（系统工程专业论文）能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究.pdf

摘要 摘要 本文用经济学的效用理论、边际均衡原理及经济增长理论研究西 部开发中能源开发、能源配置问题及能源对经济增长的影响。建立 了能源开发与配置的数理模型及引入能源约束的经济增长模型，用 数理分析结果解释、预测经济增长的长期特征、经济决策者的理性 战略选择，期望能对西部能源开发战略及我国经济增长提供一定的 理论解释与依据。 建立了兼顾经济发展、能源可持续利用及环境保护三方面的能源 开采模型，将三者统一于决策者的效用函数中，决策者以最大化效用 为目标，决定能源的最优开采模式和开采量。同时，讨论了决策者对 能源可持续利用的态度因子和技术进步对能源开采决策的影响。 在国家投资主体和市场经济条件下，以能源消费效益最大为目 标，建立了基于边际效益均衡的能源空间配置优化模型；兼顾经济 效益与环境效益的能源部门配置优化模型。实现能源在地区、部门 之间的优化配置。 能源作为国民经济生产最基本的物质基础，既是国民经济生产中 不可或缺的生产要素，又是人们日常生活中必不可少的消费对象。 本文对能源消费的这种二重性进行了分析，建立了考虑能源消费二 重性的经济增长模型。讨论在能源消费总量一定的条件下，如何在 消费领域和生产领域合理地分配有限的能源资源，使得能源消费的 社会总效用最大。 建立了能源利用的动态变化方程，在经济增长模型中引入能源 t 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 约束，讨论如何在保证能源可持续利用的条件下，实现经济的可持 续增长及社会的可持续发展。+ 具体分析了能源约束下的“干中学 经济增长模型，得到了在保证能源的可持续利用的前提下，实现经 济的可持续增长的条件。 建立了有可再生能源投入的经济增长模型，在一定参数条件下， 通过严格的数学推演，获得了经济系统消费路径的显式解，进一步 研究了经济系统消费路径的变化。分析了效用贴现率、能源再生率、 生产函数中的技术参数对消费路径有影响。并为实现经济的可持续 发展提出了相应的政策建议。 在具有创造性毁灭的经济增长模型中引入了可再生资源，主要研 究了经济的最优增长路径。结果表明，在长期稳态增长中，经济增 长率可能是正的，也可能是负的。进一步，当经济具有正的稳态增 长率时，分析了模型中的相关参数对经济的稳态增长率的影响。 简言之，本文的研究工作包含了两个部分：第一部分是讨论我国 西部开发战略中能源开发战略的选择问题。主要研究如何合理有效 地开采、优化配置西部丰富的能源资源，变西部资源优势为经济优 势，更好地为国民经济建设服务；第二部分讨论能源资源在经济增 长中的作用及其对经济增长的影响。主要研究如何在保证能源可持 续利用的条件下，实现经济的可持续增长及社会的可持续发展；研 究能源资源对消费路径及经济的稳态增率的影响。 关键词：能源；能源开采；能源配置；边际效益；经济增长；能源 约束；可再生资源；技术进步 a b s t r a c t b yu s i n gu t i l i t yt h e o r y , m a r g i n a le q u i l i b r i u mp r i n c i p l e a n d e c o n o m i cg r o w t ht h e o r y , t h i sd i s s e r t a t i o ns t u d i e st h ee x p l o i t a t i o na n d c o n f i g u r a t i o no fe n e r g yi nt h ew e s t e r nd e v e l o p m e n ts t r a t e g ya n dt h e i m p a c to ne c o n o m yg r o w t h an u m b e ro fm a t h e m a t i c a lm o d e l sa r e e s t a b l i s h e d ，i n c l u d i n gt h em o d e l sf o re n e r g ye x t r a c t i o n ，a l l o c a t i o na n d e c o n o m yg r o w t hm o d e l si nw h i c he n e r g yr e s t r a i n ti si n t r o d u c e d , a n d w i t ht h er e s u l to fm a t h e m a t i c a la n a l y s i s ，e x p l a n a t i o na n df o r e c a s to ft h e l o n g t e r mc h a r a c t e r i s t i c so fe c o n o m yg r o w t ha n dt h er a t i o n a lc h o i c eo f d e c i s i o n m a k e r sh a v eb e e nm a d e t h