低碳转型背景下煤炭消费率先达峰的路径与政策研究

国家社会科学基金重点项目“促进能源转型的能源体制革命理论框架与实现机制研究”（18AGL016）；中国社会科学院登峰战略优势学科（产业经济学）项目（2023）；中国社会科学院青年学者资助项目“碳中和目标下的我国能源转型的机理和路径”。

 

未来40年，低碳转型已成中国的发展大势。煤炭消费行业作为中国二氧化碳排放最多的来源，在能源消费结构中仍占到近60%的比例，其消费率先达峰对于中国实现低碳转型发展具有重要的支撑作用，是中国产业实现低碳转型的基础保障。目前，中国已经进入经济高质量发展的新阶段，绿色低碳发展理念下的产业结构调整升级已经成为重要内容，主导煤炭消费的煤电、冶金、化工、建材等“三高”产业将成为减污降碳的先锋部队。国家已经出台了相关行业清洁改造的实施方案。这些煤炭消费行业率先达峰，对于拥有“三高”行业占比较高的产业结构基础的低碳转型，具有重要的战略支撑意义，有利于中国统筹推进产业结构绿色低碳调整升级与能源绿色低碳转型，转换成经济高质量发展的新动能。同时，在“富煤贫油少气”的能源禀赋情况下，煤炭对于中国经济社会发展具有重要的安全保障作用，煤炭消费率先达峰对于保障中国能源安全和经济安全具有十分重要的兜底作用。新的形势下，煤炭消费率先达峰不仅能够为能源转型和防范可再生能源不稳定、不安全带来的能源系统风险，提供兜底保障，还能平抑中美贸易摩擦深化、新冠病毒感染疫情延续和俄乌冲突激化综合影响下的断链风险、价格风险等带来的经济冲击。2021年中央经济工作会议指出，要立足于以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，狠抓绿色低碳技术攻关，加快建设能源强国。中国共产党第二十大次全国代表大会报告也指出，要加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系。如何统筹煤炭对经济社会发展的支撑作用和煤炭消费的碳减排引领作用是一项具有重大理论和现实意义的研究。基于此，本文从煤炭消费率先达峰的角度开展研究。结构安排如下：第一部分为文献综述部分，主要梳理已有的影响煤炭消费需求的因素及预测方法的研究，以及低碳转型对煤炭消费需求的影响及可能路径研究；第二部分为研究方法和理论模型介绍；第三部分为分析结果及解释；第四部分为低碳转型背景下煤炭率先达峰的路径及促进中国煤炭率先达峰的政策建议。

 

文献综述

 

（一）煤炭消费需求的影响因素

 

影响中长期煤炭消费需求变化的因素主要有3类：一是从需求侧的角度研究最终能源使用在总量、利用方式和消费结构等方面的变化，二是从生产侧的角度研究替代能源的技术进步和规模扩大对煤炭产生的挤出和替代效应，三是政府在生态文明建设和应对气候变化等方面的政策约束对煤基能源开发和利用的限制[1]。现有的研究绝大多数是从供需的角度对煤炭消费总量、消费结构、消费增长进行影响因素分析。如张伟等[2]分析表明，经济增长、产业结构、能源消费结构和能源效率是影响中国煤炭消费增加的四大因素；魏楚等[3]研究发现，地区煤炭资源禀赋、农村居民住房面积与供暖用煤需求量存在显著的正相关关系；王长建等[4]构建供给侧的LMDI模型和需求侧的IO-SDA模型，分析了中国煤炭消费的供给侧与需求侧演变特征。除此之外，还有从能源替代的视角分析天然气价格和风能利用导致煤炭消费需求下降的研究[5]。

 

（二）煤炭消费需求预测的方法及模型

 

