国内外能源研究及综合效应分析

2.2　国内外开展的能源研究

2.2.1　能源系统管理研究

最早由苏联俄罗斯电气化计划制定的领导者F.M.克尔日柴诺夫斯基院士在20世纪20、30年代提出的能源系统理论，逐渐发展为新的学科——综合能源学，即能源技术经济学。与近年来西方发达国家新发展起来的能源系统分析或能源系统工程有着一脉相承的共同理论观点(李一智，1991)，能源系统分析涉及到能源的规划、计划、设计、研究、建设、生产、消费等各个环节，其理论观点是合理的能源开发必须考虑能源系统各个环节之间、各种能源系统之间、能源系统与国民经济各部门之间，以及能源系统和各地区之间的相互关系。

能源工程涉及的领域行业门类众多，是一开放的综合性系统，不能离开国民经济这个大系统去分析能源系统。前人研究表明(魏同等，1995)，由于能源系统所包含的能源工业部门资本密集度极高，能源系统中所包含的主要能源部门的资本高度密集又强化了这种联系。在国民经济总投资中能源系统的投资占重要比重，重大能源项目的建设周期一般较长，服役期长，因此能源系统是一个大时间常数的惯性系统。能源系统的综合性、复杂性及惯性特质增加了能源系统的改造难度，因此，关于能源的决策及其变更给整个国民经济系统带来影响是重大而长远的，这就要求人们对能源系统进行战略性的长期动态分析。

针对水资源的流域管理学是以流域为研究对象，提升流域系统管理效能的一门科学。世界经验对中国研究寻求系统性解决能源问题的对策具有借鉴意义。澳大利亚建立的全流域管理模式的核心理念在于考虑人类活动和环境的相互关系，强调政府与公众一起努力协调合作，以生态的、可持续的方式管理自然资源(陈慧，1997)。国内研究的关键科学问题主要集中在流域健康评价及指标体系的研究、流域水文管理模拟、洪灾管理模拟生态恢复工程效益模型及可持续发展研究、数字流域研究及流域社会经济可持续管理研究(王志宪、程道平，2004)。受高新技术进步的影响，有学者对能源中心监控系统、水调自动化系统、工业电视系统和电能计量系统与电站对应系统进行集成，通过系统间的数据兼容和数据共享，实施流域梯级电站的远程集中监控和集中管理，利用高新技术对流域的系统管理，提出多电站、多应用系统集成的安全策略(左天才，2008)。

2.2.2　基于能源平衡理论的需求预测

前人研究指出(Rahman，1993; Nelson，1992;刘海涛、龚乐年，2002;徐建军，2000)，能源生产与需求预测是能源生产、开发和规划的基本依据，是能源系统工程的首要任务。研究和制定一个国家的能源发展规划，必需寻求一个可用的能源模型作为研究基础，在这个基础上才可以综合考虑规划期间总能源需求量，可能探明的能源储量、资源的地理分布状况、国民经济的结构、布局和发展速度、交通运输能力、国家和地方可能提供的能源投资、能源技术与工艺进步因素的影响、国际能源市场的发展趋势以及其他不确定的因素。

能源需求预测研究离不开数理方法。针对某些参数已知、某些参数未知的系统，有学者提出灰色系统的概念(邓聚龙，1992)，指出客观现实系统存在大量不确定性的灰色系统，如能源系统、社会系统、经济系统、生态系统等都是灰色系统。灰色系统理论能更准确地描述社会经济系统的状态和行为(刘思峰，2008)。有学者运用灰色系统理论，建立了能源需求灰色预测模型(王立杰、孙继湖，2002)，对未来10年后中国煤碳能源需求量进行预测。

能源的稀缺有限性以及能源开发利用中的不确定性，决定了能源配置管理的组织方式由过去的“以需求定供应”、“技术寻优途径”向“以供控需”、“统一管理”、“沟通与协调”过渡和发展。美国水资源专家Whipple(1998)认为传统的单纯技术经济途径，存在一系列算不准确和算不出来的实际问题，他提出水资源开发配置与管理进入了一个以“沟通与协调来解决供需争议”为特征的新时期。美国从1984年开始组织专家解决并制定能源开发中的争议策略Alternative Dispute Resolution(ADR)。该策略强调吸纳有关利益部门和公众参与决策的必要性和可行性，提供一系列的体制与方法，应用于佛罗里达州、Sanibel岛湿地开发，路易斯安那州、密西西比州油田区河道及沿岸土地利用规划，Alabama－Coosa－Tallapoos and Aplachicola－Chattahoochee－Flint(ACT－ACF)两河流域水资源开发等案例中，在推广应用实践中取得成效。

