重视节能减排  持续发展基础能源新能源发展非一朝一夕
低碳能源约束下中国未来能源构成和油气需求分析
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院   张抗
    近年来，在能源战略研究中，资源和环境的约束被放在越来越重要的地位。人们也越来越关注温室气体排
放对气候变化的影响。对中国能源低碳化的前景分析需要依据目前可以预料到的科技进步，针对中国的实际情
况做出对未来低碳能源情景框架性的描述。在美国能源基金会和世界自然基金会的支持下，由国家发改委能源
研究所牵头组织众多单位完成了“2050年中国低碳发展之路”研究课题。其第一阶段分14个子课题完成了与
此有关的基础性研究，于2009年7月正式出版了《2050年中国能源和碳排放报告》。第二阶段的研究以低碳情
景分析为核心，于2009年9月出版了《中国2050年低碳发展之路·能源需求暨碳排放情景分析》（以下简称
《情景分析》），尽管这个报告和情景的细节还有待完善，但随着认识的深入、时间的推移，这种把理论期望与
实际可能结合起来的情景模型可以不断被修改、日臻完善，使我们一方面在期望和所相对应的条件和要求之间
进行正、反演的推算弥合，另一方面也可以更加清晰地认识到为能源低碳化所应采取的路径和对策。
　　一、4种情景的设定
　　在《情景分析》中提供了4种情景。第一个是基准情景。它假设“在一定程度上仍延续发达国家工业化的
历程，技术进步使能源效率有一定提高，预计21世纪中叶人均能源消费量低于2005年能源效率最高国家（日
本）10%”。这个情景展示2050年中国能源消费量将达78亿tce（吨标煤），为2007年的3.3倍。显然，这是
一个难以被采纳的方案。这就意味重走欧美国家工业化的老路、以对传统能源的高人均消费量来实现现代化，
即使有所改进也是行不通的。
　　第二个是节能情景，“已充分考虑到当前的节能减排措施，但不采取专门针对气候变化的对策”。该情景在
2050年的能源消费总量将达到66.9亿tce，为2007年的2.4倍；2035年和2050年煤炭消费量将分别为2007
年的1.6和1.5倍，分别占相应年能源消费总量的51.5%和41.1%（表1）。这些指标对资源环境、对煤炭清洁
化仍有过大的压力，与期待的低排放的CO2的要求仍有相当大的差距。可以认为，该“节能情景”仍然是一个
不够理想的方案。
　　第三个是低碳情景。它要求“综合考虑中国的可持续发展、能源安全、经济竞争力和节能减排能力，主动
努力改变经济发展模式，转变生产和消费方式、强化技术进步，属于尽力争取可能实现的低碳情景。……基本
形成了节约型的生产、生活方式”。
　　第四个是强化低碳情景。它要求“进一步考虑国际合作……发达国家与发展中国家团结一致，关键低碳技
术获得重大突破、重大节能减排技术成本下降更快并得到普遍利用”。
　　可以把《情景分析》的低碳、强化低碳情景与近年来大体与之相平行进行的中国科学院能源领域战略研究
组的成果作一对比。后者在节能减排（CO2）调整能源结构要求下设想的2050年的能源构成与《情景分析》的
低碳、强化低碳方案大致相近，但后者对新能源的作用估计较高，而使能源需求总量偏大。以2050年能源消
费总量计，前者的强化低碳情景为50.2亿tce，后者为66亿tce。《情景分析》的4个情景中低碳情景大致给
出了一个可能实现的能源状况，强化低碳则需要付出更大努力和超常投入，属于争取实现的可能目标（表2、
表3）。以这两个方案为主，笔者分析中国未来低碳约束下的能源构成，讨论对石油、天然气的需求。

　　         表1  2007～2050年中国节能情景一次能源需求和构成            106 tce/%                                                                      
年份     煤炭        石油      天然气      水电     核电    传统能源小计  新能源     合计
2007  1845/69.5      522/19.7     91/3.4    166/6.2      22/0.8    2646/99.6    10/0.4      2656/100
