能源經(jīng)濟學課件：能源與氣候變化

能源經(jīng)濟學

能源與氣候變化1目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排216.1能源利用的環(huán)境成本能源利用的環(huán)境成本：人類為避免能源利用過程中造成的污染經(jīng)濟損失，或者為了等值補償污染物造成的污染經(jīng)濟損失所付出的代價。環(huán)境成本作為能源利用成本一部分的優(yōu)勢：企業(yè)由被動減排變?yōu)橹鲃訙p排：企業(yè)為了提高自身的市場競爭力，會想方設法改進技術(shù)，降低環(huán)境成本；低碳能源和無碳能源得到發(fā)展：環(huán)境成本低的能源會因此獲得相對的比較優(yōu)勢。316.1能源利用的環(huán)境成本能源利用環(huán)境成本的主要內(nèi)容：4自然資源消耗占有成本生態(tài)資源降級費用維持自然資源基本存量的費用生態(tài)資源保護費用16.1能源利用的環(huán)境成本自然資源消耗占有成本開采自然資源并形成資源產(chǎn)品的過程中：自然資源改變了形態(tài)：礦產(chǎn)資源→煤炭；自然資源是儲備的供生產(chǎn)消耗的資產(chǎn)：資產(chǎn)的存量→資產(chǎn)的流量。因此，自然資源具有存貨的性質(zhì)。自然資源消耗占有成本：資源產(chǎn)品生產(chǎn)所耗用自然資源存量的貨幣表現(xiàn)。如礦產(chǎn)資源、植被、水等數(shù)量減少均屬于自然資源耗減，其耗減的價值就是自然資源消耗占用成本。516.1能源利用的環(huán)境成本生態(tài)資源降級費用生態(tài)資源降級費用主要反映在國民經(jīng)濟核算體系內(nèi)，不反映在企業(yè)的會計核算中，包括生態(tài)環(huán)境損害成本和環(huán)境影響成本：臭氧層空洞、土壤侵蝕、沙漠化、洪水及干旱、水質(zhì)退化等的價值表現(xiàn)。耗減和降級經(jīng)常同時發(fā)生，如不合理開采礦產(chǎn)資源：耗減：減少了礦產(chǎn)的儲量；降級：破壞了未開發(fā)資源的開采條件。616.1能源利用的環(huán)境成本生態(tài)資源降級費用生態(tài)環(huán)境價值：固有利用價值：自然要素供人類直接利用、消耗的價值；功能性價值：自然資源對人類生存環(huán)境提供服務的價值。生態(tài)環(huán)境損害成本：對因能源利用活動造成的生態(tài)資源破壞和生態(tài)環(huán)境價值損失進行補償所需的成本。核算方法：復原法和避免成本法。716.1能源利用的環(huán)境成本生態(tài)資源降級費用環(huán)境影響成本：對能源利用過程導致的環(huán)境破壞，進行賠償發(fā)生的成本。廢棄物→損害農(nóng)作物→降低耕地質(zhì)量→殃及水生物；采空區(qū)→搬遷、加固鐵路和公路。這部分環(huán)境成本，由社會（國家）采取稅費的形式集中進行分配。企業(yè)定期向國家交納的排污費、環(huán)境保護稅以及可能發(fā)生的環(huán)境損害賠償費或罰金支出。816.1能源利用的環(huán)境成本維持自然資源基本存量的費用可持續(xù)發(fā)展←自然資源基本存量←人力、物力和財力的耗費（維持自然資源基本存量的費用）。提高煤炭資源效率←尋找替代品、深加工；維持森林、草場等人造自然資源的基本存量←人造費用；適度消耗自然資源←改進生產(chǎn)設備、調(diào)整生活方式。特點：提高環(huán)境資產(chǎn)持續(xù)發(fā)揮效用的能力：人造森林；提高現(xiàn)有環(huán)境資產(chǎn)的利用效率：改進煉鋼設備。916.1能源利用的環(huán)境成本生態(tài)資源保護費用環(huán)境的自凈能力可以在一定范圍內(nèi)免費提供對生態(tài)資源的保護，超過此能力，則需要有實際的支出，以避免生態(tài)資源的降級或消除降級發(fā)生后的影響。企業(yè)生態(tài)資源保護費用：是其在生產(chǎn)經(jīng)營活動中所耗費資產(chǎn)的價值，一般包括：污物和廢物處理、環(huán)境衛(wèi)生的維護和類似的活動。具體的有垃圾的收集、運輸、處理和處置；廢水的收集和處理；廢氣的凈化；噪音的消除；其他環(huán)境保護、維護服務的費用。1016.1能源利用的環(huán)境成本生態(tài)資源保護費用11維護生態(tài)資源現(xiàn)狀的支出這時生態(tài)資源并未受到危害，但為了維護生態(tài)環(huán)境，保護既定質(zhì)量，進行必要維護活動而發(fā)生的費用預防污染支出這時生態(tài)資源尚未受到危害，但已經(jīng)預料到污染有可能發(fā)生，為避免其發(fā)生進行預防活動而發(fā)生的支出治理生態(tài)資源支出這時破壞生態(tài)資源的事件已經(jīng)發(fā)生，要減除已發(fā)生的危害，治理活動中發(fā)生的支出目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排1216.2氣候變化政府間氣候變化專門委員會（IPCC）：世界氣象組織（WorldMeteorologicalOrganization，WMO）聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UnitedNationsEnvironmentProgramme，UNEP）1316.2氣候變化IPCC(1995)第二次報告指出，自19世紀以來，全球平均地面溫度上升了0.3-0.6℃，而北歐、東亞、南非、北美和澳大利亞等地區(qū)溫度上升更為明顯，平均約上升0.8-1℃，在過去的100年中，全球海平面也相應上升了10-25厘米。1416.2氣候變化IPCC(2001)的第三次評估報告認為，從1901-2000年全球平均地面溫度上升了0.6攝氏度（0.4-0.8℃）。