南京经济可持续发展中的能源问题研究
南京经济可持续发展中的能源问题研究
摘 要
能源作为一种重要资源,其数量是有限的,而人类的生产与生活对资源的获取却是长期的、无限的。在资源的有限性和人类发展对资源需求的长期性、无限性之间,如何节约有限的资源,充分利用有限的资源为人类服务,是经济可持续发展的重要课题。本文讨论南京经济可持续发展中的能源问题。
1 、经济增长与能源消费总量分析
能源需求总量随着经济、社会的发展在不断增加。2013年南京能源消费总量与2008年第二次经济普查相比,增长了20.6%。能源消费量与地区经济增长速度呈现正相关性,技术进步对能源消费有一定影响。由于能源消费的年增长率低于地区生产总值的增长率,能源消费的边际增长呈现下降趋势,说明南京能源消费强度在下降。
2 、能源消费结构分析
在南京的能源消费结构中,原油和原煤几乎全部从外部调入,能源自给率低,能源消费的对外依存度很高。从能源加工及终端消费结构可以发现:石油化工业是南京的主导产业,在南京及江苏经济增长中有着举足轻重的地位。
从国际比较来看,南京的高能耗产业主要集中在第二产业(这里仅指工业,不包含建筑业),第二产业能耗占三次产业能耗比重高达67%,南京第二产业能源消耗比重远高于美国和日本,说明南京工业结构和产品结构偏重于高投入、高消耗的重化工业,南京目前还处于工业化的中后期阶段。而另一方面,第三产业能源消耗比重远低于美国和日本,说明南京第三产业尤其是生产性服务业具有很大的发展空间。
3 、能源利用效率分析
在2013年至2008年期间,南京万元GDP综合能耗以年均7.21%的速度下降,降幅快于全省和全国水平。但作为重工业城市。南京的能源利用率仍然较低,不仅低于工业化国家,同样低于印度、巴西等发展中国家。
4 、主要工业行业能源利用特征分析
石化、发电、钢铁、建材是南京的主要耗能产业。2013年石化、发电、钢铁、建材这四个产业的工业增加值占全市工业增加值的三成,但其能源消费总量高达3355.17万吨标准煤,占全市规模以上工业企业终端能源消费量的95.39%。
5 、南京能源发展战略及对策措施
长期来看,南京应当发展清洁能源,降低单位产品能耗,提高传统产业能源利用效率。
一、问题的提出
改革开放,特别是上世纪九十年代以来,南京经济取得了很大发展,到2013年,南京市地区生产总值相比1990年增长了44倍,达8011.78亿元。但能源的耗费,万元GDP能耗等仍然较高,能源的自给率低。国家和南京市在经济和社会发展“十二五”规划中把能源消耗的降低作为发展的主要目标,能源消耗的降低是经济可持续发展的基本前提,研究和讨论能源问题,特别是南京这种高能耗的重工业城市如何降低能耗,走可持续发展道路,显得十分必要,也是迫在眉睫的课题。本文的研究目的是为南京经济和社会发展“十二五”规划中能源消耗降低目标提出决策参考,实现规划目标。
资源是人类发现的有用途和有价值的物质,能源作为一种重要资源,特别是媒、石油这类矿藏资源,其数量是有限的,而人类的生产与生活对资源的获取却是长期的、无限的。在资源的有限性和人类发展对资源需求的长期性、无限性之间,如何节约有限的资源,充分利用有限的资源为人类服务,是经济可持续发展的重要课题。因此,研究南京的能源问题(包括总量、结构、利用效率和特点、未来需求、战略对策等),对促进南京经济可持续发展中,有着重要的现实意义。本文结合经济普查资料,力求通过国内外能源利用现状与发展趋势分析、南京能源利用总量和利用效率及其与工业化国家比较分析、南京主要工业行业能源利用特征分析、南京未来能源需求预测分析,研究并提出南京能源发展战略及对策措施。
二、国内外能源利用现状与发展趋势分析
(一)世界能源利用的变迁与发展态势
世界能源利用状况在过去160多年中大体上经历了以下几个阶段:
1、世界能源结构发生了三大转折,目前已经朝多元化方向发展。由19世纪50年代的以木材为主、煤炭为辅的能源结构转变为19世纪80年代初的以煤炭为主、木材为辅,石油、天然气少量使用的能源结构;到20世纪60年代中期转变为以石油为主,煤炭、天然气、木材、核能同时并存的能源结构。由此表明,世界能源结构已经开始向多元化方向发展。世界能源协会估计,到2050年全球主导能源将至少包括7种:煤炭、天然气、石油、核能、水电、太阳能、风能,可燃冰作为新能源还在探索中;而且没有任何一种能源所占份额会超过总量的30%。
2、世界能源经历了由低效、高污染能源向高效清洁能源发展的转变过程。这反映了世界能源向优质化能源发展的趋势。
3、进人20世纪80年代以后,世界能源结构相对较为稳定。石油为主体的地位没有改变,煤炭的应用呈缓慢下降趋势,天然气的应用是缓慢上升趋势,可能会取代煤炭成为继石油之后的第二大能源,反映了世界能源结构由石油时代向石油、天然气时代转变的发展趋势。
尽管世界能源结构已经开始向优质能源为主体的多元化方向发展,但是在今后相当长的一段时期内仍将以化石燃料为主,研究发现:“2030年化石燃料预计将在主要能源需求中占85%,其中煤炭占19.3%,天然气占27%,液体燃料包括石油占总能源需求的38.9%,天然气、石油在能源消费结构中仍占有重要地位。”
世界能源委员会(WEC)认为:世界能源及结构发展趋势并非不可改变,人口或人均GDP的快速增长,或者能源强度的较慢的下降,都会导致相当高的能源总量增长,相反人口或人均GDP的较慢的增长,或者能源强度的较快的下降,则会导致相当低的能源总量增长;如果在本世纪快速地扩大应用可再生能源和核能,世界能源中化石燃料所占份额就会大大下降。