r o u g ht h i sd i s s e r t a t i o nw e e x p e c tt o p r o v i d et h ew e s t e r nd e v e l o p m e n ts t r a t e g ya n dt h ee c o n o m yg r o w t ho f c h i n aw i t hs o m et h e o r e t i c a li n t e r p r e t a t i o na n db a s e s i nt h i sd i s s e r t a t i o na ne n e r g ye x p l o i t a t i o nm o d e li sb u i l ti nw h i c h e c o n o m yg r o w t h ，e n e r g y s u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o na n de n v i r o n m e n t p r o t e c t i o nh a v eb e e nt a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o n t h e s et h r e ef a c t o r sa r e u n i f i e di nt h eu t i l i t yf u n c t i o no fp o l i c y m a k e r s ，a n dt h ep o l i c y m a k e r s d e t e r m i n et h ep a t t e r na n dt h eo p t i m u ma m o u n to fe n e r g ye x p l o i t a t i o n a c c o r d i n gt ot h em a x i m u mu t i l i t y f u r t h e r m o r e ，t h ei n f l u e n c eu p o nt h e d e c i s i o n m a k i n g o f e n e r g ye x p l o i t a t i o n ，w h i c h i sa f f e c t e d b y t e c h n o l o g i c a lp r o g r e s sa n dt h ep o l i c y m a k e r s a t t i t u d et o w a r d se n e r g y s u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o n ，i su n d e rd i s c u s s i o n 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 u n d e rt h ec o n d i t i o n o fm a r k e t e c o n o m y a n dn a t i o na st h e i n v e s t m e n t s u b j e c t ，i n o r d e rt om a x i m i z et h e b e n e f i tf r o m e n e r g y - c o n s u m i n g ，t h i s d i s s e r t a t i o nh a sc o n s t r u c t e d e n e r g ys p a c e c o n f i g u r a t i o nm o d e l ，w h i c hi s b a s e do nt h ee q u i l i b r i u mo fm a r g i n a l b e n e f i tt h e o r y ；a n dc o n s t r u c t e de n e r g yd e p a r t m e n tc o n f i g u r a t i o nm o d e l ， i nw h i c he c o n o m i cb e n e f i t sa n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i ta r eb o t ht a k e n i n t oa c c o u n t t h u s ，t h eo p t i m a le n e r g yc o n f i g u r a t i o na m o n gr e g i o n sa n d d e p a r t m e n t s h a sb e e na c h i e v e d a st h em o s tb a s i cm a t e r i a lb a s eo fn a t i o n a le c o n o m y , e n e r g yi st h e i n d i s p e n s a b l ef a c t o