青岛市能源结构优化指标体系的研究和应用.pdf

第一章前言 第一章前言弟一早月i j 苗 1 1 选题的背景及意义 能源是国民经济和社会发展的物质基础，是现代化生产的主要动力源泉。能源 消费结构的优化对社会、经济和环境的可持续发展起着至关重要的作用。能源的合 理利用受到国际社会的重视，能源方面研究的重要性日益凸显。能源问题已经不再 是单一国家短期性的问题，而是全球性的永久问题。 改革开放三十多年以来，我国的能源供需格局主要以煤炭为主。对煤炭的过度 依赖，不仅使我国的能源供求结构变得单一，资源的利用效率也大大降低，同时产 生的环境问题日益突出。据统计，我国9 0 的s 0 2 排放，大气中7 0 的烟尘都是由于 燃煤造成的。我国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的1 0 3 、欧盟的1 6 8 。由 此可以看出，我国能源利用前景不容乐观【l j 。 为了解决能源问题，我国已经把节约资源和环境保护列入基本国策。2 0 0 9 年， 我国在哥本哈根气候谈判会议上，对国际社会做出承诺：到2 0 2 0 年非化石能源占一 次能源消费比重达到1 5 左右，碳强度相比2 0 0 5 年下降4 0 “ - - 4 5 。根据上述承诺 我国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要要求：“十二五期间，非化 石能源占一次能源消费比重提高到1 1 4 ，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放 分别降低1 6 和1 7 ，主要污染物排放总量减少8 至l o 。能源优化利用、节能 降耗和发展低碳经济任务非常明确。其中，非化石能源比例占一次能源消费比重、 二氧化碳排放强度，是第一次写入国家五年规划，因此它是人们关注和热议的焦点。 这也正是本文选择低碳背景下的能源优化利用的背景和意义所在。 1 2 研究的目的 山东省对我国内地的经济贡献率达1 1 以上【2 1 。2 0 1 0 年，山东省的g d p 达3 9 7 8 7 亿元p j ，g d p 位列全国第三。而青岛作为山东省的经济中心城市之一，青岛市g d p 达5 6 6 6 1 9 亿元，人均g d p 达到7 7 4 9 9 元( 2 0 1 0 年常住人1 2 1 以7 3 11 2 2 8 计) t 4 1 ，在国内 处于先进水平。但在取得令人瞩目成绩的同时，也消耗了大量的能源。2 0 1 0 年青岛 市综合能源消费量为3 3 6 1 7 6 万吨标准煤，且一次性能源( 原煤、原油和天然气) 全 部依靠外埠输入，二次能源中电力的对外依存度达4 1 8 5 ，能源自给率很低【s 1 。 青岛市目前处于经济结构调整和产业升级的关键阶段，同时还处在经济的低碳、 可持续发展和能源供需紧张的重要阶段。为确保青岛市“十二五”期间低碳、节能 目标的实现以及实现青岛市经济和能源的可持续发展，有必要深入了解青岛市目前 青岛大学硕士学位论文 的能源利用现状，提出能源消费结构在低碳背景下的优化评价指标体系，利用层次 分析法分析优化能源消费结构产生的经济效益、社会效益、环境效益，从而为青岛 市能源优化利用提出具体的可行的对策和建议。 1 3 研究框架及思路 论文的研究框架图如图1 1 所示： 刖吾 1r 国内外能源利用文献综述 1r 青岛市能源利用现状及分析 1r i 能源结构优化评价指标体系的建立及评价 l 上 对策和建议 上 结论和展望 图1 1 论文研究框架 论文的整体研究思路：首先从选题的背景和意义切入，综述国内外能源利用现 状；然后过渡到青岛市能源利用现状；在深入调查和分析青岛市能源利用现状的基 础上，得出青岛市能源供给和消费结构面临的主要问题；在低碳经济发展的背景下， 依据不同种类的能源终端消费量，对其产生的经济、社会、环境效益的总量进行分 析，并制定出了具体的能源结构优化评价指标；在确定评价指标后，利用层次分析 法进行分析，确定评价指标的重要性；根据评价结果并结合青岛市能源的实际状况 提出相应的对策和建议；最后得出结论并进一步展望，并指出论文在研究中存在的 2 局限性。 1 4 论文创新点 通过学习参阅 利用研究的文献相 的创新点为：( 1 ) 对青岛市能源结构 1 5 本章小结 本章阐述了选 优化度指标体系建 3 青岛大学硕士学位论文 第二章文献综述 2 1 低碳经济理论 2 1 - 1 低碳经济的正式提出 “低碳经济这一概念最早是在2 0 0 3 年2 月2 4 日英国首相布莱尔发表的题为我 们能源的未来：创建低碳经济的白皮书中提出的：低碳经济是通过更少的自然资 源消耗和更少的环境污染，获得更多的经济产出，也为发展、应用和输出先进技术 创造了机会，同时也能创造新的商机和更多的就业机会 6 1 。英国政府为低碳经济的 发展设立了明确的目标：英国将至1 j 2 0 5 0 年将其温室气体排放量在1 9 9 0 年的水平上消 减6 0 。但英国政府没有界定“低碳经济“ 的概念，也没有给出在国际上可以进行 比较的指标体系【7 j 。因此，国内外学者开始从不同研究角度提出了各自不同的“低 碳经济“ 理论解释。 