（系统工程专业论文）能源的最优配置及经济可持续增长的研究.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 本文利用经济学原理，经济增长理论及经济动态的最优控制 理论，研究了作为国民经济建设最基本的物质基础一能源资源的 最优配置问题。具体内容有不可再生能源的最优配置，可再生能 源的最优配置以及一定时期内能源在人们日常生活和国民经济 生产的最优配置问题。着重讨论了贴现率、能源生产成本、能源 价格等因素对能源消费的影响。第二章讨论了不可再生能源在市 场调节下的两期最优配置；不可再生能源在国家调控下的两期配 置；考虑开采成本的不可再生能源的连续多期最优配置。第三章 讨论了不考虑开采成本时再生能源的最优配置；考虑开采成本时 可再生能源的最优配置。考虑到能源资源既是国民经济生产重要 的生产要素，又是人们日常生活不可或缺的消费资料，本文第四 章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。第五章在经济增 长模型中引入能源约束，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。得出结论为： 现代经济增长的源动力是技术进步。实施可持续发展战略是我国 在2 1 世纪能源发展的战略选择。 关键词：能源，经济增长，不可再生能源，可再生能源，配置， 均衡，效用 江苏大学硕l 学位论文 a b s t r a c t t h i sp a p e rn s e $ e c o n o m i c sp r i n c i p l e ，e c o n o m i cg r o w t ht h e o r ya n do p t i m u m c o n t r o lt h e o r yo ft h ee c o n o m i cf o rt h eo p t i m u mc o n f i g u r a t i o no fe n e r g y , t h em o s t h a s i cm a t e r i a lo fn a t i o n a le c o n o m y t h ec o n c r e t ec o n t e n ti n c l u d e st h eo p t i m u m c o n f i g u r a t i o no fn o n - r e c y c l i n ge n e r g y , t h a to fr e c y c l i n ge n e r g ya n dt h a to fb e t w e e n d a i l yl i f ea n dp r o d u c t i o nn a t i o n a le c o n o m yi nac e r t a i np e r i o d w el a ys t r e s so n d i s c u s s i n gt h ei n f l u e n c eo fd i s c o u n tr a t e ，p r o d u c t i o nc o s to fe n e r g ya n dp r i c eo f e n e r g yu p o nt h ec o n s u m p t i o no fe n e r g y i nc h a p t e r2w ed i s c u s st h et w o - p e r i o d n o n - r e c y c l i n ge n e r g yu n d e rm a r k e tr e g u l a t i o n ，t h a tu n d e rn a t i o n a lc o n t r o l ，a n dt h a to f s e r i a lm u l t is t e pm o d e l i nc h a p t e r3w ed i s c u s so p t i m u mc o n f i g u r a t i o nm o d e lo f r e c y c l i n ge n e r g yw h e ni g n o r i n gt h ep r o d u c t i o nc o s ta n dw h e nc o n s i d e r i n gi t c o n s i d e r i n gt h a te n e r g yr e s o u r c ei sn o to n l y t h ei m p o r t a n tp r o d u c t i o nf a c t o ro f n a t i o n a le c o n o m yb u ta l s ot h ei n d i s p e n s a b l ec o n s u m p t i o nm a t e r i a li nt h ed a i l yl i f e , i n c h a p t e r4w ec o n