世界能源委员会(WEC)结合社会、经济、技术发展情况,对世界11个地区1990--2100年期间,能源需求变化的趋势进行了分析认为:
1、世界能源需求量将会增加。不管未来经济活动中能源强度能否进一步减少,所预期的世界人口的增长和相应的能源消费水平的提高,意味着世界能源需求量可能会增加。
2、能源强度将会下降。随着经济的发展,能源需求将逐步增加,在其他因素不变的情况下,经济发展越快,资金转换率就越高,能源强度下降就越大。预计1990--2050年间,较低能源强度的年平均下降率是0.75%,比最近几十年的历史下降率要低一些,其所导致的能源需求量,在2050年将是能源强度不变时所需量的64%。此外,在此期间能源强度年平均下降率若为1.3%,则所导致的能源需求量在2050年将是能源强度不变时所需量的46%。
3、全球能源系统保持较慢的变化率,能源结构优化缓慢。
4、地区性空气污染和酸雨问题将成为世界大部分地区短期乃至长期选择能源结构的最重要因素。
5、能源的供求关系大致平衡,能源价格虽然受市场供需和国际政治变化的影响出现波动,但能源价格居高的基本格局不变,能源价格将越来越多地受到金融资本和脆弱的国际关系的影响。
尽管世界能源委员会(WEC)没有给出未来能源变化的精确状况,但是其研究结果却初步阐明了未来社会将选择不同能源结构的发展趋势。
(二)我国能源可持续发展存在的主要问题
由于历史原因,我国一度实行自给自足的内向型能源发展战略,鉴于我国煤炭资源储量丰富,勘探、开采等技术相对于石油、天然气而言具有比较优势,因此,我国成为当今世界上能源结构以煤炭为基础的少数国家之一,远远偏离了世界能源结构以油气为发展趋势的主流。我国煤炭资源探明有1145亿吨左右,储量虽高,但人均占有量很少。并且由于每年开采和消耗量巨大,我国煤炭资源的储采比低于50年,2007年上半年我国已成为煤炭的净进口国。根据2013年统计,我国能源消耗总量为37.6亿吨标煤,其中煤炭占比达到66.7%。与此同时,最近十几年来,我国对石油的消费量急剧上升,2005年时曾预测到2010年之后我国石油对外依存度将达到50%,实际上到2013年这一数字已经达到58.1%。
1 、优质能源短缺
我国能源结构中低效、高污染能源(煤炭、焦炭、秸秆)占有相当大的比重;电能、石油、天然气等高效清洁能源所占比例太小;煤炭的平均利用效率较低,只有很少的一部分转化成电能、气体和液体燃料,大部分由终端用户直接燃烧。我国煤炭利用中只有约55%用于发电,而美国至少95%以上的煤炭用于发电。这样不仅造成大量的能源浪费,而且对环境也造成极大的污染。
2 、能源利用效率低,能源强度高
根据《BP世界能源统计2013》的数据表明,中国能源消费目前已占世界总量的21.9%。另据《2006中国可持续发展战略报告》对世界59个主要国家的资源绩效水平的调查排序,中国资源绩效居世界倒数第6位。由于粗放型的经济增长方式一直没有得到有效转变,我国万元GDP能耗仍然偏高。2012年,我国万元GDP能耗是世界平均水平的1.8倍、美国的2.2倍、欧盟的3.1倍、日本的3.8倍。到2013年底,我国能源消耗总量为37.6亿吨标准煤,万元GDP能耗水平0.737吨标准煤,万元GDP能源消费量下降仅3.7%,根据“十二五”规划中期评估,节能减排形势严峻,任务艰巨。按照国务院的预期目标,到“十二五”结束时期,即2015年,我国能源消费总量应控制在40亿吨标准煤左右,用电量控制在6.15万亿千瓦时左右,万元GDP下降16%。按照此标准,2013年万元GDP能耗下降情况并不理想,2014和2015年的年能源消费增量必须控制在1.2亿吨标准煤,年单位GDP能耗下降3.91%以上。目前我国的能源利用效率为33%,而同期美国能源利用效率达到50%。
能源利用效率低直接导致我国能源强度高。能源强度,即单位产值能耗,不仅是衡量一个国家社会发展和进步水平的重要指标,而且它也能反映一个国家的经济结构、技术水平等。能源强度小就意味着能源利用效率高,产业结构合理,技术、设备水平先进,这有利于实现能源可持续发展。据有关机构统计与估算,2010年我国能源强度约为美国的3倍,日本的7倍,虽然我国的能源强度下降很快,但是仍然远高于世界平均水平。
概括起来,我国能源利用效率低、能源强度高的主要原因有:能源结构以煤炭为主,油气、电能和核能等清洁能源所占比重较小;国家产业结构不太合理,终端能源利用水平较低;能源技术和管理水平落后,能源设备陈旧。
由于目前我国的能源效率较低、能源强度高,能源系统的各个环节都具有很大的节能潜力。因此,通过提高最终能源需求部门的利用效率,来提高能源转换效率等能源利用技术是提高我国能源利用效率的重要措施之一。
3 、人均能耗水平和人均用电量较低,但上升速度很快
尽管我国能源消费总量将持续增加,但由于人口基数太大,人均能耗水平和人均用电量还是很低的,并且将长期落后于工业化国家和先进发展中国家的水平。从世界各国发展历史和当前趋势看,人均能耗水平是衡量一个国家经济发展水平的重要指标,人均用电量是衡量一个国家现代化程度的主要指标。1999年我国人均能耗不到世界平均水平的1/2,只相当于经济合作与发展组织(OECD)国家的15%;人均用电量只相当于世界平均水平的37%,不到OECD国家的1/10。随着我国经济的飞速发展,到2010年我国人均能耗亿达到2.6吨标准煤/年,赶上了世界平均水平,说明我国经济和人民生活水平在不断提高。
4 、能源消费结构不合理
