低碳轉(zhuǎn)型背景下煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰的路徑與政策研究

國家社會(huì)科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的能源體制革命理論框架與實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究”（18AGL016）；中國社會(huì)科學(xué)院登峰戰(zhàn)略優(yōu)勢學(xué)科（產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)）項(xiàng)目（2023）；中國社會(huì)科學(xué)院青年學(xué)者資助項(xiàng)目“碳中和目標(biāo)下的我國能源轉(zhuǎn)型的機(jī)理和路徑”。

 

未來40年，低碳轉(zhuǎn)型已成中國的發(fā)展大勢。煤炭消費(fèi)行業(yè)作為中國二氧化碳排放最多的來源，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中仍占到近60%的比例，其消費(fèi)率先達(dá)峰對(duì)于中國實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要的支撐作用，是中國產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)保障。目前，中國已經(jīng)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新階段，綠色低碳發(fā)展理念下的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)已經(jīng)成為重要內(nèi)容，主導(dǎo)煤炭消費(fèi)的煤電、冶金、化工、建材等“三高”產(chǎn)業(yè)將成為減污降碳的先鋒部隊(duì)。國家已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)行業(yè)清潔改造的實(shí)施方案。這些煤炭消費(fèi)行業(yè)率先達(dá)峰，對(duì)于擁有“三高”行業(yè)占比較高的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的低碳轉(zhuǎn)型，具有重要的戰(zhàn)略支撐意義，有利于中國統(tǒng)籌推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色低碳調(diào)整升級(jí)與能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)換成經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)能。同時(shí)，在“富煤貧油少氣”的能源稟賦情況下，煤炭對(duì)于中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的安全保障作用，煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰對(duì)于保障中國能源安全和經(jīng)濟(jì)安全具有十分重要的兜底作用。新的形勢下，煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰不僅能夠?yàn)槟茉崔D(zhuǎn)型和防范可再生能源不穩(wěn)定、不安全帶來的能源系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，提供兜底保障，還能平抑中美貿(mào)易摩擦深化、新冠病毒感染疫情延續(xù)和俄烏沖突激化綜合影響下的斷鏈風(fēng)險(xiǎn)、價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)等帶來的經(jīng)濟(jì)沖擊。2021年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，要立足于以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，狠抓綠色低碳技術(shù)攻關(guān)，加快建設(shè)能源強(qiáng)國。中國共產(chǎn)黨第二十大次全國代表大會(huì)報(bào)告也指出，要加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。如何統(tǒng)籌煤炭對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用和煤炭消費(fèi)的碳減排引領(lǐng)作用是一項(xiàng)具有重大理論和現(xiàn)實(shí)意義的研究?；诖?，本文從煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰的角度開展研究。結(jié)構(gòu)安排如下：第一部分為文獻(xiàn)綜述部分，主要梳理已有的影響煤炭消費(fèi)需求的因素及預(yù)測方法的研究，以及低碳轉(zhuǎn)型對(duì)煤炭消費(fèi)需求的影響及可能路徑研究；第二部分為研究方法和理論模型介紹；第三部分為分析結(jié)果及解釋；第四部分為低碳轉(zhuǎn)型背景下煤炭率先達(dá)峰的路徑及促進(jìn)中國煤炭率先達(dá)峰的政策建議。

 

文獻(xiàn)綜述

 

（一）煤炭消費(fèi)需求的影響因素

 

影響中長期煤炭消費(fèi)需求變化的因素主要有3類：一是從需求側(cè)的角度研究最終能源使用在總量、利用方式和消費(fèi)結(jié)構(gòu)等方面的變化，二是從生產(chǎn)側(cè)的角度研究替代能源的技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模擴(kuò)大對(duì)煤炭產(chǎn)生的擠出和替代效應(yīng)，三是政府在生態(tài)文明建設(shè)和應(yīng)對(duì)氣候變化等方面的政策約束對(duì)煤基能源開發(fā)和利用的限制[1]?，F(xiàn)有的研究絕大多數(shù)是從供需的角度對(duì)煤炭消費(fèi)總量、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)增長進(jìn)行影響因素分析。如張偉等[2]分析表明，經(jīng)濟(jì)增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源效率是影響中國煤炭消費(fèi)增加的四大因素；魏楚等[3]研究發(fā)現(xiàn)，地區(qū)煤炭資源稟賦、農(nóng)村居民住房面積與供暖用煤需求量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系；王長建等[4]構(gòu)建供給側(cè)的LMDI模型和需求側(cè)的IO-SDA模型，分析了中國煤炭消費(fèi)的供給側(cè)與需求側(cè)演變特征。除此之外，還有從能源替代的視角分析天然氣價(jià)格和風(fēng)能利用導(dǎo)致煤炭消費(fèi)需求下降的研究[5]。