s t r u c tt h em o d e lf o re c o n o m yg r o w t hc o n s i d e r i n gt h et w o n e s so ft h e e n e r g yc o n s u m p t i o n f u r t h e r m o r e ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fac e r t a i nt o t a lo fe n e r g y c o n s u m p t i o n ，w ea n a l y z eh o wt oc o n f i g u r et h el i m i t e de n e r g yr e s o u r c eb o t hi nt h e c o n s u m p t i o nf i e l da n di nt h ep r o d u c t i o nf i e l ds oa st om a x i m i z et h es u mo fs o c i a l u t i l i t yo fe n e r g yc o n s u m p t i o n i nc h a p t e r5w ei n t r o d u c et h er e s t r a i n to fe n e r g y u 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 i cg r o w t hm o d e l s ，d i s c u s s e dh o wt or e a l i z e e c o n o m i cs u s t a i n a b l eg r o w t ha n ds o c i a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tu n d e rt h ec o n d i t i o n o f s u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o no f e n e r g y a n dd r a wt h ec o n c l u s i o n ：t h es o u r c em o t i v ef o r c e o ft h em o d e me c o n o m i cg r o w t hi st h ep r o g r e s so ft e c h n o l o g y t h ei m p l e m e n to f s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t s t r a t e g yi st h es t r a t e g i cc h o i c eo fe n e r g yd e v e l o p m e n tf o ro u r c o u n t r yi nt h e2 1 s tc e n t u r y k e y w o r d ：e n e r g y ，e c o n o m i cg r o w t h ，n o n r e c y c l i n ge n e r g y ，r e c y c l i n ge n e r g y ， c o n f i g u r a t i o n ，e q u i l i b r i u m ，u t i l i t y 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，同意学位保 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。 不保密回。 学位沦文作者签名：枋宕杯 沙、 年 目惩h a 决 指导教师签名： 尘广可j 2 一n 中年 r j 7r y i o l 6 0 n 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已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，均已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：移红参 日期：2 ，o 弘年；月3 日 扛苏大学硕士学位论立 第一章能源系统工程与经济增长理论概述 1 1 引言 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。人们的物质文明和精神文明都离不开能源。如果说人们日常生活中的各 神消费是有原材料、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，能源闯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1 3 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r 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日常生活最基本的资源已成为经济发展的障 碍。