1 引言

 

  能源是人類進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其開發(fā)利用水平和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度，直接關(guān)系著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和人民生活的質(zhì)量。江蘇省作為中國經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省之一，近年GDP總量增長(zhǎng)率一直保持在10%以上。經(jīng)濟(jì)發(fā)展意味著能源消耗，“十一五”期間江蘇省每年一次能源消耗的平均增長(zhǎng)速度達(dá)到8.6%。不斷增長(zhǎng)的能源需求賦予節(jié)能減排不輕的壓力，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是全球氣候變暖的主要推手。因此，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的協(xié)同發(fā)展、保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)與自然生態(tài)的和諧統(tǒng)一，分析能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)路徑、完成2020年碳減排目標(biāo)應(yīng)該成為江蘇省亟需解決的課題。

 

  目前學(xué)術(shù)界對(duì)江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)開展了大量的研究，并取得了不少的進(jìn)展。田立新等采用改進(jìn)的LMDI能源預(yù)測(cè)模型，分析了江蘇省能源消費(fèi)的驅(qū)動(dòng)因子，并利用情景分析法測(cè)算了江蘇省2020年的碳排放量[2]。王迪等研究了江蘇省能耗結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題，測(cè)算了江蘇省能源消耗結(jié)構(gòu)的節(jié)能減排效應(yīng)，提出“高碳能源低度化、低碳能源高度化”的能源優(yōu)化策略，建議江蘇省未來應(yīng)該由以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)向煤炭的高效清潔利用與能源多元化相結(jié)合過渡[3]。趙健強(qiáng)等利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法分析了“十二五”期間碳排放約束下江蘇省的能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和優(yōu)化，認(rèn)為目前江蘇省是以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，應(yīng)在今后一段時(shí)間內(nèi)小幅提高油氣消費(fèi)的比例，同時(shí)根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)發(fā)展低碳能源[4]。謝乃明等構(gòu)筑灰色GM（1，1）模型與馬爾科夫預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移模型模擬并預(yù)測(cè)了江蘇省能源消費(fèi)總量和結(jié)構(gòu)，得出未來一段時(shí)期江蘇省的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是煤炭比例快速下降、石油比例基本不變、天然氣與可再生能源比例迅速上升的結(jié)論。

 

  國內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳夾點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用也做了不少的理論與實(shí)證研究。Crilly D.等正式提出了碳夾點(diǎn)分析法，并應(yīng)用于預(yù)測(cè)和規(guī)劃愛爾蘭電力行業(yè)能源的供需，為進(jìn)一步研究區(qū)域能源供應(yīng)和CO2減排目標(biāo)提供決策依據(jù)[6，7]。張改景等應(yīng)用碳夾點(diǎn)分析技術(shù)對(duì)區(qū)域建筑能源系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過組合累積能阱-累積CO2排放量和累積能源-累積CO2排放量曲線確定各個(gè)情景下最小可再生能源用量、能源供給結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的CO2排放量[8]。胡曉岑等對(duì)湖北省2020年CO2排放限制下的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，計(jì)算出最小低碳或零碳能源需求量及其對(duì)應(yīng)的CO2排放量，并把湖北省劃分成3個(gè)區(qū)域，確定出每個(gè)區(qū)域的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)[9]。趙立華等針對(duì)某地區(qū)的能源數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析模型得到碳夾點(diǎn)，確定3種不同情景下的能源分配和碳排放限制量，從而優(yōu)化供應(yīng)系統(tǒng)。

 

  通過總結(jié)上述文獻(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的研究主要集中在如何利用復(fù)雜數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)并優(yōu)化能耗結(jié)構(gòu)，通過實(shí)證分析碳排放與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對(duì)碳夾點(diǎn)技術(shù)的研究?jī)H停留在采用假設(shè)數(shù)據(jù)解釋其在能源結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化的運(yùn)用的層面上，并無實(shí)證分析。利用碳夾點(diǎn)技術(shù)分析省際能源問題的研究仍鮮見，基于碳夾點(diǎn)技術(shù)從行業(yè)角度定量?jī)?yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的研究更是“空白”。

 