 

（二）煤炭消費(fèi)需求預(yù)測的方法及模型

 

從目前實(shí)證分析煤炭需求的文獻(xiàn)看，采用的預(yù)測方法可分為3類，即直接預(yù)測法、間接預(yù)測法、綜合預(yù)測法。直接預(yù)測法是根據(jù)煤炭需求的歷史數(shù)據(jù)，找出其隨時(shí)間變化的規(guī)律，建立預(yù)測模型，然后再根據(jù)模型進(jìn)行預(yù)測。間接預(yù)測方法是對(duì)煤炭需求及其影響因素的因果關(guān)系分析，并以這些關(guān)系為依據(jù)進(jìn)行預(yù)測。在實(shí)證預(yù)測中，找出煤炭需求量與影響因素的相關(guān)關(guān)系，并用確定的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行描述，進(jìn)而預(yù)測煤炭需求量。綜合預(yù)測法主要是指用各種方法組合完成預(yù)測。如鄒紹輝等[6]使用基于指數(shù)退火的自適應(yīng)蝙蝠算法（ABA-ESA算法）預(yù)測了2020年和2030年中國煤炭需求量分別為30.01億t標(biāo)準(zhǔn)煤和44.41億t標(biāo)準(zhǔn)煤。林伯強(qiáng)等[7]利用動(dòng)態(tài)投入產(chǎn)出模型，分析了技術(shù)進(jìn)步、煤炭質(zhì)量變動(dòng)和電源結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)煤炭需求的影響。謝和平等[8]測算了2025年中國煤炭消費(fèi)需求為28億～29億t標(biāo)準(zhǔn)煤。Qiao等[9]研究表明，依靠煤炭發(fā)展的地區(qū)還沒有達(dá)到煤炭消費(fèi)峰值，其他地區(qū)煤炭消費(fèi)已與國內(nèi)生產(chǎn)總值脫鉤。Shi等[10]預(yù)測2030年中國煤炭消費(fèi)量將為21.95億t～36.99億t。還有的研究是從對(duì)能源結(jié)構(gòu)預(yù)測的角度來預(yù)測煤炭消費(fèi)需求。如Zeng等[11]研究表明，到2030年，中國煤炭消費(fèi)占比將下降到46.56%。

 

（三）低碳轉(zhuǎn)型對(duì)煤炭消費(fèi)需求的影響及可能路徑

 

在低碳轉(zhuǎn)型約束下，中國煤炭需求的發(fā)展環(huán)境已經(jīng)發(fā)生改變，不論是對(duì)經(jīng)濟(jì)增長、能源安全，還是對(duì)完備產(chǎn)業(yè)鏈體系和應(yīng)對(duì)疫情等突發(fā)事件等的支撐，都增加了一個(gè)碳排放約束條件。有研究認(rèn)為低碳轉(zhuǎn)型下煤炭消費(fèi)需求會(huì)分階段性發(fā)生變化。如謝和平等[12]認(rèn)為，低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)下，煤炭會(huì)經(jīng)歷基礎(chǔ)能源（2021—2030年）—保障能源（2031—2050年）—支撐能源（2051—2060年）的發(fā)展階段。有研究使用情境法分析“雙碳”目標(biāo)下的煤炭消費(fèi)需求變化。如Liu等[13]對(duì)碳達(dá)峰目標(biāo)下中國電力部門的煤炭消費(fèi)需求進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，如果“十三五”和“十四五”期間燃煤電廠繼續(xù)增加，中國將在2025—2035年左右達(dá)到二氧化碳排放峰值；如果燃煤電廠以更高的利用率運(yùn)行，則排放峰值可能出現(xiàn)在2030年至2035年之間；如果在可再生能源優(yōu)先上網(wǎng)并以更高利用率運(yùn)行的情況下，將會(huì)在2025年至2030年之間達(dá)到峰值排放量；如果對(duì)煤炭產(chǎn)能進(jìn)行更嚴(yán)格的控制，大量增加可再生電廠，可能在2020年到2025年間達(dá)到峰值。還有研究著重分析煤炭消費(fèi)總量減少的可能路徑。如張宏[14]認(rèn)為，“雙碳”目標(biāo)下應(yīng)推動(dòng)煤炭數(shù)字化、智能化、專業(yè)化、定制化、集群化和綠色化發(fā)展。王國法等[15]指出，在“雙碳”目標(biāo)下，煤炭工業(yè)發(fā)展的可能路徑包括提升以智能化為支撐的煤炭柔性生產(chǎn)供給保障能力、降低煤炭開發(fā)利用能源消耗強(qiáng)度、推動(dòng)煤炭從燃料向燃料和原料轉(zhuǎn)變、研發(fā)實(shí)用的碳捕集封存和利用技術(shù)。