在過去的50年里，全球平均地面溫度每10年增長0.13℃，全球變暖速度相當于過去100年的兩倍。1516.2氣候變化IPCC(2007)的第四次評估報告認為，1995-2006年的全球平均氣溫是自1850年以來出現(xiàn)的最暖的12年，在1906-2005的一百年里，全球平均地面溫度上升了0.74℃，遠高于第三次評估報告的0.6℃，其中亞洲平均地面溫度上升最快，近年來甚至超過了1℃。1616.2氣候變化全球氣候變暖除自然因素外，更大程度是人類活動造成的：IPCC第四次評估報告認為，全球變暖有90%的可能是人類活動造成的，而在第三次評估報告這一數(shù)字是66%。自1750年工業(yè)革命以來，人類現(xiàn)代化的生產(chǎn)、生活方式造成大量溫室氣體排放，尤其是二氧化碳排放量急劇增加。IPCC(2007)由于工業(yè)革命以后大量化石能源的利用，使得人類生產(chǎn)、生活活動導致的溫室氣體排放約占全球溫室氣體排放總量的90%以上。1716.2氣候變化化石能源消費是二氧化碳排放的主要排放源約占總排放量的73.79%一些國家正積極開展碳捕獲與封存技術(shù)的研究該技術(shù)能夠捕獲煤炭等化石能源發(fā)電過程中排放的約90%的二氧化碳受減排成本的制約還未實現(xiàn)商業(yè)化1816.2氣候變化16.2.1氣候政策16.2.2全球氣候談判1916.2.1氣候政策氣候變化通過許多途徑影響人類福利。Horowitz(2001)調(diào)查了1999年156個國家人均GDP和年平均氣溫的關(guān)系收入-氣溫存在強相關(guān)關(guān)系：氣溫提高一個百分點導致人均收入下降0.9個百分點氣溫升高3華氏度將導致全球GNP下降4.6個百分點20氣候?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和海平面影響氣候影響經(jīng)濟發(fā)展和經(jīng)濟增長模式氣候直接影響人類福利16.2.1氣候政策氣候變化問題表面上是一個環(huán)境問題，其實質(zhì)是政治問題和經(jīng)濟問題。2116.2.1氣候政策22不確定性是全球氣候變化唯一的確定性問題。信息不對稱是環(huán)境政策制定者面臨的最大困難。氣候變化的影響、減緩和適應氣候變化具有利益不均衡性。氣候變化的影響具有區(qū)域性特點：氣候變暖可能給一些地區(qū)帶來發(fā)展機遇給另一些地區(qū)帶來滅頂之災16.2.1氣候政策在一個確定的世界中，一般認為基于價格（如稅和補貼）或總量控制（如排污許可權(quán)）的環(huán)境政策手段能處理任何要求水平上的產(chǎn)出控制問題。23作者（年份）主要結(jié)論Weitzman(1974)如果邊際效益曲線比邊際成本曲線陡，總量控制手段優(yōu)于價格手段，反之亦然。Kwerel(1977)發(fā)展了一個混合價格—總量工具，誘導競爭性企業(yè)向規(guī)制當局公開他們的真實削減成本。Benford(1998)當市場處于完全競爭的條件下，Kwerel框架的自然擴展能得到污染隨時間削減的最優(yōu)路徑。NewellandPizer(1999)，HoelandKarp(2001)當邊際削減成本曲線斜率相對于邊際損失曲線斜率較大時，稅比排污配額好。16.2.1氣候政策24作者（年份）主要結(jié)論Baldursson(1999)在一個動態(tài)和不確定性模型中，就像價格-總量控制手段比較一樣，任何削減決策的不可逆性可能影響政策手段的選擇。Moledina等（2003）低成本企業(yè)安排排污權(quán)價格→排污稅手段產(chǎn)生更高福利；高成本企業(yè)安排排污權(quán)價格→排污許可手段產(chǎn)生更高福利。MckibbinandWilcoxen(2002)由于氣候變化包含了太多的不確定性和潛在的巨大分布特征，排污許可系統(tǒng)是沒有效率的，排污稅在政治上是不現(xiàn)實的。結(jié)合兩者最優(yōu)特點的混合政策，可能是有效率的和可行的手段。16.2.1氣候政策邊際效益和成本不確定的條件下基于價格的政策工具排污稅或碳稅和基于總量控制的許可權(quán)制度是不等價的邊際效益和成本曲線的斜率決定了不同政策的優(yōu)劣25邊際效益陡；邊際成本平坦排污許可制度優(yōu)邊際成本陡；邊際效益平坦征稅制度優(yōu)16.2.1氣候政策一種假定的空氣污染，只有在高水平的排放條件下才是危險的：日排放量低于100噸，它根本就不會產(chǎn)生損害，但是超過這個量，每排放1噸就產(chǎn)生價值10元的健康問題。目前每天的排放是150噸，因此，對于最初50噸削減的邊際效益是每噸10元，超過這個點，邊際削減效益將下跌為0，邊際效益曲線是陡的。假定污染清理符合規(guī)模效用-邊際成本曲線是平坦的，清理成本每噸低于10元。在這種情況下，排污許可權(quán)政策遠遠優(yōu)于排污稅。通過發(fā)放100噸的排污許可權(quán)，政府就能取得有效的結(jié)果：對于任何低于10元的邊際成本，排污權(quán)系統(tǒng)將阻止污染排放量超過閾值。排污稅可能是個糟糕的政策。假想政府征收5元的稅，而邊際削減成本為6元，在這種情況下，企業(yè)將選擇繳稅而不作任何削減，污染排放量將保持在150噸。如果成本變?yōu)?噸，情況也不會更好，企業(yè)將清理所有污染物，污染排放量將下跌到0。2616.2.1氣候政策橫坐標表示削減量，削減邊際效益MB是平坦的，而邊際削減成本在規(guī)制的任何時間內(nèi)是急劇上升的，如圖中表示的MC1。在沒有規(guī)制的條件下，企業(yè)不會作任何的削減，橫坐標上表示的數(shù)值為0。如果政府實行排污許可政策，那么有保證的一個確定的削減水平就為Q1a。但是如果邊際成本不確定，Q1a可能就不會是有效的結(jié)果。假想邊際成本比預期的高（如圖中表示為MC2），按最優(yōu)準則，Q2a將取代Q1a。