有关资科表明，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。 能源作为社会迸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丌发， 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，能源与入口、环境、经济增长乃止整个国民经济存在复杂的传递和反馈作 用，因此必须用系统工程的方法来分析和研究。 江苏大学硕i ：掌位论文 1 2 能源系统工程概述 1 2 1 基本概念 能源是可被人类利用并出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亿万年形成的，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( j x l 能、太阳能和水电能等) 。根掘生 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( 或总消费量) 中各 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：从总消费量分柝能源结构，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于部门组成。这些环 节彼此制约和相互影响而形成个复杂的整体，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“。 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 江苏大学殒 二学位论文 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。这些特征就使碍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、篚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自j 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。 江苏人学预i t 学位论文 1 2 2 世界及我国能源现状分析 新世纪之初，国际能源组织( i e a ) 、各国的能源组织或部门及许多其它国 际组织对2 l 世纪的世界能源形势进行了大量的分析研究，并发表了许多报告。 例如，世界能源组织就发表了约5 0 0 页的世界能源展望。能源资源是地球亿 万年来形成的宝贵财富，也是人类生存和发展不可或缺的血脉。当今世界常规能 源资源的消耗速率远远超过了资源的再生能力和人类开发新能源的能力。目前全 世界煤炭探明剩余可采储量为l 万亿吨，可采年限为2 0 0 年左右；全球石油探明 剩余可采储量为1 4 0 0 亿吨。可采年限为4 0 年：天然气的探明剩余可采储量为 1 4 0 万亿立方米，也将在7 0 年内采完。第1 5 届世界石油大会认为上述石油资源 的探明程度为7 9 。因此，石油短缺将不可避免地在本世纪中叶出现。 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，葙查储量2 5 t 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，其中己占用储量 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 l 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，累计探明天然气储量近l 万亿立方米，占预测最终可采储量 的9 5 ，累计采出天然气约3 0 0 0 亿立方米，剩余可采储量约7 0 0 0 亿立方米， 储采比约为3 2 年；中国煤层气预测资源量为3 5 万亿立方米，相当于4 5 0 亿吨标 准煤，排世界第三位，但尚未成规模开发利用”1 。英国电力预测我国煤炭的可采 年限为8 0 年，石油的可采年限为4 0 年，天然气的可采年限为5 0 年。这个预测 虽然不一定准确，但是我国化石能源资源难以保证本世纪我国经济和社会发展的 需求，并且浪费依然严重，使本来就短缺的资源过度递减，确是不争的事实。这 个问题涉及到国家经济安全，必须引起我们高度重视。同时，由于我国人口众多， 人均能源资源相对匮乏：我国人口占世界总人口2 0 ，已探明的煤炭储量占世界 4 扛苏大学顶1 ：学位论文 储量的1 1 、原油占2 4 、天然气仅占1 2 。人均能源资源占有量不到世界平均 水平的一半。石油为1 1 0 ，天然气仅为1 2 0 。