 

（四）評(píng)述

 

現(xiàn)有的許多研究基于煤炭消費(fèi)需求與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展特征的關(guān)系對(duì)煤炭消費(fèi)需求進(jìn)行了單線性關(guān)系的模擬預(yù)測，但如果經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、技術(shù)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程等發(fā)生了變化，這種單線性關(guān)系的預(yù)測則會(huì)出現(xiàn)偏差。除了主要變量與煤炭消費(fèi)需求之間存在相關(guān)關(guān)系，一些主要變量的組合效應(yīng)也存在相關(guān)關(guān)系，但大多數(shù)組合預(yù)測忽視了這些組合效應(yīng)，預(yù)測的結(jié)果是有偏的。情境分析是一種主流的低碳轉(zhuǎn)型研究方法，它展現(xiàn)的是基于作者研究邏輯的可行路徑的一種自圓其說，與基于預(yù)測而得到可行路徑的研究范式是不同的。不論是清潔化利用，還是低碳化利用，都是一種影響煤炭消費(fèi)需求的政策安排，是煤炭優(yōu)化路徑中的約束條件?，F(xiàn)有的研究大多將約束條件作為目標(biāo)函數(shù)，基于這樣的路徑安排是一種非理性的服務(wù)于政策考核的做法，它沒有遵守經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀規(guī)律，最終達(dá)不到動(dòng)態(tài)均衡狀態(tài)，即使短暫地達(dá)到了政策目標(biāo)，必然是以經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展損失為代價(jià)，不能形成有利于經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的長效機(jī)制。與已有研究不同，本文的研究創(chuàng)新性地提出煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰的研究視角，先從理論層面建立一個(gè)低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)下煤炭需求的分析框架，厘清不同發(fā)展階段煤炭的戰(zhàn)略定位與角色，從煤炭需求與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系、低碳轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略下的政策目標(biāo)與約束兩個(gè)方面去探索煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰的路徑，具有更高的客觀性與科學(xué)性。本文使用能源消費(fèi)彈性法和情境法相結(jié)合的方法，試圖界定煤炭消費(fèi)達(dá)峰的時(shí)間邊界與角色定位，與已有的基于假設(shè)條件的煤炭消費(fèi)的預(yù)測估計(jì)研究相比，更符合現(xiàn)實(shí)發(fā)展實(shí)情及政策需求導(dǎo)向，具有更高的可操作性和政策指導(dǎo)價(jià)值。

 

分析方法及理論模型

 

（一）低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)下煤炭消費(fèi)需求的分析邏輯

 

要科學(xué)分析“雙碳”目標(biāo)下煤炭消費(fèi)需求的變化，必須首先厘清低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)的基礎(chǔ)、任務(wù)和可行路徑，然后再分析煤炭消費(fèi)需求在不同階段中的變化。

 

1.低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)的實(shí)施基礎(chǔ)

 

……

 

