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中国能源安全的目标导向评估
更新日期:2017-12-18    作者:任重远(中国石油集团经济技术研究院),李程远(中国石油中东公司    【字体:

摘 要:从能源安全的稳定性、经济性和清洁“三性”定义出发,结合中国实际,以市场条件和开放条件为前提,以“中国梦”、《巴黎协定》和应对局部冲突为目标,构建评估中国能源安全的方法体系。分析中国能源的刚性需求和结构,以及不同情景下中国的能源供应能否满足刚性需求,评估中国煤炭、石油、天然气、非化石四类能源“三性”安全,提出保障中国能源安全的相关建议。

关键词:能源安全;评估方法;供需;稳定性;经济性;清洁性

Goal-oriented assessment of China’s energy security

REN Zhongyuan1, LI Chengyuan2

(1. CNPC Economics & Technology Research Institute; 2. CNPC Middle East Region)

AbstractBased on energy security definition of three aspects such as stability, economy and cleanliness, this article, combining with China’s reality, takes market conditions and openness as the prerequisite, builds up the assessment method system for China’s energy security with the goal of “Chinese Dream”, “Paris Agreement” and “dealing with local conflicts”. It analyzes the rigid demand and structure of China’s energy with different scenarios’ assesses stability, economy and cleanliness of coal, oil, natural gas and non-fossil fuels, and puts forward the pertinent suggestions for China’s energy security.

Key wordsenergy security; assessment method; supply and demand; stability; economy; cleanliness

能源是现代社会的重要物质基础和动力,是事关国家发展全局和国计民生战略资源。经过多年发展,中国已成为世界上最大的能源生产国和消费国,形成了煤炭、石油、天然气、新能源全面发展的能源供给体系。但中国油气资源人均占有量很低,仅分别为世界平均水平的5%和7%;在能源消费结构中,煤炭占比超过60%,油气和非化石能源所占比重较发达国家低30多个百分点;资源和环境压力越来越大,油气对外依存度不断升高,地缘政治格局的快速变化,给中国能源安全带来严峻挑战。

1 中国能源安全的内涵

能源安全有两重含义,对于自给有限、需要进口的消费国来说,主要是供应安全;对于内需有限、需要出口的资源国来说,主要是需求安全。结合中国国情分析,中国能源安全主要关注的是能源供应安全,是“两大前提”“三大目标”下的能源“三性”安全。

1.1 能源安全的概念

世纪70年代初第一次石油危机后,1974年经济合作与发展组织(OECD)国家成立了国际能源署(IEA),首次明确了能源安全的概念,即可获得、买得起、可持续的能源供应。主要突出了“供应稳定性”和“价格经济性”两个方面的内涵,衡量标准是能源供应短缺量不应超过上一年能源进口量的7%,而且没有出现持续难以承受的高油价。1997年《京都议定书》的签订,使能源安全增加了“使用清洁性”的新内涵,“能源的使用不应对人类自身生存和发展的生态环境构成大的威胁”进入能源安全范畴。目前被广泛接受的能源安全包括三个方面,即具备稳定性、经济性和清洁性“三性”特征。

1.2 中国能源安全的前提条件

中国的能源安全是在“四个革命、一个合作”的能源战略指引下,具备市场条件和开放条件下的能源安全。市场条件是指还原能源的商品属性,构建有效竞争的市场结构和市场体系,形成主要由市场配置资源并由市场决定价格的机制,转变政府对能源的监管方式,建立健全能源法治体系;开放条件是指立足国内,在能源生产和消费所涉及的各个方面加强国际合作,有效利用国际资源。

1.3 中国能源安全的目标

中国能源安全有三大目标:一是通过储备体系、进口通道等方面的建设,使中国在遇到突发事件或极端情况时,能源供应可以满足需求,到2030年有能力应对国际局部冲突;二是通过技术进步、政策引导等方式,调整能源结构,发展天然气和非化石能源产业,实现习近平主席在巴黎气候大会上做出的环境承诺;三是通过确保能源安全,支持实现“中国梦”,特别是“两个百年”目标的实现。三大目标缺一不可,其中一点无法实现,则认为能源安全就无法实现。