  利用碳夾點(diǎn)技術(shù)可求出各種化石燃料的使用量與最少清潔能源的消耗量，找到一種碳約束下科學(xué)分配資源的解決方案，從而優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；以能源結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過碳夾點(diǎn)技術(shù)可以逆向優(yōu)化能源消費(fèi)的碳排放約束目標(biāo)，從而制訂更合理的碳減排目標(biāo)。此外，用圖形法表示的碳夾點(diǎn)線性規(guī)劃模型（碳夾點(diǎn)圖解技術(shù)）在技術(shù)層面上比純數(shù)學(xué)模型擁有更加獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以使決策者更加清晰地分析問題。因此，本文以江蘇省為研究對(duì)象，結(jié)合江蘇省的能源數(shù)據(jù)，應(yīng)用碳夾點(diǎn)圖解技術(shù)與情景模擬法研究2020年江蘇省碳排放約束下能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題，為能源規(guī)劃部門制訂節(jié)能減排政策提供理論參考。

 

  2 碳夾點(diǎn)技術(shù)及其應(yīng)用

 

  英國曼徹斯特大學(xué)Bodo.Linnhoff 教授等于1982年在前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并逐步發(fā)展成為化工過程能量綜合技術(shù)的方法論，即夾點(diǎn)技術(shù)。夾點(diǎn)技術(shù)是一種卓有成效的過程能量綜合（Process Integration）方法，是過程能量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、改造和降低能耗的成功技術(shù)[8]。夾點(diǎn)技術(shù)以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，從宏觀角度分析過程系統(tǒng)中能量流經(jīng)溫度的分布，從中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其用能瓶頸，進(jìn)而給以解瓶頸的一種方法[12]。碳夾點(diǎn)由夾點(diǎn)技術(shù)發(fā)展而來，它把工程應(yīng)用中的夾點(diǎn)分析思想應(yīng)用于優(yōu)化碳排放限制下區(qū)域的能源結(jié)構(gòu)[9]。Tan等提出了基于夾點(diǎn)的碳約束能源規(guī)劃方法，并首先將圖形夾點(diǎn)法用于分析碳約束的能源規(guī)劃問題[13，14]，由可平移的能源曲線構(gòu)成線性規(guī)劃圖形法表示碳夾點(diǎn)，以此確定過程的最小低碳或零碳能源需求量。Uday V等統(tǒng)一了針對(duì)不同夾點(diǎn)技術(shù)的數(shù)學(xué)模型算法，使夾點(diǎn)技術(shù)的運(yùn)用更加廣泛。

 

  2.1 基于夾點(diǎn)的碳約束規(guī)劃

 

  碳夾點(diǎn)技術(shù)在優(yōu)化碳排放約束下區(qū)域能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)時(shí)需解決的主要問題是：在某地區(qū)或企業(yè)內(nèi)，分析與規(guī)劃既定能源供給數(shù)量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的碳排放狀況；在碳排放與能源供給的約束下測(cè)算最小清潔能源數(shù)量及碳排放總量；根據(jù)各子區(qū)域的碳排放約束，在最少清潔能源數(shù)量全部消耗的條件下進(jìn)行子區(qū)域能源的分配。

 

  碳夾點(diǎn)技術(shù)的一般步驟如下：①分別計(jì)算行業(yè)的累積需求數(shù)量、能源的累計(jì)供給數(shù)量及對(duì)應(yīng)的累積碳排放量；②根據(jù)行業(yè)（能源）的碳排放系數(shù)大小，按照系數(shù)由小到大、首尾相連的順序分別繪制以累計(jì)能源需求量（供給量）為橫坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的累計(jì)碳排放量為縱坐標(biāo)的能源需求（供給）CO2 復(fù)合曲線，并將兩曲線聚合在同一坐標(biāo)系中，曲線上任意一點(diǎn)的斜率等于該點(diǎn)所在的需求（或供給）曲線表示的碳排放系數(shù)，優(yōu)化前的初始狀態(tài)設(shè)置清潔能源的數(shù)量為0；③在碳排放約束條件下適當(dāng)水平移動(dòng)能源供給曲線，直至與能源消費(fèi)曲線相切于最右邊的唯一交點(diǎn)，該點(diǎn)便是碳夾點(diǎn)，碳排與能源數(shù)據(jù)可以從坐標(biāo)軸上直接讀出，水平移動(dòng)的距離即為最少清潔能源需求量，此時(shí)的能源供應(yīng)既能平衡能源需求又可滿足碳排約束。夾點(diǎn)下方的行業(yè)通過提供清潔能源代替部分化石能源即能滿足能源需求的碳排放約束，而夾點(diǎn)上方的行業(yè)全部使用高碳排的能源也可滿足式（3）。夾點(diǎn)下方各行業(yè)使用全部高質(zhì)量、低污染的能源充分展示了碳夾點(diǎn)的分析價(jià)值，也使決策者可以把握整個(gè)區(qū)域的能源瓶頸。

