2008年,世界著名自然災害專家比爾.麥克古爾在《7年拯救地球》中提出:人類必須在7年時間控制溫室氣體排放,否則,地球將在2015年進入惡性循環。我國目前經濟增長的態勢必然導致對能源的需求增長,加之我國以煤炭為主的能源消費結構,必將導致CO2的排放量繼續增長。如何在保持經濟增長的基礎上實現節能減排的目標是我國未來一段時期不得不面對的嚴峻挑戰。通過調整能源結構降低煤炭消費比例,是實現減排的方案之一,也是一個在我國目前能源結構條件下,既不影響正常經濟增長,又能減少CO2排放總量,緩解我國現階段能源緊缺的有效方案。
一、我國目前能源結構及CO2排放現狀
(一)能源消耗結構以煤為主,比例嚴重失衡
我國的能源結構極不平衡,與世界能源結構相比,存在著很大差距。通過表1和表2可以看出,我國的能源消費絕大部分集中在煤炭這一種能源上,其次,才是石油,但兩者比例相差懸殊。而在世界能源消費結構中,石油、天然氣和煤是三種最主要的能源消費品種,三者所占比重相當;第二,與世界相比,我國天然氣所占比重差距甚大,我國只有4%左右的比例,而世界的比重卻達到了23.8%;第三,雖然我國的電能占比最近提升較快,但與世界相比,仍然存在一定的差距,世界平均水平已經達到了12%,而我國還低于這個水平3個百分點左右。因此,如何盡快提升天然氣、電以及新能源在能耗結構中的比重,是我國要解決的長期問題。按照我國能源規劃,至2020年,努力使煤炭所占比重下降至60%左右,這個任務依然是十分艱巨的。
(二)CO2排放量大,仍處于排放增長期
我國以煤占絕對比重的能源消費結構必然帶來CO2的大量排放。根據測算,按單位熱當量燃料燃燒后排放的二氧化碳計算,煤炭是石油的1.3倍,天然氣的1.7倍,核電、水電和其他可再生能源低排放或者零排放。
由表3可知,在上述國家中,在2000-2010年11年間,我國CO2排放量增幅最大,2010年CO2排放量約為2000年的2.3倍,為目前國際上CO2排放量最大的國家。美國和日本均有所下降,俄羅斯略微上升。雖然G.Grossman和A.Kureger(1991)提出經濟增長和環境污染之間存在倒U型關系,即先惡化后改善的趨勢,我國處于經濟持續增長期,倒U型拐點還未出現,即還處于環境惡化期,而發達國家已走過了這個階段,CO2 排放處于改善期。由于CO2可以在大氣中停留3000年,我國還存在發達國家的CO2轉移部分。目前我國CO2排放總量大是不爭事實,降低CO2排放量對于國際CO2總量的降低具有戰略意義。麥肯錫研究證明,我國未來GDP的1%要用于減排技術研發及產業化,減排問題對我國經濟將帶來重大影響。
上述分析說明,減少煤炭耗費和減排CO2都是我國目前應盡快解決的問題。而調整能源消費結構,將明顯降低二氧化碳排放,因此它能更好地完成降低碳排放、實現低碳發展的目標任務。
二、調整能耗結構,提高電能比重有利于節能減排
短期內,提高電能在能耗結構中比重和能效是調整能源結構的最有效手段,有助于推進全社會的節能減排。一方面,使用新能源發電可以降低生活和生產中的煤炭消耗比重,另一方面,通過在運輸中的“以電代油”,有效降低交通油耗。尤其是后者,對于降低石油的依賴和CO2的排放,有著至關重要的作用。2010年全球汽車消耗55%的石油,排放15%的CO2。2009年我國石油消耗3.93億噸,汽車消耗石油約2億噸,因此降低交通油耗對緩解我國石油緊缺有戰略意義。比較現實的做法是:一方面推動電動汽車的發展,盡可能實現公路運輸大面積“以電代油”;另一方面,積極發展電氣化鐵路,實現鐵路的“以電帶油”。
(一)推廣電動汽車有利于改善能耗結構,促進節能減排
電動汽車依靠充電行駛實現燃油替代,燃油替代究竟可以達到什么程度?電動汽車使用的是二次能源,但在一次能源轉換(發電為一次轉換)時是否還有減排效應呢?也就是說,我國主要為煤炭發電,在以煤炭為主的發電過程中是否可以比燃燒石油的時候排放更少的CO2呢?