我国现在人均能源消费量仅为1 1 7 吨标准煤，不足世界人均能源消费水平24 吨标准煤的一半，居世界第8 9 位。 仅为发达国家的1 5 1 1 0 是俄罗斯的1 7 ，是美国的1 1 0 。而且我国能源分 布极不均衡。煤炭资源分布具有东少西多、南贫北丰、相对集中的特点。以东西 划分，已知储量中西部为8 7 1 5 亿吨，占8 7 ，东部为1 3 1 0 亿吨，占1 3 ；以南 北划分，北部为9 0 7 0 亿吨，占9 0 ，5 ，南部为9 5 5 亿吨，占9 5 。这一特点决 定了中国煤炭“北煤南运”、“西煤东调”的发展格局。石油、天然气资源量分稚 不均衡，相对集中在大型瓮地内。东部石油资源量为3 6 3 4 亿吨，占总资源量的 3 9 ，中西部和大陆架海域分别为2 4 7 8 9 亿吨和2 4 6 7 5 亿吨，分别占2 6 7 和 2 6 5 ，南方区所占比例极小。天然气资源主要分布在中部，为11 3 6 月亿立方 米，占2 9 9 5 ，其次是西部，为1 0 7 8 力- 亿立方米，占2 8 4 。中西部天然气资 源量占总量的5 8 4 ；近海大陆架为8 3 9 万亿立方米，占2 2 1 ，构成了天然气 分布的基本格局。我国水能的7 0 资源集中在西南地区。 我国的能源结构以煤为主。按各种燃料的热值计算，在目前的探明储量下， 世界能源资源中，固体燃料和液、气体燃料的比例为4 ：l ，而我国则远远落后 于这一比值。目前，在世界能源产量中，高质量的液、气体能源所占比例为6 0 8 ， 而我国仅为1 9 1 。我国能源在世界的地位见表1 2 2 1 。 表1 2 2 1中国能源在世界的地位单位： 人口g d p 能源总量 煤炭 原油 天然气水电核电 生产2 12 5 51 0 4 7 3 5 74 8o 87 6o 5 5 消费 1 1 1 8 3 7 6 4 90 8 能源结构决定了我国能源生产消费以煤为主。有关统计资料表明，1 9 9 8 年， 原煤在一次能源生产中所占比重为7 4 2 ，在能源消费结构中，所占比重为 7 5 6 。根据u n e p 和u n d p l 9 9 5 年的世界资源报告，在全球能源结构中，世界为： 液体3 7 1 ，气体2 3 7 ，固体2 9 2 ，一次电能9 9 ：发达国家：液体3 6 7 ， 气体2 7 4 ，固体2 4 1 ，一次电能1 1 7 ；发展中国家：液体3 7 3 ，气体1 4 1 ， 固体4 3 7 ，一次电能3 8 ：而中国：液体1 7 5 ，气体1 6 ，固体7 5 ，一次 电能5 9 。 1 9 9 6 及1 9 9 7 年各国能源消费结构比较情况见表1 2 2 2 和表1 2 2 3 所示。 江苏大学项l 学位论文 表l - 2 2 2各国煤炭能源消费结构比较( 1 9 9 6 年) 中国美国英国 消费量m t 1 4 4 7 38 9 l9 7 1 4 发电 3 3 7 8 9 o7 6 9 炼焦 1 2 83 2 1 2 1 工业4 1 57 25 1 民用、商业及其他 1 2 00 6 5 9 表1 2 2 3各国能源消费结构比较( 1 9 9 7 ) 消费总量占世界比 能源消费结构( ) 国家 ( m t c e )重( ) 石油天然气煤炭核电水电 美国 3 0 6 3 02 5 。23 9 。52 6 ，52 4 。68 o 1 4 俄罗斯 9 2 9 36 82 2 1 5 1 3 1 9 5 4 8 2 3 日本7 2 3 3 6 0 5 2 61 1 6 1 7 7 1 6 5 1 6 德国4 8 5 7 4 o 4 0 22 0 92 5 51 2 90 5 法国3 4 9 02 93 7 61 2 85 44 1 82 4 英国3 2 1 32 63 6 13 4 31 8 01 1 30 2 中国1 2 9 2 3 1 0 6 2 0 51 97 5 40 41 8 印度 3 7 1 9 3 o 3 1 98 55 6 2 1 o2 4 世界总计 1 2 1 5 6 0 1 0 0 3 9 92 3 22 7 o 7 32 6 我国能源现状除上述入均能源量相对匮乏，结构不合理之外，还有以下几点 不足。一是能源工业技术水平低下，劳动生产力低；二是由于交通运力不足，严 重制约了能源工业的发展；三是能耗水平高，能源利用率低：尽管我国目前的入 均能源消费量居世界之末( 人均能耗：世界2 0 5 0 4 千克标煤，中国1 1 4 1 2 千克 标煤：人均产能：世界2 1 5 5 7 千克标煤，中国1 0 8 9 2 千克标煤) ，然而我国能 耗强度却跃居世界之前列。据有关部门的调查测算，我国能源系统的总效率( 开 采 加工牛运输 利用) 仅为9 ，不及发达国家的一半。按万美元g d p 能耗分析， 全球平均为4 2 吨标煤万美元，而我国为1 5 7 4 吨杯煤万美元，是其3 7 4 倍。 据有关人士比较，我国目前的万美元国民生产总值能耗比大多数低收入国家高出 5 i 1 倍，工业产品单耗比工业发达国家高出3 0 9 0 。产业结构的不合理、能源 品质低下，管理落后等是造成能耗水平较高的重要原因。