能源消费结构不合理主要表现在能源消费部门结构不合理和能耗消费品种结构不合理。能源消费部门结构不合理主要表现为:工业、交通运输业、服务业、居民生活、农业能源消费比例严重失调,统计结果表明,2012年我国工业能源消费比重约为71%;交通运输业能源消费比重约为9%;服务业、居民生活、农业能源消费比重约为20%。而目前发达国家三者各占1/3左右,工业能源消费可能略高一些,占40%左右;交通运输业略低于1/3,达30%左右。
能源消费品种的结构也不合理。根据2012年资料,优质能源在一次能源消费构成中所占份额太少,电力在14%左右,石油不足20%,天然气低于5%;电力的比例明显偏低,国家电气化程度不高;在中国的能源消费总量中,煤炭所占比例近70%,其中一半的煤炭资源并没有用于发电。如不尽快调整现行能源消费品种的结构,我国的能源系统将长期处于低效、高污染和经济效益差的阶段。
三、南京能源消费总量、利用效率及其与工业化国家比较分析
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能源消费总量与结构分析
1 、能源消费总量
从历史统计数据可以看出:2013年全市能源消费量5195.31万吨标准煤,能源消费量和2008年相比增长了20.60%(见图1)。
与其同时,2013年南京实现地区生产总值(GDP)8011.78亿元,比2008年增长了110.0%,按可比价计算增长70.80%。实现工业增加值2997.63亿元,比2008增长了95.6%(见图2)。
综合对比分析2008年以来的南京能源消费总量和南京实现地区生产总值(GDP)、实现工业增加值如下:
(1)能源需求总量随着经济、社会的发展在不断增加。2013年能源消费量和2008年相比增长了20.60%。能源需求总量深受经济增长、技术进步和生态环境目标等因素影响。但不管未来经济活动中影响能源的因素如何变化,所预期的南京能源需求量可能会进一步增加。
(2)能源消费量与地区经济增长速度呈现正相关性。2008年以来,南京能源消费量变动趋势与经济增长速度趋势始终保持一致。2011年南京市经济扩张的现价增长速度为22.60%,为六年来最高,同期能源消费量增幅为7.88%,也是2008年以来的最高点。随后南京市经济增长速度逐渐降低,能耗增长率也逐渐降低。
(3)工业增加值占地区生产总值的比重大体上呈现逐渐降低的趋势。工业增加值占地区生产总值的比例从2008年的40.17%下降到2013年的37.42%,中间略有波动。这说明2008年以来,南京市的经济结构有所改善,并逐渐趋于合理。
(4)由于能源消费的年增长率低于地区生产总值的增长率,能源消费的边际增长呈现下降趋势,说明南京能源消费强度在下降。随着经济的发展,能源需求将逐步增加,在其他因素不变的情况下,经济发展越快,资金转换率就越高,能源强度进步就越大。能源专家预计在1990-2050年间较低能源强度的年平均下降率是0.75%,比最近几十年的历史下降率要低一些,其所导致的能源需求量在2050年将是能源强度不变时所需量的64%。此外,在此期间能源强度年平均下降率若为1.3%,则所导致的能源需求量在2050年将是能源强度不变时所需量的46%。
2 、能源消费结构
( 1 )能源总量消费结构
2013年全市能源消费量5195.31万吨标准煤中,第一产业能源消费量为24.26万吨标准煤,第二产业能源消费量为3349.12万吨标准煤,第三产业能源消费量为1369.91万吨标准煤。三次产业能源消费结构见图3:
而2013年南京的地区生产总值结构中第一产业增加值占比2.55%,第二产业增加值占比43.07%,第三产业增加值占比54.38%。可以发现第二产业能耗比重大于增加值比重,第三产业能耗比重小于增加值比重,说明第二产业相对来说具有高能耗低产出的特点。对比发达国家目前第二产业能耗占比为40%左右,居民生活和服务业能耗占比为30%左右的格局,说明南京目前的产业结构,特别是能源消费结构,还有巨大的改进空间。
在第二产业中,石化行业、钢铁行业和发电行业是一直是南京的高耗能行业,而这些行业中所需的用于加工转换的能源大部分都需要进口,原煤、原油、天然气等一次能源的自给率为零。可见,南京能源消费的对外依存度极高。
能源对外依存度高,在世界能源市场的价格节节攀升的情况下,我们目前的经济增长模式将面临巨大危机。南京的工业结构决定了南京工业制成品市场是一个竞争力很强的市场,工业制成产品的价格很难随着原材料与能源价格的上涨而提高。换句话说,我们并没有国际、国内市场上工业制成品的定价权。反过来,我们需要调入大量的能源与原材料,但我们也没有原料与能源的定价权。在这种情况下,如果我们仍然不改变高投入、高消耗、高污染的工业发展模式,我们将面临生产越多、实际收入越少的困境。从这一角度来看,南京市政府提出建立节约型社会、生态型城市的号召不仅是一种口号,它实际关系到南京经济未来发展的可持续性的重大问题。
( 2 )美国、日本及南京地区的能源消费结构比较
由于资料数据取得的限制,我们仅以2011年美国、日本的资料和南京2011年的资料相对比较:
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2011年美国的能源消费结构
2011年美国的能源消费结构(能源用量及所占比重)如表1所示。
表12011年美国的能源消费结构
能源用量 | 民用、商业、农业 | 工业 | 交通 | 总计 |
(万吨标准煤) | 141861.17 | 111060.47 | 98104.07 | 351025.7 |
比重 (%) | 40.41 | 31.64 | 27.95 | 100 |
