低碳轉型背景下煤炭消費率先達峰的路徑與政策研究

國家社會科學基金重點項目“促進能源轉型的能源體制革命理論框架與實現(xiàn)機制研究”（18AGL016）；中國社會科學院登峰戰(zhàn)略優(yōu)勢學科（產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學）項目（2023）；中國社會科學院青年學者資助項目“碳中和目標下的我國能源轉型的機理和路徑”。

 

未來40年，低碳轉型已成中國的發(fā)展大勢。煤炭消費行業(yè)作為中國二氧化碳排放最多的來源，在能源消費結構中仍占到近60%的比例，其消費率先達峰對于中國實現(xiàn)低碳轉型發(fā)展具有重要的支撐作用，是中國產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)低碳轉型的基礎保障。目前，中國已經(jīng)進入經(jīng)濟高質量發(fā)展的新階段，綠色低碳發(fā)展理念下的產(chǎn)業(yè)結構調整升級已經(jīng)成為重要內容，主導煤炭消費的煤電、冶金、化工、建材等“三高”產(chǎn)業(yè)將成為減污降碳的先鋒部隊。國家已經(jīng)出臺了相關行業(yè)清潔改造的實施方案。這些煤炭消費行業(yè)率先達峰，對于擁有“三高”行業(yè)占比較高的產(chǎn)業(yè)結構基礎的低碳轉型，具有重要的戰(zhàn)略支撐意義，有利于中國統(tǒng)籌推進產(chǎn)業(yè)結構綠色低碳調整升級與能源綠色低碳轉型，轉換成經(jīng)濟高質量發(fā)展的新動能。同時，在“富煤貧油少氣”的能源稟賦情況下，煤炭對于中國經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要的安全保障作用，煤炭消費率先達峰對于保障中國能源安全和經(jīng)濟安全具有十分重要的兜底作用。新的形勢下，煤炭消費率先達峰不僅能夠為能源轉型和防范可再生能源不穩(wěn)定、不安全帶來的能源系統(tǒng)風險，提供兜底保障，還能平抑中美貿(mào)易摩擦深化、新冠病毒感染疫情延續(xù)和俄烏沖突激化綜合影響下的斷鏈風險、價格風險等帶來的經(jīng)濟沖擊。2021年中央經(jīng)濟工作會議指出，要立足于以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，狠抓綠色低碳技術攻關，加快建設能源強國。中國共產(chǎn)黨第二十大次全國代表大會報告也指出，要加強煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設新型能源體系。如何統(tǒng)籌煤炭對經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐作用和煤炭消費的碳減排引領作用是一項具有重大理論和現(xiàn)實意義的研究?；诖?，本文從煤炭消費率先達峰的角度開展研究。結構安排如下：第一部分為文獻綜述部分，主要梳理已有的影響煤炭消費需求的因素及預測方法的研究，以及低碳轉型對煤炭消費需求的影響及可能路徑研究；第二部分為研究方法和理論模型介紹；第三部分為分析結果及解釋；第四部分為低碳轉型背景下煤炭率先達峰的路徑及促進中國煤炭率先達峰的政策建議。

 

文獻綜述

 

（一）煤炭消費需求的影響因素

 

影響中長期煤炭消費需求變化的因素主要有3類：一是從需求側的角度研究最終能源使用在總量、利用方式和消費結構等方面的變化，二是從生產(chǎn)側的角度研究替代能源的技術進步和規(guī)模擴大對煤炭產(chǎn)生的擠出和替代效應，三是政府在生態(tài)文明建設和應對氣候變化等方面的政策約束對煤基能源開發(fā)和利用的限制[1]?，F(xiàn)有的研究絕大多數(shù)是從供需的角度對煤炭消費總量、消費結構、消費增長進行影響因素分析。如張偉等[2]分析表明，經(jīng)濟增長、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費結構和能源效率是影響中國煤炭消費增加的四大因素；魏楚等[3]研究發(fā)現(xiàn)，地區(qū)煤炭資源稟賦、農(nóng)村居民住房面積與供暖用煤需求量存在顯著的正相關關系；王長建等[4]構建供給側的LMDI模型和需求側的IO-SDA模型，分析了中國煤炭消費的供給側與需求側演變特征。除此之外，還有從能源替代的視角分析天然氣價格和風能利用導致煤炭消費需求下降的研究[5]。

 

（二）煤炭消費需求預測的方法及模型

 