 

  2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

 

  嚴(yán)格意義上生物質(zhì)能等能源的碳排放系數(shù)并不為零，為簡(jiǎn)化分析本文統(tǒng)一將其歸為碳排放為零的清潔能源。綜合《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》與《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》的統(tǒng)計(jì)口徑，將江蘇省的產(chǎn)業(yè)分為農(nóng)林牧漁水利業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)、批發(fā)零售業(yè)及住宿餐飲業(yè)、其他行業(yè)等六大行業(yè)，其他行業(yè)包括居民生活消費(fèi)和除交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)、批發(fā)零售業(yè)及住宿餐飲業(yè)以外的其他第三產(chǎn)業(yè)。依據(jù)《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》分地區(qū)綜合能源平衡表的終端消費(fèi)量，把能源劃為煤炭、石油、天然氣及清潔能源四大類。

 

  2020年江蘇省各行業(yè)終端能源供需數(shù)據(jù)根據(jù)汪杏梅《江蘇省能源投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)分析和碳排放前景研究》[16]與《江蘇省能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》[17]整理計(jì)算求得；各品種能源的碳排放系數(shù)來源于《IPCC碳排放計(jì)算指南（2006）》的收錄。

 

  各行業(yè)的行業(yè)碳排放系數(shù)計(jì)算公式：

 

  C =CO2 E =CO2 GDP ×GDP E=行業(yè)碳排放強(qiáng)度×行業(yè)能源效率式中C 為行業(yè)碳排放系數(shù)；GDP 為當(dāng)年的地區(qū)生產(chǎn)總值；CO2 為碳排放總量；E 為能源消費(fèi)總量。

 

  由于同行業(yè)在不同年份的碳排放強(qiáng)度及能源效率不同，因此本文利用指數(shù)平滑法在2005年基礎(chǔ)上降低40%的碳排放強(qiáng)度粗略預(yù)估2020年各行業(yè)的行業(yè)碳排放系數(shù)。數(shù)據(jù)來源于1996-2012年《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒》與《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。碳排放量采用IPCC對(duì)能源碳排放的計(jì)算方法估計(jì)得到。

 

  2.3 碳排放缺口的供需分析

 

  經(jīng)過整理分析有關(guān)部門公布的能源供需數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，江蘇省能源供需基本達(dá)到平衡；此外，地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要要求各行業(yè)的能源需求必須得到滿足。因此，出于能源供需平衡的角度考慮，2020年江蘇省可供給能源數(shù)量是基于終端能源需求總量，結(jié)合《江蘇省能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中各能源品種的比例計(jì)算得出。表1與表2分別列出了2020年江蘇省的能源供需及其碳排數(shù)據(jù)。從表中可看出江蘇省能源供給的碳排總量為10.025 5億t，大于其碳排限額6.081 8億t，出現(xiàn)“能源碳排逆差”，存在碳排放缺口，利用碳排放系數(shù)低的能源替換系數(shù)高的能源可彌補(bǔ)缺口。清潔能源的碳排放系數(shù)為0，是最佳的替代能源，最大限度地使用清潔能源可最大限度地減少碳排放，但是現(xiàn)階段清潔能源的開發(fā)3 基于碳夾點(diǎn)的江蘇省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化路徑據(jù)表1與表2，按碳排放系數(shù)遞增的順序?qū)⒛茉雌贩N與需求行業(yè)依次排列，分別計(jì)算累計(jì)能源供給量、累計(jì)能源需求量、各自的CO2排放量及累計(jì)CO2排放量[19]。此外，為使能源供給曲線從原點(diǎn)出發(fā)，使平移分析簡(jiǎn)便而易操作，在優(yōu)化初始狀態(tài)根據(jù)碳夾點(diǎn)技術(shù)設(shè)定清潔能源為0TJ，數(shù)據(jù)整理后的結(jié)果如表3所示。