低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)的實(shí)施基礎(chǔ)是現(xiàn)有二氧化碳排放規(guī)模及來源。從排放規(guī)模來看，2020年，中國二氧化碳排放量已達(dá)103.76億t。從來源來看，燃煤電廠排放量為35.39億t，占比34.11%；其次是鋼鐵和水泥行業(yè)，分別排放了15.98億t和11.12億t二氧化碳，占比15.4%和10.71%。從行業(yè)大類來看，第一是工業(yè)，排放了51.63億t的二氧化碳，占比50%；第二是電力，排放了36.66億t二氧化碳，占比35%；第三是汽油車、燃油車、非道路機(jī)械等移動(dòng)源，排放了9.08億t二氧化碳，占比9%；第四是民用行業(yè)，排放了6.4億t二氧化碳，占比6%（1）。

 

2.煤炭消費(fèi)需求的變化

 

……

 

從現(xiàn)有的碳排放情況來看，煤炭消費(fèi)是最大的排放源，因此促進(jìn)煤炭消費(fèi)達(dá)峰對(duì)于低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。已有的低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)政策主要明確了2025年、2030年以及2060年的碳排放強(qiáng)度以及非化石能源消費(fèi)比例，對(duì)于煤炭行業(yè)如何助力低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)實(shí)現(xiàn)沒有明確的約束和安排。在這種背景下，要分析煤炭消費(fèi)需求的變化，必須統(tǒng)籌好不同發(fā)展階段煤炭消費(fèi)對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用與對(duì)于碳減排的貢獻(xiàn)作用的關(guān)系。主要的情境有兩種：一是煤炭部門率先消費(fèi)達(dá)峰，充分發(fā)揮煤炭消費(fèi)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全的兜底功能，按照煤炭消費(fèi)能替則替的原則，對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)具有重大意義的煤炭消費(fèi)，可以先放開碳排放約束，讓高耗能、大規(guī)模使用煤炭資源且對(duì)完備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)揮重要支撐作用的項(xiàng)目盡快上，優(yōu)先使用煤炭等化石能源，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)按照無碳排放約束的規(guī)律發(fā)展升級(jí)，在低碳技術(shù)安全、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)低碳調(diào)整，實(shí)施新能源對(duì)煤炭的有序替代發(fā)展；二是煤炭部門后達(dá)峰，新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展，其他工業(yè)部門減排、能源替代，煤炭發(fā)揮調(diào)峰和兜底功能，保障電網(wǎng)靈活性和安全性。本文只分析第一種情境。

 

在碳達(dá)峰階段，碳排放成為新的約束條件，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)的同時(shí)，還要協(xié)同實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰和生態(tài)文明建設(shè)取得階段性成就等目標(biāo)，需要充分考慮煤炭由主體能源向基荷能源轉(zhuǎn)變的過程。在此階段，主要采取“先立不破”的原則，讓煤炭等化石能源優(yōu)先發(fā)揮支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)和完備的產(chǎn)業(yè)鏈體系建設(shè)的功能，在保障國家產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)安全的前提下，對(duì)煤炭消費(fèi)進(jìn)行科學(xué)合理的替代和控制。在存量上，主要通過能源利用效率提升、清潔低碳利用的化石能源和安全可靠新能源替代，來降低煤炭消費(fèi)需求；在增量上，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，煤炭消費(fèi)需求會(huì)持續(xù)增長，對(duì)于新能源無法安全替代煤炭的項(xiàng)目，可以進(jìn)行化石能源的優(yōu)化替代，或是按照已有的煤炭清潔低碳利用標(biāo)桿進(jìn)行布局，對(duì)于新能源能夠?qū)崿F(xiàn)部分替代或全部替代煤炭的項(xiàng)目，要加快促進(jìn)煤炭消費(fèi)功能的轉(zhuǎn)變，發(fā)揮基荷能源或備用能源的作用。

 

在碳中和階段，當(dāng)煤炭消費(fèi)率先達(dá)峰，在化石能源低碳利用技術(shù)、新能源技術(shù)和碳捕集、儲(chǔ)存和利用技術(shù)沒有取得突破的情況下，煤炭消費(fèi)會(huì)處于峰值平臺(tái)期。一旦相關(guān)技術(shù)取得突破性進(jìn)步，煤炭消費(fèi)會(huì)持續(xù)下降到較低比例，直至被替代或成為備用能源。