注:数据取自美国能源部,原表中的能源用量为英热单位,为了便于比较,笔者将原表中的数据折算成万吨标准煤单位。需要说明的是,美国能源部提供的能源消费量结构,将第一产业、第三产业和民用能源放在了一起(日本经济产业省提供的能源消费结构也是采取了同样的做法),看不出第一产业的能耗数据。这种做法可能是由于农业能耗所占比重如同它的产值比重一样非常之小,同其他部门相比可以忽略不计缘故,因此没有单列出来。所以,为了简化问题便于讨论,我们忽略农业的能耗,姑且认为表中民用、商业、农业三个部门合起来的数据即为民用、商业两大部门的能源消耗量和比重,它们与交通部门一起构成第三产业的数据(下面对日本的分析采用同样假设)。
从表1中可见,美国的能源消耗是以第三产业居民生活(即表1中的民用、商业、交通三个部分)为主,比重高达68.36%,而第二产业的能耗比重只有31.64%。第一产业的能源数据不详。
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2011年日本的能源消费结构
2011年日本的能源消费结构(能源用量及所占比重)如表2所示。
表22011年日本的能源消费结构
能源用量 | 民用、商业、农业 | 工业 | 交通 | 总计 |
(万吨标准煤) | 1684911.89 | 2120271.70 | 1153356.40 | 49585.4 |
比重 (%) | 33.98 | 42.76 | 23.26 | 100 |
注:1数据来源于日本经济产业省,表中的能源单位为10^15千卡,为了便于比较,笔者将原表中数据折算成万吨标准煤单位。
从表2中可以看出,日本的能源消耗也是以第三产业和居民生活(即表中的民用、商业、交通三个部分)为主,比重占57.24%,而第二产业的能耗比重只占42.76%。第一产业的数据不详。
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2011年南京的能源消费结构
表32011年南京能源消费结构
能源用量 | 第一产业 | 第二产业 | 第三产业和居民生活 | 总计 |
(万吨标准煤) | 23.02 | 3245.78 | 1573.87 | 4842.67 |
比重(%) | 0.48% | 67.02% | 32.50% | 100% |
注:为方便与美国、日本的数据进行比较,将第三产业能源消费量和居民生活能源消费量合并计算,对应美国、日本能源消费量中的民用、商业、农业项。
从表3中可以看出南京的能耗目前主要以第二产业(仅指工业,不包含建筑业),比重高达67.02%,第一产业能耗比重很小,仅占0.48%,而第三产业和居民生活的能耗占比近几年有所上升,但比例仍然不高,只占32.50%。南京第二产业能源消耗比重比美国高出了一倍有余,比日本也高出接近一倍,说明南京工业结构和产品结构偏重于高投入、高消耗的重化工业,南京目前还处于工业化的中期阶段。而另一方面,第三产业能源消耗比重仅为日本的六成不到,美国的二分之一,说明南京第三产业尤其是生产性服务业具有极大的发展空间。
④ 美国、日本、南京地区不同产业的产值比重与能源消耗比重的对比
为了更清楚的说明问题,我们仍然以美国、日本2011年的数据为基础,进行美国、日本、中国及南京地区的产业比重及其能源消耗比重分析对比。
表42011年美国、日本、中国及南京地区产业产值比重及其能源消耗比重对照
国别 | 第一产业 | 第二产业 | 第三产业 | |||
增加值比重 | 能耗比重 | 增加值比重 | 能耗比重 | 增加值比重 | 能耗比重 | |
美国 | 1.2% | —— | 20.2% | 31.6% | 78.6% | 68.4% |
日本 | 1.2% | —— | 26.2% | 42.8% | 72.6% | 57.2% |
中国 | 10.0% | 1.9 | 46.6 | 72.8% | 43.3% | 25.3% |
南京 | 2.7% | 0.5% | 44.9% | 67.0% | 52.4% | 32.5% |
注:美国与日本的产值数据来源于世界银行,均为现价值。能耗数据中第三产业能耗中均包含居民生活用能。
从表4中可以看出:
1.美国、日本、中国和南京地区的第二产业能耗比重均大于产值比重,而第三产业的能耗比重均小于产值比重。其中美国的第二产业能耗比重约是产值比重的1.56倍,日本是1.63倍,而南京地区则是1.49倍。美国与日本的第三产业的能耗比重是产值比重的87.0%和78.8%,南京地区为62.0%。产业的能耗比重与产值比重是不相匹配的,这说明相对于产业所创造的价值而言,第二产业是所消耗的能源远远高于第三产业。
2.对一个国家和地区而言,第三产业已较低的能源消耗量创造了较多的增加值,单位增加值能耗大大低于第二产业。美国和日本都是第三产业占绝对主导地位(无论是产值比重还是耗能比重)的国家,高产出、低能耗的第三产业大大弥补了第二产业低产出、高能耗的缺陷,从而在总体水平上降低了能源消耗量。从这个角度看,我国第二产业增加值和能源消费量仍高于第三产业,而南京市目前第三产业增加值已经超过第二产业,产业结构优于全国整体水平,但相较于美国、日本仍处于落后地位。由于目前南京地区第三产业的比重还比较低,因而对南京总体上能源消耗量减少的作用是非常有限的。因此,要实现2020年GDP翻两番、能源消费量翻一番的总目标,关键之一是尽快调整产业结构,大力发展高产出、低能耗的第三产业。