從目前實證分析煤炭需求的文獻看，采用的預測方法可分為3類，即直接預測法、間接預測法、綜合預測法。直接預測法是根據(jù)煤炭需求的歷史數(shù)據(jù)，找出其隨時間變化的規(guī)律，建立預測模型，然后再根據(jù)模型進行預測。間接預測方法是對煤炭需求及其影響因素的因果關系分析，并以這些關系為依據(jù)進行預測。在實證預測中，找出煤炭需求量與影響因素的相關關系，并用確定的函數(shù)關系進行描述，進而預測煤炭需求量。綜合預測法主要是指用各種方法組合完成預測。如鄒紹輝等[6]使用基于指數(shù)退火的自適應蝙蝠算法（ABA-ESA算法）預測了2020年和2030年中國煤炭需求量分別為30.01億t標準煤和44.41億t標準煤。林伯強等[7]利用動態(tài)投入產(chǎn)出模型，分析了技術進步、煤炭質量變動和電源結構變動對煤炭需求的影響。謝和平等[8]測算了2025年中國煤炭消費需求為28億～29億t標準煤。Qiao等[9]研究表明，依靠煤炭發(fā)展的地區(qū)還沒有達到煤炭消費峰值，其他地區(qū)煤炭消費已與國內生產(chǎn)總值脫鉤。Shi等[10]預測2030年中國煤炭消費量將為21.95億t～36.99億t。還有的研究是從對能源結構預測的角度來預測煤炭消費需求。如Zeng等[11]研究表明，到2030年，中國煤炭消費占比將下降到46.56%。

 

（三）低碳轉型對煤炭消費需求的影響及可能路徑

 

在低碳轉型約束下，中國煤炭需求的發(fā)展環(huán)境已經(jīng)發(fā)生改變，不論是對經(jīng)濟增長、能源安全，還是對完備產(chǎn)業(yè)鏈體系和應對疫情等突發(fā)事件等的支撐，都增加了一個碳排放約束條件。有研究認為低碳轉型下煤炭消費需求會分階段性發(fā)生變化。如謝和平等[12]認為，低碳轉型目標下，煤炭會經(jīng)歷基礎能源（2021—2030年）—保障能源（2031—2050年）—支撐能源（2051—2060年）的發(fā)展階段。有研究使用情境法分析“雙碳”目標下的煤炭消費需求變化。如Liu等[13]對碳達峰目標下中國電力部門的煤炭消費需求進行了分析，結果表明，如果“十三五”和“十四五”期間燃煤電廠繼續(xù)增加，中國將在2025—2035年左右達到二氧化碳排放峰值；如果燃煤電廠以更高的利用率運行，則排放峰值可能出現(xiàn)在2030年至2035年之間；如果在可再生能源優(yōu)先上網(wǎng)并以更高利用率運行的情況下，將會在2025年至2030年之間達到峰值排放量；如果對煤炭產(chǎn)能進行更嚴格的控制，大量增加可再生電廠，可能在2020年到2025年間達到峰值。還有研究著重分析煤炭消費總量減少的可能路徑。如張宏[14]認為，“雙碳”目標下應推動煤炭數(shù)字化、智能化、專業(yè)化、定制化、集群化和綠色化發(fā)展。王國法等[15]指出，在“雙碳”目標下，煤炭工業(yè)發(fā)展的可能路徑包括提升以智能化為支撐的煤炭柔性生產(chǎn)供給保障能力、降低煤炭開發(fā)利用能源消耗強度、推動煤炭從燃料向燃料和原料轉變、研發(fā)實用的碳捕集封存和利用技術。

 

（四）評述

 

現(xiàn)有的許多研究基于煤炭消費需求與經(jīng)濟社會發(fā)展特征的關系對煤炭消費需求進行了單線性關系的模擬預測，但如果經(jīng)濟發(fā)展階段、技術發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結構、能源轉型進程等發(fā)生了變化，這種單線性關系的預測則會出現(xiàn)偏差。除了主要變量與煤炭消費需求之間存在相關關系，一些主要變量的組合效應也存在相關關系，但大多數(shù)組合預測忽視了這些組合效應，預測的結果是有偏的。情境分析是一種主流的低碳轉型研究方法，它展現(xiàn)的是基于作者研究邏輯的可行路徑的一種自圓其說，與基于預測而得到可行路徑的研究范式是不同的。不論是清潔化利用，還是低碳化利用，都是一種影響煤炭消費需求的政策安排，是煤炭優(yōu)化路徑中的約束條件。現(xiàn)有的研究大多將約束條件作為目標函數(shù)，基于這樣的路徑安排是一種非理性的服務于政策考核的做法，它沒有遵守經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀規(guī)律，最終達不到動態(tài)均衡狀態(tài)，即使短暫地達到了政策目標，必然是以經(jīng)濟社會發(fā)展損失為代價，不能形成有利于經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的長效機制。與已有研究不同，本文的研究創(chuàng)新性地提出煤炭消費率先達峰的研究視角，先從理論層面建立一個低碳轉型目標下煤炭需求的分析框架，厘清不同發(fā)展階段煤炭的戰(zhàn)略定位與角色，從煤炭需求與經(jīng)濟增長關系、低碳轉型戰(zhàn)略下的政策目標與約束兩個方面去探索煤炭消費率先達峰的路徑，具有更高的客觀性與科學性。本文使用能源消費彈性法和情境法相結合的方法，試圖界定煤炭消費達峰的時間邊界與角色定位，與已有的基于假設條件的煤炭消費的預測估計研究相比，更符合現(xiàn)實發(fā)展實情及政策需求導向，具有更高的可操作性和政策指導價值。