2 1 2 国内外低碳经济理论文献综述 2 1 2 1 国外低碳经济理论研究 布莱尔【8 】在我们未来的能源一创建低碳经济的白皮书中首次提出“低碳经 济；莱斯特布朗【9 】提出“a 、b 发展模式。“a 模式”即传统发展模式：以化石燃 料为基础、以破坏环境为代价、以经济为绝对中心。“b 模式“ 则是生态经济发展模 式：以人为本，利用风能、太阳能、地热资源、小型水电、生物质能等可再生能源 为基础；尼古拉斯斯特恩l l o j 以气候科学为基础，利用“成本效益分析“ 方法， 对欧盟提出的全球2 升温上限进行学术和方法论阐释，并呼吁各国迅速采取切实 可行的行动，尽早向低碳经济转型；巴里康芒纳( 2 0 0 6 ) 从生态学的观点阐述，环 境危机的根源，不是经济增长本身，而是忽略了造成这种增长的现代技术所依赖的 生态系统；章宁【l l 】研究了丹麦“能源模式”看低碳经济特征；剑桥大学尼克巴特 勒【lz j 分析了中国向低碳经济过渡的优势和政府应采取的措施。 2 1 2 2 国内低碳经济理论研究 国内学者对低碳经济理论研究起步相对较晚，近年来，有关低碳经济的研究才 逐渐增多。对低碳经济的理论研究主要从以下几个方面展开： ( 1 ) 低碳经济的内涵方面。付允等认为低碳经济是一种绿色经济发展模式， 4 第二章文献综述 它是以“三低三高“ ( 低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益) 为基础， 以低碳发展为发展方向，以节能减排为发展方式，以碳中和技术为发展方法的绿色 经济发展模式；金乐琴【1 4 j 认为，低碳经济是发达国家为应对全球气候变化而提出的 新的经济发展模式；它与可持续发展理念和资源节约型、环境友好型社会的要求是 一致的，与当前大力推行的节能减排和循环经济也有密切联系；它强调以较少的温 室气体获得较大的经济产出。 ( 2 ) 发展低碳经济的重要性方面。胡鞍钢【1 5 】等详细的阐述了低碳经济“绿猫” 模式的内涵及其经济发展模式，并提出了低碳经济发展战略。冯之浚【1 6 】等认为发展 低碳经济是落实科学发展观的重要突破1 2 1 。如果不发展低碳经济、实现科学发展，我 国的资源能源将难以支撑，生态环境将难以承受，国家竞争力将难以提升，国家安 全也将难以保障。吴晓青l i7 】等提出低碳经济是新工业革命和新经济增长点，是占领 经济发展制高点的重要契机，提出了加快研究制定国家低碳经济战略，并提出了中 国发展低碳经济的若干建议。牛文元【1 8 j 则认为低碳经济是社会发展的重要突破口和 新经济增长点。 ( 3 ) 发展低碳经济的技术方面。金涌等【1 9 】从合理调整产业与能源结构，开发有 利于节能和降低c 0 2 排放的技术和产品，关注c 0 2 捕集、重复利用和埋藏，制定配套 的政策等方面来实现低碳发展。洪芳柏【2 0 】主要研究了低碳经济温室气体的核算方法 及实际意义。何建坤f 2 l i 则提出低碳技术的创新是发展低碳经济的关键，应大力发展 碳埋存技术和煤基液态燃料技术的创新，尽快形成低碳能源技术的大规模产业化。 ( 4 ) 发展低碳经济的路径和策略方面。潘岳【捌呼吁应发展低碳能源技术，建立 低碳发展模式和消费模式。任力【z 3 】提出发展低碳经济的主要措施有：实施低碳发展 战略、调整产业与能源结构、加强低碳技术创新与制度创新、建立碳交易市场、促 使企业承担低碳社会责任等。郭万达、刘艺娉1 2 4 1 认为政府在建设发展低碳城市的过 程中扮演着监管者、提供者和促进者的角色。吴昌华【2 5 】指出低碳经济涉及政府、企 业和公众等相关利益群体，是政策、制度安排、生产方式和消费模式的大变革和结 构重构。 2 2 可持续发展理论 2 2 1 可持续发展理论的形成历程 可持续发展理论的形成经历了近半个世纪的时间。早在上个世纪的5 0 “ - - 6 0 年 代，人们在人口、经济、资源、城市化等所造成的环境压力下，开始对“增长= 发展 的经济模式产生怀疑，同时一些学者通过讲座的形式展开讨论。1 9 6 2 年，美国著名 5 青岛大学硕士学位论文 的女生物学家莱切尔卡逊( r a c h e lc a r s o n ) 在寂静的春天一书中描述了这样一 幅场景：农药污染( 特别是滴滴涕) 对鸟类和生态环境所造成的毁灭性危害，惊呼 人类在不久的将来将会失去“春光明媚的春天“ ，这一环境科普著作引起很大的轰 动，同时也引发了全世界人类关于发展观念上的大讨论。1 9 7 2 年，美国著名学者巴 巴拉沃德( b a r b a r aw a r d ) 和雷内杜博斯( r e n ed u b o s ) 只有一个地球著作的问 世，把人类对于生存和环境的认识推向一个新境界。同年，研究性报告增长的极 限一文的发表，明确提出了两个概念：“合理的持久的均衡发展”和“持续增长”。 1 9 8 7 年，以挪威首相布伦特兰夫人为主席的联合国世界与环境发展委员会共同发表 了份报告我们共同的未来，报告系统地阐述了人类面临的一系列重大经济、 环境和社会问题，同时提出了“可持续发展“ 的概念：“既满足当代人的需求，又 不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。可持续发展包括两个层次的 含义：一是人类的需求，特别是穷人的需求：“各种需要“ 的含义，这些最基本的 需求应被放在压倒其他一切的优先位置；二是环境限度，如果它被破坏，必定影响 到自然界提供给当代和后代人生存的空间。