如果企業(yè)被迫削減到Q1a，排污許可權(quán)價格將提高到P3，超額的削減成本將超過帶來的效益，其差值在圖中表示為三角形D.27排污許可政策實施后，如果成本高于預期的情況McKibbinandWilcoxen,2002在這種情況下，采用征稅政策可能是一種更理智的選擇。假設一開始的稅價為P1，一旦企業(yè)發(fā)現(xiàn)實際的邊際成本高于預期的情況，削減量就會降到Q3a，但是福利損失（如圖中的三角形T）遠遠低于排污許可權(quán)制度。16.2.1氣候政策從氣候變化存量外部性分析和有關(guān)的證據(jù)顯示，溫室氣體減排的邊際成本曲線是非常陡的，同時，邊際效益曲線是非常平坦的。但是，征稅有一個重要的政治傾向，它可能誘導大量的收入從企業(yè)流向政府。假定一家企業(yè)最初的二氧化碳有效削減量（邊際效益等于邊際成本時）為總排放量（Q）的20%，在一種有效的稅賦（T）情況下，企業(yè)將用不超過0.2QT的成本來削減20%的排放，然而，企業(yè)將支付剩余部分的稅，其值為0.8QT，至少是它花在削減上的4倍。一家愿意支付100萬元來減排20%排放量的企業(yè)絕對不支持要求支付100萬附加400萬稅的政策。這可能對氣候變化而言不是唯一的但可能是最重要的原因，庇古稅基本上不能用于解決環(huán)境控制問題。2816.2.1氣候政策混合政策：將一個固定的可交易的長期排放許可和一個具有供給彈性的短期排放許可結(jié)合起來。優(yōu)勢：它能像排污稅一樣激勵企業(yè)以低成本削減排放，而當成本升高時，允許總減排量有一定彈性；它要避免不必要的大范圍的轉(zhuǎn)讓并有許可權(quán)分配彈性，使它在政治上有一定的生存空間。2916.2.1氣候政策在任何設定的年份排污許可供給是有效的，每個國家有一個“永久許可”排放非彈性供給QT（如垂線SP），同時在價格PT時來自政府的有效年度許可是一種彈性的供給（如水平線SA），所有的許可供給就是SP和SA的水平累加（向右轉(zhuǎn)90°的供給曲線）。許可需求將通過削減邊際成本來確定。30低成本和高成本情況下的市場均衡McKibbinandWilcoxen,2002如果削減成本相對較低，許可需求為曲線D1，市場均衡的許可權(quán)價格就是P1，它低于年度許可權(quán)價格PT。在這種情況下，僅僅長期許可（永久許可）將被供給，而且排放將降至QT；如果削減成本相對較高，許可需求就變?yōu)榍€D2，市場均衡的許可權(quán)價格就是P2，許可權(quán)價格將被拖至PT，年度許可將被賣掉，整個許可需求為Q2。16.2.1氣候政策混合政策集中了稅制和許可制度的優(yōu)點。像稅制一樣，它定位于一種邊際削減成本的上限，企業(yè)的支付將不會超過PT（減排一單位污染的一個年度許可價格）。沒有國家害怕該政策會抑制經(jīng)濟發(fā)展，為了達到所不期望的昂貴污染目標而徒勞無望。因為整個排污許可供給不是固定的，政策不會提供精確的減排量。然而，它卻能確保一個特定國家以最低的成本進行減排，此外，邊際削減成本將越過所有國家達到相等，許可價格升至PT。同時，它也將避免許多有關(guān)排污稅的配置發(fā)放，兼有監(jiān)督和執(zhí)行激勵。3116.2氣候變化16.2.1氣候政策16.2.2全球氣候談判3216.2.2全球氣候談判全球氣候變化政策的國際談判的開始：1992《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange，UNFCCC）。3316.2.2全球氣候談判UNFCC的目的：通過成員國的自愿行動使2000年溫室氣體的排放穩(wěn)定在1990年的水平。UNFCCC的要求：發(fā)達國家采取措施限制溫室氣體排放，將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的水平上。發(fā)達國家要向發(fā)展中國家提供新的額外資金以支付發(fā)展中國家履行UNFCC所需增加的費用，并采取一切可行的措施促進和方便有關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)讓的進行。3416.2.2全球氣候談判《公約》建立了一種談判機制，決定定期舉行締約方大會（COP）。在1995至2002年期間，締約方會議一共舉辦了8次，國際社會圍繞如何落實公約規(guī)定的目標、原則和締約方義務等問題，經(jīng)過艱苦的談判和妥協(xié)，不斷推動著公約發(fā)展演化的進程。3516.2.2全球氣候談判在1995年召開的締約方會議形成的主要共識是：除非成員國“在指定的時間框架內(nèi)量化削減目標”，UNFCCC在溫室氣體排放方面不會產(chǎn)生任何影響。隨后所有的COP會議都圍繞這樣一種國際條約的設計來展開，就參與國同意在給定的時期達到確定的溫室氣體排放目標問題進行談判。3616.2.2全球氣候談判《京都議定書》1997年第三次COP會議上形成這是全球第一個帶有法律約束力的、限時、定量減排溫室氣體的國際公約，其宗旨是通過國際社會的密切合作，減緩大氣中的溫室氣體含量的增長。3716.2.2全球氣候談判《京都議定書》的關(guān)鍵特征是“附件B”。列入39個工業(yè)化國家的年度溫室氣體排放限度如果所有附件B的國家履行公約，溫室氣體的整體排放將比1990年降低5%38大多數(shù)歐共體國家為92%美國為93%加拿大和日本為94%俄羅斯為100%其他為110%16.2.2全球氣候談判清潔開發(fā)機制（CDM）發(fā)達國家通過提供資金和技術(shù)的形式，與發(fā)展中國家開展項目級的合作，在發(fā)展中國家進行項目投資由此換取投資項目所產(chǎn)生的部分或全部減排額度，作為其履行減排義務的組成部分聯(lián)合實施（JI）附件一國家之間就溫室氣體排放權(quán)進行的交易。