 

分析方法及理論模型

 

（一）低碳轉型目標下煤炭消費需求的分析邏輯

 

要科學分析“雙碳”目標下煤炭消費需求的變化，必須首先厘清低碳轉型目標的基礎、任務和可行路徑，然后再分析煤炭消費需求在不同階段中的變化。

 

1.低碳轉型目標的實施基礎

 

……

 

低碳轉型目標的實施基礎是現(xiàn)有二氧化碳排放規(guī)模及來源。從排放規(guī)模來看，2020年，中國二氧化碳排放量已達103.76億t。從來源來看，燃煤電廠排放量為35.39億t，占比34.11%；其次是鋼鐵和水泥行業(yè)，分別排放了15.98億t和11.12億t二氧化碳，占比15.4%和10.71%。從行業(yè)大類來看，第一是工業(yè)，排放了51.63億t的二氧化碳，占比50%；第二是電力，排放了36.66億t二氧化碳，占比35%；第三是汽油車、燃油車、非道路機械等移動源，排放了9.08億t二氧化碳，占比9%；第四是民用行業(yè)，排放了6.4億t二氧化碳，占比6%（1）。

 

2.煤炭消費需求的變化

 

……

 

從現(xiàn)有的碳排放情況來看，煤炭消費是最大的排放源，因此促進煤炭消費達峰對于低碳轉型目標實現(xiàn)具有重大的現(xiàn)實意義。已有的低碳轉型目標政策主要明確了2025年、2030年以及2060年的碳排放強度以及非化石能源消費比例，對于煤炭行業(yè)如何助力低碳轉型目標實現(xiàn)沒有明確的約束和安排。在這種背景下，要分析煤炭消費需求的變化，必須統(tǒng)籌好不同發(fā)展階段煤炭消費對于經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐作用與對于碳減排的貢獻作用的關系。主要的情境有兩種：一是煤炭部門率先消費達峰，充分發(fā)揮煤炭消費促進經(jīng)濟增長和保障經(jīng)濟社會安全的兜底功能，按照煤炭消費能替則替的原則，對于產(chǎn)業(yè)結構調整升級具有重大意義的煤炭消費，可以先放開碳排放約束，讓高耗能、大規(guī)模使用煤炭資源且對完備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)揮重要支撐作用的項目盡快上，優(yōu)先使用煤炭等化石能源，保障經(jīng)濟社會按照無碳排放約束的規(guī)律發(fā)展升級，在低碳技術安全、穩(wěn)定的基礎上，推動產(chǎn)業(yè)結構、能源結構低碳調整，實施新能源對煤炭的有序替代發(fā)展；二是煤炭部門后達峰，新能源大規(guī)模快速發(fā)展，其他工業(yè)部門減排、能源替代，煤炭發(fā)揮調峰和兜底功能，保障電網(wǎng)靈活性和安全性。本文只分析第一種情境。

 

在碳達峰階段，碳排放成為新的約束條件，在實現(xiàn)經(jīng)濟高質量發(fā)展目標的同時，還要協(xié)同實現(xiàn)碳排放達峰和生態(tài)文明建設取得階段性成就等目標，需要充分考慮煤炭由主體能源向基荷能源轉變的過程。在此階段，主要采取“先立不破”的原則，讓煤炭等化石能源優(yōu)先發(fā)揮支撐經(jīng)濟高質量發(fā)展目標和完備的產(chǎn)業(yè)鏈體系建設的功能，在保障國家產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟安全的前提下，對煤炭消費進行科學合理的替代和控制。在存量上，主要通過能源利用效率提升、清潔低碳利用的化石能源和安全可靠新能源替代，來降低煤炭消費需求；在增量上，隨著工業(yè)化和城市化進程的推進，煤炭消費需求會持續(xù)增長，對于新能源無法安全替代煤炭的項目，可以進行化石能源的優(yōu)化替代，或是按照已有的煤炭清潔低碳利用標桿進行布局，對于新能源能夠實現(xiàn)部分替代或全部替代煤炭的項目，要加快促進煤炭消費功能的轉變，發(fā)揮基荷能源或備用能源的作用。

 

在碳中和階段，當煤炭消費率先達峰，在化石能源低碳利用技術、新能源技術和碳捕集、儲存和利用技術沒有取得突破的情況下，煤炭消費會處于峰值平臺期。一旦相關技術取得突破性進步，煤炭消費會持續(xù)下降到較低比例，直至被替代或成為備用能源。