这一概念的提出在最一般的意义上取得 了全世界的广泛接受和认同，并在1 9 9 2 年联合国环境与发展大会上得到公识【2 6 1 。 2 2 2 可持续发展的基本理论 2 2 2 1 可持续发展的基础理论 可持续发展的基础理论包括：经济学理论、可持续发展的生态学理论、人口承载 力理论、人地系统理论。其中人地系统理论是可持续发展的理论基础。以下主要简 介和论文相关的经济学理论和可持续发展的生态学理论【2 6 1 。 ( 1 ) 经济学理论：主要包括增长的极限理论和知识经济理论。 增长的极限理论。一个非正式国际著名学术团体( 罗马俱乐部) 在其增长 的极限一文中提出的有关可持续发展的理论，该理论的基本观点是：利用系统动 力学，综合了支配世界系统的经济关系、社会关系和物质关系，并提出了由于人口 的快速增长、消费水平的日益提高，导致自然资源的不断递减、污染也愈来愈严重， 同时制约了生产的快速发展；虽然科学技术的不断进步对生产起到促进作用，但是 这种促进作用具有一定的限度，因此生产增长是有限度的。 知识经济理论。该理论的基本观点是：经济发展的驱动力主要是信息技术和 知识，同时认为知识经济，将是未来可持续发展的基础。 ( 2 ) 可持续发展的生态学理论 6 第二章文献综述 可持续发展的生态学理论：依据生态系统可持续发展的要求，经济社会的发展 应遵循生态学的三个原理：一是和谐原理，要求系统中各组成部分之间应和睦共生、 互惠互利、协同进化；二是高效原理，要求能源要高效率使用，同时废弃物能循环 再用，使其资源化；三是自我调节原理，要求内部各个组织的自我调节能力具有完 备性和持续性，不要仅依靠外部的控制，结构的单纯增长。 2 2 2 2 可持续发展的核心理论 可持续发展的核心理论，目前尚未形成统一的观点，还处在探索阶段，已具雏 形的理论大致可分为以下几种： ( 1 ) 资源永续利用理论，该理论学者致力于研究：自然资源能够得到永续利用 的理论及方法。 ( 2 ) 外部性理论，该理论学者致力于研究：主要从经济学的角度，把自然资源 能够纳入经济核算体系中的理论和方法。 ( 3 ) 财富代际公平分配理论，该理论学者致力于探讨：财富( 包括自然财富) 在代际之间得到公平的分配理论与方法。 ( 4 ) 三种生产理论，即人的生产、环境生产及物资生产，该理论学者致力于研 究：人的生产、环境生产和物资生产三大生产之间能够和谐运行的理论和方法。 2 2 3 可持续发展理论的研究内容 可持续发展理论作为- - f - j 新兴的学科，在美国、日本等发达国家也只有l o 多年 的历史。但经过l o 多年的发展历程，这一新兴领域也在无时无刻地发生着变化，并 逐渐形成了自己的研究途径和研究内容。主要的研究内容包括以下几个方面【2 刀： ( 1 ) 可持续发展模式与评价指标体系 可持续发展理论的提出，摒弃了以前过分强调经济增长和“零增长”( 过分强调环 保) 的极端思想，而是主张生存与发展相结合。这一观点对于发展中国家是至关重要 的。在评价指标体系方面是将资源、国民经济和环境核算关联进行研究，从而克服 传统国民经济核算体系( s n a ) 的缺陷，建立可持续发展目标导向的“资源一经济一 环境一体化管理的体制。目前使用的主要方法是建立反映资源、经济及环境三者 之间关系的独立帐户体系，并将其作为核心帐户体系的“卫星帐户“ ，间接地将环 境等资源要素纳入国民经济核算体系。 ( 2 ) 环境、经济、社会与可持续发展 环境经济学在可持续发展中的作用，除了将环境资源因素核算纳入到国民经济 核算体系中以外，它还在微观层次、中观层次和宏观层次都有具体的应用：微观层 7 青岛大学硕士学位论文 次上对建设项目可持续发展的费用效益进行分析；中观层次上对产业结构、生产力 布局的调整；宏观层次上的政策研究等；经济与可持续发展的关系主要体现在两个 方面：一是经济活动的生态环境成本问题；二是作为基础产业的农业协调生产优化 问题；社会与可持续发展：对人口资源的正确预估将是可持续发展战略优先考虑的 前提之一，同时灾害防治、环境法制的研究也是可持续发展的重要内容。 ( 3 ) 区域的可持续发展 经济增长点是区域可持续发展的核心内容。增长点也称增长极限，是指某些特 定的产业部门或地区在经济增长中起着特殊重要的作用和占据支撑区域的作用【27 1 。 第一，区域规模要求相对较大，才能体现其直接效应与间接效应；第二，要求是增 长最快的产业和地区；第三，要求同其他产业部门之间，具有高强度的投入和产出 关系，能够使增长效应被传递和分散；第四，要求是创新的“朝阳式企业或产业。 我国经济的发展实际已经证实了新经济增长点的作用。 2 3 国内外能源结构现状 2 3 1 世界能源结构现状 自1 9 世纪工业革命以来，世界能源结构在不断的发生变化，主要经历以下几个 主要阶段。第一阶段为工业革命以前，柴薪等传统的生物质能是主要的能源；第二 阶段为第一次工业革命以后，由于蒸汽机的广泛使用，煤炭成为此阶段的能源消费 主力；第三阶段为第二次工业革命以后，随着科学技术的进步，机动车、飞机等逐 步进入日常生活，石油的消费量日益增长，而且在上世纪6 0 年代石油的消费量超过 了煤炭，并成为世界主要能源，从此揭开了石油时代的序幕。