2.2.3　能源发展战略

能源发展战略研究是指为使能源发展与国民经济发展、人民生活水平提高以及环境协调所提出的能源发展目标、步骤、战略重点(魏同、张先尘、王玉浚，1995)、战略发展途径、体制保障与公共责任(田应奎，2005)等问题研究。由于能源资源的有效性和能源生产以及消费的外部性，能源发展战略研究围绕能源与经济之间的相关性，着重考虑经济对能源的需求、能源对经济的影响、支撑及制约，同时也分析能源开发利用水平、生态环境、能源安全与国家、区域能源安全之间的关系(申振东、杨保建，2005;钟轲媛，2007)。其中“综合能源效率战略”和“能源与经济协调发展战略”是能源发展战略的核心内容(徐寿波，2008)。尽管能源发展战略研究具有区域针对性，但也受到国家能源战略的指导和制约。不同时期涌现四个研究热点(赵文谦，2003;王宏英，2003):

1．西部省区能源战略研究最为突出，成为省区能源研究的第一个热点。《西部可持续发展的能源战略》(国家发改委能源研究所课题组，2003)着眼于能源是国民经济的基础产业，抢抓西部大开发的历史机遇，实现能源与其他产业、与社会发展协调可持续发展。《西部大开发战略中的四川水资源开发》(申振东、杨保建，2005)研究表明，“西电东送”、“西气东送”能源建设工程在一定时期内，是中国整个能源战略的重点。

2．山西煤炭储量居全国第一位，其能源研究成为区域能源战略研究的第二个热点。集中性研究意见是利用区域能源优势，以提高能源资源的综合利用效率为手段，促进资源的优化配置，达成低投入、低消耗、低成本和高产出、高质量、高效益的能源利用模式，最终实现经济增长方式由粗放型向集约型转变(张莲莲，2000;薛占儒，2004;郑秋生，2005;申振东、杨保建，2005)，较有影响力的学术成果有《山西能源开发战略与可持续发展》(王宏英，2003)、《山西能源:走可持续发展的战略选择》(宋焕才，2003)等。

3．基于经济强省对能源的依赖性，经济强省能源战略研究成为了第三个热点，如上海市、广东省、江苏省、山东省能源战略研究(唐勇、杨永华、赵峰、王明兰，2006;曾乐民、黄何，2006)。其主要观点是经济强省应通过发展清洁用能技术、优化能源结构来提高能源利用效率，同时应加强污染控制，加强节约用能，积极开发清洁可再生能源。《可持续能源发展战略》(赵媛，2001)所包含的江苏能源发展思路已成为能源学术专著中的重要案例。学者们从循环经济理论中资源生产率的视角揭示能源消耗与经济增长的关系。运用资源生产率理论和IPAT方程式探讨最适宜上海的能源发展模式(唐勇、杨永华、赵峰、王明兰，2006)。

4．地区差异具有不可避免特征，以特定区域为对象的研究也因此成为了第四个热点。中国能源战略研究”课题组撰写的《中国能源战略研究(2000—2050年)》把中国划分为华北区、华东区、华中区、华南区、西南区和西北区，依次按各省区划分为大兴安岭、长江流域、柴达木盆地、西北地区农村等若干区域分类进行能源研究，具有操作性(申振东、杨保建，2005)。有学者根据中国不同地区的不同情况进行分类，制定相应的地区能源政策提出促进中国能源整体战略目标顺利实现的路径选择(张伟，2007)。2004年广东与邻近9省、港澳特别行政区签署《泛珠三角区域合作框架的协议》，积极推进泛珠三角区域内能源建立长期稳定的合作关系(周永章、王树功，2006)。

