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实现中国能源效率的跨越式进步
实现中国能源效率的跨越式进步
通过提高能源效率,中国能更容易满足其能源需求,降低不断飙升的环境成本,增强能源安全。
DianaFarrell 华强森 余进
2008年4月
目录
∙引言
∙世界第二大能源消费国
∙能源密度较高,而人均能源消费量较低
∙能源需求到2020年将增加一倍以上
∙能源需求的来源
∙能源需求增长与道路交通运输
∙能源需求增长与二氧化碳密度
∙现行政策与能源效率
∙跨越式发展机会
∙详细评估中国提高能源效率的机会
∙协调政策,抓住机会
中国是世界上规模最大、发展速度最快的经济体之一,同时也是全球能源消费增长最快的国家之一。
如按人均能源消费量来衡量,中国的能源消费仅相当于发达经济体能源消费的很小一部分。
但是,与其他新兴经济体一样,中国的能源效率(定义为经济从消耗的能源所能达到的产出水平)与发达经济体水平相比仍然明显偏低。
如果中国能够提升其能源效率,它就能更容易地满足其不断增长的能源需求,并且降低经济持续快速增长的环境成本,同时增强其能源安全。
中国政府正在努力更高效地利用能源,通过采取切实可行的措施,争取到2010年实现GDP能耗比降低20%。
根据麦肯锡全球研究院(MGI)的研究1,在这方面甚至存在更大的机会可以利用。
为提高能源效率而做出的切实努力,能够使中国到2020年每年的能源需求增长速度减缓至2.8%,这将使中国2020年的能源需求比根据现行政策预期达到的能源需求水平下降23%。
能源需求的下降,也意味着中国到2020年能够将计划的石油进口量减少15%,并将二氧化碳(CO2)排放量至少降低20%,同时还将有助于降低其他环境成本。
推行这些能源效率解决方案能够对企业和整个经济产生积极影响。
事实上,中国巨大的劳动力成本优势意味着,我们在本文中描述的能源效率解决方案所获得的投资回报率很可能远远高于10%,或高于世界其他国家所达到的投资回报水平。
其结果是,能源效率的提高并不会导致中国的消费或工业成本升高。
与之相反,它将刺激新的需求方去开拓新市场,从而为制造商、公用事业公司和其他企业提供巨大的商业机会。
的确,中国在劳动力成本上的优势地位使她有可能在开发既经济又环保的可持续能源解决方案方面取得领先地位。
世界第二大能源消费国
2003年,全球能源消费达到了422个QBTU(一千之五次方的英国热量单位)——相当于每天2亿桶石油。
中国的终端使用能源需求总量达到60个QBTU,占全球能源需求总量2的14%,使中国成为仅次于美国3的全球第二大能源消费国。
由于在中国的燃料构成中,二氧化碳排放量高的煤炭所占比重较大,中国在2003年全球二氧化碳排放总量中占了较高的比例——为17%。
(按人均排放量计算,中国仍然处在较低水平,其相对近期才出现的工业迅猛增长意味着,中国的二氧化碳排放量在大气层二氧化碳总存量中占相对小的一部分。
)
目前,中国的能源需求大部分来自工业(2003年为57%)4。
这些工业能源需求包括某些能源密集型部门,如化工、钢铁、食品加工、服装及其他制造行业。
住宅能源需求是第二大能源消费领域,占能源需求总量的29%。
交通运输和商用建筑大约各占能源需求的7%。
至于不同燃料种类的比重,2003年,煤炭所占比重为54%——远远高于全球能源需求中煤炭占24%的比例;石油产品所占比重为21%;其余份额则分布在核能、水电、天然气和生物质燃料中(图1)。
注释:
2我们以终端使用能源需求作为分析的基础。
这相当于基本能源需求的总和,只是将电力部门的能源消费及损失分配到了相应的终端使用细分市场上。
32003年,美国的能源消费量为92个QBTU,占全球总量的22%。
4工业部门在终端使用能源需求中所占份额小于在最终能源需求中所占份额。
这反映出一个事实,即在民用住宅和商用建筑部门中,电力及相关的配电损失所占比例更大,因此,它们在终端使用能源需求中所占比例亦相对较大。
能源密度较高,而人均能源消费量较低
2003年,中国的能源密集度(单位GDP能耗)达到31,000个BTU(英国热量单位)/1美元GDP。