2010  2119/68.3      608/19.6    126/4.1    189/6.1      24/0.8    3066/98.9     35/1.1      3100/100
2020  2773/58.1     1116/23.4    290/6.1    331/6.9     160/3.4    4670/97.9    102/2.1      4772/100
2035  3012/51.5     1451/24.8    472/8.1    383/6.5     303/5.2    5621/96.1    232/4.0      5852/100
2050  2752/41.1     1779/26.6   667/10.0    364/5.4     580/8.7    6142/91.8    548/8.2      6690/100
    注：表中“新能源”指风电、太阳能等和其他能源；原始数据取自《情景分析》，笔者计算构成
并编表（下同）

             表2  2007～2050年中国低碳情景一次能源需求和构成            106 tce/%
年份      煤炭       石油      天然气      水电      核电    传统能源小计   新能源     合计
2007   1845/69.5   522/19.7    91/3.4    166/6.2       22/0.8    2646/99.6       10/0.4   2656/100
2010   2002/67.5   591/19.9   125/4.3    188/6.3       24/0.8    2930/98.8       38/1.2   2967/100
2020   2131/53.8   796/20.1   293/7.4    354/8.9      208/5.3    3782/95.5      178/4.5   3960/100
2035   2207/45.6   993/20.5   476/9.8    394/8.2      415/8.6    4485/92.7      352/7.3   4837/100
2050   2004/36.0  1095/19.7  661/11.9    391/7.0     645/11.6    4796/86.2     766/13.8   5562/100

　　        表3  2007～2050年中国强化低碳情景一次能源需求和构成             106 tce/%
年份      煤炭       石油       天然气       水电      核电   传统能源小计   新能源      合计
2007   1845/69.5   522/19.7     91/3.4   166/6.2    22/0.8    2646/99.6     10/0.4   2656/100
2010   1965/67.4   581/19.9    124/4.2     188/6.4    24/0.8    2882/98.7        38/1.3   2921/100
2020   2010/52.2   765/19.9    289/7.5     358/9.2   228/5.9    3650/94.7       202/5.2   3853/100
2035   1870/40.7   948/20.6    458/9.9     390/8.5  490/10.6    4156/90.3       448/9.7   4604/100
2050   1434/28.6   997/19.9   634/12.6     391/7.7  741/14.8    4197/83.6      825/16.4   5022/100
　　
　　二、新能源在未来能源构成中仍不具备主体地位
　　一次能源的生产和消费都可分为传统能源和新能源。传统能源又称基础能源、常规能源，是指“现已规模