ro fp r o d u c t i o ni nt h en a t i o n a le c o n o m yp r o d u c t i o na s w e l la st h ee s s e n t i a lc o n s u m p t i o ni n p e o p l e sd a i l yl i f e t h i sd u a l c h a r a c t e ro ft h ee n e r g y c o n s u m i n gi sa n a l y z e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ；t h e e c o n o m yg r o w t h m o d e l c o n c e r n i n g t h ed u a lc h a r a c t e ro ft h e e n e r g y c o n s u m i n gh a sb e e nb u i l t i na d d i t i o n ，u n d e rt h ec o n d i t i o no ff i x e de n e r g yq u a n t i t y , w eh a v e d i s c u s s e dr e a s o n a b l ee n e r g yc o n f i g u r a t i o ni nt h ef i e l d so fc o n s u m p t i o n a n dp r o d u c t i o n ，w h i c hh e l p st oa c h i e v et h eo p t i m a le n e r g yu t i l i t yi n s o c i e t y t h i sp a p e rh a sb u i l tt h ed y n a m i ce q u a t i o no fe n e r g yu t i l i z a t i o n ，a n d i n t r o d u c e dt h er e s t r a i n to fe n e r g yu t i l i z a t i o ne q u a t i o ni n t ot h ee c o n o m y g r o w t hm o d e l s t h ep a p e ra l s oh a sd i s c u s s e dh o wt or e a l i z es u s t a i n a b l e e c o n o m yg r o w t h a n ds u s t a i n a b l es o c i a l d e v e l o p m e n t u n d e rt h e a b s t i l a c t c o n d i t i o no fs u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o no fe n e r g y , a n dh a sm a d eac o n c r e t e a n a l y s i so ft h e l e a r n i n gb yd o i n g e c o n o m yg r o w t hm o d e lu n d e rt h e r e s t r a i n to fe n e r g yc o n d i t i o n w eh a v eo b t a i n e dt h ec o n d i t i o nu n d e r w h i c ht h er e a l i z a t i o no fl o n g t e r ms u s t a i n a b l ee c o n o m yg r o w t hw i t h s u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o no fe n e r g yg u a r a n t e e di sp o s s i b l e t h i sd i s s e r t a t i o nh a sc o n s t r u c t e da ne c o n o m yg r o w t hm o d e lw i t h r e n e w a b l ee n e r g y t h r o u g hs t r i c tm a t h e m a t i c a ld e d u c t i o n ，t h e e x p l i c i t s o l u t i o n so fc o n s u m e rp a t hi nt h ee c o n o m ys y s t e mh a sb e e no b t a i n e d u n d e rc e r t a i np a r a m e t e r sc o n d i t i o n s w eh a v es t u d i e dt h ec h a n g eo ft h e c o