情景分析;LEAP模型

中国新世纪的头一个五年计划的开端良好,能源生产总量和消费总量双双创造了历史最高记录,有力地保证和促进了国民经济的快速增长。但中国能源发展中的基本矛盾依然存在。如何找到适应中国能源发展实际问题的双赢对策,是迫切需要研究解决的问题。本文采用情景分析并结合相应模型方法,通过运算定量描述未来能源需求状况,探讨要实现既定的经济发展目标时,中国有哪些可供选择的能源供需前景,为制定能源提供参考。

构建这些影响因素的框架。然后进行情景设定。采用定性与定量分析结合的方式,对影响能源供求的宏观社会经济因素和因素以及未来可能的演变趋势进行定性分析,并进行量化。定性分析考虑了未来

20年可能出现的产业结构调整、能源变化等不确定因素可

能对能源需求产生的影响。具体参数设置采用的是专家评估的方法,并利用搜集的资料和数据对量化的数据进行对比校正。

接着根据不同专家对不同领域的展望,设定几个不同的未来能源发展前景。对不同方案的情景设定、量化的指标进行评述。将量化的指标输入相应的模型,对得出的结果进行定量分析。

最后根据模型预测的结果,结合实现这些目标的情景假定条件,得出不同层面的措施,从而为有关部门提供决策依据。

根据未来20多年中国社会经济发展趋势,结合中国的发展现状,设置了三种方案。在这三种情景中,经济总量相同,三种产业的比例相同,能源部门以外的其他部门或行业的产出量相同,以简化复杂的宏观经济情景。

第一种方案是参考方案。该方案假定,“十五”规划中确立的社会经济发展目标能够基本实现,“十五”计划以后则按照“十五”规划目标能够基本实现后的发展趋势而定。“十五”计划提出“全面建设小康社会”的发展目标,要求“到2020年,GDP要力争比2000年翻两番”,“到2020年基本实现工业化”,“可持续发展能力不断增强”等。这些意味着农村人口的不断城市化、城镇居民生活水平的不断提高、更多商品能源的使用以及民用、交通运输和商业服务业用能的增加、能源利用效率的提高和能源技术进步的不断创新等。第二种理想方案以参考方案为基准,是一个非常乐观的情景,设想各种相关能够顺利实施,同时外部客观条件也更加有利。理想方案再细分为强化节能方案和能源替代方案。强化节能方案根据节能的深度、难度以及经济发展过程中技术、资金等方面的节能条件与参考方案进行比较。能源替代方案是在参考方案能源需求量不变的情况下,通过改变能源消费结构,用清洁干净的水电、核电以及新能源与可再生能源来部分替代煤炭的使用。

1情景分析方法与LEAP模型

以趋势外推为基础的传统预测技术对于不确定环境中的组

织的预测存在一定的局限性,不能适应处于瞬息万变环境中的决策者的需要,情景分析方法便应运而生,并且已经成为未来研究的主要工具之一。

情景展示了未来可能的发展方向。在进行情景设定之前,需要对过去的发展历史现状进行回顾分析,然后对未来的发展趋势进行一系列假定,接着对措施、经济状况和技术水平等因素进行有目的性的设定,确立某些未来希望达到的目标,借助一些模型工具进行量化,得出相应的预测结果,最后分析达到这一目标的可行性及需要采取的措施。近年来,许多国外著名能源机构或大公司都不同程度地利用情景分析法进行中长期的能源发展展望或投资决策,其中壳牌集团做得最为出色。中国未来20年里能源结构和产业结构存在很大的不确定性因素。采用情景分析方法可以帮助研究者摆脱传统分析模式的束缚,对未来中国的能源发展前景进行更深入和客观的分析。

情景分析的计算是建立在LEAP模型的基础之上。LEAP

(Long-rangeEnergyAlternativePlanningsystem)是由斯德哥尔摩

环境协会与美国波士顿大学共同开发的计量经济学模型,作为一个基于情景分析的能源—环境模型工具,可以用来做能源的需求分析及其相应的环境影响分析和成本效益分析。LEAP拥有灵活的数据结构,使用者可以根据数据的可得性、分析的目的和类型等来构造数据结构。

2用情景分析法研究中国未来能源发展前景

首先,搜集影响能源发展前景的主要因素(如、技术

等),可以从回顾分析过去几十年能源发展状况中得到,接着

・73・

第三种受挫方案也是以参考方案为基准,是执行不太顺利同时客观条件也不称心的情景。设想能源效率的提高未达到理想程度,能源技术进步的推广和利用受到各种因素的,不够广泛。