生产和广泛利用” 的能源，包括石油、天然气、水能（电）和核能（电）等。传统能源是指能源种类，不在
于是否利用了新技术。有人把煤的高效清洁利用、把新一代核电和大水电列为新能源是不恰当的。而新能源强
调其类型和技术的“新”，直到现在仍然受技术水平和经济边际的约束尚未能大规模利用，在《情景分析》里
概括为风能、太阳能发电和其他能源三种。由于它们的传输利用主要靠转换成电能，以上三种新能源与核电、
水电往往合称为一次电力。而常被提及的可再生能源，大多数新能源（特别是风能、太阳能）与水电都属其列；
化石能源指地质历史时代的有机碳以多种形态埋藏至今，包括煤炭、石油和天然气。核电以来自地下的放射性
矿物作燃料，亦属不可再生的。
　　1. 新能源需高速发展
    尽可能扩大新能源的生产和使用，尽快改善我国的能源构成，这是我国能源发展战略的主要内涵之一。可
以看到在《情景分析》给出的所有方案中新能源高速发展是其共同的特点。在低碳和强化低碳情景中，2007～
2020年间新能源的年增率分别为24.8%和26.0%，2020～2035年间分别为4.7%和8.5%，2035～2050年间分别
为5.3%和4.2%。而在能源总量增长较大的低碳情景中，能源的年增率在以上3个时期中依次仅为3.1%、1.3%
和0.9%。按照《情景分析》的设定，要求2020年前中国的新能源以超高速增长，其后直到2050年仍为高速发
展。
　　2. 新能源依旧不能成为主体
　 《情景分析》显示新能源在能源构成中的地位有明显的提升，但却还不够大。在2020年低碳和强化低碳两
种情景中仅占5%左右，在低碳情景的2035年、2050年时仅为7.3%和13.8%，在强化低碳情景中也只能达到9.7%
和16.4%。新能源的快速发展还不能改变2035年前传统能源占90%左右的状况，即使到2050年也只能降到80%～
85%。如果把视野扩大到可再生能源，则新能源加水电在2035年的低碳和强化低碳情景中达到15.4%和18.2%，
在2050年分别达到20.8%和24.2%。如果把视野再扩大到核电，那么“无碳”的一次电力在低碳和强化低碳情
景中2035年分别为24.0%和26.8%，2050年分别为32.4%和39.8%。从以上分析可以看出，中国未来化石能源
在2035年仍能占70%以上，在2050年也有占60%以上的可能。显然，到21世纪中叶能源构成将有很大的改善，
但还很难将含碳的化石能源降到占构成的一半以下，更不能改变传统（基础）能源为主体的情况。
　　3. 水电和新能源发电的经济运行面临诸多难题
　　2004年全国水力资源复查的结果：中国大陆水力资源的技术可开发装机容量为5.4亿kW，经济可开发装
机容量约为4.0亿kW，按照低碳和强化低碳情景，要求2050年水电装机容量达4.8亿kW，可以说水电资源已
“全部开发完毕”。但由于我国总体缺水，且水资源的年、特别是季可利用量相差很大，同时又必须首先满足
人民生活用水和农业用水的需求，因而实际发电量要打相当的折扣。这种情况在风电、太阳能发电中也不同程
度地存在。换言之，在我国电力工业构成中，水电和若干新能源装机容量所占比例要明显低于实际发电量的比
例。在这些能源产出的峰值期如何大规模地蓄能，在谷值期如何以其他能源的发电去做补充，都是经济运行中
亟待解决的难题。这些因素对能源消费构成的实际影响还有待进一步考证。此外，在高差巨大、自然侵蚀十分
强烈且又多发地震的高山峡谷区建设大型水电站，要充分考虑大量剥蚀堆积物充填对库存的巨大削减、考虑地
震及其引发的泥石流等次生灾害，这对水电的阶梯开发容易引起连锁反应。
　　三、低碳能源中对油气和煤炭的需求仍将持续高位
　　1. 油气仍要求有大幅增长
　　从节能、低碳到强化低碳同一年度的油、气需求看，这3种情景对石油的需求量有依次降低之势。以2020
年为例，3个情景的石油需求量之比为100%、71.3%、68.6%；而天然气分别为100%、101.3%、99.7%，其低碳
情景的需求量反倒略高于强化低碳情景。2020年后，同一年度3种情景间的石油在占能源总量的比例呈降势，
而天然气呈增势。
　　以低碳情景为例，2005～2010年、2010～2020年、2020～2035年、2035～2050年间，石油年增率依次为