 

  基于表3，利用碳夾點(diǎn)圖解技術(shù)優(yōu)化江蘇省的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),本文設(shè)置三種不同情景：情景一為在全省碳排總量約束下測(cè)算最少清潔能源消耗額；情景二為在行業(yè)碳排放量約束下解決各行業(yè)的能源分配結(jié)構(gòu)；情景三為基于固定清潔能源的供給數(shù)量估算全省的碳排總量。

 

  3.1 碳排放總量約束下的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化

 

  不考慮某一具體行業(yè)的碳排放約束，僅關(guān)注所有行業(yè)的碳排總限額，計(jì)算最少清潔能源的需求數(shù)量，解決化石燃料的分配問題。據(jù)表3分別繪制能源供給CO2 排放量與能源需求CO2 排放量復(fù)合曲線，并聚合兩曲線得到圖1。在圖1中，水平移動(dòng)能源供給CO2排放量復(fù)合曲線，直至相交于能源需求CO2排放量復(fù)合曲線的最右頂點(diǎn)，該交點(diǎn)即是碳夾點(diǎn)，其坐標(biāo)為（1 317.8，6.081 8），表示2020年江蘇省能源總需求為1 317.8萬TJ，碳排放總量為6.081 8億t，恰好滿足全省的能源需求與碳排放約束。水平移動(dòng)距離561.8萬TJ即是最少清潔能源需求量，其占能源需求總量的42.63%。

 

  從圖1看出，碳夾點(diǎn)將能源供給CO2排放量復(fù)合曲線分為上下兩部分，夾點(diǎn)右上方有曲線存在，表明有415.1萬TJ（=561.8萬TJ-146.7萬TJ）的煤炭供給剩余。在碳排總量約束下，剩余的能源將不能被利用，造成部分含碳高的化石燃料將被清潔能源代替，即江蘇省需要提供等量的清潔能源以彌補(bǔ)所減少的煤炭。優(yōu)化后的2020年江蘇省能源結(jié)構(gòu)見表4。

 

  3.2 行業(yè)碳排放約束下的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化

 

  碳排放總量只能衡量全省總體的碳排情況，并不能反映某一具體行業(yè)碳排放的個(gè)體狀況。如果行業(yè)A的碳排放量未超出其碳排放約束，行業(yè)B的碳排放量處于其碳排限額之上，那么碳低排的行業(yè)A將替碳高排的行業(yè)B所超出的碳排放量“買單”，A、B行業(yè)碳排放量相互中和使兩行業(yè)的碳排放量總和仍可能處于限額之下；同時(shí)，各行業(yè)的清潔能源分配額也仍未求得，碳控路徑不清晰。因此，需要基于各行業(yè)的碳排放約束，將排放目標(biāo)分解到各單一行業(yè)，量化各行業(yè)的能源分配數(shù)額，以達(dá)到碳控制路徑清晰的目的。

 

  （1）碳夾點(diǎn)初始優(yōu)化的各行業(yè)清潔能源需求總量。如圖2所示，平移能源供給CO2排放量復(fù)合曲線，至與能源需求CO2排放量復(fù)合曲線相交，形成一個(gè)新夾點(diǎn)（其他行業(yè)與交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)的交匯點(diǎn)）。562.2萬TJ的清潔能源可以滿足江蘇省所有行業(yè)的碳排總量約束，其占能源總需求的42.66%，415.5萬TJ（=562.2 萬TJ-146.7 萬TJ）的煤炭被清潔能源替代而剩余。

 