n s u m p t i o np a t ho f t h ee c o n o m y s y s t e m ，a n dd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c eo f t h ed i s c o u n tr a t eo fu t i l i t y , t h er e n e w a b l er a t eo f e n e r g ya n dt e c h n o l o g y l e v e lo nc o n s u m p t i o np a t h c o r r e s p o n d i n gc o u n t e r m e a s u r e sa r e p u t f o r w a r dt or e a l i z es u s t a i n a b l eg r o w t ho f e c o n o m y w eh a v ee s t a b l i s h e da ne c o n o m yg r o w t hm o d e lw i t hc r e a t i v e d e s t r u c t i o ni nw h i c har e n e w a b l en a t u r er e s o u r c ei si n t r o d u c e d i tm a i n l y s t u d i e st h eo p t i m u mg r o w t hp a t ho fe c o n o m y t h er e s u l ts h o w st h a t p o s i t i v eg r o w t ha n dn e g a t i v eg r o w t ha r eb o t hp o s s i b l ea l o n gt h e l o n g - r u nb a l a n c e dg r o w t hp a t h s m o r e o v e r , w h e nt h eo p t i m u mg r o w t h r a t ei sp o s i t i v e ，w ea n a l y z eh o wt h eo p t i m u mg r o w t hr a t ei sa f f e c t e db y t h er e l e v a n tv a r i a b l e so ft h em o d e l i ns h o r t ，t h i sd i s s e r t a t i o nc o n s i s t so ft w op a r t s t h ef i r s tp a r ti sa b o u t t h eo p t i m a lc h o i c eo fe n e r g y s t r a t e g y i nt h ew e s t e r nd e v e l o p m e n t v 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 s t r a t e g y a n di tm a i n l yr e s e a r c h e st h ee x p l o i t a t i o na n da l l o c a t i o no fr i c h e n e r g yr e s o u r c e si nt h ew e s t ，a i m i n ga tc h a n g i n gr e s o u r c e sa d v a n t a g e s i n t oe c o n o m i ca d v a n t a g e sa n ds e r v i n gb e t t e rf o rt h en a t i o n a le c o n o m y c o n s t r u c t i o n t h es e c o n dp a r ti ss t u d i e so nt h ee n e r g yr e s o u r c e s r o l ei n e c o n o m yg r o w t ha n di t si m p a c to ne c o n o m yg r o w t h a n dt h i sp a r t m a i n l y s t u d i e sh o wt or e a l i z es u s t a i n a b l ee c o n o m yg r o w t ha n d s u s t a i n a b l es o c i a l d e v e l o p m e n tu n d e r t h ec o n d i t i o no fs u s t a i n a b l e u t i l i z a t i o no f e n e r g y f u r t h e r m o r e ，e n e r g yr e s o u r c e s i m p a c t o n c o n s u