1.4 不同能源的安全定位

从能源安全的“三性”看,不同能源在中国能源安全中具有不同的定位:煤炭是能源稳定供应的压舱石,不存在供应风险,但存在清洁性方面的问题,即清洁化利用程度不高以及在能源消费结构中占比过高导致碳排放不达标是煤炭安全面临的主要风险;石油是国家的战略物资,主要存在供应稳定性方面的问题,即外部供应短缺是石油安全面临的主要风险;天然气是最清洁的化石能源,也是国家低碳发展的现实选择,与石油一样,天然气也存在供应稳定性方面的问题;非化石能源是零碳排放能源,主要面临经济性方面的问题,即存在生产和利用成本过高的风险。因此,评估中国的能源安全,关键是评估油气的稳定性、煤炭的清洁性和非化石能源的经济性(见图1)。

 

 

2 中国能源安全的评估方法

目前,中国关于能源安全评估的研究主要采用专家调查的方法,例如层次分析法。通过对能源产储量、储备水平、自给率、碳排放、价格市场化等方面的指标打分或进行归一化处理,加权计算得出能源安全系数。该方法并不能直接反映能源安全存在的问题,只是对各种影响因素进行分析,往往无法提出保障中国能源安全的针对性建议。

    本研究从能源安全的稳定性、经济性和清洁性“三性”定义出发,结合中国实际,以市场条件和开放条件为前提,以实现“中国梦”、落实《巴黎协定》承诺和应对局部冲突为目标,构建了一套评估中国能源安全的方法体系,即以实现“中国梦”和《巴黎协定》为导向,分析中国能源的刚性需求和结构;以应对国际局部冲突导致的供应短缺为导向,分析不同情景下中国能源供应能否满足刚性需求。

2.1 “中国梦”与《巴黎协定》目标约束下的能源安全评估

2.1.1 能源刚性需求预测的前提条件

实现“中国梦”是能源安全三大目标中的首要目标。如果能源产业不能支撑“中国梦”的实现,则不能称为能源安全。“中国梦”的核心体现在“两个百年”目标和生态文明建设的实现,这对能源提出了三大要求:一是刚性的需求总量,保障经济增长目标的实现;二是较高的能源效率,保障经济效益目标的实现;三是合理的消费结构,同时保障供应安全和生态环境目标的实现。根据“中国梦”的内涵,将其细化为4个指标:经济增长、经济结构、城镇化和能源效率。

经济增长方面,实现中国2020年经济总量较2010年翻番,2050年人均GDP达到西方国家平均水平,即3.5万~4万美元。在经济下行压力较大的情况下,预计2015-2020年中国将保持6.5%~7%的经济增长目标,人均收入将达到1万美元;2020-2030年,GDP年均增速将保持在5%~6.5%,进入中等水平的高收入国家行列;2030-2050年,GDP年均增速将保持在2.5%~5%。

经济结构方面,到2020年初步完成从“工业2.0”向“工业3.0”的升级,新型工业化基本实现;服务业加快发展,预计到2020年、2030年和2050年服务业的占比分别达54%、58%和68%,赶上欧美发达国家水平。

城镇化方面,新型城镇化更加强调以人为核心,将重点推进户籍、居住证、土地流转等制度的变革,2020年实现常住人口城镇化率达到59%~60%,2030年达66%~67%,2050年达72%左右。

能源效率方面,2015年,中国单位GDP能耗高达4.8吨煤当量/万美元,远高于欧美及世界平均水平。同期,美国日本、法国、德国、英国的单位GDP能耗分别为1.8吨煤当量/万美元、1.6吨煤当量/万美元、1.4吨煤当量/万美元、1.4吨煤当量/万美元和1.0吨煤当量/万美元。中国单位GDP能耗逐步下降,2050年达到目前欧美水平,为1~1.5吨煤当量/万美元。

落实《巴黎协定》是中国对世界的承诺,是能源安全三大目标中的定量约束,要求到2030年中国单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降60%~65%,非化石能源占一次能源消费的比重达到20%左右,二氧化碳排放量在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰。具体可细化为两个指标:非化石能源占比和二氧化碳排放总量。