  新夾點(diǎn)將能源需求CO2排放量復(fù)合曲線分成了兩部分：農(nóng)林牧漁水利業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)、批發(fā)零售業(yè)及住宿餐飲業(yè)、建筑業(yè)均位于其左下方，分布在其右上方的則是其他行業(yè)。在左下方，該五大行業(yè)的能源供給與需求曲線起始于原點(diǎn)、交匯于夾點(diǎn)，表明該五大行業(yè)的能源需求及碳排放量分別與夾點(diǎn)左下方的能源供給曲線所表示的能源數(shù)量及碳排放量相等，通過利用562.2萬TJ的清潔能源代替415.5萬TJ的煤炭便能同時(shí)滿足能源總需求和碳排總量約束；在右上方，其他行業(yè)則無需通過提供任何數(shù)量的清潔能源即可同時(shí)滿足能源需求與碳排放約束，因?yàn)槠渌袠I(yè)的能源供給CO2排放量復(fù)合曲線斜率小于其能源需求CO2排放量復(fù)合曲線斜率，即煤炭的碳排放系數(shù)小于其他行業(yè)的碳排放系數(shù)。

 

  （2）碳夾點(diǎn)二次優(yōu)化的各行業(yè)能源分配結(jié)構(gòu)。首先分配交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)的能源用量。圖3中，能源需求曲線上的極限點(diǎn)M為交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)與農(nóng)林牧漁水利業(yè)的交匯點(diǎn)，在移動(dòng)后的能源供給CO2復(fù)合曲線上定義點(diǎn)A（即在能源供給CO2復(fù)合曲線上，縱坐標(biāo)與M的縱坐標(biāo)相等的點(diǎn)）。水平左移A點(diǎn)以下的能源供給CO2復(fù)合曲線直至與M點(diǎn)重合，此時(shí)M點(diǎn)成為一個(gè)新夾點(diǎn)（1 270.8，5.719 7），A 點(diǎn)坐標(biāo)分別為1 280.1 萬TJ 和5.719 7億t。從平移后的圖3可看出優(yōu)化后的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)：交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)的一部分曲線與能源供給曲線構(gòu)成一個(gè)封閉的多邊形，通過多邊形各點(diǎn)的坐標(biāo)可以讀出各種能源用量數(shù)據(jù)，即水平移動(dòng)的距離9.3萬TJ是必須提供給交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)的清潔能源數(shù)量，此時(shí)仍需要提供18.3萬TJ的煤炭才能保證能源需求。

 

  據(jù)此方法依次計(jì)算夾點(diǎn)左下方其他各行業(yè)的能源配額及碳排放量，如圖4所示，其中點(diǎn)B、C、D均在能源供給CO2 復(fù)合曲線上，其縱坐標(biāo)分別等于工業(yè)與農(nóng)林牧副漁水利業(yè)、建筑業(yè)與工業(yè)、批發(fā)零售業(yè)及住宿餐飲業(yè)與建筑業(yè)的交匯點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

 

  在滿足各行業(yè)碳排放約束的條件下，碳排放系數(shù)最小的批發(fā)零售業(yè)及住宿餐飲業(yè)可利用清潔能源15.1萬TJ與天然氣4.6萬TJ便可滿足行業(yè)的能源需求；35.1萬TJ的天然氣與93.4萬TJ的清潔能源可以保證建筑業(yè)對(duì)能源的要求；工業(yè)作為2020年江蘇省耗能最大的行業(yè)，需要消耗281.9 萬TJ 的煤炭、77.2萬TJ的天然氣、441.7萬TJ的清潔能源及全部的石油；農(nóng)林牧漁水利業(yè)因自身的行業(yè)特性耗能最少，僅需提供2.9 萬TJ 的煤炭與2.7 萬TJ的清潔能源；在滿足前述幾大行業(yè)的能源需求后還剩9.3 萬TJ 的清潔能源，它可供給交通運(yùn)輸倉儲(chǔ)及郵電通訊業(yè)，此外為平衡能源需求還需要煤炭18.3萬TJ；其他行業(yè)則利用能源供給中剩下的19.4 萬TJ 煤炭即可滿足能源需求。表5列出了優(yōu)化后各行業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

 