m i n gp a t ha n dt h eo p t i m u mb a l a n c e de c o n o m yg r o w t hr a t ei s r e s e a r c h e d k e y w o r d s ：e n e r g y , e n e r g ye x p l o i t a t i o n ，e n e r g yc o n f i g u r a t i o n ， m a r g i n a lb e n e f i t ，e c o n o m yg r o w t h ，r e s t r a i n to fe n e r g y , r e n e w a b l er e s o u r c e s ，t e c h n o l o g yp r o g r e s s 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密文 学位论文作者签名：丰凛许 砷年，月2 ；。日 彩锋 砷年i 慷j t 日 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彬中卜 日期：降，月乡6 日 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 能源是国民经济发展重要的物质基础之一，也是人类日常生活中最重要的 基本资源。人类的物质文明和精神文明都离不开能源。如果说人们同常生活中 的各种消费是有原材料、基础工业、轻工业、农业、交通运输等支持着，那么 能源则是上述各行业得以运行生产的基础。由此可以看出能源工业在国民经济 中的基础性地位。正因为其重要性，能源问题将始终是世界各国政府在制定经 济发展政策及实施经济发展方案时首先要考虑的问题。 能源、人口和环境是制约人类社会与经济发展的三大要素，而能源又是世 界经济发展的基础。因此，各国都有相应的能源组织或机构，专门从事能源系 统的研究和管理工作，制定适合本国国情能源发展的战略方针。 现代工业的发展推动整个世界经济高速增长，人们生活水平大幅度提高， 随之而来的是对能源资源的更大的需求。但是能源开发和能源生产、运输、转 换等是有限度的。能源的储藏量、可采性及利用是有限度的。特别是矿物能源 是一次性消耗的不可再生资源。能源开发生产的速度和人们日常生活、经济发 展对能源的需求之间存在距离，而且这种距离存在扩大的趋势。越来越多的经 济学家认识到，能源作为国民经济生产和人们同常生活最基本的资源已成为经 济发展的障碍。有关资料表明，由于能源不足所造成的国民经济损失，大约为 能源本身价值的几倍甚至几十倍。统计表明，8 0 年代我国能源供应不足，近2 5 的工业生产因此而停产，造成了巨大的经济损失。 能源作为社会进步和发展的重要物质基础，直接关系到经济、社会的发展 和人民生活水平的提高，因此解决好能源问题既是实施我国可持续发展战略的 一项重要保障，又是我国经济建设的核心问题之一。能源短缺，供求关系失调， 将直接影响经济发展和人民生活水平的提高，因此，保持稳定的能源供应，不 断地提高能源消费水平，是现代化建设的重要物质条件。我国制定的“十一五” 计划和2 0 1 0 年远景发展规划，能否顺利实现，在很大程度上取决于能源的科学 开发，充分供应和合理有效的利用。然而能源问题是一类复杂的综合性社会经 济大系统问题，能源与人口、环境、经济增长乃止整个国民经济存在复杂的传 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 递和反馈作用，因此必须用系统工程的方法来分析和研究。 1 2 能源系统工程概述【1 ，2 】 1 2 1 基本概念 能源是可被人类利用并由此获得能量的自然资源。它主要包括太阳能、风 能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料、天然气等。按其使 用方式可分为两大类：一类是存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源， 称为一次能源；另一类是又一次能源直接或间接转化成的二次能源。二次能源 主要有电能、氢能、煤油、柴油、火药、煤气、液化气、沼气、焦碳、酒精等。 一次能源又可分为再生能源与不可再生能源，再生能源是指在自然界中可以不 断再生并有规律地得到补充的能源，主要有太阳能、风能、生物质能、海洋温 差能、海洋潮汐能、地热能、地震等；不可再生能源是指经过亿力年形成的， 短期内无法恢复的能源，主要有化石燃料( 煤、石油、天然气、油页岩等) 、核 燃料( 铀、钍等) 。不可再生能源的特点是其储量是有限的，随着大规模开采， 其储量越来越少，总有枯竭之时。根据在开发、加工、利用过程中是否会造成 环境污染，能源又可分为污染型能源( 煤炭、石油等化石燃料) 和清洁型能源( 风 能、太阳能和水电能等) 。根据生产技术能源可分为常规能源( 在一定历史时期 和科学技术水平下，已经被人们广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水能 等) 和新能源( 采用先进方法以及新发展的先进技术加以利用的能源，太阳能、 风能、地热能、生物质能、海洋能等) 。