与发达地区相比,这一数字仍然偏高,这部分反映出中国的服务业(其能源密集度低于工业活动)所占份额较小,并且高附加值活动所占比例也较低——在其他发展中地区也能观察到这种模式。
但是,中国的人均能源消费量为4500万个BTU,差不多相当于每天1加仑石油,仅为美国人均消费量的14%和日本人均消费量的28%(图2)。
能源需求到2020年将增加一倍以上
在现行政策的环境下,到2020年,中国的能源需求每年将增长4.4%,将从2003年的60个QBTU增加到2020年的124个QBTU,增加一倍以上(图3)。
在这种基准情境下,到2020年,中国将占到全球能源消费增长量的三分之一(34%)5。
工业和消费活动的持续增长将刺激能源需求的这种快速增长。
正如人们期望的那样,我们对中国能源需求的预测对于GDP增长的假设具有敏感性。
当GDP增长率的波动在±2%时,我们预测的能源需求年增长率分别为5.3%和3.4%,根据我们对2020年能源需求的基准情境预测,对应的能源需求量为107~144个QBTU。
能源需求的来源
工业、民用住宅和商用建筑部门将是中国不断增长的能源需求的主要来源。
工业部门——到2020年,中国的工业能源需求将以每年3.8%的速度增长,远远高于全球2.1%的增长速度。
届时,中国的工业能源需求将占到全球工业能源需求总量的23%。
随着GDP的强劲增长,对基础材料的需求将会大幅飙升。
其结果是,到2020年,中国的钢铁生产将以每年6.7%的速度增长,中国的钢铁产量将占到全球总产量的43%。
钢铁行业的能源需求将以每年7.2%的速度更快增长。
化工行业的能源需求也将以每年5.7%的速度快速增长,而其他行业的能源需求增长速度较慢(每年2.2%)。
民用住宅部门——到2020年,随着中国的人均居住面积从现在的25平方米增加到预期的38平方米,中国民用住宅的能源需求将以每年4.1%的速度增长。
这一增长率低于中国总体能源需求的增长率,这就表明,尽管对能源服务的基本需求仍将快速增长,但能源的构成将向更高效的燃料转换,从而有助于遏制能源需求的增长。
在住宅能源需求总量中,生物质燃料(如木材和家畜粪便)所占比例将从52%下降到27%,而使用效率更高的电能的比例将从17%增加到38%(图4)。
商用建筑部门——中国商用建筑部门的能源需求将以每年7.1%的速度增长,到2020年将增加两倍,占到同期全球商业建筑部门能源需求增长量的48%6。
这种爆炸式的增长表明,随着人民收入水平的提高,各种服务业在中国经济中所占的比例正在不断扩大。
我们预计,到2020年,商用建筑面积将以每年4.8%的速度增长,耗能设施的普及率也将不断提高。
在通常情况下,能源利用的密集度也将随着GDP的增长而提高。
在商用建筑部门,燃料构成的变化也将进一步加快能源需求的增长。
能源需求增长与道路交通运输
能源需求增长的另一个来源是道路交通运输部门。
根据我们的基准情境分析,中国的道路交通运输能源需求被设定为以每年6.3%的速度增长,接近全球总体增长速度(2.2%)的3倍。
这种强劲增长在很大程度上反映出中国汽车数量的爆炸式增长,其复合年增长率从1995~2000年的8%猛增到2000~2005年的23%。
在我们的基准情境中,我们预测,到2020年,中国的汽车保有量将以每年接近10%的速度增长,将从2003年的2,600万辆增加到2020年的1.2亿辆(图5)。
能源需求增长与二氧化碳密度
随着能源需求的快速增长,中国的二氧化碳排放量到2020年将增加一倍以上,占当年全球能源相关排放增量的38%,并使中国在全球平均年排放量中所占的份额增加到24%。
但是,中国的人均排放量将继续显著低于发达经济体,仅为美国水平的30%、西北欧国家水平的55%(图6)。
现行政策与能源效率
在现行政策环境下,从2003年到2020年,中国能源效率的复合年增长率预计将达到2.2%,是同期全球能源效率增长率的两倍,表明中国6.7%的GDP增长率预计将超过其4.4%的能源需求增长率。
为了支持对这种能源效率强劲增长的预测,我们假定,在我们的基准情境中所有终端使用细分行业的能源效率都将大幅度提高(图7)。
这些效率提高既反映了中国为实现到2010年的能源密集度目标而已经制定的政策,也表明在所有终端使用细分行业中都存在着提高能源效率的巨大机会7。