電網企業2011年5月《電動汽車充換電實施試點工程總評報告》中對充、換電站及交流充電樁進行經濟分析表明:6座換電站(目前國網一共9個)可節省燃油27456噸, 71座充電站(目前國網共78個)可節省燃油7079噸,7031個交流充電樁可節省燃油6.98噸,目前建成的交流充電樁基本沒有開始服務車輛,上述數據計算公式為:燃油替代(噸)=365*充換電設施服務年限*服務車輛數*車輛平均日行使里程*平均每公里油耗*燃油密度)/1000,設定服務年限為10年,則一座換電站一年可節省燃油27456/10/6=457.6噸。設定單個加油站日均銷量為5噸,則457.6噸油是單個加油站91.5天(457.6/5)的銷量,約為三個月,為全年銷量的1/4,即一座換電站每年可節省一個加油站1/4的加油量。電動汽車占比越大,換電站越多,每年節省的汽柴油也就越多。
另外,雖然石油燃燒和煤炭發電均排放CO2,但行駛同樣的里程排放的CO2不一樣。根據我國目前電能結構計算:2010年我國火電裝機容量占全部裝機容量的73.68%,即電動汽車充電中有73.68%用的是煤電,火力發電耗煤按照0.35千克/kwh,單車每百公里耗電為20kwh,1千克煤排放2.65千克CO2,則電動汽車每百公里排放CO2為:20kwh*0.35千克/KWh*2.65*73.68%=13.66千克;燃油(密度設為0.75噸/立方米)每百公里排放CO2為:10升*0.75千克/升*3.15 =23.625千克。以上數據表明,行駛相同的距離,在我國目前能源結構條件下,電動汽車排放的CO2比燃油排放的CO2減少近一半。
由上可知:電動汽車的節能減排效果均較明顯,尤其是減排效果。
(二)鐵路電氣化有利于優化能源結構,促進節能減排
最近幾年,隨著我國高速鐵路的快速發展,電氣化鐵路比重有了大幅度提高,鐵路“以電代油”取得了更為明顯的節能減排效果。我國鐵路經過長期以來的牽引動力結構改革,機車結構已從過去以蒸汽機車為主,轉變到目前以內燃、電力機車為主,最近幾年電力機車發展尤為迅速。牽引動力結構的這種變化相應地帶來了整個鐵路能源消耗結構的根本性變化,已由過去以煤為主轉變為目前以電為主。表4數據顯示,2006年電耗第一次超過油耗,成為鐵路首要能耗。2010年電耗所占比例進一步提升至63.9%。與此相反,原煤和燃油消耗則呈進一步下降趨勢。尤其是2009至2010年,趨勢更為明顯。電力消耗提升近13個百分點,而燃油消耗下降近10個百分點。總之,鐵路電氣化從根本上改善和優化了鐵路企業的能耗結構,促進了鐵路系統的節能減排。
三、調整能耗結構有利于經濟效益和社會效益的雙重提高
在我國目前經濟發展條件下,改善能耗結構是有效減排的手段之一,但節能減排未必要以犧牲經濟發展和耗費1%的GDP去實現,通過能耗結構的改善不僅能實現節能減排,反而提高了經濟效益和社會效益,我國電動汽車市場的計算數據也說明了電動汽車市場的推廣可有效實現節約石油消耗并減少CO2排放。俄羅斯、日本、德國、法國電氣化鐵路的實踐都表明:改善能耗結構,除了可以實現節能減排,在速度、社會效益、經濟效益方面均有其獨特的優勢。俄羅斯電氣化鐵路運營效率指標比非電氣化高出20~30%,同等負荷條件下,電力機車數量和乘務員可以減少15~20%,電氣化線路總的運輸成本比內燃機線路低50%~100%。日本東海道新干線電氣化鐵路7年就回收了建設資金,1985年后,年純利潤達2000億日元,德國ICE和法國TGV電氣化鐵路年凈利潤分別為10.7億馬克和19.44億法郎。
綜上所述,國內外經驗都表明:調整能耗結構,提升電能比重,提高能效,可以在保持經濟高速增長的同時,實現節能減排的目標,達到雙贏的效果。