能源结构是能源系统中的一个重要概念， 它是指能源总生产量( 或总消费n _ ) o e 各类一次能源或二次能源的构成及其比例 关系。从总生产量分析能源结构，称为能源的生产结构；从总消费量分析能源 结构，称为能源的消费结构。 能源系统包括能源勘探、开发、生产、加工、转换、运输、分配、储备、 使用、以及环境保护等各个环节，每个环节均由国民经济的若干部门组成。这 些环节彼此制约和相互影响而形成一个复杂的整体，起着为国民经济发展和人 民生活需要提供能量和原料等物质基础的作用。 2 第一章绪论 1 2 2 能源系统工程 能源工程是系统工程之一。能源工程要解决两个重大问题：能源的开发和 能源的利用。能源开发和利用是现代化社会经济繁荣和发展的基石。能源工程 关系着社会经济发展和人们生活水平的提高，因此能源工程与社会经济和社会 生活构成了一个大系统工程。 能源系统是社会经济系统中的一个子系统。如果把整个国民经济系统分成 能源系统和非能源系统两大部分，它们之间有着密切的相互联系。一方面，非 能源系统的活动向能源系统提出对能源的需求，能源系统依靠自身的活动向非 能源系统供应所需能源。另一方面，能源系统的活动向非能源系统提出对非能 源产品的需求，非能源系统依靠自身的活动向能源系统供应这些产品。所以能 源需求和能源供应是两个相互联系的问题。能源系统中所包含的主要能源部门 的资本高度密集又加强了这种联系。所以，能源系统虽然可以独立地进行分析， 但它绝不是一个封闭系统，不能离开国民经济这个大系统去分析能源系统。由 于能源系统所包含的能源工业部门资本密集度极高，在国民经济总投资中能源 系统的投资占重要比重，同时由于重大能源项目的建设周期长，服役期长，能 源系统又是一个大时间常数的惯性系统。这些特征就使得能源系统的改造与发 展非常困难，任何关于能源的决策都会给整个国民经济系统带来重大长远的影 响。这就要求人们运用系统工程的方法对能源系统进行战略性的长期动态分析。 能源系统工程的研究对象是能源系统。它可以为世界、国家、地区、企业 等能源系统作预测、分析、规划、管理和评价等工作。它是通过对能源系统实 行最优设计、最优规划、最优控制和最优管理功能，来创建满足经济发展和提 高生活水平所需要的系统，着重于能源系统的组织建立和运行管理的一门工程 技术。 能源生产与需求预测是能源生产、开发和规划的基本依据，是能源系统工 程的首要任务。研究和制定一个国家的能源发展规划，必需要寻一个可用的能 源模型作为研究基础，在这个基础上才可以综合考虑规划期间总能源需求量， 可能探明的能源储量、资源的地理分布状况、国民经济的结构、布局和发展速 度、交通运输能力、国家和地方可能提供的能源投资、能源技术与工艺进步因 素的影响、国际能源市场的发展趋势以及其它不确定的因素。因而能源模型的 3 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 建立是能源研究的基础工作，也是重要工作之一。我国能源系统工程当前的另 一重大任务就是研究如何改革我国目前能源分配和使用上不合理的现象。主要 是研究不可再生能源的最佳消耗速度，避免在找到新的替代能源之前耗竭某种 重要的不可再生能源资源，保证经济发展的可持续性；研究能源资源在各个经 济部门中的合理配置，提高能源利用效率；研究可再生能源的可持续利用速度， 以免因为过度开发使可再生能源降低或丧失其再生能力，实现能源利用问题上 代际间的公平，最终目标是实现经济的可持续发展。目前，我国应从改革技术 设备、工艺和改善管理多方面来提高能源利用率，并结合能源产品结构的改变 来大力推进节能工作。 能源系统工程将能源、经济、环境作为一个整体来进行分析研究，既研究 能源对经济发展的制约作用及能源对环境的负面影响；又同时研究在可持续发 展的总目标下，使能源工程更好地为经济的持续发展服务，使能源对环境的污 染得到及时治理及有效控制，从而协调能源、经济和环境三者之间的关系。能 源系统分析当然也包括对于能源工程作可行性分析，技术分析和能量分析等。 1 3 世界能源现状 1 3 1 世界能源结构的变迁与发展态势 国际应用系统分析研究所( i i a s a ) 回顾了世界能源在过去1 5 0 多年中的历 史发展状况，初步描绘了世界能源的更替状况。 ( 1 ) 世界能源结构发生了三次大的转折。由1 9 世纪5 0 年代的以木材为主、 煤炭为辅的能源结构转变为1 9 世纪8 0 年代初的以煤炭为主、木材为辅，石油、 天然气少量使用的能源结构，到2 0 世纪6 0 年代中期转变为以石油为主，煤炭、 天然气、木材、核能同时并存的能源结构。由此表明，目前世界能源结构已经开 始向多元化方向发展。世界能源协会估计，到2 0 5 0 年全球主导能源将至少包括 7 种：煤炭、天然气、石油、核能、水电、太阳能、风能；而且没有任何一种能 源所占份额会超过总量的3 0 。 ( 2 ) 世界能源经历了由低效、高污染能源向高效清洁能源发展的转变过程。 这反映了世界能源向优质化能源发展的趋势。 4 第一章绪论 ( 3 ) 进人2 0 世纪8 0 年代以后，世界能源结构相对较为稳定。石油为主体 的地位没有改变，煤炭的使用呈缓慢下降趋势，天然气的使用是缓慢上升趋势， 可能会取代煤炭成为仅次于石油的第二大能源，反映了世界能源结构由石油时代 向石油、天然气时代转变的发展趋势。 