同时，天然气作为化 石燃料中储存量丰富且清洁的能源，其使用量也在迅速增长加快，据统计，到2 0 0 9 年低，天然气占能源消费总量的2 3 8 。目前，就全世界而言，能源格局主要是以石 油、天然气、煤炭等化石燃料为主，太阳能、水能、核能和风能等新能源为辅。 而世界各国的能源结构又呈现不同的特点，主要取决于该国的资源储量、经济 和科技发展水平等因素。如图2 1 统计了2 0 0 9 年世界主要国家一次能源消费量( 数据 来源2 0 10 年b p 世界能源量统计) 。 8 第二章文献综述 图2 1 世界主要国家能源消费量，2 0 0 9 由图2 1 可以看出：煤炭资源较丰富的发展中国家，煤炭占能源消费的比重达5 0 以上，例如中国7 0 6 、印度5 2 4 ；发达国家石油在能源消费中所占的比例超过3 5 ， 例如美国为3 8 6 、英国3 7 4 、法国3 6 2 ；天然气在资源相对丰富的国家，其在 该国的能源消费结构中所占的比例也处于3 5 以上，例如俄罗斯5 5 2 、英国3 9 2 ； 而化石能源缺乏的国家其可再生能源及新能源所占的比例相对较高。例如法国的核 能占能源消费比例高达3 8 4 、韩国核能比例为1 4 1 。总体而言，世界能源结构正 趋于高效率、低碳化方向发展。 根据国际能源局( 1 e a ) 在2 0 1 0 年1 1 月9 日发布的世界能源展望【2 引。该 报告显示：以中国和印度为首的新兴经济体将在未来的2 5 年间驱动全球能源需求； 中国的能源需求量从2 0 0 8 “ 2 0 3 5 年将上升7 5 左右，到2 0 3 5 年，中国占世界能源 需求的比例将从现在的1 7 增加到2 2 。 2 3 2 中国能源结构现状 改革开放以来，我国的能源结构虽然发生了很大的变化，但是“富煤、贫油、 少气“ 的资源禀赋特点，决定了我国的能源结构长期将以煤炭为主，与欧美等国以 油、气为主的能源消费结构的主流相差甚远。世界发达的国家能源结构已经完成了 由煤炭向石油的转变，目前正朝着高效率、清洁化、低碳或无碳的可再生能源和新 能源方向发展。相比较而言，我国的能源结构层次较低，目前还属于低效率、高碳 化的“低质型”能源结构。 “十一五期间，中国依靠以煤炭为主的能源消费体系，实现了g d p 翻番，但 是煤炭在一次能源消费中的比例依然维持在7 0 0 , 6 左右。根据b p 世界能源消费统计， 2 0 0 9 年中国的能源消耗总量已经达到2 1 7 7 百万吨油当量，几乎和美国能源消费持 9 青岛大学硕士学位论文 平。其中，煤炭、石油、天然气、核能及水力等的比例分别为7 0 6 、1 8 6 、3 7 、 0 7 、6 4 ，煤炭占一次能源消费的比例较高，我国能源消费对煤炭的依赖度远高 于世界其他国家，并且在短时期内难以改变。我国难以实现节能和降耗的双减目标 的主要原因是：巨大的燃煤消费方式已经成为我国经济发展有别于其他同等发展水 平国家的经济发展特色。因此，只依靠节能政策为主，而不实施能源结构的战略调 整，将很难实现节能、降耗的双减目标。 若以“十一五“ 期间我国g d p 年均1 0 左右的增长率计算，预计到2 0 1 4 年我 国的g d p 总量将超过4 0 万亿元( 人民币) 。支持我国经济体系发展的煤炭资源的 需求量将超过3 0 亿吨。在我国将登上全球经济强国的同时，我国也将相应的成为一 个污染物排放大国及一个能源供给不足的弱引2 9 1 。我国目前的能源结构既不符合国 家发展低碳经济的要求，也不利于经济、能源、环境相协调的可持续发展。因此， 优化我国不合理的能源结构，开发利用可再生能源和新能源，已经成为我国能源战 略调整的重要环节。 2 4 有关能源结构的国内外研究现状 国外学者关于能源结构的研究主要侧重于定量分析，分析不同类型能源之间的 替代关系互补关系。 s o d e r h o l m 【3 0 l 利用超对数和g l 两种成本函数计算了西欧发电部门，由于价格因 素所引发的化石能源之间的替代效应。研究结果表明：短时期内的能源间替代效应是 很明显的，尤其是天然气和石油之间的短期替代性，原因是由于很多电厂配置了能 使用两种以上燃料的发电机组设备。c h o 等人【3 l 】利用两阶段超对数成本函数，采用 1 9 8 1 1 9 9 7 年的季度数据，联合估计了韩国的能源间替代关系和要素间替代关系， 并考虑了两种替代关系的反馈效应。b r a n n l u n d $ 阿l l u n d g r e n n 3 2 使用瑞典供热厂公司层 面的数据，结合动态的线性l o g i t 模型，计算了燃料之间的替代效应。此外，一些文 献研究讨论了能源间替代弹性的计算方法，其中最常使用的两种方法是线性l o g i t 模 型和超对数函数模型3 3 - 3 4 】。 国外能源间的替代关系给我国能源结构的研究提供了经验。与国外研究相比， 国内对于能源结构的研究主要侧重于定性研究，指出了我国依赖煤炭等传统能源其 结构的不合理性，并提出相应的措施促进能源结构的进一步优化。 张丽虹【3 5 】分析了上海市的一次能源结构，并提出了相应的措施。濮洪九3 6 】认为 发展洁净煤技术，推动实现产业化是当前适合国情的能源结构优化措施。刘山【了7 】从 能源安全的角度分析了我国能源结构，强调了石油外交的重要性。