跨越式发展机会
中国面临着一个在经济上极具吸引力的机会,可以通过提高能源效率,将中国的能源需求增长从不断加速转变到大幅减速的路径上来。
这个宝贵的机遇就是,中国可以在许多经济部门还处在相对较早的发展阶段时,跨越过陈旧的低能效技术,引入最先进的技术。
与已拥有大量采用较老式技术的已安装设备基础的发达经济体不同,中国到2020年还有很大一部分资本设备有待建立到位。
在新的建筑和设备资产上采用高能效的解决方案,要比改造现有建筑和设备具有更高的成本效益。
凭借中国劳动力成本的巨大优势产生的附加效益,把握新技术带来的机遇,从而减少中国未来对能源供给的需求及支出的潜力是非常可观的。
我们估计,即使中国仅仅利用目前已带来回报的现有先进技术,到2020年,中国能源需求的增长速度也将从每年4.4%下降到2.8%。
这将使中国2020年的能源需求总量减少23%左右。
实际上,中国所有的经济部门都可以为提高能源效率做出贡献,不过工业部门和民用住宅部门拥有最大的机会(图8)。
我们认为,对中国可利用的全部潜能的这种评估是相对保守的。
本次分析重点关注的是目前可利用的机会,并未考虑随着时间的推移而出现的技术创新、规模效益和学习曲线的影响。
此外,本次研究也没有评估重新设计综合系统的潜力,中国在这方面拥有独一无二的地位,可以实施更为彻底的渐进式变革。
最后,由于本次研究只分析了中国国内的能源需求机会,并未对下述可能性作任何评估:
即如果在中国国内采用的能效解决方案发展成为全球领先技术进而在世界各地被采用,这将为中国公司带来的增长潜力。
详细评估中国提高能源效率的机会
中国提高能源效率的三个最大的机会存在于工业、民用住宅和电力部门:
工业部门到2020年可以通过提高能源效率将其能源需求削减20%(相当于13个QBTU)。
在工业部门中,钢铁和化工行业加起来占有大约30%提高能效的机会(钢铁行业3个QBTU,化工行业1个QBTU)。
在工业部门中实现这些机会是切实可行的。
一些适用的技术和工艺流程既能在许多行业节约能源,又能使采用这些技术和流程的企业缩短投资回报周期(图9)。
此外,置换陈旧过时的产能在经济上也十分划算,例如,在钢铁行业,许多现有的钢铁厂规模太小,生产每吨钢铁的耗能远远高于那些采用先进技术的大型综合性钢铁厂。
民用住宅部门提供了第二大的提高能效机会,该部门在2020年的预测能源需求中占21%的份额(相当于7个QBTU)。
提高住宅能源效率的一个最大机会是供暖和制冷系统。
新建房屋采用高能效的供暖和制冷设备,加上密闭良好的建筑外壳(包括保温隔热的屋顶、墙壁和地板,以及密封性好的窗户),这样做的回报将是更为低廉的在用能源成本。
从使用白炽灯改为使用小型荧光灯照明,可以获得超过100%的内部回报率(IRR)。
另一个提高能效的机会是采用按需供应的高能效热水器。
中国的电力部门占到2020年全球能源需求增长的16%,提供了另一个提高能源效率的巨大机会。
中国是否能利用最先进的高能效产能(如超超临界燃煤发电厂或先进的联合循环燃气涡轮发电机组)来满足快速增长的电力需求,将会产生非常不同的结果。
置换低能效的陈旧发电产能也具有很好的经济效益,因为未来节约的能源会给更换新型高效设备的投资成本带来回报。
最后,在提高输电系统的效率和智能化水平并减少相关的电力损耗方面,也存在巨大的机会。
协调政策,抓住机会
中国正在通过建立或健全一系列提高能效的政策,努力解决其能源需求的效率问题。
2007年4月,温家宝总理提出了雄心勃勃的十点措施,旨在进一步提高中国的能源效率。
舆论普遍认为,在这方面还有许多工作需要去做。
下面,我们探讨一下中国为实现其政策目标和抓住提高能源效率的机会,可以采用的几种可选措施。
提高并扩展能效标准。
中国可以继续扩大按照能效标准制造的电器设备范围,并加快采用更为严格的能效标准。
继续修订住宅建筑能效标准,使其达到同类气候条件下的国际标准水平,可以为能源效率的提高提供激励(图10)。
另一项措施是减少电器的待机耗电,为此,政府可以扩大符合强制性标准的产品范围。
最近,广州的一项待机耗电量研究显示,平均待机耗电量为37瓦,占到冬季住宅用电总量的16%8。
中国也可以要求更多的能源用户改用小型荧光灯照明。
