频繁发生的自然灾害再次敲响了气候变化的警钟，提醒人们必须立即采取有力措施控制全球气候变暖。在艰巨、复杂的挑战面前，中美两国看到了同样的机会——发展可再生能源与提高能效。2009年2月，希拉里访华时强调了美中两国加强清洁能源和气候变化领域合作的重要性，并对两国在清洁能源等领域已开展的合作表示赞赏。对可再生能源政策与重点行业节能的减排效应进行测算，对我国制定进一步的可再生能源发展规划和节能减排政策具有重要的参考价值。
一、中美能源消费结构对比分析
美国能源署对能源大的分类为：液体燃料、煤炭、天然气、可再生能源和生物能源、电力。相对中国来说，美国的能源类型更为多元化，可再生能源和生物能源已经在工业、民用和商业部门广泛应用。图1显示，2008年，美国96%的煤炭用于工业（与中国工业部门耗煤比例基本相当），其他部门的煤耗非常少，其中交通业的煤耗为0。对液体燃料来说，美国70%的液体燃料用于交通，24%的液体燃料用于工业，商业和民用消费的液体燃料非常少。对天然气来说，美国48%的天然气用于工业，30%用于民用。对可再生能源和生物能源来说，79%用于工业，17%用于民用。对电力来说，美国37%的电力用于民用，35%的电力用于商业，28%的电力用于工业，交通的电耗为0。对电损耗来说，37%的电损耗出现在民用部门，36%的电损耗出现在商业部门，27%的电损耗出现在工业部门。
为了便于对比分析中美能源消费，将中国经济系统分为工业、商业、交通和民用四大产业部门。根据数据的可得性，将国内的能源类型分为煤炭、液体燃料、天然气和电力。其中液体燃料按照世界能源委员会的定义，指煤油、柴油、石油及任何同等的液体燃料。
由图2显示，2005年，中国95.3%的煤炭用于工业，0.7%的煤炭用于商业，0.3%的煤炭用于交通业，3.7%的煤炭用于民用部门。对液体燃料来说，中国74.6%的液体燃料用于工业，5.6%的液体燃料用于商业，18.9%的液体燃料用于交通业，0.9%的液体燃料用于民用部门。对天然气来说，中国76%的天然气用于工业，4.3%的天然气用于商业，2.8%的天然气用于交通业，17%的天然气用于民用部门。对电力来说，中国78.6%的电力用于工业，8.4%的电力用于商业，1.7%的电力用于交通，11.3%的电力用于民用部门。4类能源在中国工业部门中的消费都超过了70%，尤其是煤炭，在工业部门的消费比例高达95.3%。可见，中国目前的节能减排潜力将主要存在于工业部门。美国的能源消费结构相对我国来说是较为合理的。对比人均能耗和人均GDP能耗更能说明这种能源消费结构的经济意义。
图3显示，美国和日本这样的发达国家人均能耗远远高于我国，但是美国和日本的人均GDP能耗却非常之低，仅为我国的0.19倍和0.12倍。这主要得益于这些国家工业生产领域能源消费结构的合理性和能源的高效利用，也得益于这些国家的第三产业发展迅猛。印尼的工业特别是重工业发展迟缓，而人均GDP水平与我国较为接近，人均GDP能耗都比我国低很多，仅为我国的0.4倍。人民币币值过低是造成我国人均GDP能耗高的一个原因，但能源消费结构不合理、能源的低效利用仍是我国人均GDP能耗高的主要原因。
另外，从图1、图2对比看，美国民用部门的电消费比例为中国的3.3倍，而且电损耗的比例在4个部门中最高。美国民用部门的天然气消费比例为中国的1.8倍。并且2005～2008年美国能源消费总量年均为中国的1.5倍，美国人口数不及中国的1/4。可见美国的人均居民能源消费远比中国高。根据生产空间和二氧化碳处理空间（与能源消费成正比）算出的2005年人均生态足迹，美国人的为10公顷,世界平均为2公顷,中国人的仅为1公顷。美国的大量生产、大量消费的经济运行方式和生产高效、消费低效的国民文化，是促成美国民用部门能源消费比例较高的主要原因，这一点是不值得我们借鉴的。
下面将分析各类能源在中国42个细分的产业部门之间的消费结构，便于从中观层面掌握我国各类能源的消费结构，制定可操作的产业节能减排计划。
二、2005年中国42个产业部门的能源消费结构分析
参考《中国能源统计年鉴》对九类能源：煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力在48个产业部门的消费量统计，并对照中国2005年62个部门投入产出表的部门分类，根据项目研究需要将中国经济系统分为四大产业、42个部门,通过分析各类能源在各个产业部门间的消费结构以及各个产业部门的单位GDP能耗，便于从产业的角度更进一步研究如何提高能源的使用效率。
煤炭消费
2005年，煤炭消费量在中国各个产业部门间的分布差异很大。80%的煤炭消费量集中在如下几个产业部门中：电力、热力生产和供应业部门煤炭消费量最多，占煤炭消费总量的48.7%。黑色金属冶炼及压延加工业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的8.8%；石油加工、炼焦及核燃料加工部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的8.7%；非金属矿物制品业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的7.7%；煤炭开采和洗选业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的6%。4%的煤炭等用于生活消费。相对于煤炭的消费结构来说，焦炭消费量在各个产业部门间的分布更为集中。85.3%的焦炭消费在黑色金属冶炼及压延加工业部门中；6.9%的焦炭消费在化学原料及化学制品制造业部门。