尽管世界能源结构已经开始向优质能源为主体的多元化方向发展，但是在今 后相当长的一段时期内仍将以化石燃料为主，希腊学者认为：“2 0 3 0 年化石燃料 预计将在主要能源需求中占8 5 ，其中煤炭占1 9 3 ，天然气占2 7 ，液体燃 料包括石油占总能源需求的3 8 9 ，天然气、石油在能源消费结构中仍占有重要 地位。” 国际应用系统分析研究所( n a s a ) 和世界能源委员会( w e c ) 认为：世界 能源及结构发展趋势并非不可改变，人口或人均g n p 的快速增长，或者能源强 度的较慢的下降，都会导致相当高的能源总量增长，相反人口或人均g n p 的较 慢的增长，或者能源强度的较快的下降，则会导致相当低的能源总量增长；如果 在本世纪快速地扩大使用可再生能源和核能，世界能源中化石燃料所占份额就会 大大下降。为此，i i a s a 与w e c 对世界未来能源进行了最新预测研究。 i i a s a 与w e c 针对世界1 1 个地区1 9 9 0 _ _ 2 1 0 0 年期间的社会、经济、技 术发展情况进行了分析，分为三种状况，即高速经济增长和技术进步、中速经济 增长和技术进步、社会生态学( 即经济一体化的挑战和全球政策的目标是使环境 保护和南北经济共同发展) 。通过其研究认为： ( 1 ) 世界能源需求量将会增加。不管未来经济活动中能源强度能否进一步 减少，所预期的世界人口的增长和相应的能源消费水平的提高意味着世界能源需 求量可能会增加。 ( 2 ) 能源强度将会下降。随着经济的发展，能源需求将逐步增加，在其他 因素不变的情况下，经济发展越快，资金转换率就越高，能源强度进步就越大。 预计1 9 9 0 。2 0 5 0 年间较低能源强度的年平均下降率是0 7 5 ，比最近几十年的历 史下降率要低一些，其所导致的能源需求量在2 0 5 0 年将是能源强度不变时所需 量的6 4 。此外，在此期间能源强度年平均下降率若为1 3 ，则所导致的能源 需求量在2 0 5 0 年将是能源强度不变时所需量的4 6 。 ( 3 ) 全球能源系统保持较慢的变化率，能源结构优化缓慢。 5 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发! 配置及能源约束下经济增长的研究 ( 4 ) 地区性空气污染和酸雨问题将成为世界大部分地区短期乃至长期选择 能源的最重要因素。 尽管i i a s a 与w e c 没有给出未来能源变化的精确状况，但是其研究结果却 初步阐明了未来社会选择不同能源结构的后果和发展趋势。 1 3 2 世界各国能源消费结构 目前世界各国能源结构的特点，一般取决于该国资源、经济和科技发展等 因素。 ( 1 ) 煤炭资源丰富的发展中国家，在能源消费中往往以煤为主，煤炭消费 比重较大，其中南非为7 7 1 ，中国7 2 ，波兰6 8 1 ，印度5 6 8 ，澳大利亚 4 4 5 ，美国2 4 9 。 ( 2 ) 发达国家石油在消费结构中所占比重均在3 5 以上，其中美国3 9 7 ， 日本5 1 1 ，德国4 0 6 ，法国3 7 9 ，英国3 5 4 ，加拿大3 7 9 ，意大利5 8 4 ， 澳大利亚3 6 3 。 ( 3 ) 天然气资源丰富的国家，天然气在消费结构中所占比例均在3 5 以上， 其中，俄罗斯5 5 5 ，伊朗4 3 8 ，沙特4 1 2 ，英国3 5 1 。 ( 4 ) 化石能源缺乏的国家根据自身特点发展核电及水电，其中日本核能在 能源消费结构中所占比例为1 6 8 ，法国核能占4 0 1 ，韩国核能占1 3 8 ，乌 克兰核能占1 3 8 ，加拿大水力占1 3 0 ，巴西水力占1 9 8 。 1 3 3 世界能源结构调整及需求变化分析 从总体上看，2 1 世纪，世界能源的需求量仍将继续增长，但能源结构无疑 将由石油主导型向多元共进型发展，可再生能源将迅速发展。由于能源结构调 整和变化的周期较长，因此，在相当长的一段时期内，世界能源形势将表现出 下述特征。 第一，传统的矿物燃料仍将是世界较长一段时期内能源生产消费的主体。 这是因为，世界能源需求在2 0 2 0 年将达到1 1 0 。3 5 2 亿吨标准煤，如此巨大的能 源需求是任何一种新能源在短期内都无法满足的，而矿物燃料的储量目前看依 6 第一章绪论 然较为丰裕，价格也比较低廉。有人估计，矿物燃料按目前的开发利用强度和 回收率，仍可供全世界1 0 0 。2 0 0 年。同时，矿物燃料开发利用的技术也比较成 熟，并已经系统化和标准化。建立适合新能源发利用的新技术体系尚需较长一 段时间。 第二，能源开发利用所造成的环境问题日趋严重。目前，在许多发展中国 家，城市大气污染已达到十分严重的程度，在欧洲和北美，出现了超越国界的 大气污染，形成了广泛的环境酸化，上千个湖泊的湖水酸度达到了不能支持鱼 类生存的程度，酸性气体所造成的腐蚀损失，每年高达1 0 亿美元。欧洲的部分 土壤，其树根部1 0 0 厘米深度内已经酸化。据较为保守的估计，欧洲仅材料腐 蚀和鱼类损失，每年就达3 0 亿美元，若计入庄稼、森林和人体健康受到的损害， 每年将超过1 0 0 亿美元。