终端部门的划分包括农业、工业、交通运输业、商用服务业以及民用部门,工业部门又包括能源行业(煤炭生产、炼油、电力行业等)、钢铁、建材、化工、造纸、建筑等。终端能源消费品种包括二次能源,如汽油、柴油、LPG、电力等,也包括工艺过程(或生活)所消费的一次能源,如原煤、原油等化石燃料、地热、水电等可再生能源。生物质能也是本研究中包括的能源之一。为了便于分析,将基年选定为2000年,末年为2020年。

出现小幅增长。因此从终端能源品种消费结构来看,煤炭、石油、天然气、电力等比重的变化与生活水平、生活质量提高是吻合的。强化节能方案中,如果能源利用效率保持不变,2020年中国终端能源需求将达到5214亿吨标煤,若按照年均1%的速度提高能源效率,2020年的终端能源需求将达4114亿吨标煤,年均2%的速度则可以减少到3215亿吨。

3预测结果与分析

通过LEAP模型的运算,得到了中国从2000年到2020年

图1

参考情景下的部门终端能源消费构成

各时期能源需求的不同计算结果,表1给出了四个情景的终端能源需求。2020年4种情景的终端能源总需求分别为2318亿吨标准煤、2613亿吨标准煤、2015亿吨标准煤、2418亿吨标准煤。可以看到,强化节能方案由于设定了终端部门将实施有效的节能措施,因此终端能源消费最低。强化节能方案与参考方案相比,终端能源需求减少了313亿吨标准煤。受挫方案与参考方案相比,终端能源需求增加了1103亿吨。

表1

情景

2000

另外,在能源需求计算的基础上,根据各种能源的碳排放系数,计算得出2020年3种情景4种方案下的碳排放量分别为1815亿吨、1917亿吨、1319亿吨和1714亿吨。与参考情景相比,强化节能方案碳排放减少了416亿吨,而能源替代方案则只减少了111亿吨。可用表2示,表略。

终端能源需求和结构

消费量(Mtce)

2010176112190116160012180512

2020238318262913204917248019

4主要结论

通过情景分析,得到如下结论:

(1)不同的经济发展道路和取向,对能源需求有很大

的影响。未来的能源需求,不是一个可以简单确定的不变的数量,而可能是在一个较大的范围内波动。按照情景分析的结果,到2020年,中国终端能源需求将在21-30亿吨标煤之间波动。即便在同样的经济增长速度下,由于能源结构的优化,能源效率提高等方面的差异,能源需求仍可能有约8亿吨标煤的巨大差别。21亿吨标煤的低能源需求可以看作在可以预见的变化条件下,中国能源需求的最低下限,也可以视为保障国民经济翻两番可能争取到的最低能源需求,未来实际的能源供应能力应按高于31亿吨标煤来准备。

(2)从能源替代方案中可以看到,分析对提高油气资源、

参考情景受挫情景强化节能能源替代

118114118114118114118114

从终端部门的能源需求量来看,与参考情景相比,强化节能方案的终端部门煤炭直接消费减少了8013百万吨标准煤,终端电力消费减少了450TWh。而受挫方案的煤炭直接消费则增加了6315百万吨标准煤,386TWh终端电力消费。从能源替代方案可以看到,煤炭的消费下降,而油、气、可再生能源的消费份额增加了。图1所示是参考方案下的部门终端能源需求结构,可以看到,交通运输和民用的能源需求增长速度很快,而工业部门的能源需求增长速度明显低于其他部门。民用部门中,城市居民生活用能参考情景2020年的终端能源消费为541百万吨标准煤,是2000年的3127倍。同时,天然气、电力、煤炭的终端消费量的比例分别从619%、2712%、5513%变化为1617%、3215%、3812%。而农村居民生活用能的参考情景中,能源消费在2007年将达到用能高峰,随后开始逐步下降,原因是城市化进程抵消了农村居民生活水平提高引起的能源需求增长,并且城市化直接促使城市新居民的生活方式和消费方式日益与城市居民趋同。同时,农村生物质能的需求从

2000年的51124%下降到2020年的31158%,电力和煤炭则

水电开发利用,降低煤炭、生物质能的消费比例进行了乐观的设想。但由于自然资源供应条件和进出口的,要保证这些能源的充足供应还是有很大的压力和困难。而在强化节能方案中,能源效率的变化对能源需求的影响很大,因此提高能源效率、优化能源结构是实现能源可持续发展战略,以及实现经济目标的相对更加有效保证。

(3)农村的能源消费现状也是制定能源不可忽视的一

个方面。虽然随着城市化进程的步伐,农村人口不断向城市转移,其能源利用效率低下、技术和资金短缺等依然是困扰农村低碳发展道路的问题。要加快农村生物质能的现代化利用,改善农村的能源消费结构,积极发展可再生能源,促进农村能源商品化,是进一步解决好“三农”问题,加快农村经济发展,防止农村生态恶化的必然要求。

・74・