附件一國家可以通過在另一個附件一國家的領土內(nèi)建設減排項目，并計算該項目的減排量單位來達到自己的《京都議定書》減排目標。排放量貿(mào)易（ET）指發(fā)達國家相互轉(zhuǎn)讓它們的部分“允許的排放量”，達到自己的《京都議定書》減排目標。39《京都議定書》“三個靈活機制”：16.2.2全球氣候談判《京都議定書》的生效條件：需要至少55個締約方批準，同時其中附件B締約方的二氧化碳排放量之和至少占附件B所列締約方1990年二氧化碳排放量的55%。402002年3月歐盟批準2002年6月日本批準2002年12月加拿大批準2002年9月中國批準2003年3月批準國家超過55個16.2.2全球氣候談判《京都議定書》的有效性值得推敲：首先，《京都議定書》規(guī)定排放目標要低于1990年的水平，并且是不考慮成本和收益的。議定書僅僅只能輕微降低大氣變暖的速度，而不能完全阻止。議定書對溫度的影響是未來的事，而它的成本則立即體現(xiàn)出來。NordhausandBoyer(1999)：如果《京都議定書》有效地實施，現(xiàn)值成本可能達到8000億至15000億美元，而收益現(xiàn)值估計為1200億美元。Tol(1999)的研究得出了相似的結(jié)論。4116.2.2全球氣候談判其次，《京都議定書》中基本的國際政策手段是一個國際貿(mào)易排放許可系統(tǒng)在邊際削減成本存在不確定性的情況下，它的運行面臨很高的無效率風險國際排放許可貿(mào)易存在一個嚴重的政治缺陷，它可能在國家之間產(chǎn)生很大的財富轉(zhuǎn)移，這種財富的轉(zhuǎn)移可能使條約無法得到有效執(zhí)行4216.2.2全球氣候談判同時，《京都議定書》的生效會給不同國家?guī)聿煌挠绊憽ohringerandRutherford(2002)基于一個大尺度可計算全球貿(mào)易和能源利用一般均衡模型，認為：在實行減排的OECD國家之間，歐共體和日本從國際溢出中將獲得實質(zhì)利益，而美國、加拿大與新西蘭、澳大利亞一樣將遭受負的溢出影響；決定不同國家溢出影響的一個主導性因素是國際原油和煤炭市場上國家所處的貿(mào)易地位；與單邊碳稅政策相比，就非減排區(qū)域而言，協(xié)議如《京都議定書》下的排放貿(mào)易將大大降低國際溢出的程度；美國對《京都議定書》的拒絕，將降低歐共體與日本的正溢出效應和非減排發(fā)展中國家的利益。4316.2.2全球氣候談判氣候公約：本質(zhì)是提供一種制度安排，更重要的是將全球變化與社會經(jīng)濟因素聯(lián)系起來。主要涉及：公平與效率、成本高低與減排路徑。由于市場失靈和信息不對稱以及人文發(fā)展的差異，致使資源的配置很難實現(xiàn)最優(yōu)，人文發(fā)展?jié)摿Φ膶崿F(xiàn)也受到一定的影響。全球減緩氣候變化的國際談判遇到的一系列波折就是它的集中反映。4416.2.2全球氣候談判從新制度經(jīng)濟學的角度來講，氣候公約的主要功能就在于降低國家間的交易費用，促進國際合作的實現(xiàn)，使國家獲得因合作帶來的潛在收益。如何進一步促進國際合作，深化以市場為基礎的經(jīng)濟手段的作用，可能是全球氣候變化政策演化的動力源泉。45目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排4616.3二氧化碳排放特征16.3.1二氧化碳排放總體狀況16.3.2一次能源消費的碳排放16.3.3碳密集部門的碳排放47碳排放總量持續(xù)增加全球經(jīng)濟總體上保持了一個較高增速工業(yè)和交通運輸業(yè)占經(jīng)濟比重持續(xù)上升化石能源消費增加很快16.3.1二氧化碳排放總體狀況481751-2018年全球二氧化碳排放1850年0.54億噸2018年92.43億噸16.3.1二氧化碳排放總體狀況電力、交通運輸業(yè)、制造業(yè)和建筑業(yè)的碳排放量約占排放總量的84%化石能源的消費集中在電力、交通運輸業(yè)和制造業(yè)電力和熱力生產(chǎn)的二氧化碳排放呈快速增長的趨勢交通業(yè)、制造業(yè)和建筑業(yè)的二氧化碳排放增長也很快491960-2014年全球不同部門的二氧化碳排放量來源：WorldBank(2019)16.3.1二氧化碳排放總體狀況工業(yè)發(fā)達國家正逐步減少化石能源利用轉(zhuǎn)變能源消費結(jié)構(gòu)：化石能源→清潔能源促進減排技術(shù)的研發(fā)與應用：二氧化碳捕獲和封存技術(shù)發(fā)展中國家排放現(xiàn)狀近中期難以改變由于資源稟賦和技術(shù)水平的制約，發(fā)展中國家電氣化水平的提高和經(jīng)濟發(fā)展，近中期電力、工業(yè)和交通運輸業(yè)仍將是主要的二氧化碳排放部門。5016.3.1二氧化碳排放總體狀況工業(yè)化國家碳排放量約占全球累計總量的近70%蒸汽機→煤炭替代薪柴內(nèi)燃機→石油登上能源消費的舞臺511971-2004年世界及主要工業(yè)化國家的能源消費和二氧化碳排放16.3.1二氧化碳排放總體狀況化石能源消費和二氧化碳排放主要集中在工業(yè)化國家1900-2014年：工業(yè)化國家(70%)、美國、西歐和德國(43.83%)、美國(25.57%)、非洲(2.76%)2014年：中國（28.48%）、美國(14.54%)521900-2014年世界主要地區(qū)和國家的二氧化碳排放量和累計份額2014年全球主要國家和地區(qū)的二氧化碳排放份額16.3.1二氧化碳排放總體狀況發(fā)展中國家累計二氧化碳排放量遠低于發(fā)達國家1900-2014年：發(fā)展中國家(30%)發(fā)展中國家碳排放快速增長是工業(yè)化發(fā)展的必然發(fā)展中國家的二氧化碳排放屬于生存型排放在工業(yè)化進程的初期，未來發(fā)展中國家的能源消費和二氧化碳排放勢必呈快速增長的趨勢5316.3二氧化碳排放特征16.3.1二氧化碳排放總體狀況16.3.2一次能源消費的碳排放16.3.3碳密集部門的碳排放5416.3.2一次能源消費的碳排放理論分析分解分析方法很多每種方法的假設直接影響其分解結(jié)果Laspeyres分解方法容易理解，而Divisia分解方法更為科學（Ang,2004）本節(jié)介紹迪氏對數(shù)指數(shù)分解（簡稱LMDI）方法5516.3.2一次能源消費的碳排放一次能源利用的碳排放強度分解模型分解為能源消費結(jié)構(gòu)、能源強度、不同能源的碳排放系數(shù)56Gt：一次能源利用的二氧化碳強度；Yt：為經(jīng)濟活動水平，一般用GDP表示；Et：一次能源消費量；Eit：第i種一次能源消費量；eit：第i種一次能源消費的份額；Rit：第i種一次能源消費的碳排放系數(shù)；It：能源強度；?G：一次能源利用的二氧化碳強度變化量；?GI