2015年,中国非化石能源在一次能源消费结构中的占比为12%,按照规划,2020年和2030年需分别达到15%和20%,照此发展,2050年可达1/3以上。

2015年,中国二氧化碳排放量为97亿吨,要保障2030年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降60%~65%,峰值需控制在110亿吨左右。随着技术进步以及需求的饱和,2050年中国二氧化碳排放总量应降至2015年的水平。

此外,分析中国能源的刚性需求还需要对中国人口进行预测。根据《国家人口发展战略研究报告》,中国总人口2020年将达到14.25亿,预计到2029年将达到峰值,约为14.42亿,如果中国长期保持1.8的生育水平,则2050年中国总人口会缓慢减少到13.83亿。

综上所述,能源刚性需求预测的前提条件如表1所示。

 

 

2.1.2 中国能源刚性需求预测

“中国梦”与《巴黎协定》目标约束下,分行业或品种对煤炭、石油、天然气、非化石能源进行刚性需求预测。煤炭分为电力、冶金、建材、化工和其他5个行业进行预测;石油分为汽油、柴油、煤油和其他油品4个品种进行预测;天然气分为采掘业、石油加工业、化工业、其他制造业、发电供热、交通运输、居民生活、其他行业8个领域进行预测;非化石能源分为常规水电、抽水蓄电、核电、风电、太阳能发电、生物质发电6个品种进行预测。

    2050年前,中国一次能源消费持续增长,化石能源消费2030年前达峰。煤炭消费量在2020-2025年达峰,2030年前煤炭在能源消费结构中的主体地位不会改变,虽然占比呈下降的态势,但仍占到一次能源消费总量的一半左右。中国石油消费量在2030年左右达峰,在一次能源消费中的比重呈现先稳后降的态势,2030年前基本稳定在18%左右,2030年后逐步下降。中国天然气消费量在2050年左右达峰,在一次能源消费中的比重呈现稳步上升的态势,但占比达不到发达国家25%的水平。中国非化石能源需求量持续增长,在一次能源消费中的比重呈现快速上升态势,2050年可达到36%(见表2)。

 

 

需要注意的是,环境约束涉及碳、硫、氮氧化物及其他污染物的排放,但能源清洁性问题的核心是煤炭。尤其是煤炭散烧带来严重的大气污染,即使采用改进型炉具,单位煤炭散烧的污染物排放也比燃煤电厂平均排放高5倍以上。因此,可将散烧煤占煤炭的消费比重作为一个衡量能源清洁性的指标,中国应努力使散烧煤占煤炭的消费比重由目前的28%,逐步下降到2050年的5%。

2.2 “应对局部冲突”目标约束下的能源安全评估

能源安全“三性”中,清洁性和经济性主要通过各能源品种的消费量及在消费结构中的占比来反映;稳定性主要通过供需反映,评估能源供应能否满足刚性需求。

2.2.1 中国能源供应分析

中国能源供应主要包括国产、进口和储备三大部分。

1)产量。中国煤炭资源丰富,产能大于产量,产量完全能满足需要。合理的开发规模为38亿~43亿吨/年,未来中国煤炭合理的年产量应保持在41亿吨。

石油产量先稳后降。预计2030年前中国石油年产量可维持2亿吨左右的规模,2030年后逐步下降,2050年降为1.6亿吨/年。天然气产量稳步增长,预计2050年可达到4100亿立方米/年。

非化石能源发电装机容量快速增长,占发电总装机容量的比例稳步提升,2020、2030和2050年分别为40%、52%、65%。发电量也将同步快速增长,2050年可达到25.3万亿千瓦时(见表3)。

 

 

2)进口。中国煤炭和非化石能源进口规模较小,近年来煤炭进口量在每年3亿吨左右,非化石能源几乎没有进口。今后中国能源进口仍以油气为主,中国石油进口方式包括陆上管道和海运。

陆上管道方面,2015年中国已建成中俄、中哈、中缅三条跨国石油进口管道,中俄原油管道二线已全线贯通,将于2018年1月1日正式投产,2020年前中国原油陆上进口能力可达7300万吨/年(见表4)。