何柞麻、王亦楠 认为：我国以煤炭为主的低效能源结构与世界能源消费的主流方向有很大偏离，综 合资源、经济、技术、环保四方面的因素，大规模发展风力发电应是解决我国能源 1 0 第二章文献综述 和电力短缺的最现实的战略选择。田立新、孙梅等【3 8 啦】从能源供需系统、能源安全 角度间接的分析了能源结构调整的重要性。催民选、郭焦锋( 2 0 0 8 ) 提出“由于能源 结构长期以煤炭、石油等一次性能源为主不仅造成中国能源利用效率低下，特别是 高能耗行业经济效益差，产品缺乏竞争力，而且对中国生态造成了严重的影响。张 沁涛1 4 3 j 利用产业结构优化理论和可持续发展理论，分析了河南省过去和未来能源的 消费与供给状况，并运用计量经济学a r m a 模型，假设未来河南省在保持稳定发展 的前提下，预测2 0 1 5 年和2 0 2 0 年河南省能源需求量远远大于供给量。根据预测结合 各个能源产业的差异性以及河南省经济发展、能源禀赋状况，作者分别对煤炭、石 油、天然气、以及新能源做出自己的构想：现阶段到未来的2 0 年之内，河南省能源 结构应该以煤炭、石油为基础，不断提高能源的利用率和经济效益；进一步逐步提 天然气的利用比例；不断开发、利用新能源，使新能源在能源消费与供给比例中不 断提高。王贤、谷立霞m j 等从低碳经济范式的角度对能源消费结构的优化进行了研 究。揭示了能源结构演变的基本方向是能源结构不断优质化，主要表现3 个方面的规 律特点：在能源供应方面大力降低煤炭比重，主要通过在工业化阶段尽早开发水 力资源，在二次大战后实行以石油和天然气为中心的能源“流体化革命”，2 0 世纪 6 0 年代后加快发展核电，大力推进太阳能、热能、地热能、生物质能等再生资源的 开发利用；提高煤炭的加工转换能力，一方面采用洁净煤技术，另一方面把煤炭 用于炼焦和少量作为化工原料，其余的转化为电力；改善终端用能质量，并通过 优质能源服务来提高能源利用效率和保护环境。并指出能源消费结构对经济发展、 能源利用效率和环境利用水平有重要影响作用。【4 5 】武建东【蛔认为依靠传统能源拉 动世界经济的增长的模式已经走到尽头，清洁能源的变革将不可避免地发生。指出 2 1 世纪迫切需要以清洁能源为主的能源革命造就全球下一代的能源体系，而信息革 命面临的最深刻挑战就是逆转目前的传统能源的消耗方式，帮助清洁能源建造人类 使用能源的创新体系。这个转变有三个使命，其一是要以信息技术改造和提升现有 的能源体系，特别是以发展智能互动网为基础提高能源效率；其二是要逐步更新以 化石能源为主的能源利用体系，采用就在自己本国国内、低污染、能够大量获得、 可以良性循环的清洁能源体系；其三是要建造消费者和生产者可以互动的能源运转 体系。张运河、梁玉国等【47 】在低碳背景下研究中国能源结构优化策略：转变经济增 长方式，优化调整经济结构和产业结构，推动能源多元化发展；建立合理的消费模 式，大力推动节能减排、提高能源利用效率；大力推进科技进步，为建立高效，清 洁、低碳型能源工业体系提供技术支持。王仲成、安书民等【4 8 】根据英国联合政府发 布的年度能源报告提出的3 2 项促进能源发展和应对气候变化的具体措施，指出 节能和低碳能源是英国能源政策的两大主导方向。曹敏1 4 9 从能源消费和经济增长的 关系，分析处我国的能源消费是以牺牲环境和低效率为代价的，且目前消费的主要 青岛大学硕士学位论文 能源资源大都是不可再生的。并提出关于能源结构调整的对策和建议：( 1 ) 节约能源、 提高效率、保护环境；( 2 ) 利用国际油气资源完善能源储备，为国家发展提供战略 保障；( 3 ) 积极发展先进核能有利于缓解能源供需矛盾，减轻环境污染；( 4 ) 积 极开发可再生能源，逐步优化能源结构。 综上，国外学者主要侧重于对能源结构的定量分析，分析不同类型能源之间的 替代关系互补关系。而国内学者主要侧重于对能源结构的定性分析，分析能源结构 是否合理，并提出相应的对策和建议。国内外对于能源结构优化利用的定量和定性 相结合的分析较少，对建立区域性能源消费结构优化度指标体系的文献更是鲜见。 因此，本文在低碳经济和可持续发展理论的背景下，建立能源消费结构优化评价体 系，利用层次分析法，以青岛市为例对评价指标进行定量的评价，确定评价指标中 的敏感性因素，并根据评价结果提出青岛市相应的能源消费结构优化升级的对策和 建议。 2 5 本章小结 本章综述了国内外关于能源结构研究的现状和取得的成果，并分别阐述了低碳 经济和可持续发展理论，指出在低碳经济和可持续发展理论的背景下建立能源消费 结构优化度指标评价体系。 1 2 第三章青岛市能源利用现状及分析 第三章青岛市能源利用现状及分析 为确保青岛市“十二五”期间低碳、节能目标的实现以及实现青岛市经济和能 源的可持续发展，如何合理有效的利用能源，以能源的低投入获得高的经济效益， 首先需要深入分析和掌握青岛市目前的能源利用现状。 3 1 青岛市能源资源状况及供给情况 3 1 1 青岛市传统能源状况及供给情况 近年来，青岛的经济发展取得了骄人的成绩。2 0 1 0 年青岛市g d p 达5 6 6 6 1 9 亿元， 人均g d p 达到7 7 4 9 9 元，在国内处于先进水平。青岛虽然是山东省的经济中心城市之 一，但是本地的能源资源十分的匮乏。