，?Ge

，?GR

：分別為能源強度，一次能源消費結(jié)構(gòu)和一次能源消費的碳排放系數(shù)變化導致的碳排放強度變化量；T,0分別表示研究期和基期。16.3.2一次能源消費的碳排放一次能源利用的二氧化碳排放量分解模型分解為人口、人均GDP，能源強度和能源消費結(jié)構(gòu)Ct：一次能源利用的二氧化碳排放量；Pt：人口；Cit：第i種一次能源消費的二氧化碳排放量。人口，人均GDP，能源強度和能源消費結(jié)構(gòu)四個因素變化導致CO2排放量的變化量可仿照上頁公式。5716.3.2一次能源消費的碳排放案例分析：中國一次能源消費的碳排放特征對1980-2005年中國一次能源消費的碳排放特征進行實證分解分析一次能源僅包括煤炭、石油和天然氣5816.3.2一次能源消費的碳排放碳排放強度變化的結(jié)構(gòu)分解分析我國能源利用效率的不斷提高和一次能源消費結(jié)構(gòu)向低碳能源方向發(fā)展，都不同程度地減緩二氧化碳排放的增長速度。591980-2005年能源結(jié)構(gòu)和能源強度對一次能源消費的碳排放強度的影響16.3.2一次能源消費的碳排放一次能源強度和一次能源消費結(jié)構(gòu)變化并不一定促進碳排放強度的下降1980-2005：能源強度變化起主要作用1980-1988、1989-2002、2004-2005：能源強度起下降作用1988-1989、2002-2003、2003-2004：能源強度起上升作用601980-2005年能源結(jié)構(gòu)和能源強度對一次能源消費的碳排放強度的影響16.3.2一次能源消費的碳排放未來我國一次能源利用的碳排放強度的下降潛力，需要進一步降低能源強度和調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭的消費比例來實現(xiàn)如果僅強調(diào)降低能源強度而不重視調(diào)整一次能源消費結(jié)構(gòu)，一次能源消費結(jié)構(gòu)對碳排放強度的影響就有可能部分地抵消能源強度對碳排放強度下降所起的作用依據(jù)發(fā)達國家經(jīng)驗，我國能源強度下降和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的空間還很大6116.3.2一次能源消費的碳排放碳排放量變化的結(jié)構(gòu)分解分析碳排放總量：+10.37億噸碳正向作用：人口、人均GDP反向作用：能源強度、能源結(jié)構(gòu)62人口、人均GDP、能源強度和能源消費結(jié)構(gòu)對二氧化碳排放的影響16.3.2一次能源消費的碳排放排放增加的主要因素：人均GDP增長、人口增長排放減緩的主要因素：能源強度變化能源消費結(jié)構(gòu)的影響較小，且沒有明顯的變化規(guī)律63中國人口、人均GDP、能源結(jié)構(gòu)和能源強度對二氧化碳排放量的影響16.3二氧化碳排放特征16.3.1二氧化碳排放總體狀況16.3.2一次能源消費的碳排放16.3.3碳密集部門的碳排放6416.3.3碳密集部門的碳排放工業(yè)部門：工業(yè)部門能源消費占全球能源利用的40%中國工業(yè)部門的終端能源消費占全球終端能源消費的5.60%1980-2005年中國工業(yè)部門的終端能源消費占全部終端能源消費的60%以上，全部終端煤炭消費的50%以上和全部電力消費的70%以上，然而其增加值僅占GDP的36-53%。65工業(yè)在終端能源消費、煤炭消費、電力消費及GDP的份額變化16.3.3碳密集部門的碳排放中國工業(yè)終端能源利用及其碳排放增長很快2002-2005年：增長52%、60%661998-2005年工業(yè)終端能源消費及其碳排放16.3.3碳密集部門的碳排放工業(yè)部門二氧化碳排放影響因素分解Q：工業(yè)部門的增加值；C：工業(yè)部門終端能源利用的碳排放；Cij：第i部門第j種能源消費的碳排放；Eij：第i部門的第j種能源消費；Ei：第i部門的終端能源消費；Qi：第i部門的增加值；Ii：第i部門的能源強度；eij：第i部門的終端能源消費中第種能源的比例；Rij：第i部門第j種能源消費的碳排放系數(shù)；Si：第i部門的增加值比例。6716.3.3碳密集部門的碳排放電力生產(chǎn)部門68少數(shù)國家電源結(jié)構(gòu)以清潔能源為主法國以核電為主丹麥、德國風電占比較高絕大多數(shù)國家電力生產(chǎn)以化石能源為主電力是終端能源利用的主要形式為滿足終端部門對電力的需求，電力生產(chǎn)部門要消耗大量的化石燃料16.3.3碳密集部門的碳排放1980-2005年我國電力生產(chǎn)部門的碳排放增長迅速：增加5.57倍;占全部化石能源利用碳排放的比例在逐年增高：由21.07%增加到38.73%；煤炭發(fā)電的碳排放占發(fā)電碳排放的比例也逐年升高：由79%增加到97%。69中國電力生產(chǎn)部門的碳排放16.3.3碳密集部門的碳排放電力生產(chǎn)的角度：分解為不同發(fā)電燃料的碳排放系數(shù)、不同電力構(gòu)成的能源消耗、以及電力構(gòu)成Et：t年電力生產(chǎn)的碳排放；Qt：t年的發(fā)電量，包括火電、水電和核電；Eit：t年燃料i發(fā)電過程中的碳排放；Qit：燃料i的發(fā)電量；cit：t年燃料i的碳排放系數(shù)；Fit：用于發(fā)電的燃料；git：電力構(gòu)成。7016.3.3碳密集部門的碳排放電力消費的角度Et：發(fā)電過程中的碳排放；Ct：電力消費；Gthermal,t：全部的火力發(fā)電；Gpower,t：全部發(fā)電量；Gnet,t：凈發(fā)電量，全部發(fā)電量-發(fā)電過程中的電力消費；Ci,t：燃料的碳排放系數(shù)。7116.3.3碳密集部門的碳排放

