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?qū)⒃?015年進入惡性循環(huán)。我國目前經(jīng)濟增長的態(tài)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(jié)構,必將導致CO2的排放量繼續(xù)增長。如何在保持經(jīng)濟增長的基礎上實現(xiàn)節(jié)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(zhàn)。通過調(diào)整能源結(jié)構降低煤炭消費比例,是實現(xiàn)減排的方案之一,也是一個在我國目前能源結(jié)構條件下,既不影響正常經(jīng)濟增長,又能減少CO2排放總量,緩解我國現(xiàn)階段能源緊缺的有效方案。
一、我國目前能源結(jié)構及CO2排放現(xiàn)狀
?。ㄒ唬┠茉聪慕Y(jié)構以煤為主,比例嚴重失衡
我國的能源結(jié)構極不平衡,與世界能源結(jié)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(jié)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(jīng)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(jié)構中的比重,是我國要解決的長期問題。按照我國能源規(guī)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。
?。ǘ〤O2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(jié)構必然帶來CO2的大量排放。根據(jù)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(jīng)濟增長和環(huán)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(jīng)濟持續(xù)增長期,倒U型拐點還未出現(xiàn),即還處于環(huán)境惡化期,而發(fā)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(fā)達國家的CO2轉(zhuǎn)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(zhàn)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(fā)及產(chǎn)業(yè)化,減排問題對我國經(jīng)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(diào)整能源消費結(jié)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(xiàn)低碳發(fā)展的目標任務。
二、調(diào)整能耗結(jié)構,提高電能比重有利于節(jié)能減排
短期內(nèi),提高電能在能耗結(jié)構中比重和能效是調(diào)整能源結(jié)構的最有效手段,有助于推進全社會的節(jié)能減排。一方面,使用新能源發(fā)電可以降低生活和生產(chǎn)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(zhàn)略意義。比較現(xiàn)實的做法是:一方面推動電動汽車的發(fā)展,盡可能實現(xiàn)公路運輸大面積“以電代油”;另一方面,積極發(fā)展電氣化鐵路,實現(xiàn)鐵路的“以電帶油”。
?。ㄒ唬┩茝V電動汽車有利于改善能耗結(jié)構,促進節(jié)能減排
電動汽車依靠充電行駛實現(xiàn)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(zhuǎn)換(發(fā)電為一次轉(zhuǎn)換)時是否還有減排效應呢?也就是說,我國主要為煤炭發(fā)電,在以煤炭為主的發(fā)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(wǎng)企業(yè)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(jīng)濟分析表明:6座換電站(目前國網(wǎng)一共9個)可節(jié)省燃油27456噸, 71座充電站(目前國網(wǎng)共78個)可節(jié)省燃油7079噸,7031個交流充電樁可節(jié)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(shù)據(jù)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(shù)*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(jié)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(jié)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(jié)省的汽柴油也就越多。
另外,雖然石油燃燒和煤炭發(fā)電均排放CO2,但行駛同樣的里程排放的CO2不一樣。根據(jù)我國目前電能結(jié)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(fā)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(shù)據(jù)表明,行駛相同的距離,在我國目前能源結(jié)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(jié)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(yōu)化能源結(jié)構,促進節(jié)能減排
最近幾年,隨著我國高速鐵路的快速發(fā)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(jié)能減排效果。我國鐵路經(jīng)過長期以來的牽引動力結(jié)構改革,機車結(jié)構已從過去以蒸汽機車為主,轉(zhuǎn)變到目前以內(nèi)燃、電力機車為主,最近幾年電力機車發(fā)展尤為迅速。牽引動力結(jié)構的這種變化相應地帶來了整個鐵路能源消耗結(jié)構的根本性變化,已由過去以煤為主轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳耙噪姙橹?。?數(shù)據(jù)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(yōu)化了鐵路企業(yè)的能耗結(jié)構,促進了鐵路系統(tǒng)的節(jié)能減排。
三、調(diào)整能耗結(jié)構有利于經(jīng)濟效益和社會效益的雙重提高
在我國目前經(jīng)濟發(fā)展條件下,改善能耗結(jié)構是有效減排的手段之一,但節(jié)能減排未必要以犧牲經(jīng)濟發(fā)展和耗費1%的GDP去實現(xiàn),通過能耗結(jié)構的改善不僅能實現(xiàn)節(jié)能減排,反而提高了經(jīng)濟效益和社會效益,我國電動汽車市場的計算數(shù)據(jù)也說明了電動汽車市場的推廣可有效實現(xiàn)節(jié)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(jié)構,除了可以實現(xiàn)節(jié)能減排,在速度、社會效益、經(jīng)濟效益方面均有其獨特的優(yōu)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(shù)量和乘務員可以減少15~20%,電氣化線路總的運輸成本比內(nèi)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(nèi)外經(jīng)驗都表明:調(diào)整能耗結(jié)構,提升電能比重,提高能效,可以在保持經(jīng)濟高速增長的同時,實現(xiàn)節(jié)能減排的目標,達到雙贏的效果。