四是农村能源问题r 趋 江苏大学硕十学位论文 突出，影响越来越大，其主要表现在以下三个方面：1 农村生活用能严重短缺。 过度的薪柴开发造成大面积植被破坏，引起了水土流失和土壤有机质减少等严重 生态问题。2 随着农业生产机械化和化学化的发展，农业生产的能耗量急剧增长。 3 乡镇工业能耗直线上升，能源利用率严重低下。五是能源环境问题同趋严重， 制约了经济社会发展。以城市为中心的环境污染进步加剧，并丌始向农村蔓延， 生态破坏的范围仍在继续扩大。这一点是我国以煤为主的能源结构所决定的，因 为煤在燃烧过程中，c 0 2 和s 仉排放系数高，1 9 9 7 年我国排放c 0 。量为6 7 亿吨， 其中8 5 是由燃煤排放的，排放s 0 ：量为2 4 0 0 力吨，其中9 0 9 6 是由燃煤排放的。 但我国以煤为主的能源结构在近期内不会有明显的改变。因此，解决环境污染问 题的主要途径是推广清洁煤技术，优化能源结构。六是能源丌发逐步西移。随着 东部、中部地区能源资源的同渐枯竭，_ 开发条件的逐步恶化，在西部丌发的大背 景下，我国能源开发呈现出逐步西移的态势。如何变西部的能源优势为经济优势， 合理开发与有效利用西部丰裕的能源资源是西部大开发战略的关键和重要组成 部分。根据我国东部能源不足的实际，以及西部具有能源发展空间的优势，丌发 西部丰富的能源资源，解决东部地区能源供应矛盾，是东西部经济合作、优势互 补、东西联动双赢战略研究的一项重要课题。同时西部开发战略的实施，能源从 西部流向东部，需要深入研究能源资源是否达到最优配置，需要研究能源结构的 优化问题。 1 3 经济增长理论概述 1 3 1 经济增长理论 经济增长是宏观经济学最重要、最热门的研究领域，是宏观经济学的研究中 心。从经济增长理论的发展历程来看，现代经济增长理论经历了一条由外生增长 到内生增长的演进道路。 现代经济增长理论源于天才的经济学家r a m s e yf 在1 9 2 8 年发表的文章，这 篇文章被认为超前时代几十年。他首次采用变分法来考虑消费者跨时的最优行 为。2 0 世纪4 0 年代末，以h a r r o d - - d o m a r 为代表的资本积累论，在经济增长史 上带来了古典增长理论的复兴，也奠定了现代增长理论的基本框架。2 0 世纪6 0 年代中期，s o l o w ，r 、s w a n ，t 和d e n i s o n ，e 等人提出技术迸步论，为外生经济 增长理论构造了一个比较完整的框架，为论证经济增长机制，阐释各国经济增长 水平的差距提出了一些独到的见解。但这些模式无法摆脱一个内在矛盾，即长期 增长必然离不开收益递增，而新古典经济增长模式的稳定均衡却以收益递减为基 本前提。在此后的十几年中，虽然一些经济学家如c a s s 、k o o g m a n s 等对r a m s e y 江苏大学顾i j 学位论文 f 的模型作了改进，即储蓄率由外生变量变为内生变量，但仍然没有从根本上解 决这一矛盾。直到2 0 世纪8 0 年代中期。以r o m e r ，p 和l u c a s ，r 等人为代表的 一些经济学家，提出了“内生技术变化”，探讨了长期增长的可能前景，开创了 “新经济增长理论”研究的新时代。新经济增长理论的核心是收益递增。通过知 识外溢、r d 活动、入力资本及技术扩散等因素来消除新古典经济增长理论中的 收益递减，从而使长期中经济增长率为正成为可能“。 1 3 2 我国经济增长现状及转变经济增长方式的必要性 改革开发以来，我国已经经历了超过二十年的经济高速增长。经济建设取得 了举世瞩目的伟大成就，创造了中国的“增长奇迹”。按照国家统计局公布的数 据，我国经济平均保持了近1 0 的高增长率，高于改革丌放前的1 9 5 3 - - 1 9 7 8 年 平均增长率3 6 个百分点。同时也远高于世界发达国家的经济增长率。尽管一些 学者对统计的准确性表示怀疑，不过改革期间人民生活水平大幅度改善，国家经 济实力观显提高，确是不争的事实。因此，大多数研究者公认，我国改革开放期 间实际增长率明显高于改革开放前。然而，在经济高速增长的背后，我国经济增 长质量低的问题却越来越突出。由于我国经济高速增长是以资源特别是能源资源 的高消耗、能源的严重浪费为代价的。掘世界银行统计，1 9 9 5 年我国社会劳动 生产率为1 0 9 6 美元，仅相当于美国的2 ，日本的1 4 ，是世界上劳动生产率较 低的国家之一。在能源消耗方面，我国每万元g d p 消耗的能源从1 9 8 5 年的8 6 吨( 标准煤) 下降到1 9 9 7 年的2 吨，能源利用率大幅度提高，但我国仍是世界上 能源消耗较高的国家之一。1 9 9 4 年我国消耗每k g 能源( 石油当量) 生产的g d p 为 0 7 美元，远低于世界平均水平( 2 7 4 美元) 和发达国家平均水平( 3 4 美元) 从 科技投入和科技进步来看，我国技术进步对经济增长的贡献率从8 0 年代初的2 0 提高到现在的3 0 - - - 4 0 ，即便如此。与欧美、1 9 本的科技进步对经济增长的贡 献率6 0 一8 0 仍有很大的差距。