2 0 1 0 年青岛市综合能源消费量为3 3 6 1 7 6 万吨 标准煤，其能源供给情况如图3 1 所示。 图3 1 青岛市2 0 1 0 年能源资源供应情况 由图3 1 可以看出，青岛市一次性能源( 包括原煤、原油和天然气) 的自给率为 零，要全部依靠外埠输入，二次能源中电力的对外依存度达4 t 8 5 ，总体而言，能 源自给率很低。 3 1 2 青岛市新能源状况及供给情况 青岛市作为能源输入型城市，传统能源的供给能力受到限制，约束力加剧，低 碳经济和可持续经济发展面临严峻的挑战，因此，青岛市利用自己的独特的地理优 势和自身的科研技术成果，加快新能源的发展，目前青岛市在风能、太阳能、生物 质能和海洋能等新能源开发应用现状如下： ( 1 ) 风能 1 3 青岛大学硕士学位论文 青岛三面环海，陆地海岸线长约7 1 1 公里，所辖海岛岸线长约1 0 6 公里，总计 海岸线长达8 1 7 公里，占山东省海岸线长的1 4 ，拥有丰富的海上风能资源。同时， 青岛位于山东半岛东南部，属于温带季风气候，根据气象台近3 0 年的统计资料分析， 青岛历年平均风速约为5 2 m s 。四月平均风速最大高达5 8 m s ，八月平均风速最小， 约为4 5 m s 。且海上风速大于陆地风速，通过查阅我国的有效风功率密度分布图可 知，青岛属于风能相对较丰富的地区，尤其在沿海一线的山岭上，具备了海陆两方 面的优势。 2 0 0 5 年，世界最大的风电控制系统制造商德国s s b 公司，s s b 青岛公司落户在 青岛，成为第一个进入青岛市的风力发电外资配套设备的生产商。2 0 0 6 年，德国蒂 森克虏伯集团( 世界企业5 0 0 强) 的下属公司德枫丹落户济南，生产风力发电设备 专用的轴承。2 0 0 9 年，著名的欧洲投资基金欧瑞斯以参股的形式加入国电蓝德风电 设备有限公司。 青岛在拥有丰富的自然资源和配套的生产设施公司的前提下，据相关部门统 计，2 0 1 0 年已核准的风能发电装机容量2 0 万千瓦，在建的风电装机容量9 9 万千瓦， 已经运行的风能发电装机容量达到1 6 4 万千瓦f 删。 ( 2 ) 太阳能 青岛属于我国太阳辐射三类区域，日平均日照时间为4 5 小时，年均日照时间 达2 2 0 0 小时左右，年均日照率约为5 7 3 ，属于太阳能资源较丰富的区域。据统计 目前，青岛市拥有多家太阳能热水器生产企业，包括海信、澳柯玛、海尔等知名企 业，可生产平板式、玻璃真空集热管式等太阳能热水器，年生产达数十万平方米的 生产能力。此外，长城、凯特等科技公司开始涉足光伏电池组的组装生产；利天等 公司开始提供各种商用、家用太阳能供电系统、太阳能城市亮化工程的设计及安装 工程【5 1 1 。 青岛奥帆中心应用了太阳能路灯、太阳能空调技术、景观灯；2 0 0 6 年，青岛市 首个国家健康住宅试点项目”锦源新街坊”采用了太阳能热水系统与建筑一体化设 计，使太阳能设备与建筑真正有机地结合起来；新建住宅小区的太阳能热水器的使 用率越来越高；除此之外，庭院灯、草坪灯等也得到了相应的使用。据统计，2 0 0 9 年太阳能光热热水器应用面积约为4 0 0 万平方米；太阳能光电应用面积1 6 0 0 平方米 【5 l 】 o ( 3 ) 生物质能 青岛市畜牧业发达，禽畜养殖粪尿年排放量约为2 2 0 0 万吨，如全部通过沼气 工程进行综合处理，每年可产生沼气5 亿立方米，可替代标准煤7 8 万吨或可转换电 力8 亿度；秸秆资源丰富，年产农作物秸秆总量约为5 2 1 万吨，若全市农作物秸秆 全部转化为能源相当于2 6 0 万吨标准煤。“十一五“ 期间，青岛市把发展生物质能 1 4 第三章青岛市能源利用现状及分析 作为建设社会主义新农村的一项重要内容，坚持以人、畜禽粪便及农作物秸杆的资 源化利用为突破口，大力发展农村使用沼气、大中型沼气工程、秸秆气化集中供气 工程、“四位一体“ ( 集大棚一种植一养殖沼气为一体) 以及发展秸秆固化成型生物 质炉等能源生态模式，极大地推动了循环农业发展，改善了农村生态环境，提高了 农民生活质量，促进了农业增产和农民增收。 截止目前，全市累计建设户用沼气池5 1 万户，年度总气量1 5 0 0 万立方米，年 处理废弃物5 0 万吨；建设大中型沼气池6 3 处，总池容2 2 2 4 万立方米，年产气量 2 2 8 万立方米，年处理废弃物4 5 万吨；建设小型沼气工程1 6 处，总池容6 7 0 立方 米，年度产气量8 万立方米，年处理粪污3 0 0 吨；建设“四位一体”生态能源模式 大棚1 1 5 0 座，面积6 8 5 0 万平方米，所产生“三沼“ ( 沼气、沼液、沼渣) 进行综 合利用，年可生产无公害优质蔬菜3 9 0 万公斤；建成秸秆气化集中供气站1 4 处，年 供气量5 9 7 万立方米，年利用农作物秸秆4 0 0 0 余吨，使2 7 0 0 户农民用上了清洁、 干净、优质燃气。推广农作物秸秆固化成型燃料生物质炉2 2 0 0 户，在秸秆能源化利 用方面探索出了新路子僻j 。 ( 4 ) 海洋能 青岛市位于黄海之滨，环抱胶州湾，海岸线长达8 1 7 公里，辖区内海水清澈通 明、水质良好，海域无冰冻现象，且海岸线以沙滩、花岗岩为主，因此具有丰富的 海洋能资源。 