 

 

海运方面,截至2015年底,中国共有15个进口石油的大型港口,共有原油码头37座,合计原油接卸能力为5.3亿吨/年。按当前的建设计划,2020年前中国原油码头合计原油接卸能力可达6亿吨/年,可以满足中国石油进口的需要(见表5)。

 

 

2015年,中国共进口原油3.34亿吨,主要来自中东、非洲、俄罗斯和南美地区(见表6),主要来源国包括:沙特阿拉伯、安哥拉、俄罗斯、阿曼、伊拉克等。

 

 

中国天然气进口主要包括管道气和长贸液化天然气(LNG)。

管道气方面,2015年,中国已建成中亚ABC线、中缅跨国天然气进口管道,正在建设中俄东线和中亚D线。如果未来不新建跨国天然气进口管道,2020年中国管道气进口能力可达1050亿立方米/年,此后可保持在1350亿立方米/年(见表7)。如果建设中俄西线,中国管道气进口能力将达到1650亿立方米/年。

 

 

长贸LNG方面,截至2015年底,中国共签订22个LNG长贸合同,2020年和2030年合约量分别为683亿立方米和654亿立方米,多数合约在2030年后到期。

2015年,中国共进口天然气597亿立方米,主要来自中亚、亚太和中东地区(见表8),主要来源国包括土库曼斯坦、澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、卡塔尔等。

 

 

3)储备。中国的能源储备主要是石油储备,主要是指储备库。另外,中国在周边国家的炼厂投资以及煤制油也可作为潜在的储备供应源。

2004年以前,中国石油储备均为企业生产库存,主要用于企业生产经营周转。2004年,国家一期石油战略储备基地开始建设,2008年底全部建成,合计库容1640万立方米。“十二五”期间,二期石油战略储备开始建设,截至2016年6月,建成2820万立方米,尚有1000万立方米的能力在建,可在2020年前全部建成,届时国家战略储备总库容可达4460万立方米(一、二期的总库容)。2006年底,国家出台所得税返还建设企业商业储备的政策,批准中国石油、中国石化建立原油商业储备。2014年发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》提到启动战略储备三期工程,鼓励民间资本参与储备建设,建立企业义务储备,鼓励发展企业商业储备。

煤制油气可作为应对油气供应中断的技术和能力储备,预计2020、2030年中国煤制油产能可分别达到1000万吨/年和2000万吨/年,煤制气产能可分别达到100亿立方米/年和200亿立方米/年。

总之,在中国能源结构中,煤炭和非化石能源的可供应量远大于刚性需求,不存在稳定性的风险;油气需要长期大量进口,存在外部供应短缺的风险。因此,在能源消费达到合理总量和结构,经济和环境约束满足的前提下,中国的能源安全实际上就是油气供应安全。

2.2.2 能源安全指数分析

本研究采取能源供应量(包括产量、可靠进口量和储备量)情景分析,比较不同情景下各类供应与需求的关系,通过设立能源安全指数评价指标,定义保障不足、保障适度、保障过度三种结果。如果保障不足或保障过度,均表示在现行能源安全保障体系下,中国能源安全存在问题。

1)能源安全指数计算公式分别为:

 

 

    式中,R为天然气安全指数,R=天然气刚性供应/天然气刚性需求×100,P为天然气产量,I长贸为LNG合约量,I管道为管道气合约量,S为天然气储备量,D为天然气需求量。
    R = Min (R, R)

式中,R为能源安全指数,能源安全指数取油、气安全指数的最小值。

刚性需求是实现“中国梦”条件下的基本油气需求,刚性供应包括国产、储备和可靠进口三个方面,分和平发展、局部冲突和全面危机三个情景分析刚性供应量。对不同情景下刚性供应和刚性需求进行比较,确定能源安全指数。当能源安全指数<100时,则认为保障不足;当100≤能源安全指数≤保障过度阈值时,则认为保障适度;当能源安全指数>保障过度阈值时,则认为保障过度。关于保障过度阈值的确定,可模拟2015年能够应对所有局部冲突时需要的供应能力,对应和平情景下的油气安全指数,以该结果作为阈值。