中国煤炭消费较高的几个产业部门主要产品的单位能耗同美国、日本进行比较，2003年，中国和日本水泥的综合能耗之比为1.41，吨钢的可比能耗之比为1.12，火电厂供电综合能耗之比为1.22；1994年，中国和美国原煤耗电之比为1.84。相对于工业节能水平较高的日本和美国来说，中国这几个主要的煤炭消费部门仍存在很大节煤潜力。
各类液体燃料消费
中国86.5%的原油消费在石油加工、炼焦及核燃料加工业部门；8.4%的原油消费在化学原料及化学制品制造业部门。50.9%的汽油消费在交通运输、仓库和邮政业部门；18.9%的汽油消费在其他服务业部门；6.3%的汽油消费在生活消费部门；6.2%的汽油消费在批发、零售业和住宿、餐饮业部门。81.9%的煤油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门；9.9%的煤油消费在其他服务业部门。45.7%的柴油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门；16.7%的柴油消费在农业部门；9.3%的柴油消费在其他服务业部门。27.4%的燃料油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门；26.9%的燃料油消费在电力、热力生产和供应业部门；12.4%的燃料油消费在非金属矿物制品业部门；9.2%的燃料油消费在石油加工、炼焦及核燃料加工部门；7.6%的燃料油消费在化学原料及化学制品制造业部门。各类液体燃料在产业部门间的消费也非常集中，这说明，各类液体燃料的节能工作可以主要集中在其消费量大的几个产业部门。
天然气消费
中国33%的天然气消费在化学原料及化学制品制造业部门；17.8%的天然气消费在石油和天然气开采业部门；17.0%的天然气消费在生活消费部门（用于生活消费）；5.6%的天然气消费在非金属矿物制品业部门。
电力消费
中国14.8%的电力消费在电力、热力生产和供应业部门；11.3%的电力消费在生活消费部门（用于生活消费）；10.2%的电力消费在黑金属冶炼及压延加工业部门；8.5%的电力消费在化学原料及化学制品制造业部门；5.9%的电力消费有色金属冶炼及压延加工业部门；5.7%的电力消费在非金属矿物制品业部门；5.4%的电力消费在其他服务业部门。电力的消费在产业部门间的分布相对平均。这说明，电力的节能工作涉及的行业较多，实施起来难度也较大。
三、可再生能源发展规划的减排效应
我国已公布的可再生能源中长期发展规划中，确定到2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量的比例为10%，到2020年可再生能源占到能源消费总量的15%。
至2006年底，中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤(不包括传统方式利用的生物质能)，约占一次能源消费总量的8%，比2005年上升了0.5个百分点，其中水电为1.5亿吨标准煤，太阳能、风电、现代技术生物质能利用等相当于5000万吨标准煤。这为2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量的比例10%的目标迈出了坚实的一步。
假定2010年可再生能源占全国一次能源消费总量的比例为10%（比2005年增加了2.5个百分点），这些可再生能源全部用于替代一次能源消费中煤炭的消费，相当于2010年煤炭消费占全国一次能源消费总量的比例比2005年下降了2.5个百分点，而其他一次能源占全国一次能源消费总量的比例不变。
根据对中国各类能源消费量及其变动趋势分析、中国42个产业部门能源消费结构分析和中国各类能源消费排放二氧化碳的趋势分析，基于中国2005年能源投入占用产出表，在中国2010年实现可再生能源发展规划目标的条件下，可以测算42个产业部门因煤炭、石油和天然气消费而排放的二氧化碳量及可再生能源政策的减排效应（结果表1）。
由表1知，2010年，来源于煤炭消费的二氧化碳排放量中，排在前五位的产业部门及其占因煤炭消费而排放二氧化碳总量的比例分别是：电力、热力的生产和供应业，48.7%；黑色金属冶炼及压延加工业，8.9%；石油加工、炼焦及核燃料加工业，8.7%；非金属矿物制品业，7.7%；煤炭开采和洗选业，6%。
来源于石油消费的二氧化碳排放量中，排在前五位的产业部门及其占因石油消费而排放二氧化碳总量的比例分别是：石油加工、炼焦及核燃料加工业，51.7%；交通运输、仓储和邮政业，18.9%；化学原料及化学制品制造业，5.9%；农业，4%；其他服务业，4%。