，表示電力的碳排放系數(shù)；

，表示火力發(fā)電能耗的影響；

，表示發(fā)電廠自用電的消費影響；

，表示發(fā)電燃料構(gòu)成影響；

，表示火電份額影響；

，表示輸配電損失的影響。72目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排7316.4二氧化碳排放影響因素74經(jīng)濟發(fā)展居民消費行為出口貿(mào)易技術(shù)進步政策措施16.4二氧化碳排放影響因素16.4.1經(jīng)濟發(fā)展16.4.2居民消費行為 16.4.3出口貿(mào)易16.4.4主要減排技術(shù)16.4.5主要減排政策 7516.4.1經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)濟發(fā)展水平是決定能源碳排放的最主要因素。二氧化碳排放普遍呈現(xiàn)隨人均實際GDP增長而增長的趨勢。76世界二氧化碳排放與人均實際GDP的對比16.4二氧化碳排放影響因素16.4.1經(jīng)濟發(fā)展16.4.2居民消費行為 16.4.3出口貿(mào)易16.4.4主要減排技術(shù)16.4.5主要減排政策 7716.4.2居民消費行為居民消費行為影響國民經(jīng)濟各部門的產(chǎn)品及服務生產(chǎn)水平，居民的能源消費對環(huán)境產(chǎn)生重要影響。城市與農(nóng)村居民用能需求差異大農(nóng)村主要能源消費：非商業(yè)能源→商業(yè)能源居民消費理念：綠色消費、節(jié)約消費居民消費行為：出行工具的選擇、低碳生活方式居民對能源消費和二氧化碳排放的研究方法投入-產(chǎn)出基本表投入-產(chǎn)出消費支出投入-產(chǎn)出過程分析方法7816.4二氧化碳排放影響因素16.4.1經(jīng)濟發(fā)展16.4.2居民消費行為 16.4.3出口貿(mào)易16.4.4主要減排技術(shù)16.4.5主要減排政策 7916.4.3出口貿(mào)易開放型經(jīng)濟使對外貿(mào)易的影響力增大，其對能源消費和污染物排放的影響不容忽視。國際貿(mào)易對環(huán)境的影響：三種觀點80負面論將環(huán)境作為獨立要素考慮（Tobey，1990；Grossman,Kmeger，1995)正面論環(huán)境標準的提高有助于生產(chǎn)國污染物的減少（BirdcallandWheeler，2001；Frankch，2003）兼容論多種效應共同作用，最終結(jié)果與環(huán)境和貿(mào)易政策等要素有關(guān)（葉繼革，余道先，2007）16.4二氧化碳排放影響因素16.4.1經(jīng)濟發(fā)展16.4.2居民消費行為 16.4.3出口貿(mào)易16.4.4主要減排技術(shù)16.4.5主要減排政策 8116.4.4主要減排技術(shù)技術(shù)進步是解決環(huán)境問題的重要途徑之一。在解決未來溫室氣體減排和氣候變化的問題上，技術(shù)進步是最重要的決定因素，其作用超過其它所有驅(qū)動因素之和（IPCC，2000；2001）。IEA在2006年的能源技術(shù)展望中通過情景分析指出“到2050年，在關(guān)鍵能源技術(shù)的作用下，屆時全球碳排放量可以回到目前的水平，石油需求的增長將會減半。通過可再生能源技術(shù)、二氧化碳的捕獲和封存技術(shù)、核能技術(shù)（在可以接受的國家中），減少電廠的碳排放，將是基本的要求”。8216.4.4主要減排技術(shù)三種主要二氧化碳減排技術(shù)：83提高能源利用率和轉(zhuǎn)換率——節(jié)能和高效率的用能技術(shù)采用燃料替代——新能源技術(shù)分離和回收二氧化碳并加以封存——碳捕獲與封存技術(shù)16.4.4主要減排技術(shù)可再生能源包括水能、風能、生物質(zhì)能、太陽能、地熱能和海洋能等，資源潛力大，環(huán)境污染低，溫室氣體排放遠低于一般的化石能源，甚至可以實現(xiàn)零排放，并且可以永續(xù)利用，既有利于減少碳排放、減緩全球變化，又有利于實現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。8416.4.4主要減排技術(shù)A）水電的碳減排潛力巨大我國水能資源豐富：水力資源理論蘊藏量為6.08萬億千瓦時/年，平均功率為6.94億千瓦，約占世界總量的1/6。我國水電開發(fā)程度較低：發(fā)達國家平均開發(fā)程度在60%以上，而我國水電開發(fā)程度僅有22%。