  從該分配方案可知，利用占能源需求總量42.66%的清潔能源可滿足各行業(yè)自身的碳排放約束，煤炭需求量與供給量相比減少了415.5萬TJ，石油與天然氣均全部被耗用；實(shí)際產(chǎn)生的碳排放總量小于全省的碳排放限額，這是碳夾點(diǎn)在碳排放約束下落在各個(gè)更加具體而苛刻的子行業(yè)的結(jié)果。由此可知，碳排放總量約束下的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)暗藏了碳低排行業(yè)為碳高排行業(yè)“買單”的現(xiàn)象，導(dǎo)致減排路徑不清晰。因此行業(yè)劃分越細(xì)，越有利于減排。不難得出，如果繼續(xù)細(xì)劃本文研究的幾大行業(yè)，運(yùn)用碳夾點(diǎn)優(yōu)化碳排放約束下每個(gè)行業(yè)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，那么江蘇省能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放總量將比6.078 4萬t還低。

 

  3.3 固定清潔能源供給數(shù)量下的碳排放總量

 

  2009年9月22日，胡錦濤總書記在聯(lián)合國氣候變化峰會(huì)開幕式上首次提出中國要“大力發(fā)展可再生能源和核能，爭(zhēng)取到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%左右”。在此政府能源規(guī)劃目標(biāo)下，不考慮其他能源品種的數(shù)量變化，僅分析在能源消費(fèi)總量保持不變、15%的非化石能源均被利用的條件下江蘇省能否實(shí)現(xiàn)2020年碳減排目標(biāo)，因此根據(jù)這個(gè)比例數(shù)值計(jì)算得到2020年江蘇省需要供應(yīng)197.7萬TJ（=1317.8萬TJ×15%）清潔能源。

 

  水平向右移動(dòng)能源供給CO2復(fù)合曲線197.7萬TJ；保持能源總需求碳排放限制量曲線最右點(diǎn)的橫坐標(biāo)不動(dòng)（即能源總需求不變），繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)該曲線，至與能源供給曲線相交于新夾點(diǎn)，如圖6所示，通過旋轉(zhuǎn)曲線，消除了其與能源供給曲線之間的距離，表明包括清潔能源在內(nèi)的能源供給既滿足能源需求，又在碳排放約束下實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)碳減排。新夾點(diǎn)（1 317.8，9.541 0）意味著在清潔能源均被消費(fèi)的情況下，江蘇省各行業(yè)的碳排放總量達(dá)到9.541 0億t，低于初始能源供給的碳排放量10.025 5億t，但高于能源需求碳排放限額6.081 8億t，能源消費(fèi)的碳減排目標(biāo)將難以兌現(xiàn)。

 

  4 結(jié)論與建議

 

  碳夾點(diǎn)圖解技術(shù)可更直觀地優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，求得碳控制下各種化石燃料的使用量與清潔能源的消耗量。基于碳夾點(diǎn)技術(shù)，本文運(yùn)用情景模擬法設(shè)置了三種不同的情景：一是碳排放總量約束下江蘇能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；二是行業(yè)碳排放約束下江蘇能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；三是固定清潔能源供給數(shù)量下江蘇省的碳排放總量。前兩種屬于理論探討的范疇，第三種歸入實(shí)證規(guī)劃的界限。研究結(jié)果表明，情景一中江蘇省碳排放總量恰好等于碳排放限額，其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由42.63%清潔能源、24.51%煤炭、23.99%石油與8.87%天然氣構(gòu)成；情景二中江蘇省需要消耗能源供給總量中24.48%的煤炭、全部比例的石油與天然氣、42.63%的清潔能源才能滿足各行業(yè)的碳排放限額，并且平衡能源需求，碳控路徑比情景一清晰是由碳夾點(diǎn)技術(shù)在細(xì)劃行業(yè)類別后優(yōu)化所致；情景三中江蘇省在197.7萬TJ的清潔能源全部消耗條件下，碳排放量比初始能源供給的碳排放量低，但比碳排放限額目標(biāo)高，無法完成2020年的碳減排目標(biāo)。因此，為滿足能源需求與行業(yè)碳排放的“軟硬”雙重約束條件，江蘇省2020年的清潔能源比重必須不低于42.63%。與清潔能源占比不到10%、煤炭占60%以上的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀相比，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整壓力巨大，將陷入能源消費(fèi)“結(jié)構(gòu)困境”,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的路途任重道遠(yuǎn)。