来源于天然气消费的二氧化碳排放量中，排在前五位的产业部门及其占因天然气消费而排放二氧化碳总量的比例分别是：化学原料及化学制品制造业，33%；石油和天然气开采业，17.8%；生活消费，17%；非金属矿物制品业，5.6%；石油加工、炼焦及核燃料加工业，4.2%。
总的二氧化碳排放量中，排在前五位的产业部门及其占二氧化碳排放总量的比例分别是：电力、热力的生产和供应业，40.1%；石油加工、炼焦及核燃料加工业，15.7%；黑色金属冶炼及压延加工业，7.3%；非金属矿物制品业，6.7%；化学原料及化学制品制造业，6%。总的二氧化碳排放量高的部门基本上是来源于煤炭消费的二氧化碳排放量高的部门。
如果2010年全国一次能源消费的比例结构与2005年相同，没有新增的可再生能源对煤炭的替代，2010年二氧化碳的排放量将增加19561.11万吨。即2010年可再生能源政策的减排效应可减少19561.11万吨二氧化碳。
四、重点耗能行业节能的减排效应
1．钢铁、有色、化工、建材行业
国办发〔2008〕80号文件“国务院办公厅关于印发2008年节能减排工作安排的通知”中，对重点领域节能提出如下目标：继续推动钢铁、有色、化工、建材等重点耗能行业节能，提高能源利用效率。深入开展千家企业节能行动，力争全年实现节能2000万吨标准煤。这个节能任务相当于2005年钢铁、有色、化工、建材能耗的3.5%。根据测算，如果该目标可以实现，2008年将可减少4592万吨二氧化碳的排放量。
2．电力、热力的生产和供应业
根据对我国产业部门间煤炭消费结构的分析，2005年电力、热力的生产和供应业的煤炭消费量最多，占我国煤炭总消费量的43.9%。如果2008年电力、热力的生产和供应业的煤炭消费相对于2005年节能3.5%，则可节能3696.2万吨标准煤，可减少8486.5万吨二氧化碳的排放量。在相同的节能比例下，电力、热力的生产和供应业比钢铁、有色、化工和建材4个行业总的节能量和减排效果明显很多。
五、政策建议
1. 着重加强各类能源在某些重点行业的节能减排工作
依据测算结果，在按规划发展可再生能源的情景下，二氧化碳的排放量主要集中在几个产业部门，而且重点耗能行业的节能减排效果明显好于其他行业。建议煤炭的节能减排工作重点集中在：电力、热力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业和石油加工、炼焦及核燃料加工业。石油的节能减排工作重点集中在：石油加工、炼焦及核燃料加工业和化学原料及化学制品制造业。汽油、煤油、柴油、燃料油的节能减排工作重点集中在交通运输、仓储和邮政业。
2.加强清洁煤技术的研发与国际合作
根据可再生能源的发展规划，2020年可再生能源占到能源消费总量的15%。长期来看，可再生能源离未来替代传统能源与改善环境重任的角色还有很远的距离。我国可开采的煤炭资源比石油资源多一到两个数量级。大力发展清洁煤技术，用我国相对丰富的煤炭资源弥补石油等能源的不足，是可再生能源替代传统能源的发展过程中，解决我国能源和环境问题的可行选择。美国政府组织并支持对煤炭的洁净利用研究已有30多年的历史，已投入十几亿美元的经费，1986年开始实施洁净煤技术示范计划（CCTDP），2002年开始实施创新技术示范项目——洁净煤发电计划（CCPI）。中国和美国可以在该领域加强技术研发的合作与交流。南非在该领域也有很多成功的经验值得我国借鉴。
3.进一步修改和完善《可再生能源法》
20世纪70年代两次石油危机后，许多国家纷纷加强了能源立法。其中，《美国能源政策法2005》长达1720多页，不但内容非常充实，而且可操作性强，在将各项政策目标尽可能量化的同时，还制定出具体的财税措施、管理程序和奖惩办法。我国现行的《可再生能源法》是部指导性和原则性的法律，可操作性亟须改进。建议各相关部委和各省进一步出台与现行《可再生能源法》条款相匹配的细则；制定有关标准和规范（包括主机、部件、配件、可靠性、使用寿命等方面的标准，以及检测设施及质检手段的配套完善等），增强可再生能源法的可操作性。
4.增加我国对可再生能源的投入
目前，我国能源研究开发费用占GDP的比例非常低，只有日本的1/70、法国的1/30、美国的1/25，占全国研究开发费用比例也大大低于发达国家。由于缺乏足够的资金进行研究和开发，很多可再生能源的关键技术和设备依赖进口。建议将可再生能源的技术难点纳入国家自然科学基金、“973”、“863”和产业化攻关计划；同时将可再生能源的建设项目纳入各级政府的财政预算和计划。走一条自主研发和自主创新的道路。
刘秀丽 汪寿阳（作者分别系中国科学院预测科学研究中心副研究员，预测科学研究中心主任助理；中国科学院数学与系统科学研究院副院长，预测科学研究中心主任，研究员，博士生导师。
本项研究受中华人民共和国住房和城乡建设部课题“建筑节能标准对国民经济和社会发展影响的模型测算”、国家自然科学基金（70701034，60874119）、中国科学院数学与系统科学研究院院长科研基金和中国科学院知识创新工程重大项目（KSCX1-YW-09-04）资助。
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