4.9%、3.0%、1.5%、0.7%，相应时期天然气的年增率依次为14.3%、8.9%、3.3%、2.2%（见表4）；能源总量依
次为5.7%、2.9%、1.3%、0.9%。以2010～2050年总体计，石油、天然气和能源总量的年增率依次为1.55%、
4.25%和1.58%。从以上几组数字可以看出：（1）石油在2010～2020年、2020～2035年间的年增率大于能源总
量的增长率；而在2005～2010年、2035～2050年间则相反，2010～2050年石油与能源总量的年增率相近但略
低；（2）天然气在各个时间段上的年增率明显大于石油、亦大于能源总量的相应值。显然，在化石能源中相对
低碳的天然气发展最快，这是实现能源低碳化的重要措施。

                          表4  2005～2050年不同情景下的油气需求及年增长率                                                                  
                                   2005～2010       2010～2020       2020～2035       2035～2050
类别      情 景        2005   2010  年增长率%  2020  年增长率%  2035 年增长率%   2050  年增长率%
石油     节能情景     316.1  413.3     5.5    758.7     6.3    986.4     1.8    1209.4      1.4
(106 tce)低碳情景     316.1  401.8     4.9    541.1     3.0    675.1     1.5    744.4      0.7
     强化低碳情景 316.1  395.0     4.5    520.1     2.8    644.5     1.4    677.8      0.3

天然气     节能情景     479.8  944.5    14.5   2173.9     8.7   3538.2     3.3    5000.0      2.3
(108 m3) 低碳情景     479.8  937.0    14.3   2196.4     8.9   3568.2     3.3    4955.0      2.2
     强化低碳情景 479.8  929.5    14.1   2166.4     8.8   3433.3     3.1    4752.6      2.2

　　2. 石油、天然气进口依赖度居高不下
　　以2010年石油需求量为4亿t计，在低碳情景中2020、2035、2050年石油需求量将分别为5.41亿、6.75
亿、7.44亿t，在强化低碳情景中也分别为5.20亿、6.44亿、6.78亿t，大致取两种情景的中间值框算分别
为5.3亿、6.6亿、7.1亿t。根据多数预测者的意见，2020年我国石油产量达到2亿t后仍可望相对稳产。
则上述3个年度我国石油的进口依赖度就可能依次为61.5%、69.7%、71.8%。显然，如果国产石油量下降，进
口依赖度还有增大的可能。
　　2020、2035、2050年天然气需求量在低碳情景中依次为2173亿、3568亿、4955亿m3，在强化低碳中以
上数字分别为2196亿、3433亿、4753亿m3，大致取二者的中值框算依次为2190亿、3500亿、4850亿m3。
2010年我国天然气产量预计在900亿m3，2020年在1200亿m3。2035年、2050年将分别在2000亿、2500亿
m3水平上（以框算计其当量值约相当于2亿和2.5亿t石油）保持相对稳产。以此推测，2020、2035、2050
年我国天然气进口依赖度大致为45%、42%、48%。即使按照低碳能源的约束条件，我国对油气的需求量亦将持
续增加。
　　3. 煤炭需求量仍居首位
　　不同情景不同时间各类能源需求量的变化中以煤炭的变化幅度最大。按低碳情景计，煤炭需求量在2007～