我国的科技投入不足、科技成果转化率抵，1 9 9 7 年我国科研可开发经费占g d p 的比重为0 5 ，与高速增长的经济不相适应，同 时也影响了我国科技发展后劲和科技实力的进一步增强。世晃发达国家的科研和 开发经费支出占6 d p 比重平均为2 一3 ，我国科技成果转化率为2 0 ，新产品开 发周期长，美国需6 个月，我国则长达1 8 个月砷1 。 从国际竞争力比较的要素 构成来看，我国只在绝对量和增长率指标上占较强的优势，人均指标和管理、科 研、基础设旌、金融、环境等指标排位很落后。我国经济高速增长与能源相对减 少的矛盾1 3 益突出。一方面，我国能源总量较大，但人均能源拥有量很小，经济 高速增长不断扩大对能源的需求，以现有的技术水平、管理水平和是无法实现的。 因此，提高经济增长质量，克服经济增长和发展中的能源因素制约成为迫切需要 江苏人学颀l 二学位论文 解决的问题。 经济增长方式是一个国家或地区一定时期产业结构和生产要素配鼍的基本 方式也就是决定经济增长的各种要素的组合方式和各种要素组合起来推动经济 实现增长的方式，它是经济增长手段和经济增长目杯的统一，又是经济发展战略 和经济运行机制的有机结合。经济增长方式主要有狈放型增长和集约型增长。它 可以反映一个国家或地区的经济发展规模与经济活动效益状况，是衡量经济增长 质和量的客观依据。一个国家或地区要高效率地配置和使用生产要素，有效避免 和减少生产要素的闲置和浪费，促进经济、社会、人口与生态环境的协调发展， 就必须科学地选择本国或本地区社会生产力发展水平的经济增长方式。同时，还 必须根据经济运行、变化和发展的规律，不断推进经济增长方式的转变相) 。 就我国而言，传统的经济增长方式基本上属于藕放型增长。由于我国自然资 源特别是能源资源的人均拥有量与世界人均拥有量相比非常薄弱。 具体见我国 能源现状 显然，资源消耗型即租放型经济增长方式是人均资源薄弱的中国所 无法承受的。在我国经济发展面l 艋着严峻的能源资源短缺的局面下，党的十五大 报告中提出：“我国经济增长必须着限于全面堤高经济整 本素质和效益，转变经 济增长方式，改变高投入低产出，高消耗低效益的状况。”经济增长方式的转变 已成为我国经济界讨论的热门话题之一。转变经济增长方式具有客观必然佳。当 一个国家或地区选择某种经济增长方式后，则可使其在一定时期内保持相对稳定 性。但是，随着科学技术的发展、生产力水平的提高以及资源、市场、产业结构 等经济条件的变化，就必须适时、适度，适量地推动经济增长方式的转变。经过 几十年的发震，我国传统的租放型经济增长方式已不能适应我国经滚发展螅要 求。客观上存在转变经济增长方式的需要。因此，实现经济增长方式的转变是我 国经济发展的战略性选择。但从进几年发展柬看，经济增长方式仍未有明显转变。 经济生产中的能源消耗高、浪费严重的问题依然没有根本性改变。如果我国国民 经谤增长方式以能源资源商消耗为代价继续下去。将会带来严重的后果。一是许 多重要资源特别是自g 源会牯竭，能源“瓶颈”会越来越突出；二是生态环境会恶 化，人为“自然灾害”将频繁发生；三是经济增长将受阻，甚至萎缩：四是当代 人的生活质量会下降，生存空自j 将越来越小；五是上述后果会遗害子孙后代，人 类社会的延续将成为问题“因此，我们必须肇决执行党中央的英明决策，尽快 实现经济增长方式的转变，以实现经济的可持续发展。 1 4 能源与经济增长关系的经济学分析 人们从事任何一项生产活动都离不歼自然资源、劳动力和资本投入。尤其是 自然资源的丰裕程度、利用状况等，都会对地区经济增长产生有利或不利的影响。 9 江苏大学硕i ：学位论文 有些地区自然资源很丰富，但由于缺乏自然资源丌发技术与人爿，仍然富裕不起 来( 如我国西部一些资源丰富省份) ：有些国家或地区自然资源相当贫乏，却凭借 其先进的技术和人才优势，成为发达国家或地区( 如二战后的同本) 。由此可见， 自然资源的质和量不是经济增长的决定性因素，只是影响因素，对经济起决定性 作用的是一个国家或地区的科技水平、知识水平，归根到底是人的素质。因此， 几乎在所有的经济增长理论中，经济增长被认为只是资本，技术、储蓄率、就业、 制度等的函数，资源能够相互替代或被“其他生产要素替代”。当然，我们不能 由此认为自然资源对经济增长不重要。根掘资源经济学原理，我们至少可以从三 个方面来论述自然资源与经济增长的关系：一、不论任何地区，都会存在一种或 多种资源。对国民经济总产值和人均国民总产值影响最显著：二、自然资源影响 国民经济增长的程度有强有弱；三、在分析经济增长时，可以找出影响经济增长 的“瓶颈”因素。即稀缺性资源】。对我国而言，这种“瓶颈”因素就是能源资 源。 从经济学的角度分析能源与经济增长的关系，一方面是经济增长对能源的依 赖性，即能源促进了经济的增长；另一方面能源的发展要以增长为前提，因为经 济增长促成了能源的大规模开发与利用。显然能源作为经济增长动力因素的同时 也是一种障碍。因为经济的快速增长以及人们对科技的放纵。世界不可再生能源 和物质的消耗正在加速，两者的熵已达到一个非常危险的水平“”。如果对这种消 耗的指数增长态势不加遏止，必将导致能源的耗竭，同时会带来严重的生态和环 境问题。