3.节能发展战略的关键是提高产业能源利用效率。除了当前人所共知的提高工业产品能效外,要特别重视提高第三产业的能源利用效率,一是因为第三产业在南京有着巨大的发展空间,是当前南京迅速发展中的产业,二是因为南京第三产业的能源利用效率与日本的差距要大于第二产业和日本的差距。第三产业能源利用效率的提高对于节能的贡献也占有举足轻重的地位。
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能源利用效率分析
2013年南京市万元GDP综合能耗为0.7292吨标准煤,与上年相比下降8.00%,降幅高于江苏省的4.1%和全国的3.7%,与2008年相比下降了38.10%,平均每年下降7.21%。从万元GDP综合能耗的数值上看,南京作为重工业城市万元GDP能耗仍然较高。2013年全国万元GDP能耗为0.737吨标准煤,南京仅略低于全国平均水平,和深圳、北京的0.428吨标准煤和0.425吨标准煤相比差距仍然很大。
为进一步分析各产业内的能源使用效率,我们分别计算2013年南京三次产业的万元增加值能耗。通过计算,第一产业万元增加值能耗为0.1185万吨标准煤,第二产业为0.9706万吨标准煤,第三产业为0.3144万吨标准煤。第二产业创造每一万元增加值所消耗的能源是第一产业的8.19倍,第三产业的3.09倍。第三产业单位能源所创造的经济效益远高于第二产业,所以在今后应该大力发展第三产业,促进生产性服务业与先进制造业的融合,推动生产性服务业加速发展。
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南京与工业化国家能源利用效率比较
1 、能源综合利用率比较
由于数据收集的困难,我们仅以2011年世界各国的数据为依据,南京地区2011年万元GDP能耗略高于全国平均水平,我们以中国的能源消费效率为参考进行比较。
表5 南京与世界主要国家能源利用度比较
国家 | GDP总量(按汇率法计算) | 每1000美元综合能源消费量 |
(单位:亿美元) | (单位:千克标准煤) | |
中国 | 42525.28 | 288.74 |
美国 | 138467.78 | 201.52 |
德国 | 30528.38 | 132.87 |
日本 | 46212.94 | 150.52 |
澳大利亚 | 8995.42 | 188.96 |
印度 | 13310.61 | 179.55 |
俄罗斯 | 9482.82 | 324.61 |
巴西 | 11264.13 | 136.97 |
注:数据均以2005年为基期,除南京地区以外的数据来源于联合国统计司
综合分析看:
(1)中国以及南京地区的能源利用效率远低于发达国家。除美国每1000美元综合能源消费量略高以外,其余发达国家每1000美元的能源消费量基本只有中国的一半左右。这些发达国家基本都有完整的工业体系,在这样背景下能源利用效率仍远高于中国以及南京地区,可见其产业结构和节能水平遥遥领先于中国和南京。
(2)即使与发展中国家相比,中国和南京地区在能源使用效率上也不占优势。除俄罗斯为传统的重工业为主的国家外,印度与巴西的能源使用效率均达到了与发达国家接近的水平。这些国家在高速发展的过程中如何保持较高的能源使用效率是值得南京借鉴和学习的。
2 、产业内能源利用率比较
为具体了解南京能源利用率与发达国家的差距,我们依然以美国和日本为比较对象,利用美国能源部和日本经济产业省的数据与南京市的经济普查数据,通过计算得出各产业的能源利用效率进行对比。
表 6美国、日本、南京的产业能源利用效率对比(单位:吨标准煤/万元)
国别 | 第一产业 | 第二产业 | 第三产业 | 总体 |
美国 | ―― | 0.56 | 0.31 | 0.36 |
日本 | ―― | 0.22 | 0.11 | 0.13 |
南京 | 0.14 | 1.18 | 0.49 | 0.79 |
注:表中数据均根据2011年现价数据计算,其中计算第三产业能源利用率为便于比较时包含了居民生活用能,所得结果仅用于对比能源利用效率。
从上面表6及数据可见:
(1)在第二产业中,南京的能源利用效率远低于日本和美国。第二产业能源利用率仅为美国0.47倍和日本的0.19倍。第三产业能源利用率是美国的0.63倍和日本的0.22倍。
(2)日本、美国能源利用效率较高的第三产业的产值占有绝对高的比重,所以两国总体能源利用效率很高。而南京则不同,由于第三产业比重仅仅略高于第二产业,而每二产业的能源利用效率远低于第三产业,所以总体能源利用效率由于不合理的产业结构的限制而很低。
(3)日本是节能型国家的典范。2011年日本第二产业和第三产业的能源利用效率分别是美国的2.55倍和2.82倍。需要特别注意的是,南京在第三产业能源利用效率上和日本的差距大于第二产业和日本差距,也就是说,即使在目前南京第三产业比重和能源消耗量都还不是很高的情况下,第三产业的能源利用效率提高的潜力已经大于第二产业。如果将来第三产业占据主导地位,其影响将更加举足轻重。
四、主要工业行业能源利用特征分析
工业是国民经济的基础性产业,就南京而言,2013年工业共创造增加值2997.63亿元,占全市增加值总量的37.42%。同时工业在发展过程中也表现出高能耗的特点,2013年工业能源消费量占全市能源消费量的63.10%。其中,石化、钢铁、建材、电力是工业行业中主要的耗能产业。2013年石化、钢铁、建材、电力这四个行业的工业增加值占全市工业增加值的三成,综合能源消费量都超过100万吨标准煤,总量达3355.17万吨标准煤,占全市工业企业综合能源消费量的95.39%。