2035年间将以0.64%的年增率增长，2035年达到22.07亿tce，其后有可能降低至2050年间的年增率为-0.64%，
即2050年的需求量几乎与2010年相等。按强化低碳情景计，2007～2020年将以0.66%的年增率增长，2020～
2035年和2035～2050年的年增率分别为-0.4%和-1.75%，2050年的需求量仅为2007年的77.7%。显然，压低
煤炭需求量是实现低碳化的重要措施。按低碳和强化低碳情景的预测，各自峰值状态的2035和2020年煤炭需
求量达22.07亿tce和20.10亿tce，以1tce折合1.4t原煤计，分别约为31亿t和28.1亿t原煤。
　　在《情景分析》的各情景中，煤炭仍然一直居首要能源的地位。2020年前在低碳和强化低碳情景中皆占能
源构成的50%以上， 2035、2050年在低碳情景中分别占45.6%和36.0%，在强化低碳情景分别为40.6%和28.6%。
　　四、低碳能源发展需重视节能减排，科技发展新能源
　　1. 新能源在能源构成中的扩大是一个漫长的逐渐加速的过程
   《情景分析》的低碳和强化低碳情景中，2007～2020年的13年间新能源在数量上可以高速发展（年增率分
别达24.8%和26.0%），但由于基数低而且能源消费总量也以较大的速度上升，使其在能源构成中的比例仅提高
了4.9%左右。而在2035～2050年的15年间，在低碳和强化低碳情景中分别提高了6.5%和6.7%，这不仅由于
新能源有加速发展，也得益于能源消费总量的发展减速。
   《情景分析》表明，2035年前后新能源在能源构成中可能仅占7%～10%，2050年约占14%～17%。按照中科
院能源领域战略研究组（2009年）《中国至2050年能源科技发展路线图》提供的图表中2035、2050年可再生
能源的比例，设其中60%是水电，40%是新能源，那么新能源所占能源总量在2035和2050年分别约占10%和14%。
两个最新研究成果相对照，提示我们即使实施“强化低碳”，到2050年中国能源中新能源所占比例仍有小于20%
的可能。
　　2. 中国未来油气需求量压力仍很大
　　相对煤炭来说，石油特别是天然气相对是低碳低污染且更高效的。在人类文明的发展中，液体和气体能源
利用起了重大作用，处在工业化、现代化初期到中期阶段的中国不可能完全绕过这一能源更替的客观进程。《情
景分析》的各种情景都表明直到2050年石油、天然气的消费一直呈升势，在能源构成中的比例也基本上呈升
势（仅石油在2035～2050年间可能略降低），我国的油气需求压力很大。直到21世纪中叶我国任何低碳能源
的设想和践行中都不能不注意到这一个基本态势。
　　国际能源署（IEA）在《世界能源展望2009》中预测以石油为首要能源的全球2007～2030年能源的年增率
为1.5%，石油的增速应与之相近并略低。而《情景分析》中的低碳和强化低碳情景给出的2007～2035年中国
石油需求的年增率分别为2.32%和2.15%，同期天然气需求的年增率分别为6.09%和5.92%。显然，这个时期中
国石油，特别是天然气需求的增长要明显高于全球的平均增长。
　　为保障油气供应，需要立足于国内和国际两类资源。要充分预料到在2020～2050年间进口占消费的构成
中，石油超过60%、天然气超过40%的可能性。在国内能源发展战略中涉及油气生产应注意以下两点：（1）中
国的地质情况决定低品位和带有一定边际性的油气资源（许多已进入非常规油气范畴）占有重要地位。它是我
国油气增产和稳产中越来越倚重的领域。对其勘探开发、持续增产/稳产，既需要大力的技术攻关也需要更多
的投资。（2）低品位乃至非常规油气的勘探开发可能要比许多新能源和新技术工艺（如煤制油）更成熟，在经
济运行中，特别是对目前已形成的庞大输送、炼制加工乃至销售的基础设施体系中, 容易得到更快、更广泛的
利用。对此，我们要进行更认真、系统的比较分析和研究。
　　3. 煤炭清洁化利用任重道远
　　在前几年的高油价时期，许多国家煤炭消费出现明显上升，如美国、印度2007年比2006年煤炭消费分别
增加1.3%和6.6%，而全球2008年比2006年增长9.9%。这种低碳化背景下的煤炭消费反弹充分说明市场需求