85年份水電裝機容量（億千瓦）大中型水電裝機容量（億千瓦）小水電裝機容量（億千瓦）小水電減排量（萬噸）20101.91.40.54000202032.250.756000我國水電發(fā)展規(guī)劃16.4.4主要減排技術(shù)B）風電技術(shù)基本成熟，減排潛力可觀86技術(shù)上離網(wǎng)運行的小型風力發(fā)電機組大型并網(wǎng)風力發(fā)電機組減排潛力上單機容量為1兆瓦的風能發(fā)電機，平均每年可以減排2000噸二氧化碳風電項目投資大，發(fā)電成本高，非常適合于作為CDM項目到2020年我國風電的二氧化碳減排量將達到1100萬噸16.4.4主要減排技術(shù)C）生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)不太成熟物質(zhì)能資源豐富，但技術(shù)不成熟，發(fā)電成本高，還處于示范性發(fā)展階段生物質(zhì)能碳減排潛力廣闊，應當加強發(fā)展87不同生物質(zhì)能的發(fā)電經(jīng)濟參數(shù)技術(shù)種類廢棄物發(fā)電秸稈發(fā)電沼氣發(fā)電蔗渣直燃谷殼氣化固定床氣化直燃硫化床氣化小型養(yǎng)殖場大型養(yǎng)殖場工業(yè)廢水發(fā)電規(guī)模(KW)12000200400024000400020010002000單位固定資產(chǎn)(元/KW)46116400828613339188343792098718150燃料價格(元/噸)500300280280000運行時間(h)32403000650065006500700070007000發(fā)電成本(元/KWh)0.32660.54770.5390.5080.5180.9170.6120.535上網(wǎng)電價(元/kWh)0.51950.69630.7060.7760.7151.0180.5780.48616.4.4主要減排技術(shù)整體聯(lián)合氣化循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC）將碳化物（如煤炭、石油焦、渣油、生物質(zhì)燃料等）氣化后產(chǎn)生的低熱值合成氣，經(jīng)凈化后送入燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或生產(chǎn)其它化學物質(zhì)的技術(shù)我國IGCC技術(shù)的發(fā)展：煙臺IGCC示范電站、上海400MW級IGCC項目、河北超化120MW級IGCC電廠、遼寧阜新IGCC三聯(lián)供項目天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（NGCC）利用天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣在燃氣輪機中做功發(fā)電后，排放出的廢氣能在余熱回收鍋爐中產(chǎn)生蒸汽，蒸汽繼續(xù)推動蒸汽輪機做功發(fā)電，燃氣-蒸汽兩者結(jié)合便形成了天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在工業(yè)發(fā)達國家，NGCC新增容量已超過常規(guī)火力發(fā)電我國NGCC項目：杭州半山電廠、張家港華興電廠、上?；瘜W工區(qū)熱電、北京京豐等電廠8816.4.4主要減排技術(shù)89IGCCIGCC發(fā)電廠的初始造價偏高，建設工期長我國IGCC核心技術(shù)還不成熟IGCC發(fā)電廠的運行可靠性有待提高IGCC發(fā)電廠的整體可用率未達到預期NGCC發(fā)電成本的不確定NGCC設備價格高，國內(nèi)技術(shù)還未成熟國內(nèi)NGCC電價競爭力低國內(nèi)天然氣資源相對不太豐富發(fā)展障礙16.4.4主要減排技術(shù)二氧化碳捕獲和封存是指將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)能源的排放源中分離出來，輸送到封存地點，并且長期與大氣隔絕，從而減少碳排放。碳捕獲與封存（CCS）技術(shù)三個特點：90CCS技術(shù)起步晚，發(fā)展迅速，規(guī)?；蜕虡I(yè)化應用有待推進CCS技術(shù)目前成本較高，與其它減排技術(shù)相比具有競爭力CCS技術(shù)要大規(guī)模發(fā)展主要依賴于技術(shù)的成熟和成本的下降16.4.4主要減排技術(shù)91圖CCS可能的系統(tǒng)示意圖捕獲運輸封存

亞洲澳洲歐洲北美其它總計二氧化碳捕獲示范項目4146116二氧化碳捕獲研究項目111523-40二氧化碳地質(zhì)封存示范項目1244213二氧化碳地質(zhì)封存研究項目521631-54二氧化碳深海封存研究項目1-

25-8總計12641693131碳捕獲與封存項目統(tǒng)計16.4.4主要減排技術(shù)技術(shù)類型煤炭相關(guān)的減排成本（美元/噸碳）天然氣相關(guān)的減排成本（美元/噸碳）海上風電-63-125-61-291陸上風電11-287265-592生物燃料108-200240-447核能44-8089-164潮汐能277-597572-1168IGCC+CCS24-45101-188新IGCC+CCS54-101151-282煤電廠+CCS66-122195-362新煤電廠+CCS92-221243-566化石能源、可再生能源和核電技術(shù)的碳減排成本比較9216.4.4主要減排技術(shù)技術(shù)成本及市場障礙目前CCS技術(shù)成本太高，缺乏市場競爭力法律障礙目前的國際公約沒有涉及二氧化碳的封存機制障礙CCS技術(shù)作為CDM項目方法學、核算等問題還有待于進一步研究，激勵機制不足9316.4.4主要減排技術(shù)A）降低供電煤耗和線損率是電力工業(yè)節(jié)能關(guān)鍵如果我國現(xiàn)有的小機組被大機組完全替代，一年可以節(jié)約9000萬噸標準煤，減少碳排放2.2億噸9416.4.4主要減排技術(shù)B）鋼鐵工業(yè)節(jié)能是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)之一目前中國鋼鐵工業(yè)共消耗近4.8億噸標準煤，占全國能源消耗的17%左右，僅次于電力工業(yè)，其中重點大中型鋼鐵企業(yè)總能耗為1.98億噸標準煤。