2.2.4　能源产业

从开发能源资源到培育特色经济支柱产业，是学术界与实践部门在研究能源开发问题中形成的共识(Andrew，1976;黄盛初，2003;黄琦，2004)。有学者指出(谢克昌，2005)，在计划经济体制下，能源大省形成了一种落后的区域经济类型——能源主产区型，由于能源初级产品的价格在国家指令性计划的严格控制下，能源大省不仅要承受低价格原材料输出和高价格消费品的双向损失，而且还承受着因铁路运力紧张制约其他工业发展和环境污染治理的双重负担，针对这一冲突矛盾国内有学者提出通过培育能源特色支柱产业，走出经济落后怪圈的观点(申振东、杨保建，2005)。新疆是中国石油能源新的战略接替区，有学者就石油产区的产业发展与资源型城市的生命周期进行了探讨(郑奋民，2003);从未来发展战略的角度提出产业接替、能源结构优化升级的必要性。

针对能源大省工业层次较低、产业面临升级转型的现状，学者们提出了摒弃传统粗放型开发模式、创新能源发展模式的建议对策(郭淑芬、高策，2003);指出应加强环境建设，以资源优势为依托，以高新技术为支撑，以管理体制和企业体制改革为创新动力，开发绿色能源产业，不断提高能源开发效益和精深加工水平，延长产业价值链条等发展思路(任一鑫、王新华，2004;刘振民，2004)。

2.2.5　能源开发利用

戴维·皮尔斯研究贴现率与自然资源开发利用方式的关系，提出高贴现率将鼓励资源的现在利用而不是留给将来使用。而贴现率又受资源的丰富程度、地理位置、经济保障程度以及特定社区内的非正式制度的影响(戴维·皮尔斯，1996)。(www.chuimin.cn)

针对各地能源禀赋、地缘条件、经济结构、能源需求的不同，中国学者提出不同区域应遵守不同的能源开发思路(张伟，2007)。西部省(区)应依托煤炭、水电资源优势、区位优势及电价优势，建设成为中国重点电力能源基地。西部能源开发的主要功能任务是摆脱贫困，发展经济和保护环境、为东部提供能源供应等四个方面内容。东南沿海地区是中国能源消费区域，其能源目标与任务应是淘汰产能落后的小火电机组，发展蒸汽燃气联合循环发电机组电厂，同时加速发展核能源、风力发电、推广生物能源。

针对中国水资源开发潜力大的国情特点，学者们提出要强化“优先开发水电”的战略意识(李德敬、李金峰，2005;兆文军、原毅军，2003)，明确了水能开发是云南、四川等省的能源发展重点，并对如何开发提出建设意见:应加大投资力度，拓展融资渠道，改革现行电价及水电建设的管理体制等。

针对水资源开发利用中的环保问题，有学者围绕干流区间水资源计算、水质水量联合评价、人类活动对水资源的影响以及生态需水等4个方面进行探讨(王浩、秦大庸，2003)，认为水资源合理配置是实现水资源可持续利用的有效调控措施之一，从内在机制、实践进程和评价三方面指出目前流域水资源配置中存在的若干问题，主要表现为缺乏有效的初始水权分配机制，缺乏有效的补偿机制，缺乏广泛的社会参与机制和后效评估机制，致使现状水资源配置难以实现真正意义上的合理。

2.2.6　能源结构的优化

学者们注意到了能源生产消费结构多元化这一趋势(李文彦，2000)，出于能源保障体系的安全性、清洁性目标，提出中国应尽快改变以煤为主的能源消费结构，发展清洁能源。在全国宏观调控下，根据区域经济发展水平与能源供需状况，拟订有所区别的区域能源战略。

2.2.7　与“西电东送”相关的研究

1．能源与区域经济研究

前人对能源发展与区域经济之间的关系作了大量研究。邵晖(2008)以贵州为例，从投资、收入、产业发展等方面来评估“西电东送”对西部发展的影响。他分析了西电项目的建设对西部输出省份的投资、产出、相关产业发展和经济增长方式等方面的利弊影响，利用历年的数据，采用投入产出模型等定量的分析方法，发现西电工程对贵州省的投资、产出有明显的拉动作用，但同时也给西部带来了污染和能耗增加等问题。

张国英(2007)引用了马科维茨(Markowitz)的投资组合理论，对区域经济、能源和环境协调发展问题进行定量决策分析，确定了投资收益和投资风险的结构性协调比例。根据煤炭资源的特点，探讨了基于循环经济的煤炭生态工业发展模式、范畴、机理与方法，构建了能够适应山西省区域经济发展、环境保护的能源发展框架。