我们以2013年南京规模以上工业企业的能源消费数据为基础,具体分析高耗能行业的能源消费情况,以此来把握南京市主要工业行业能源利用的特征。
表7 南京规模以上工业主要行业综合能源消费量及比重
排序 | 行业 | 综合能源消费量(万吨标煤) | 占规上工业综合能耗的比重 |
1 | 化学原料和化学制品制造业 | 1292.56 | 36.75% |
2 | 电力、热力生产和供应业 | 821.52 | 23.36% |
3 | 黑色金属冶炼和压延加工业 | 804.76 | 22.88% |
4 | 石油加工、炼焦和核燃料加工业 | 306.53 | 8.72% |
5 | 非金属矿物制品业 | 129.81 | 3.69% |
6 | 汽车制造业 | 23.29 | 0.66% |
7 | 计算机、通信和其他电子设备制造业 | 20.95 | 0.60% |
8 | 化学纤维制造业 | 15.12 | 0.43% |
9 | 通用设备制造业 | 9.44 | 0.27% |
10 | 电气机械和器材制造业 | 8.52 | 0.24% |
从表中可以看出,在南京市工业行业中综合能耗排名前十的行业里,前五大行业综合能源消费量远高于后五大行业。从汽车制造业开始,各行业综合能源消费量占规模以上工业综合能源消费总量的比重小于1%。因此我们选取化学原料和化学制品制造业,电力、热力生产和供应业、黑色金属冶炼和压延加工业、石油加工、炼焦和核燃料加工业以及非金属矿物制品业这五个综合能源消费量超过100万吨标准煤的行业最为重点行业来分析。因为化学原料和化学制品制造业与石油加工、炼焦和核燃料加工业联系紧密,我们将这两个行业合并在一起作为石化行业来处理。
石化、发电、钢铁、建材这四个行业中出发电行业外均属于资源加工型南京的主要能源消费行业,由此可见资源加工型企业对能源的需求量较大。
(一)石油化工产业能源利用分析
2013年石化产业实现工业总产值2867.13亿元,占全市工业总产值的22.67%。该产业综合能源消费量为1599.08万吨标准煤,占全市规上工业综合能耗的45.46%,该产业万元工业产值综合能源消费量为0.5579吨标准煤,比上年度下降2.62%。从石化行业的主要产品来看,南京市乙烯和烧碱的单位产品综合能耗均已达到国家产品能耗限额先进值,并提前完成了“十二五”节能目标。但单位合成氨生产综合能耗与国家先进标准相比差距还较大。
表8 石化产业产值与能源消费表
工业产值 | 综合能源消耗 | 万元工业产值能耗 | |||
实现工业 产值(亿元) | 占工业总产值比重(%) | 综合能源消耗(万吨标准煤) | 占规上工业综合能耗比重(%) | 产值单耗(吨标准煤/万元) | 与上年度相比增长(%) |
2867.13 | 22.67 | 1599.08 | 45.46 | 0.5579 | -2.62 |
表9 石化产业能源利用率表
产品名称 | 计量单位 | 实际能耗 | 南京市十二五目标 | 国家产品能耗限额先进值 | |
2010年 | 2020年 | ||||
单位乙烯生产综合能耗 | 千克标准油/吨 | 597.64 | 620 | 650 | 600 |
单位合成氨生产综合能耗 | 千克标准煤/吨 | 1534.44 | — | 1140 | 1000 |
单位烧碱生产综合能耗 | 千克标准煤/吨 | 309.57 | 330 | 1400 | 1300 |
(二)钢铁产业能源利用分析
2013年,南京钢铁行业粗钢产量1301.23万吨,钢材产量1229.69万吨,实现工业总产值93.2亿元,占全市工业总产值的6.34%。该产业综合能源消费量为804.76万吨标准煤,占全市规上工业综合能源消费量的22.88%,万元工业产值综合能源消费量为1.0039吨标准煤,比上年上升5.11%。2013年南京市吨钢综合能耗和吨钢可比能耗都优于国家长期目标,处于较为先进的水平。
表10 钢铁产业产值与能源消费表
工业产值 | 综合能源消耗 | 万元工业产值能耗 | |||
实现工业 产值(亿元) | 占工业总产值比重(%) | 综合能源消耗(万吨标准煤) | 占规上工业综合能耗比重(%) | 产值单耗(吨标准煤/万元) | 比上年度相比增长(%) |
801.61 | 6.34 | 804.76 | 22.88 | 1.0039 | 5.11 |
表11 钢铁产业能源利用率表
项目 | 计量单位 | 实际能耗 | 国家产品能耗限额先进值 | |
2010年 | 2020年 | |||
吨钢综合能耗 | 千克标准煤/吨 | 619.18 | 730 | 700 |
吨钢可比能耗 | 千克标准煤/吨 | 541.10 | 685 | 640 |
(三)建材产业能源利用分析
2013年全市建材产业实现工业增加值328.29亿元,占全市工业增加值的2.60%,主要产品产量:水泥973.42万吨,平板玻璃27.60万重量箱,综合能源消费量为129.81万吨,占全市规上工业综合能耗的3.69%。万元工业产值能源消费量0.3923吨标准煤,相较上年有大幅下降。建材行业的主要产品水泥和平板玻璃的单位综合能耗均大幅低于国家先进标准,也达到了南京市“十二五”节能规划的要求。
表12 建材产业产值与能源消费表
工业产值 | 综合能源消耗 | 万元工业产值能耗 | |||
实现工业 产值(亿元) | 占工业总产值比重(%) | 综合能源消耗(万吨标准煤) | 占规上工业综合能耗比重(%) | 产值单耗(吨标准煤/万元) | 比上年度相比增长(%) |