規(guī)劃：到2010年，鋼鐵行業(yè)噸鋼綜合能耗降到0.73噸標煤、噸鋼可比能耗降到0.685噸標煤；2020年分別降到0.70噸標煤、0.64噸標煤。9516.4.4主要減排技術(shù)C）水泥工業(yè)節(jié)能降耗是建材工業(yè)節(jié)能的核心水泥是建材工業(yè)的耗能大戶，其能源消耗量占建材工業(yè)總能耗的50%左右；目前我國水泥的綜合能耗比國際水平高出約26%按淘汰5000萬噸落后水泥生產(chǎn)能力測算，可節(jié)電45億度，減少碳排放4000多萬噸，節(jié)煤700萬噸D）交通、建筑、政府和居民節(jié)能等節(jié)能領域也存在巨大的減排潛力9616.4二氧化碳排放影響因素16.4.1經(jīng)濟發(fā)展16.4.2居民消費行為 16.4.3出口貿(mào)易16.4.4主要減排技術(shù)16.4.5主要減排政策 9716.4.5主要減排政策98管制手段排放限額：歐盟用能/排放標準：日本供電配額：美國、歐盟財政政策稅收：丹麥、芬蘭、荷蘭、瑞典和德國（1990）；法國（1999）；英國（2001）；日本（2007）稅收減免、補貼和資助：歐盟、法國、英國排放權(quán)交易“限額與交易”（cap-and-trade）制度已建立或試行交易市場：歐盟、美國、日本目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排9916.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.5.1碳排放貿(mào)易與碳市場的產(chǎn)生16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況10016.5.1碳排放貿(mào)易與碳市場的產(chǎn)生101發(fā)達國家與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型國家間的聯(lián)合履約（JI）發(fā)達國家和發(fā)展中國家間的清潔發(fā)展機制（CDM）發(fā)達國家間的國際排放貿(mào)易（IET）二氧化碳排放權(quán)成為一種稀缺的資源具有了商品的屬性CO2$16.5.1碳排放貿(mào)易與碳市場的產(chǎn)生京都議定書下的碳交易市場16.5.1碳排放貿(mào)易與碳市場的產(chǎn)生邊際減排成本和排放額度價格決定了國家或企業(yè)是否會參與碳市場的交易:規(guī)范化市場下，形成均衡價格：所有企業(yè)的邊際減排成本都是相等的，保證了碳市場能夠以最低的成本實現(xiàn)給定的減排目標。邊際減排成本>排放額度價格少減排購買排放額度邊際減排成本<排放額度價格多減排出售排放額度16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.5.1碳排放貿(mào)易與碳市場的產(chǎn)生16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況10416.5.2國際碳市場發(fā)展狀況市場概況1996~2000年碳交易主要發(fā)生在非京都市場，即自愿市場或零售市場2001至今碳交易由非京都市場向京都市場傾斜歐盟排放貿(mào)易體系英國排放貿(mào)易計劃芝加哥氣候交易所澳大利亞新南威爾士溫室氣體削減計劃區(qū)域溫室氣體減排行動16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況國際碳市場的交易情況16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況歐盟排放貿(mào)易體系與歐盟減排策略《京都議定書》中歐盟的承諾在2008~2012年內(nèi)相對于其1990年排放水平減排8％。目前世界最大的溫室氣體排放貿(mào)易準許市場,歐盟排放貿(mào)易體系于2005年1月正式成立英國碳市場與二氧化碳減排策略2002年英國啟動了為期5年，涵蓋6種溫室氣體的排放貿(mào)易制度16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況芝加哥氣候交易所創(chuàng)建于2004年，2003~2006年期問將溫空氣體排放每年削減1%。2007~2010年期間將溫空氣體排放每年削減6％澳大利亞碳市場與二氧化碳減排策略2003年1月正式啟動，有效期至2012年。參與者對于額外的排放，可以通過購買削減認證來補償美國碳市場與二氧化碳減排策略區(qū)域溫室氣體減排行動（RGGI）是第一個減少溫室氣體排放的區(qū)域性項目16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況國際碳價走勢天氣歐盟55%的EUAs的持有人是熱力和電力部門配額分配配額分配過多，碳市場需求方變少，供給方也會增多，碳價下跌。能源價格2006年9月，德國利用天然氣發(fā)電、天然氣和煤電價格差距的縮小，碳價開始縮水特殊事件國際談判、金融危機、重要公告等16.5.2國際碳市場發(fā)展狀況注：Dec07為在歐洲氣候交易所2007年12月到期合約，Dec09為在歐洲氣候交易所2009年12月到期合約。數(shù)據(jù)來源：歐洲氣候交易所碳價波動形勢目錄16.1能源利用的環(huán)境成本16.2氣候變化16.3二氧化碳排放特征16.4二氧化碳排放影響因素16.5碳排放貿(mào)易與碳市場16.6中國的二氧化碳減排11116.6中國的二氧化碳減排16.6.1結(jié)構(gòu)減排潛力巨大16.6.2生活行為對碳排放影響很大16.6.3出口貿(mào)易隱含大量碳排放16.6.4技術(shù)進步能有效減少碳排放16.6.5碳稅政策