中国的能源标准除了对国内的能源消费有影响外,还有潜力帮助提高全球的能源效率。
中国曾经通过将本地设计与适合低成本劳动力的本地制造流程相结合,成功地推动了全球制造成本的降低。
通过将这些相同的技巧应用于能效技术和电器设备中,中国就可以降低所需要的初期投资成本,并扩大在经济上切实可行的解决方案的范围。
政府可以利用最近推出的“Top1000”计划,与国有企业和其他大型企业签订自愿履行的能效协议,为不同的行业设定不同时间段的能效改进目标。
中国政府已经对政府采购的建筑物和电器产品采用了更严格的自愿能效标准,政府可以扩大符合这些标准的产品范围,或将自愿性标准转变为强制性标准。
政府还可以考虑让一些地区先于其他地区带头采用更为严格的能效标准(美国的加州就经常采用这种方法)。
私人部门也能发挥其作用。
加强执行。
为了对能源消费产生影响,需要贯彻和执行能效标准。
正如在世界上许多其他地区一样,这对于中国也是一项重大挑战。
以建筑法规为例,只有少数几个主要城市(如上海)已经实施了这些法规。
最近的评估结果显示,在全国范围内,新建建筑物的合规率低于5%。
其他国家的经验表明,为了提高合规率,需要增加资源和加强政府的审计能力(有助于对影响力最大的目标进行目标审计和减少腐败),并使违规者承担明确且一致的处罚。
另一种可以考虑的措施是采用第三方出具合规认证的做法。
例如,通过房地产销售或融资所需的标准流程(如美国在房地产交易中的房屋检测),或强化能效设备认证计划(如中国标准认证中心)。
为公用事业公司建立提高能效的激励机制。
公用事业公司和其他能源中介机构可以在促进其客户提高能效方面发挥关键作用。
与为了扩大能源供应量而对公用事业公司进行奖励的典型做法不同,政府可以设定能源效率或能源需求增长目标,以激励公用事业公司采用各种可提高能源效率的新技术和节能计划。
美国最近推出的能效资源标准(EERS)为公用事业公司设置了降低电能消耗的目标,每年可以节省约1%的能源。
不断涌现的新技术正在为提高分散的大型住宅区的能效开辟新的途径。
公用事业公司可以在它们自己与消费者之间建立双向交流的技术,推动消费者能源使用方式的变革。
例如,消费者可以通过新式电表看到用电量是如何随时间而变化的。
这些信息加上差别定价(高峰期用电的价格较高,非高峰期的电价较低)可以鼓励消费者改变其用电模式,避开用电高峰期。
美国的一些公用事业公司,如中点能源公司、Entergy公司和太平洋天然气和电力公司等已经开始使用这些技术。
能源定价和其他激励措施不应阻碍能源的有效使用。
中国已经开始用按表计费服务来替代过去长期实行的收取固定取暖费的方式,并尝试取消对能源密集型行业的补贴,从而清除提高能源效率的障碍。
扩大对能源效率投资的融资渠道。
中国政府可能希望考虑将国库的金融资产中更大一部分资金引入能效投资的方式。
这种投资不仅具有经济意义,而且可为今后以较低的能源成本实现更具可持续性的经济增长铺平道路。
一种可选方式是创建一个具有足够大规模的基金,为合理制定的能效投资项目提供低成本贷款,这些项目中既有大规模投资项目(如鼓励将最先进的能效技术融入产业升级之中),也包括小规模贷款(如用小型荧光灯替代白炽灯)9。
对于不同的行业,政府还可以通过税收优惠政策,鼓励对提高能源效率进行投资。
另一种建立和扩大融资渠道的可选方式是推进能源服务公司(ESCO)的发展。
例如,这些公司可以将减少能耗所需的专业工程技术与将帮助大客户(如市政当局、大学、中小学和医院等)弥补当前的支出与今后的节能收益之间缺口的金融服务结合起来。
增强有关能源效率机会的意识并提高相关信息的可用性。
政府可以通过提供信息(如通过宣传活动说明选用高能效设备的经济效益、推动使用能效标识等)和增强节能意识来帮助消费者和企业作出更明智的选择。
政府还可以寻求零售商的支持,在提供信息和供应节能灯泡、电器设备和其他产品方面进行合作。
政府还可以通过提高自身的能源效率起到示范带头作用,这样做一方面可以为全社会建立一个标准,另一方面还能为企业创造在提供高能效设备和解决方案方面开展竞争的巨大市场机会
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