目前全球性的能源环境问题主要为：酸雨、臭氧层破 坏、水资源污染、温室气体排放等。国际能源机构1 9 9 7 年1 1 月公布了1 9 9 5 年 全球二氧化碳排放调查，美国：2 3 7 ，人均1 9 8 8 吨，中国：1 3 6 ，人均2 5 1 吨，俄罗期：7 0 ，人均1 0 4 4 吨，日本：5 2 ，人均9 1 7 吨。 第三，能源生产消费结构将出现多元化趋势，特别是可再生能源和核能将 会发挥较大的作用。目前，可再生能源提供了世界所需能源的2 0 以上，其中 1 4 是生物质能，6 是水能。预计今后水电和柴薪的消费量每年将增加1 0 。 此外，核能也将成为发电最有希望的潜在能源之一。1 9 9 7 年，全球能源消费结 构为，煤炭2 7 ，天然气2 3 ，石油4 0 ，核能7 ，水能3 。世界电力燃料 构成为，煤炭3 6 ，水能2 2 ，核能1 7 ，天然气1 6 ，石油9 。据世界观 察研究所的预测分析，未来的能源需求将具有如下特点：( 1 ) 化石燃料消耗将 持续增长，1 9 9 6 年为8 1 亿吨油当量，占世界商品能源的8 5 ，石油消费增长 2 3 ，达3 3 亿吨的历史水平，产量达7 0 年代水平，预计2 0 0 5 2 0 1 5 年期间， 全球石油产量达最高之前，仍可增产2 0 3 0 ；1 9 9 6 年世界煤炭消费增长1 8 ， 其中，欧洲煤炭消费持续下降，美国增长3 7 ，中国增长4 5 ；天然气消费 增长4 5 ，是1 9 8 8 年以来最高增速，预计其高速增长期将会到来，并在许多 领域替代煤炭和石油。( 2 ) 地热发电增加，1 9 9 6 年装机容量增长5 5 ，达 7 1 3 7 m w ，全球有2 5 0 个地热电站，发电量占1 。( 3 ) 风力发电继续增长，1 9 9 6 年装机容量增长2 6 ，达6 0 7 0 m w ，为增长最快的能源。( 4 ) 光伏电池销售保 7 江苏大学博士学位论文：能源经济系统能源开发、配置及能源约束下经济增长的研究 持增长，1 9 9 6 年增长1 5 5 ，美国为最大出口国。1 9 9 7 年美国发起“2 1 世界建 筑物”运动，预计2 0 1 0 年1 0 0 万建筑将安装光伏电池，其未来的市场结构为： 4 5 住宅、村庄、水泵系统供电，3 6 通讯及其他远程设施，1 4 联网发电，5 手表等小型产品供电。发展中国家2 0 亿人口无电，市场潜力巨大，世行1 9 9 7 年提出一项光伏电池市场改造计划内，投资3 0 0 0 万美元用于其发展。 英国世界煤炭研究院对世界煤炭工业发展作了如下预测：1 9 9 7 年全球硬煤 生产3 7 7 5 m t ，预测2 0 1 0 年，其产量为5 0 0 0 m t 。国际能源机构的预测为：2 0 1 0 年全球煤炭发电比重达4 0 ，2 0 2 0 年将达7 0 0 0 m t 。 由上述可见，发达国家由于价格影响和对环境问题的关注，能源的需求增 长将可能减缓，有些国家和地区还有可能下降，新能源和可再生能源的开发将 引起重视，并继续在降低能耗和利用替代能源上努力。发展中国家由于人口和 经济增长迅速，能源需求量增长较快。预计到2 0 5 0 年，发展中国家的人口将有 可能达到9 0 亿，预计到那时的能源消费量将提高2 5 倍，这将导致发展中国家 在全球的总能耗份额由1 9 9 0 年的1 4 增加到下个世纪中叶的大约2 届。如印度 对石油产品的需求可能从1 9 8 5 年的3 3 4 4 万吨增加到7 5 8 8 万吨，增长1 倍多。 1 4 我国能源资源的特点与现状 1 4 1 我国能源资源特点 第一，人均能源资源相对不足，资源质量较差。我国常规能源资源的总储 量就其绝对量而言，是比较丰富的。能源资源总量约4 万亿吨标准煤，居世界 第三位。据地质工作者对煤炭资源进行远景调查结果，在距地表以下2 0 0 0 米深 以内，预测煤炭资源远景总量达5 0 5 9 2 亿吨。截止1 9 9 6 年底，煤炭探明储量 1 0 2 7 3 亿吨，为资源总量的2 0 3 。其中，精查储量2 5 1 0 亿吨，占2 4 4 ；详 查储量1 8 1 5 亿吨，占1 7 7 ；普查与找煤储量5 9 4 8 亿吨，占5 7 9 。历年己 累计采煤2 4 8 亿吨，现保有储量1 0 0 2 5 亿吨，其中已占用储量2 5 5 6 亿吨，占 2 5 5 ；未动用储量7 4 6 9 亿吨，占7 4 5 ，其中精查储量8 9 3 亿吨，仅占未动 用储量的1 2 。剩余储量中还有一些是非经济可采储量，且勘查储量严重不足， 储采比不足百年。由于煤是我国能源的主体，故其在国民经济发展中起着举足 8 第一章绪论 轻重的作用。因此，煤炭资源的这一并不乐观的现状，对我国经济持续发展有 相当大的影响。中国石油的资源量为9 3 0 亿吨，最终可采石油储量1 4 0 亿吨。 至1 9 9 6 年底，累计探明石油可采储量5 2 6 亿吨，占最终可采资源量的3 7 6 ， 历年已累计采原油3 0 3 6 亿吨，剩余可采石油储量2 2 2 4 亿吨，居世界第1 1 位。 储采比仅为1 4 年。且从1 9 8 5 年以来，新增可采储量均低于当年采出量，后备 石油资源严重不足。中国天然气的资源总量为3 8 万亿立方米，最终可采量1 0 5 万亿立方米