328.29 | 2.60 | 129.81 | 3.69 | 0.3923 | -21.23 |
表13 建材产业能源利用率表
产品名称 | 计量单位 | 实际能耗 | 南京市十二五目标 | 国家产品能耗限额先进值 | |
2010年 | 2020年 | ||||
平板玻璃综合能耗 | 千克标准煤/重量箱 | 13.60 | 16.5 | 24 | 20 |
水泥综合能耗 | 千克标准煤/吨 | 89.91 | 85 | 142 | 129 |
(四)电力产业能源利用分析
2013年全市电力产业实现工业产值205.77亿元,占全市工业总产值比重的2.60%。用于发电的能源消费量为1511.19万吨标准煤,发电量520.78亿千瓦时,电力行业综合能源消费量为129.81万吨标准煤,占全市规上工业能源消费量的22.35%。从火力供电煤耗来看,南京市的火力发电煤耗水平已经优于国家长期目标和南京市“十二五”目标。
表14 电力产业产值与能源消费表
工业产值 | 综合能源消耗 | 万元工业产值能耗 | |||
实现工业 产值(亿元) | 占工业总产值比重(%) | 综合能源消耗(万吨标准煤) | 占规上工业综合能耗比重(%) | 产值单耗(吨标准煤/万元) | 比上年度相比增长(%) |
205.77 | 2.60 | 821.52 | 22.35 | 3.9924 | 1.58 |
表15 电力产业能源利用率表
产品名称 | 计量单位 | 实际能耗 | 南京市十二五目标 | 国家产品能耗限额先进值 | |
2010年 | 2020年 | ||||
火力供电煤耗 | 克标准煤/千瓦时 | 300.24 | 320 | 360 | 320 |
从上文的分析中可以发现这四大高耗能行业的主要产品的单位产品能耗基本达到了国家先进标准以及南京“十二五”规划目标。但从能源强度,即单位产值能耗的角度看,这四个行业能源强度过高,尤其是钢铁行业和电力行业的万元产值能耗都超过1吨标准煤。对比来看,南京四大支柱产业电子、石化、钢铁、汽车中,电子产业和汽车产业的万元产值能耗分别为0.0096吨标准煤和0.0142吨标准煤,能源强度远远低于石化、钢铁行业。可见为降低能源强度,优化工业内部产业结构刻不容缓。
五、南京能源发展战略及对策思考
目前南京正处于工业化的中后期发展阶段,经济仍处于较快速增长期。在“十二五”期间,全市传统的高能耗的石化、钢铁、发电和建材行业依然将保持惯性发展势头,给南京市完成节能目标带来了更大的压力。基于上述分析判断,对南京能源发展战略及对策思考如下:
(一)积极调整能源结构,发展清洁能源战略
1、由于南京的石油、煤炭基本上都是从外部调入,所以南京的能源使用结构不同于以煤炭为基础能源的城市,南京应该在大力发展洁净煤技术的同时,继续提高石油、天然气资源使用比例。但由于我国每年大约58%的原油从国外进口,从长远来看,能源进口还存在许多安全隐患,并且目前南京几大高耗能行业的发展短期内不可能大幅减少煤炭消耗,所以南京的能源结构在未来一段时期内仍将以依赖煤炭资源,发展及推广应用洁净煤技术将是南京能源发展的一项长期任务。大力发展旨在减少污染排放和提高煤炭利用效率的煤炭加工、燃烧、转化及污染控制等洁净煤技术。充分利用西气东输的有利条件,提高石油、天然气在生产、生活中的比例,以实现经济与社会、环境保护与资源开发利用的协调发展,走能源可持续发展之路。鉴于发达国家的经验以及世界能源发展现状和趋势,南京优化能源结构的重点为:逐步降低煤炭在一次能源结构中的比例,实现以油代煤、以气代煤、以电代煤:提高天然气、太阳能等清洁、高效优质能源的比重。
2、积极发展电力事业,提高电力消费水平。电能是一种优质能源,在未来能源发展过程中,对于能源结构、能源进口、生态环境的改变都具有重要影响。电能以其高效、清洁的特点,将在未来世界能源消费结构中占有绝对优势。近年来,南京全市用电量增幅始终高于全市能源消费量增幅,电力在全市能源消费中的比重不断提高,但与发达国家相比仍有不小的差距。所以,南京应大力发展天然气发电和绿色发电,逐步减少煤炭在终端用户的直接消费,实现以“电代煤”,进而改善环境,提高能源利用效率,优化能源结构,逐步形成以电能为主的能源消费结构,减少对外部能源的依赖,实现南京经济和居民生活电气化。
(二)大力调整产业结构和产品结构,降低单位产品能耗战略
提高能源效率,降低单位产品能源消耗是世界各国能源发展战略的基本出发点,其目的在于提高能源使用效率。合理调整经济结构,包括产业结构、行业结构、产品结构和企业规模结构,降低高耗能产业、行业、产品、企业在国民经济中的比例,促进低耗能产业、行业、产品、企业的发展。为此应当进一步制定和提高能源效率标准,全面实施节能工程,在全社会树立节能意识。完善能源政策,把提高能源效率作为基本原则,加强对能源市场的引导。南京重化工业产值占全部工业产值的75%以上,而重化工业恰恰是高能耗、高投入的行业,所以,南京应该大力调整产业结构、产品结构、技术结构和企业组织结构,特别是石油、化工、建材、钢铁、发电作为南京的主要能源消费产业,又是高能耗产业,在工业结构调整中要切实落实市政府对南京工业格局调整的战略方案,以“壮士断腕”之决心,调整掉一批高能耗、高污染的企业,优化南京工业经济结构,改善南京生态状况 , 提高能源利用效率。同时,由于第三产业单位能耗所创造的价值远高于第二产业,因此南京的产业结构调整中应大力发展第三产业,尤其是现代服务业,大力发展软件及服务外包、金融保险、现代物流、信息服务、旅游会展、文化创意、商务服务、商贸流通等八大服务业和八大新兴产业发展,实现产业结构的高端化。