从目前实证分析煤炭需求的文献看，采用的预测方法可分为3类，即直接预测法、间接预测法、综合预测法。直接预测法是根据煤炭需求的历史数据，找出其随时间变化的规律，建立预测模型，然后再根据模型进行预测。间接预测方法是对煤炭需求及其影响因素的因果关系分析，并以这些关系为依据进行预测。在实证预测中，找出煤炭需求量与影响因素的相关关系，并用确定的函数关系进行描述，进而预测煤炭需求量。综合预测法主要是指用各种方法组合完成预测。如邹绍辉等[6]使用基于指数退火的自适应蝙蝠算法（ABA-ESA算法）预测了2020年和2030年中国煤炭需求量分别为30.01亿t标准煤和44.41亿t标准煤。林伯强等[7]利用动态投入产出模型，分析了技术进步、煤炭质量变动和电源结构变动对煤炭需求的影响。谢和平等[8]测算了2025年中国煤炭消费需求为28亿～29亿t标准煤。Qiao等[9]研究表明，依靠煤炭发展的地区还没有达到煤炭消费峰值，其他地区煤炭消费已与国内生产总值脱钩。Shi等[10]预测2030年中国煤炭消费量将为21.95亿t～36.99亿t。还有的研究是从对能源结构预测的角度来预测煤炭消费需求。如Zeng等[11]研究表明，到2030年，中国煤炭消费占比将下降到46.56%。

 

（三）低碳转型对煤炭消费需求的影响及可能路径

 

在低碳转型约束下，中国煤炭需求的发展环境已经发生改变，不论是对经济增长、能源安全，还是对完备产业链体系和应对疫情等突发事件等的支撑，都增加了一个碳排放约束条件。有研究认为低碳转型下煤炭消费需求会分阶段性发生变化。如谢和平等[12]认为，低碳转型目标下，煤炭会经历基础能源（2021—2030年）—保障能源（2031—2050年）—支撑能源（2051—2060年）的发展阶段。有研究使用情境法分析“双碳”目标下的煤炭消费需求变化。如Liu等[13]对碳达峰目标下中国电力部门的煤炭消费需求进行了分析，结果表明，如果“十三五”和“十四五”期间燃煤电厂继续增加，中国将在2025—2035年左右达到二氧化碳排放峰值；如果燃煤电厂以更高的利用率运行，则排放峰值可能出现在2030年至2035年之间；如果在可再生能源优先上网并以更高利用率运行的情况下，将会在2025年至2030年之间达到峰值排放量；如果对煤炭产能进行更严格的控制，大量增加可再生电厂，可能在2020年到2025年间达到峰值。还有研究着重分析煤炭消费总量减少的可能路径。如张宏[14]认为，“双碳”目标下应推动煤炭数字化、智能化、专业化、定制化、集群化和绿色化发展。王国法等[15]指出，在“双碳”目标下，煤炭工业发展的可能路径包括提升以智能化为支撑的煤炭柔性生产供给保障能力、降低煤炭开发利用能源消耗强度、推动煤炭从燃料向燃料和原料转变、研发实用的碳捕集封存和利用技术。

 

（四）评述

 

现有的许多研究基于煤炭消费需求与经济社会发展特征的关系对煤炭消费需求进行了单线性关系的模拟预测，但如果经济发展阶段、技术发展水平、产业结构、能源转型进程等发生了变化，这种单线性关系的预测则会出现偏差。除了主要变量与煤炭消费需求之间存在相关关系，一些主要变量的组合效应也存在相关关系，但大多数组合预测忽视了这些组合效应，预测的结果是有偏的。情境分析是一种主流的低碳转型研究方法，它展现的是基于作者研究逻辑的可行路径的一种自圆其说，与基于预测而得到可行路径的研究范式是不同的。不论是清洁化利用，还是低碳化利用，都是一种影响煤炭消费需求的政策安排，是煤炭优化路径中的约束条件。现有的研究大多将约束条件作为目标函数，基于这样的路径安排是一种非理性的服务于政策考核的做法，它没有遵守经济社会发展的客观规律，最终达不到动态均衡状态，即使短暂地达到了政策目标，必然是以经济社会发展损失为代价，不能形成有利于经济社会可持续发展的长效机制。与已有研究不同，本文的研究创新性地提出煤炭消费率先达峰的研究视角，先从理论层面建立一个低碳转型目标下煤炭需求的分析框架，厘清不同发展阶段煤炭的战略定位与角色，从煤炭需求与经济增长关系、低碳转型战略下的政策目标与约束两个方面去探索煤炭消费率先达峰的路径，具有更高的客观性与科学性。本文使用能源消费弹性法和情境法相结合的方法，试图界定煤炭消费达峰的时间边界与角色定位，与已有的基于假设条件的煤炭消费的预测估计研究相比，更符合现实发展实情及政策需求导向，具有更高的可操作性和政策指导价值。