 

  基于以上分析與結(jié)論，為了破解江蘇省能源消費(fèi)“結(jié)構(gòu)困境”，江蘇省應(yīng)該充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施以清潔能源為主的“無悔減排1）”戰(zhàn)略，具體的政策措施為：

 

  （1）推動(dòng)能源供給革命，建立低碳能源供應(yīng)驅(qū)動(dòng)體系[21]。碳夾點(diǎn)技術(shù)分析得到江蘇省清潔能源比重不能低于42.63%的結(jié)論。當(dāng)前江蘇省清潔能源比重不足10%，實(shí)現(xiàn)42.63%的清潔能源比例對(duì)江蘇省而言是一大挑戰(zhàn)。因此，江蘇省應(yīng)該立足省內(nèi)外，著力發(fā)展清潔能源，加強(qiáng)清潔能源的獲取能力；同時(shí)推進(jìn)化石能源清潔高效利用，努力推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源向“低碳能源”和“近零排放能源系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變，逐漸形成“清潔能源為主，煤炭、石油、天然氣多輪驅(qū)動(dòng)”的能源供應(yīng)體系。實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的多元化、清潔化和低碳化，是江蘇省調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的必由之路。

 

  （2）推動(dòng)能源消費(fèi)革命，加強(qiáng)需求側(cè)“前端”減排管理。比較情景一與情景二得出行業(yè)劃分越細(xì)，減排效果越理想的結(jié)論。從能源需求方（即各行業(yè)）施行“前端”減排是江蘇省調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的直接途徑。首先，精細(xì)行業(yè)類別，碳核算、碳審計(jì)與碳預(yù)算等碳控制工具覆蓋到江蘇省各子行業(yè)。其次，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低高耗能產(chǎn)業(yè)比重，逐步構(gòu)建綠色、循環(huán)、低碳的地方產(chǎn)業(yè)體系。最后，實(shí)施“先控增量后削存量”方針，合理控制新增的化石能源消費(fèi)總量，穩(wěn)步削減既存的化石燃料需求總量。

 

  （3）推動(dòng)能源技術(shù)革命，攤薄高碳鎖定效應(yīng)1）助轉(zhuǎn)型。情景三中的碳排放總量比碳排放目標(biāo)限額高，2020年江蘇省在非化石能源占比15%的能源規(guī)劃下將無法完成碳減目標(biāo)。加大能源科技投入，發(fā)展低碳技術(shù)[22]，提高能效是江蘇省實(shí)現(xiàn)碳減目標(biāo)的核心路徑。政府部門或企業(yè)應(yīng)努力突破高碳鎖定效應(yīng)的影響，鼓勵(lì)利用高效率、低排放的能源技術(shù)，大力發(fā)展清潔能源開發(fā)利用技術(shù)，提高常規(guī)化石能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)低碳技術(shù)高端化；在技術(shù)減排潛力的基礎(chǔ)上，扣除某些技術(shù)上可行而經(jīng)濟(jì)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)選擇；在經(jīng)濟(jì)減排潛力的基礎(chǔ)上扣除某些由于市場(chǎng)和機(jī)制不完善，而造成在現(xiàn)有市場(chǎng)條件下不經(jīng)濟(jì)的政策和技術(shù)選擇。

 

  （4）推動(dòng)能源體制革命，打通雙控機(jī)制運(yùn)行快車道。繼續(xù)不遺余力地推進(jìn)改革，調(diào)控能耗總量；根據(jù)各行業(yè)的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)水平、發(fā)展階段等因素，分解行業(yè)碳減排與節(jié)能指標(biāo)；實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)與碳減排控制目標(biāo)的銜接，完成碳減排目標(biāo)和清潔能源發(fā)展目標(biāo)的貫通，在確保能耗總量控制與碳減排目標(biāo)的前提下促進(jìn)全省經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。