亚洲能源供给体系变革与低碳发展的技术路径模拟研究

2.亚洲能源供给体系变革与低碳发展的技术路径模拟研究

降低对化石能源的依赖、应对气候变化、减少温室气体排放的根本在于发展新能源和低碳技术。然而这些技术的研发与应用存在极大的不确定性，政府、市场对于这种不确定性的认知程度以及选择判断决定了经济体实现低碳发展的最终社会成本。亚洲能源供给体系的变革必须要有能够被各经济体普遍接受的技术路线图，以此为基础，公共政策、市场资源、社会主体才‍能够协同行动。因此我们将依托复旦大学能源经济与战略研究中心所构建的“综合性动态区域能源—环境—经济系统分析模型”（I-DREAM：Integrated Dynamic Regional Energy-Environment-Economy Analysis Mode）来有效捕捉、分析亚洲各主要经济体产业部门的用能特征、技术特点、区域特性，给出适合各国家、各区域研发推广的低碳技术路线图。

本节将给出关键新兴能源与低碳技术的投资需求、动态推进路径、社会成本—收益、投入和产出的相关产品等等一系列信息，刻画亚洲主要经济体关键用能部门节能减排技术的近、中、远期发展路线图和成本变化曲线。我们将根据模型研究的结果，重点开发以下新能源技术路线图：风能、太阳能光伏发电、核电、整体煤气化联合循环技术（IGCC：Integrated Gasification Combined Cycle）、电动汽车以及智能电网技术。这些路线图将包括以下这些主要内容：1.相关技术国际国内研发、推广、应用的最新进展的区域分布；2.I-DREAM模型对相关技术的预测：应用比重、成本曲线、投资需求、发展里程碑等；3.各项技术未来研发、推广、应用所要解决的关键技术、制度和政策难点问题；4.各利益相关方为推广这些技术所需要采取的切实行动等。路线图构建是将模型研究与政策实践有机结合的桥梁，避免了空泛的政策讨论，既可以为政府决策提供依据，也可以为低碳产业发展提供借鉴。

根据国际能源署《世界能源展望2011》的最新分析预测，新政策情景下未来25年全球能源相关累计碳排放量将是过去110年累计碳排放量的3倍。其中，以美国和欧洲为主的OECD（经济合作与发展组织）国家成为其中的主导，但不可忽视的是，部分亚洲转型国家的能源相关碳排放量控制也将起到非常重要的作用。

图4-7　亚洲地区能源相关碳排放量预测结果2035：2010^[7]（Gt：十亿吨CO2：二氧化碳）

随着世界和亚洲各国低碳经济推进步伐的加快，关键新兴能源与低碳技术的选择已经成为未来国际低碳市场发展的风向标，国家甚至区域性技术路线图的编制不仅可以为国际、国内投资者提供低碳技术选择的前瞻性信息，减少重复投资，更可以引导终端需求，促进能源消费模式向低碳方式转型。

2.1　风能

风能被认为可能是目前为止最为先进的清洁能源技术，根据国际能源署对相关高效能源、可再生能源、核能等相关能源发电的蓝色情景预测，到2050年，风电将在电力部门二氧化碳减排中贡献12%的份额，是除去碳捕捉与储存以及核电技术以外，可再生资源中贡献度最大的一种新能源技术，这与风能的可得性以及分布的广泛性有着密不可分的关系。

根据权威机构所做的预测，到2035年，亚洲主要风能蕴藏国（中国、印度）与较发达国家（日本、韩国）在风力发电方面较2011年水平相比都有所增长，但增长速度与幅度差距较大，其中以中国的增速最为明显。这与风能资源的分布不均有很大关系，同时与几个国家的电力部门结构和政策方向也密不可分。作为自然资源相对匮乏的日本、韩国等地区，对风电的扶持和重视程度明显低于中国和印度，同时中国与印度相对较快的经济增长速度以及落后区域发展模式的转型也使得这些地区对风能等可再生能源的需求和发展力度更大。

在风电前景较为光明的同时，我们也应该认识到，以中国为代表的自然禀赋大国，由于风电资源分布的不均性，风能资源主要集中在中西部经济落后地区，这些地区在具有很强发展潜力的同时，由于基础设施建设水平的落后和自然条件带来的开发难度，因此必须在政策、技术和监督机制上做好充分的保障，不能盲目乐观，要避免设备“空转”的浪费现象发生。

图4-8　主要新能源和节能技术节能贡献度^[8]