(三) 利用高新技术和成熟实用技术,改造传统产业,提高传统产业能源利用效率战略
自1973年发生的石油危机以来,西方国家为减少对世界不稳定地区石油供应的过分依赖和出于环境保护的要求,都纷纷利用高新技术和成熟技术改造传统产业,提高其能源利用效率,把提高能源系统的效率作为其能源战略的重要目标和措施。
美国是能源消耗大国,为了避免过度依赖国外能源,美国很早就开始提倡节能增效。其中,最为典型的就是该国提出的电力需求侧管理(DSM)节能模式。具体指的是通过采取有效措施,引导电力用户优化用电方式,提高终端用电效率,优化资源配置,改善和保护环境,实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动。此后,美国加大节能技术的开发和投资,并于1998年4月推出的《综合国家能源战略》中明确要求:在电力系统,到2010年燃煤发电效率将由当时的平均35%提高到60%以上,燃气发电效率将由当时的50%上升到70%;在工业领域,到2010年林业与造纸、钢铁、炼铝、金属锻造、玻璃和化学这6个最主要的能源密集型工业部门的能源消费总量将比当时减少25%;在交通领域,到2010年将推出燃料利用率三倍于常规交通工具的新型私人交通工具等。美国能源部已经宣布,继加利福尼亚州公布打造“氢气高速公路”计划后,该国将再斥资3亿美元,开发氢气动力车,目的就是为了节省能源、降低污染,预计这种车将于2015年上路。
南京传统工业企业设备自动化水平不高,能源利用效率与先进水平仍有差距。所以,利用高新技术和成熟技术改造传统产业,提高其能源利用效率是南京工业企业当务之急。
1 、要用高新技术改造传统设备。 这主要有两种模式:一是功能替代,二是在原有的设备上增加自动控制系统。例如,数控机床代替人工机床,变频调速电机代替普通交直流电机,它不仅提高了产品的加工精度,而且降低了物耗、能耗,大大提高了劳动生产率。再如,水泥生产实现自动控制,可使立窑运转率从70%提高到90%,熟料质量提高30—50个标号,产量提高5%-8%,铁路系统采用计算机控制,可提高运力20%以上,化学工业采用自动控制,可使合成氨的生产每吨降低能耗50%左右。
2 、利用电子信息技术管理和改造能源实施。 从全球范围来看,利用信息化手段改造企业的工艺设备,实现对能源科学的、信息化管理已经成为各国共识。近年来,在美国、加拿大以及我国的一些地区陆续出现突发性停电事故,这些事件充分显示了电力稳定供给以及电网智能管理的重要性,而从整个能源行业来看,这仅仅是一个方面,其他包括煤炭、石油、天然气等能源在内的安全问题已经成为一个全球性的问题,保障能源的安全生产以及安全供给如今已经成为关系到社会运行、国家稳定的重大因素。为此,各国都加大用现代科技保障能源安全的力度。2003年,美国能源部提出了构建安全可靠电网的“Grid2030计划”。该计划旨在采用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术和控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再生能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网(分布式电力系统)等多层次的电力网络,以保障大电网的安全性、稳定性,供电的可靠性及电能质量。
(四) 能源节约战略
节能可以说是一个永恒不变的话题,日本早在1978年就制订了发展节能技术的《月光计划》,希望通过新技术实现节能增效的目的,1980年专门成立了新能源和产业技术综合开发机构,主要负责新能源和节能技术开发研究推广。1998年,日本在制订的能源长期发展战略中指出,要通过建立循环经济模式,实现能源的节约和循环再利用。
南京要实现节约能源的生产模式和消费模式,发展节能型、循环型经济,具体措施是:
1 、建立循环经济的综合评价指标体系,完善产业空间布局
建立符合循环经济原理和可持续发展目标的综合评价指标体系,并建立相应的数据统计收集系统,用GDP衡量经济发展和考察政府政绩有很大的片面性,建议结合全面建设小康社会的战略目标,建立一套包含经济增长、资源消耗、环境质量和人民福利的综合评价指标体系,以反映全面小康社会的建设进程。
2 、推动生态型工业园区和生态型企业建设,实现能源的循环再
利用
南京拥有多个国家级开发区、省级开发区及一批市级工业区,但各园区发展不平衡,能源的再利用、再循环不够,园区的优势没有得到充分发挥。因此,积极建设生态工业园区,对于在全市范围内推进循环经济发展有重要的意义。为实现能源的再利用和再循环,可以采取的方法有:促进园区内企业间物质流、水流、能量流的集成,合理营建企业间共生耦合关系,实现能源利用最大化和废弃物排放最小化;统筹规划园区内各类管网建设,实施园区内基础设施、物流设施、信息服务设施共享,避免重复建设,减少资源浪费,提高设备的使用效率;鼓励园区内企业应用高新技术改造传统工艺和开发新产品,提高能源利用度和生态效益,实现两者最佳平衡;建设高效益的能源集成和循环利用系统,实现能量集成。运用新技术、新工艺、新设备降低企业和园区能源消耗,提高能源利用率;实施园区集中供热,以热定电,热电联产、热电冷联产,实现园区能量的梯级利用;优先采用经济可行的清洁能源,优化园区能源结构。
(拟稿人:张诒强 戴苏林 张孝伟)
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