 

分析方法及理论模型

 

（一）低碳转型目标下煤炭消费需求的分析逻辑

 

要科学分析“双碳”目标下煤炭消费需求的变化，必须首先厘清低碳转型目标的基础、任务和可行路径，然后再分析煤炭消费需求在不同阶段中的变化。

 

1.低碳转型目标的实施基础

 

……

 

低碳转型目标的实施基础是现有二氧化碳排放规模及来源。从排放规模来看，2020年，中国二氧化碳排放量已达103.76亿t。从来源来看，燃煤电厂排放量为35.39亿t，占比34.11%；其次是钢铁和水泥行业，分别排放了15.98亿t和11.12亿t二氧化碳，占比15.4%和10.71%。从行业大类来看，第一是工业，排放了51.63亿t的二氧化碳，占比50%；第二是电力，排放了36.66亿t二氧化碳，占比35%；第三是汽油车、燃油车、非道路机械等移动源，排放了9.08亿t二氧化碳，占比9%；第四是民用行业，排放了6.4亿t二氧化碳，占比6%（1）。

 

2.煤炭消费需求的变化

 

……

 

从现有的碳排放情况来看，煤炭消费是最大的排放源，因此促进煤炭消费达峰对于低碳转型目标实现具有重大的现实意义。已有的低碳转型目标政策主要明确了2025年、2030年以及2060年的碳排放强度以及非化石能源消费比例，对于煤炭行业如何助力低碳转型目标实现没有明确的约束和安排。在这种背景下，要分析煤炭消费需求的变化，必须统筹好不同发展阶段煤炭消费对于经济社会发展的支撑作用与对于碳减排的贡献作用的关系。主要的情境有两种：一是煤炭部门率先消费达峰，充分发挥煤炭消费促进经济增长和保障经济社会安全的兜底功能，按照煤炭消费能替则替的原则，对于产业结构调整升级具有重大意义的煤炭消费，可以先放开碳排放约束，让高耗能、大规模使用煤炭资源且对完备产业链发挥重要支撑作用的项目尽快上，优先使用煤炭等化石能源，保障经济社会按照无碳排放约束的规律发展升级，在低碳技术安全、稳定的基础上，推动产业结构、能源结构低碳调整，实施新能源对煤炭的有序替代发展；二是煤炭部门后达峰，新能源大规模快速发展，其他工业部门减排、能源替代，煤炭发挥调峰和兜底功能，保障电网灵活性和安全性。本文只分析第一种情境。

 

在碳达峰阶段，碳排放成为新的约束条件，在实现经济高质量发展目标的同时，还要协同实现碳排放达峰和生态文明建设取得阶段性成就等目标，需要充分考虑煤炭由主体能源向基荷能源转变的过程。在此阶段，主要采取“先立不破”的原则，让煤炭等化石能源优先发挥支撑经济高质量发展目标和完备的产业链体系建设的功能，在保障国家产业和经济安全的前提下，对煤炭消费进行科学合理的替代和控制。在存量上，主要通过能源利用效率提升、清洁低碳利用的化石能源和安全可靠新能源替代，来降低煤炭消费需求；在增量上，随着工业化和城市化进程的推进，煤炭消费需求会持续增长，对于新能源无法安全替代煤炭的项目，可以进行化石能源的优化替代，或是按照已有的煤炭清洁低碳利用标杆进行布局，对于新能源能够实现部分替代或全部替代煤炭的项目，要加快促进煤炭消费功能的转变，发挥基荷能源或备用能源的作用。

 

在碳中和阶段，当煤炭消费率先达峰，在化石能源低碳利用技术、新能源技术和碳捕集、储存和利用技术没有取得突破的情况下，煤炭消费会处于峰值平台期。一旦相关技术取得突破性进步，煤炭消费会持续下降到较低比例，直至被替代或成为备用能源。