的巨大作用。我国煤炭消费居各类能源之首的情况在21世纪中叶难以根本改变。按照低碳和强化低碳情景2050
年能源消费量中大致是“三分天下”：煤、油气、一次电力（核电、水电和新能源电力）各占1/3左右。显然，
在低碳能源的这一发展阶段绝不能置煤炭而不用，过分压低煤炭的比例是难以做到的。
　　IEA在《世界能源展望2009》中指出：随着煤炭清洁技术的应用，煤炭在一次能源中的比例可能将有所增
加，其消费量将由2007年的32亿t油当量增加到2030年的49亿t油当量，年平均增速达到1.9%。这一增速
高于油气，也高于核能、水能、生物质能源，仅低于风能引领的新型可再生能源。按《情景分析》的节能、低
碳、强化低碳情景，2007～2035年煤炭需求的年增率依次为1.76%、0.60%、0.05%。相对于一般的期望值来说，
低碳和强化低碳情景对煤炭消费的压缩已经是“高指标”了。实际上在2030年左右能使新能源（不包括核电、
水电）达到30%，也只是很少数国家、地区“敢于提出”的低碳指标。
　　调整我国能源结构降低高碳排放能源（特别是煤炭）的生产和消费量是我们迫切的愿望，但它的实施却不
能离开中国的现实。2008年我国能源构成中化石能源占92.6%（其中煤炭占70.2%），而新能源不足1%。我们
必须从这个基础出发去讨论低碳化的进程，在近一、二十年时间内只能降低煤炭的增长速度、减少其在能源构
成中的比例，还难以减少煤炭的生产和消费量。这种形势要求我们必须把煤炭清洁化和降低CO2排放提到能源
发展战略的高度上，把对煤炭发展本身的问题和其对环境的影响放在一起进行相应地研究和工业实践。
　　4. 节能减排应是我国能源的首要关注目标
　　在百业待兴、头绪众多的我国能源系统工程中，应该明确从战略上关注问题的排序，以利于后续工作的开
展。
   （1）节能减排是首要关注目标
　　节能不仅包括传统能源也包括新能源；不仅要关注生产供应方，更要关注能源转换和终端（消费方）；不
仅要注意技术性节能，也要做好改变经济构成和生活方式的结构性节能。作为减排首先要使对环境造成直接污
染的硫化物、氮氧化物、粉尘…等的排放达到与环境友好的标准，也要使对气候产生影响的二氧化碳排放明显
减少，使我国成为减少碳排放的大国之一。节能减排应是我们的基本国策，是能源的首要关注目标。
   （2）基础能源的持续发展是经济发展的坚强后盾
　　在基础能源中，在国力和实际情况允许的建设速度下发展核电是无争议的。在水电发展中做好移民安置认
真对待环境上的负面效应的前提下, 也可望保障至少近20年内的高速发展。对石油和天然气来说，其持续发
展面临很大的困难，必须要一方面使国内增储上产，一方面大力发展国外的经营，双管齐下解决日益增大的供
应压力。而煤炭持续发展的压力更大，不仅要使产量上去，更难的是要解决开采运输、使用中的环境问题。上
述各方面无一例外地都需投入大量资金去进行基础设施建设，花大力气去解决面临的大量技术难题。对其中任
一行业、任一问题的发展滞后都会影响国民经济的发展。从我国经济能源的巨大投资量上看，基础能源是一个
突出的重点。
   （3）科技领先促进新能源发展
　　目前，我国新能源的各种类型都有明显的关键问题没有解决，有的处于理论研究阶段，有的可以小规模产
出、但大规模应用尚有困难，对其实际的能源效率、经济效益和环境的负面影响也尚待从实践给予论证。因此，
在新能源发展的初期，首先关注的不应是达到多少规模（装机容量），而应首先关注其科研（包括相应的基础
研究），解决科学技术的难题（特别是技术产权和设备制造的自主性）；其次关注其中试试验和工业性试点（包
括建相应规模的大型企业）。切忌在条件不够成熟时的一哄而上，近年来我国风能和太阳能发展中出现的问题
已经给我们发出了警示。
   《情景分析》以及其它关于中国能源中长期预测的研究都提醒我们：能源结构和经济结构是涉及到数十亿
人民生存和发展的经济运行的重要表现之一，它有着巨大的惯性。“革命性”的调整、能源“时代”的交替绝
非一朝一夕能完成，而要经历一个不能算短的历史发展过程。这其中要经过曲折的探索和实践，要付出大量投
资和相当长的时间。而这个期间必需以能源的经济效益保障经济发展和人民生活的不断提高，而难以允许由于
我们决策失误而对其造成负面影响。换言之，我们必须把理想期望与实际情况紧密地结合起来。