2 0 0 4 年，华电集团青岛发电厂海水源热泵建成并使用，供热面积约为1 8 7 1 平 方米：2 0 0 8 年，4 0 0 0 平方米的奥帆媒体中心采用“海水空调“ 技术；在海水淡化领 域，青岛市开发出拥有自主产权的海水淡化装置并投入使用，年海水利用总量达1 2 亿立方米；蔚蓝群岛地源热泵项目，供热( 供冷) 面积2 7 万平方米，每年可节约标准 煤4 6 7 6 吨；鲁能住宅区海水源热泵空调系统项目，开发面积8 2 万平方米，每年可 节省能源折合标准煤2 万吨。 综上所述，青岛市在新能源开发利用方面，前景广阔。 3 2 青岛市能源消费体系 3 2 1 青岛市总体能源消费情况 随着青岛市经济的快速的发展，能源的消耗量也随之增加。青岛市从2 0 0 5 - - - 2 0 0 9 年的五年内，能源消耗总量从2 5 8 7 6 8 万吨标准煤增长到3 8 1 4 4 6 万吨标准煤，增长 了4 7 4 1 ，g d p 由2 6 9 5 5 亿元增加到4 8 9 0 3 3 亿元，增长了8 1 4 3 。青岛市以年 均占全省能源消耗总量的11 4 ，贡献了占全省的1 4 5 g d p 总量，以相对较少的 能源消耗，贡献了较多的g d p 总量，如图3 2 、3 3 所示( 图中数据来源于青岛市统 计年鉴) 。 1 5 如 第三章青岛市能源利用现状及分析 图3 4 青岛市能源消费结构 由图3 4 可以看出三大产业和居民生活的能源消费结构总体比较平稳，没有出 现较大的波动。其中第一产业的能源消费结构呈逐年下降趋势，第二产业在能源消 费中所占比例较高，高达7 0 左右，这与第二产业主要是一些高耗能的行业有关。 随着青岛市经济的快速发展和城市居民生活水平的提高，能源需求呈现出快速增加 的态势，第三产业和城乡居民生活用能有一定的增长。 3 2 2 一次能源消费情况 2 0 1 0 年青岛市一次能源消费总量为2 8 4 4 3 5 万吨标准煤，与2 0 0 9 年相比，增长 4 6 1 8 。其中原煤、原油、天然气分别为1 4 4 8 3 5 、1 1 4 0 1 5 、2 5 5 8 5 万吨标准煤，分 别占一次能源消费总量的5 0 9 9 、4 0 1 、9 o ，如图3 5 所示。 图3 5 青岛市2 0 1 0 年一次能源消费总量及结构图 由图3 5 可以看出，青岛市一次能源的消费主要为原煤和石油，其中原煤的消费 量占总消耗量的一半左右，原油的消耗量也超过了4 0 ，而一次能源中较清洁的天 然气的消耗量所占比重依然很小。 3 2 3 终丛_ , 雨u a 日- 匕1 5 源消费情况 按照国际能源机构和经济合作与发展组织( o e c d ) 国际能源署( i e a ) 的定义，终端能源消费量等于一次能源消费量减去能源加工、转化和储运这三 个中间环节的损失和能源工业所用能源后的能源量。而中国能源平衡表统计 中，不扣除发电损失和能源工业所用能源。因此，计算得出的终端能源消费量 远高于按照国际通行准贝i j 计算得出的数量。 终端能源消费品种主要包括：煤炭( 原煤、焦炭、洗精煤、煤制品及其他 洗煤) 、油品( 原油、汽油、柴油、煤油、燃料油及其他石油制品) 、电力、气 体燃料( 天然气、液化石油气、焦炉煤气、炼厂干气及其他煤气) 热力和其他 1 7 青岛大学硕士学位论文 能源。如图3 6 是青岛市2 0 0 9 和2 0 1 0 年两年终端能源消费量。 图3 6 青岛市2 0 0 9 2 0 1 0 年终端能源消费量 青岛市2 0 0 9 年，全市终端能源消耗量为2 7 5 1 4 5 万吨标准煤，2 0 1 0 年达到 2 9 5 9 7 8 万吨标准煤，比0 9 年增长了7 5 7 ，其中，煤炭、油品、电力及气体燃 料均成两位数增长。从图3 6 可以看出青岛市终端能源消费中油品的消耗量已超 过煤炭的消耗量，气体燃料、热力和电力的比重都有所增加，说明青岛市的能 源消费结构呈逐渐优化的方式。 终端能源消费部门主要包括三大产业和生活消费四个部分。其中，三大产 业中的第一产业主要是指农、林、牧、渔业；第二产业主要是指采矿业，制造 业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业。第三产业包括：交通运输、仓 储和邮政业，信息传输、计算机服务和软件业，批发和零售业，住宿和餐饮业， 金融业，房地产业，租赁和商务服务业，科学研究、技术服务和地质勘查业， 水利、环境和公共设施管理业，居民服务和其他服务业，教育，卫生、社会保 障和社会福利业，文化、体育和娱乐业，公共管理和社会组织，国际组织。下 面以主要从这四个部分分别阐述青岛市终端能源消费情况。 第一产业：青岛市第一产业终端消费的能源品种主要有原煤、汽油、煤油、柴 油、电力等。2 0 1 0 年，青岛市第一产业终端能源消费量为6 2 4 8 万吨标准煤，比上年 增长2 7 8 。从图3 7 中可以看出：第一产业终端消费的主要能源种类为柴油和原煤， 两者之和占青岛市第一产业终端能源消费总量的7 5 左右。 1 8 图3 7 青岛市2 0 1 0 年第一产业终端能源消费量 第二产业：青岛市第二产业耗能量较高，因此其终端消费的能源品种也较多， 主要有煤炭( 原煤、洗精煤、煤制品、焦炭) 、油品( 原油、汽油、煤油、柴油、 燃料油、其他石油制品等) 、气体燃料( 焦炉煤气、液化石油气、炼厂干气、天然 气) 、电力、热力等。