郭为民(2004)探讨了“西电东送”能源需求形式的空间移动与区域经济发展的关系。云南电网作为云南电网经营和实施“西电东送”战略的主导企业，2004年与九三学社联合开展课题研究，在《关于“西电东送”下云南电力与区域经济协调发展研究报告》中提出云南电力与区域经济发展思路，明确了电力工业作为云南支柱产业的发展必须依市场支撑(廖泽龙，2005)。

2．技术经济的可行性研究

李炜(2007)从南方电网的容量规划及网架规划入手研究了“西电东送”的输电能力，为提高电网运行安全性、加大西电东送规模，从电源布局、开机方式、电网结构、直流调制、新技术应用等方面提出提高南通道“西电东送”主网架的输电能力的方案措施。

在中国水电开发的战略研究中，有学者从技术可行、经济合算的角度论证了“西电东送”的可行性(宋泽敏，1989)。对类似问题研究较为深入的有马迹塘水电站水能利用经济效益研究。资料显示(陈英艾、曹胜前，2002;冯衍祥，1997)，湖南省马迹塘水电站是中国第一座低水头灯泡贯流式进口机组水电项目，1978年选用从奥地利机组设备，单机容量为1.85万千瓦，3台总容量为5.55万千瓦。工程投资额达13869万元。按创纯利润计算投资回收期为80.2年，超过预期的投资回报期50年。研究得出的结论是马迹塘水电站的经济效益很低，项目没有取得预期目标。这类项目可行性研究只关注经济技术分析，没有考虑到能源、环境效应。

3．能源开发与环境保护

能源开发与环境保护之间的关系是学者们研究的热点。“西电东送”火电电源项目是SO₂污染排放的重要源头(Livengood，1986)。陈秀山(2007)探讨了“西电东送”的区域效应。他分析指出，以2005年西电送广东1000万千瓦容量计算，可替代广东5万千瓦以下机组400万千瓦的火电，对广东的有正的环境效应，但对西部省区有明显的负的环境效应。

资料显示(丁晓玲、宋洁尘，2005)，按国家2003年新标准，贵州火电厂装机容量占90%以上，近700万千瓦未达到脱硫标准，需要大量环境投入。按现在我国脱硫设备成本经验值750—1000元/千瓦，要使现有的火电厂全部达标，至少需投入52.5亿元脱硫资金，贵州省2003年环境总投入为30.7亿元，占当年GDP的2.30%，主要用于环境基础设施建设，用于环境污染治理的只有8.70亿，相对于脱硫需求有较大资金缺口。丁晓玲(2005)指出，西电电价形成机制是造成区域间环境利益分配扭曲的关键原因所在。

4．能源生产消费活动中的CO₂排放研究

由于能源消费导致的二氧化碳排放在人为温室气体排放总量中占有很大比重(Keeling and Whorf，2005)，因此，能源消费导致的温室气体排放研究成为气候变化研究领域的热点之一(Kaya，1990; Alcantara，Roca，1995; Ang，Choi，1997; Gurer，Ban，1997; Ang，Zhang，1997; Sun，1999; Ang，Zhang，2000; Wang etc.，2005;主春杰等，2006)。马忠海(2002)对电力产品生产过程的各个环节和生产活动本身所排放的温室气体进行系统定量分析，计算出煤电链和水电链的温室气体排放因子即单位发电量的温室气体排放量，并统一划归为CO₂当量。陈滨等(2005)利用生命周期评价方法，根据中国煤电链和水电链的温室气体排放因子，分析计算出被动式太阳能建筑的减排潜力。

在对CO₂气体排放的研究中，指数分解方法是最常用的研究方法。主春杰等人(2006)运用不产生残差的方法——对数平均迪氏指数法LMDI(logarithmic mean Divisia index)，对中国部分省份、区域能源消费导致的CO₂排放量进行了分解分析。将影响CO₂排放总量的因素归纳为化石燃料的排放因子、能源消费结构、能源强度、人均GDP和人口总数(Ang，Zhang，Choi，1998; Ang，Liu，2001; Chung，Rhee，2001; Alrechta，Fran，Schoors，2002)。随着方法学的不断完善，分解方法逐渐成为能源需求分析领域中一种非常流行和实用的工具(Ang and Zhang，2001; Choi and Ang，2001; Ang，2004; Marland，Boden and Andres，2006)。