2)情景分析。本研究设立和平发展、局部冲突和全面危机三种情景对中国能源安全进行分析评估。

一是和平发展情景。全球和中国地缘政治形势延续稳定发展态势,局部冲突不足以对中国能源供应产生大的影响,中国能源进口不中断。在该情景下,石油刚性供应量=预测产量+进口规划+储备库+煤制油;天然气刚性供应量=预测产量+LNG长贸+管道气+储备。能源刚性供应=预测产量+预测进口量+储备。

二是局部冲突情景。部分资源国爆发地缘政治冲突或自然灾害,重要的能源运输路线中断,对中国能源供应造成一定的冲击,主要包括海运中断和管道中断两种情景。在该情景下,石油刚性供应量=预测产量+进口规划-中断量+储备+煤制油;天然气刚性供应量=预测产量+LNG长贸+管道气-中断量+储备。能源刚性供应=预测产量+部分进口量+储备。

三是全面危机情景。出现中国与域外国家发生大规模战争、遭到国际社会制裁等严重对抗事件,能源进口受阻,只有很少量进口。在该情景下,石油刚性供应=预测产量+进口规划-中断量+储备+煤制油;天然气刚性供应=预测产量+LNG长贸+管道气-中断量+储备。能源刚性供应=预测产量+储备+部分进口量,国内石油产量模拟提高20%。

3 中国能源安全分析与建议

根据能源安全指数计算公式,可以计算出2050年前各情景对应的油气安全系数。通过情景分析实现对能源安全的敏感性分析,测度中国能源安全(油气供应安全)受不同情景约束的影响程度,并得出以下判断。

在和平发展情景下,2030年前中国油气保障体系总体够用。中国石油安全指数在100以上,并持续上升,已从2010年的112上升至2015年的117。按现有保障规模和计划,2020-2030年将提高到120以上,处于保障适度的范围;2050年能源安全指数超过130,属于保障过度。天然气安全指数从2010年的109下降到2013年的102,此后随着天然气安全保障体系的不断完善,上升到110以上。按现有保障规模和计划,预计2030年前均位于100以上,处于保障适度的范围。2050年无论是否建设中俄西线,均需新签署更多的LNG进口合约或新建进口管道。

当前,中国石油保障体系建设取得了很大进展,能够应对中东战争、马六甲封锁、俄罗斯中亚同时对抗中国等地区冲突,但无法应对南海战事、大规模战争和国际社会的石油封锁。未来中国石油保障体系建设应以平衡进口为主,储备建设为辅。在保障体系建设中,石油进口仍有进一步优化的空间,可适当增加从陆上和北部海上的进口。为保障供应,还可以增加从俄罗斯中亚的进口,但进口规模应适度。石油战略储备三期还需继续建设,但应控制规模。2020、2030年中国全部储备相当于86天和82天的原油进口量,配合平衡进口、煤制油等措施,可具备应对所有局部冲突的能力。

天然气进口设施建设应循序渐进。中国天然气保障体系当前能应对中东战争、波斯湾封锁、马六甲封锁等局部冲突事件,但无法应对南海战事、中亚断供及大规模战争和国际社会的天然气封锁。随着中俄东线、中亚D线的建成以及更多LNG长贸合同履约,短期内(2020年前)建设中俄天然气西线以及LNG进口设施的迫切性已经降低。随着中俄东线的投产,管道气进口比例将进一步增加。2016年中国天然气进口量不到700亿立方米,而已建和在建进口能力为1700亿立方米,因此,即使中国天然气消费出现快速增长,中国仍有足够的时间进行进口设施建设和布局。建议根据天然气需求和进口的实际增长情况分步推进相关工作。

参考文献:

[1] 中国石油经济技术研究院. 2050年世界与中国能源展望[R]. 2017.

[2] 国务院办公厅. 能源发展战略行动计划(2014-2020年)[S]. 2014-11-19.

[3] 魏一鸣,焦建玲,等. 高级能源经济学[M]. 北京:清华大学出版社,2013.

收稿日期:2017-10-31

编  辑:夏丽洪

编  审:周 勇

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