2 0 1 0 年第二产业终端能源消费量如图3 8 所示。 图3 8 青岛市2 0 1 0 年第二产业终端能源消费量 第二产业终端能源消费总量为1 9 6 0 6 7 万吨标准煤，比上年增长约为6 5 。从图 3 8 中可以看出，青岛市第二产业消费能源种类最多的为原煤，原煤在青岛市第二产 业终端能源消费量的比例占3 5 8 ，其他消费量较多的能源种类依次为电力、焦炭、 燃料油、其他石油制品和热力等。 第三产业：青岛市第三产业终端消费的主要能源品种有原煤、煤制品、汽油、 煤油、柴油、燃料油、液化石油气、天然气、电力和热力等。2 0 1 0 年，青岛市第三 产业终端能源消费量达3 8 8 5 7 万吨标准煤，比上年增长了1 2 4 5 。2 0 1 0 年青岛市第 三产业终端能源消费量如图3 9 所示。 1 9 青岛大学硕士学位论文 碡薅薅晏薅薅秽杂薅 图3 9 青岛市市2 0 1 0 年第三产业终端能源消费量 从图3 9 中可以看出，青岛市第三产业终端能源消费种类比较齐全。汽油和柴油 的消费总量占第三产业能源终端消费量的5 6 左右，此外，电力、燃料油、液化石 油气和热力的消耗量也在第三产业能源终端消费中占有一定的比例。 生活消费：青岛市居民生活终端消费的主要能源品种有原煤、煤制品、汽油、 柴油、焦炉煤气、液化石油气、天然气、电力、热力等。2 0 1 0 年青岛市居民生活终 端能源消费量如图3 1 0 所示。 图3 1 0 青岛市2 0 1 0 年居民生活终端能源消费量 2 0 1 0 年，青岛市居民生活终端能源消费量为2 6 9 2 3 万吨标准煤，比上年增长 9 0 8 。从图3 1 0 中可以看出，青岛市居民生活和第三产业终端能源消耗种类相似， 品种也较齐全。居民生活终端能源消费的能源种类以原煤、热力和电力为主，三者 之和占居民生活终端能源消费量的7 5 左右。另外居民生活终端能源消费中的煤制 品和柴油也占有一定的份额。 0 o o o o o o 0 加的喜；鲫m 蝼掣避冒r 第三章青岛市能源利用现状及分析 3 3 青岛市能源供给与消费结构面临的问题 3 3 1 能源自给率低，对外依存度高 近年来，青岛市随着经济的发展对能源的需求量日益增加，能源消耗量已经由 2 0 0 5 年的2 5 8 7 6 8 万吨标准煤增长至u 2 0 0 9 年的3 8 1 4 4 6 万吨标准煤，增长4 7 4 1 ，年均 增长近9 5 。而且青岛市一次能源( 包括原煤、原油和天然气) 的自给率为零，这 就造成了青岛市每年需要从外埠输入大量的能源，二次能源中电力的对外依存度达 4 1 8 5 。总体而言，能源的自给率很低，对外的依存度高，能源的供需矛盾将日益 凸显。 3 3 2r e 源消费结构单一，总体形势不容乐观 青岛市一次能源的消费结构中原油和原煤的消耗总量占能源消费量的9 3 以 上，其中原煤占5 1 左右；二次能源的电力来源主要是煤电；在终端能源消费结构 中，第二产业和居民生活消费中原煤的消耗量占3 0 以上。这种以煤炭和石油消费 为主的能源结构过于单一，这与世界能源结构多元化的发展趋势相差甚远。 青岛市能源结构不合理主要表现一下几个方面：煤炭的使用量和所占比例都较 高、煤炭利用方式单一且使用技术比较落后；天然气等相对较清洁的能源所占比例 偏低；青岛市虽然拥有丰富的可再生能源和新能源，但开发利用程度不高。山东省 的经济发展水平居全国前列，青岛又是山东省的经济中心城市之一，在能源消费结 构优化调整方面既没有像浙江、广东、江苏、北京等省市发挥带头作用，也没有跟 上全国能源消费结构优化调整的步伐。在当今世界能源消费结构向着多元化、高效 率、清洁化和可持续性方向快速发展下，青岛市的能源消费结构总体上来说形势不 容乐观。 3 3 3 优质能源比重小，开发利用率低 天然气等优质能源在一次能源比例中所占比例不n 7 。青岛市虽拥有7 3 1 公里 长的海岸线和广阔的海域，山区较多，具有丰富的可再生能源和新能源，但其开发 利用状况和国外相比较为落后。太阳能源热水器在青岛市得到了较好的开发和利用， 但用户比例与日本和以色列相比相差较远；海洋能、地热能开发利用起步较晚；生 物质能虽在农村的能源消耗中占有较大的比例，但大多是以柴薪直接燃烧使用，造 成了能源的浪费，生物质气化、液化技术目前还处于初期阶段，沼气尚未达到大规 模的应用水平。 2 1 青岛大学硕士学位论文 3 3 4 z 月, , 匕l a 源利用率低，单位产值耗能较高 青岛市较为单一的能源消费结构导致了能源的利用效率偏低。一次能源中原煤 的比例高达5 0 以上，原煤又是最脏的能源，对环境造成的污染十分严重。青岛市 的原煤全部依靠外埠输入，因此对原煤的洗选和筛选尤为重要，这也是合理用煤的 前提。而青岛市目前在原煤消费上存在以下问题：原煤的入洗率太低。青岛市的原 煤入洗率不到3 0 ，这与发达国家原煤的入洗率达1 0 0 的目标还差较大的距离；原 煤转换率较低，7 0 左右的原煤直接用于燃烧，用于制气、炼焦和其他加工制品的 原煤比例甚小。这种消费形式不但使能源综合利用率偏低，也对环境造成了较大的 影响。 2 0 0 9 年，青岛市单位g d p 能耗为0 7 8 吨标准煤万元，虽低于全国1 0 7