越来越多的经济学家认识到，能源已成为我国经济增长和经济发展的重 要约束之一。 一个国家的能源发展如果不能与经济发展保持相应的数量关系，那么经济发 展就会受阻。这种数量关系体现在三个方面：一是能源消费数量与经济发展数量 之间的关系；二是能源消费增长速度与经济增长速度之间的关系：三是能源建设 时间与经济发展时间之间的关系“”。通常用能源消费弹性系数来反映能源消费 量增长与经济增长之间的比例关系，并且据此来研究经济系统的能源消费效率和 经济发展水平从时间关系上来讲，能源生产建设的周期比较长，但国民经济各 部门能源消费的增长很快，所以要考虑到能源生产建设与经济生产在时间上的配 合并保留适量的能源储备。能源建设必须先行，否则将阻碍国民经济的正常发展。 1 5 能源系统发展的新趋势一一能源可持续利用战略 可持续发展从1 9 8 0 年左右被提出。全球范围内对可持续发展问题的讨论形 成阵阵热潮，但迄今为止，却未形成一致的定义。经济学家、社会学家和自然科 学家等分别从各自学科的角度对可持续发展进行了阐述，给出了各自的定义。( 详 o 江苏大学顾 学位论文 细见文献 1 4 ) 。其中从科技属性定义的可持续发展认为没有科学技术的支持， 人类的可持续发展便无从谈起。因此，有的学者从技术选择的角度扩展了可持续 发展的定义，如司伯斯认为“可持续发展就是转向更清洁、更有效的技术，尽可 能接近零排放或密闭式工艺方法，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗”：世 界资源研究所则认为，污染并不是工业活动不可避免的结果，而是技术差、效益 低的表现，因此他们的定义为：“可持续发展就是建立极少产生废料和污染物的 工艺或技术系统。”目前。最为大家所接受的是1 9 8 7 年布伦特兰夫人提交联合国 的我们共同的未来的报告中所给出的定义：可持续发展是“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”。 可持续发展的内涵十分丰富，其主要原则有： ( 1 ) 公平性原则。可持续发展所追求的公平性包括三层意思：一是本代人之 间的横向公平性；二是世代人之间的纵向公平性；三是公平分配有限资源。 ( 2 ) 可持续性原则。其核心是人类的经济和社会发展不能超越资源与环境的 承载能力。 ( 3 ) 共同性原则。虽然世界各国历史、文化和发展水平是不同的，但是，可 持续发展作为全球发展的总目标，所体现的公平性和可持续性原则是共同的。并 且，要实现这一目标，必须采取全球共同的联合行动。 总之，可持续发展的概念内涵极其丰富，就其社会观而言，主张公平分配， 既满足当代人又满足后代人的基本需求；就其经济观而言，主张建立在保护地球 自然系统基础上的持续经济发展：就其自然观而言主张人类与自然和谐相处。 这些观念是对传统发展模式的挑战。 能源资源是经济发展的基本因素。人类的生产活动和日常生活离不开能源， 但能源又是有限的，这就形成了能源与经济发展之间的矛盾。可持续发展提出， 要反恩人类过去的生产和消费方式，改善人类利用能源资源的效率，关注资源特 别是能源在代际间的分配和利用，指明了人与自然和谐发展的新道路。 自然资源特别是能源资源的可持续利用是经济可持续发展的基础和基本条 件。可持续发展的本质是人类社会自身的永续生存和发展，而自然资源支持着自 身及人类的持续发展，其承载力限制着人口数量，也制约着人类社会结构的规模。 没有能源系统的持续发展和能源的永续利用，人类的持续发展将是一句空话。同 时，能源的利用与经济的发展是相辅相成的关系。不能盲目地坚持或停止能源的 利用。只有坚持经济的不断发展，积累资金和技术，才| 能更有效地节约和保护能 源，实现能源的可持续利用。 江苏人学琐 j 学位论文 1 6 研究的内容和意义 本文利用经济学原理，经济增长理论及经济动态的最优控制理论，研究能源 作为国民经济建设不可缺少的动力资源的最优配置问题。具体内容有不可再生能 源的最优配置，可再生能源的最优配置以及一定时期内能源在人们日常生活和国 民经济生产的最优配置问题。着重讨论了贴现率、能源生产成本、能源价格等因 素对能源消费的影响。讨论如何在能源约束之下是实现经济的可持续增长。 就不可再生能源而言，由于其储量是有限的，不可能实现对它的永续利用。 所以其最优配置的实质就是它的最佳耗竭速度，而最佳耗竭速度意味着要给人类 留有足够的时间去探索发现新的替代能源。不能在人类找到新能源之前将某一种 或几种重要的不可再生能源耗尽，这样会影响经济的可持续发展及人类的持续生 存。但是人类探索新能源是一个艰难而漫长的过程，加上目前我国几种重要的不 可再生能源的采储比并不乐观，因此在保证经济持续增长和发展的前提下，对不 可再生能源的消耗一定要有节制，加强对不可再生能源的保护和节约。本文讨论 了不可再生能源的市场调节下的两期最优配置；国家调控下的两期配置；考虑歹i = 采成本的连续多期最优配置。 可再生能源与不可再生能源的重要区剐在于它具有可持续性。能源的永续利 用在很大程度上取决于对可再生能源的合理开发和利用。由于可再生能源的再生