图4-9　亚洲主要国家风电累计增加装机容量与投资额2035：2011^[9]（GW：吉瓦，十亿瓦特）

2.2　太阳能光伏发电

太阳能无疑是地球上最为丰富和用之不竭的能源资源，太阳能光伏发电与太阳能集热管技术和太阳能聚光发电并称为当今社会太阳能利用的三大技术。虽然目前为止，太阳能光伏发电只占整个电力生产的0.1%，但随着扶持政策的推广以及成本的大幅度降低，太阳能光伏发电的应用将会得到迅速的扩张，实现商业化指日可待。根据国际能源署作出的预测，到2030年，太阳能光伏发电将占据电力消费5%的份额，这一数字将在2050年提高到11%。从历史数据来看，亚洲地区的太阳能光伏发电虽然起步较晚，但已经初具规模并加速发展，其中以日本的太阳能光伏产业较为领先。虽然日本的太阳能资源，与中国等其他亚洲国家相比并无优势，但由于资金、技术和政策等多方面的支持和持之以恒的推广与应用，使得这一产业获得了更有潜力的发展空间。

图4-10　2008年主要国家太阳能光伏发电装机容量

在未来发展趋势预测方面，印度与中国的太阳能光伏发电产业，无论在投资规模还是装机容量方面都将超越日本，成为亚洲地区最主要的太阳能光伏发电产业国家，可以看出这一预测结果与投资力度有着非常密切的关联。同时，太阳能资源禀赋优势将在长期投资过程中起到提高“规模效应”的作用，这也是中国、印度可以迅速赶超日本的重要原因。除此之外，处于亚热带和热带地区的东南亚国家的发展，应该引起我们的进一步关注。这些国家（如印尼、马来西亚等）虽然由于前期投资和能源系统结构等问题，未能成为短期内发展太阳能产业的主要地区，但随着技术的普及以及油气资源的枯竭，从更长远的角度来看，这些国家和地区有着不可忽视的发展潜力。

图4-11　亚洲主要国家太阳能光伏发电累计增加装机容量与投资额2035∶2011^[10]（GW：吉瓦，十亿瓦特）

2.3　核电

核能发电事业开始于20世纪50年代，第一个商业核电站于20世纪60年代早期开始运行。各国为了降低对化石燃料的依赖，尤其是20世纪70年代发生了石油危机之后，核电产能在20世纪70年代和80年代急速发展。但由于三里岛事件和切尔诺贝利事件引起各国对核安全问题的顾虑，仅有日本和韩国在这一领域的起步和发展较快。到2009年末，全球范围内30个国家共运行有436座核电反应堆，装机容量共为370吉瓦，其中亚洲地区运行反应堆的核能源在电力结构中的占比从2%到35%不等。

从未来发展路线图角度分析，由于受到2011年日本福岛核危机的影响，各国纷纷调整了自己的核电发展计划，特别是日本和韩国，国际能源署预计到2035年，虽然两国的装机容量都有所增加，但在国内发电部门所占的比重却不断下降，受影响最大的日本将由2010年末的28%降到2035年的11%。韩国作为亚洲最主要的核电推广和应用国家，虽然到2035年其核电发电比例有所下降，但核电仍将为国内主要的电力能源来源之一。中国的激进式扩张使得核电在电力部门的比重呈现出与日韩相反的走势，不降反升，由此产生的核安全问题以及科学建设规划问题必须引起足够的重视。相较之下，印度的发展则显得较为理性与温和。

图4-12　亚洲主要国家核电装机容量与国内发电量占比图2035∶2011

图4-13　亚洲核电站建设数量2010—2035及日本核危机后各国主要核政策

由上图结合各国2011年颁布的主要核电站建设发展政策可以看出，日本的核危机在很大程度上降低了核电在未来发展的优势，作为线性优化中未来成本最低的能源，由于加入了政府限制以及社会、环境收益的考虑，在技术路线图中逐渐放缓了建设和市场需求增长的速度。

2.4　新能源汽车

以纯电动汽车为主要代表的新能源汽车是交通部门实现节能减排甚至达到“零排放”的关键与主要技术。电动汽车通过完全电池供电系统为机动车提供全部的能量输送、储存与回收，具有低噪音、无污染和好入网等优点。目前研发和推广新能源汽车的主要难点在于电池的储电能力、续航里程、安全系数以及配套充换电服务设施建设等问题，由于受到目前电动汽车成本较高、驾驶性能相对较差的限制，除日本外，新能源汽车在亚洲各国的推广应用速度较为缓慢。根据国际能源署的蓝图情景预测，全球电动汽车的销售量在2020年将达到690万辆，在2035年达到4900万辆，而这个数字到2050年将超过1亿（IEA 2010）。

图4-14　亚洲主要国家新能源汽车销售量预测（百万辆）

日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。从1965年开始，日本就启动电动车的研制，并正式把电动车列入其国家项目。近年来，日本的新能源汽车产业发展进入了新的阶段。能源基础的薄弱使日本长期坚持确保能源安全、提高产业竞争力的双重战略，通过制订国家目标引导新能源汽车产业发展，同时高度重视技术创新。其新能源汽车产业的相关政策有如下几个特点：

第一，政府制定明确的新能源汽车技术路线，重点发展混合动力和纯电动车；

第二，政府投入巨资支持新能源汽车产业的技术研发和基础设施建设，联合大型汽车制造商、日本能源公司实施建立新能源汽车配套设施，同时由政府主导，建立“官产学”研发大联盟，联合攻克技术难关；

第三，通过财税政策对个人消费者购买新能源汽车实行补贴，并强制政府机关用车必须全部使用“低公害车”。

在韩国的《国家能源技术发展规划（2006—2015年）》中，政府提出了新能源产业战略，将氢燃料电池列为发展重点。同时，从法律保障、税收优惠等方面对新能源汽车的技术开发和产业发展进行大力扶持。2008年，韩国总统李明博提出“绿色增长”战略，确定了韩国发展“绿色能源”的道路，将新能源的发展提高到了未来国家整体战略重点的层面，重点发展混合动力汽车。此后，韩国政府还相继公布了《国家能源基本计划》、《低碳绿色增长基本法》、《新增长动力前景及发展战略》，并专门成立了推进和落实绿色增长战略的组织机构，由直属于总统的“绿色增长委员会”统率。2010年12月6日，韩国知识经济部、环境部、国土海洋部和绿色增长委员会联合公布了绿色汽车发展战略，明确了新能源汽车的发展方向和目标。2015年计划生产绿色汽车120万辆，出口90万辆，力争国内市场占有率达21%。

2010年中国新能源汽车产量为20729辆，其中乘用车13377辆，商用车7352辆；销售额为19888辆，其中乘用车12271辆，商用车7117辆，与2009年相比，分别增长291.56%和281.80%。2010年8月18日，由中国16家中央企业发起的“中央企业电动车产业联盟”成立，从整车制造到电池生产以及充电站基础配套设施建设，覆盖了电动汽车产业链的各个关键环节，促进了国内电动汽车的应用普及与市场发展，全面提升中国电动汽车产业的技术水平和全球竞争力，打造新能源汽车完整链条。根据Pike等新能源汽车研究机构所作的分析预测，中国的新能源汽车销售量将在2015年达到54万辆，将在2030年左右占据20%—30%的市场份额。

泰国政府以节能减排温室气体、降低燃料消耗、促进汽车产业投资为目的，制定发展生态节能汽车政策。为此泰国实行了相关天然气汽车经济激励政策与乙醇汽车普及政策。根据政府目标，泰国计划在2011年内改装251600辆天然气汽车，并新建520座天然气加气站，并对天然气汽车相关配件进行进口关税和消费税的减免。另外，泰国政府还对天然气汽车生产和改装的厂家进行投资，并规定政府部门必须使用天然气汽车。

2.5　智能电网

智能电网是基于数字化以及其他先进技术的智能化电力输配以及信息反馈智能管理网络，通过智能电网可以实现所有电力生产源与千变万化的需求终端用户的直接对接，它将电力供应商、输配商、监管部门、终端用户以及其他利益相关方有机地结合起来，通过使得成本与环境影响最小化以及可靠性稳定性最大化来实现最高效的供配电服务。同时，智能电网也是电动汽车、多样化新能源发电以及削峰填谷、用户信息反馈等电力部门和能源系统先进技术升级与应用的基石与保障，在未来电力部门和能源系统的发展中有着特殊的重要作用。

智能电网除了在辅助多样化新能源发电入网，以及连接电动汽车充换电终端，从而间接提高能源系统效率、减少二氧化碳排放量之外，还可以通过削峰填谷管理、服务业部门连续试调、提高系统运作效率、减少线损以及能量储蓄回馈等方式，对二氧化碳减排有直接的效果。根据国际能源署的最新预测，中国将是亚洲地区智能电网发展前景最广的国家，无论是投资规模还是减排力度都远远高于其他国家，这一方面与中国本身的二氧化碳排放量较大有直接关系，另一方面，高速的经济增长所带来的用电量激增，使得中国等新兴市场和发展中国家将目标和重点转移到长期来看更加可靠、廉价和安全的智能电网建设。不过从普及率的角度来看，日韩国家依靠其技术优势和先进的新能源发电，在智能电网的普及应用和示范方面的经验还是非常值得中国、印度等后发国家学习和借鉴的。

图4-15　亚洲主要国家智能电网推进办法与减排预测^[11]