专题一 大气治理与能源转型发展
中国空气污染治理呼唤包容性能源系统转型
(国际能源署中国合作部主任)
(一)能源与空气污染的紧密联系
空气污染是一种重大公众健康危害源,全球范围内每年会造成大约650万人过早死亡,使其成为继高血压、饮食风险和吸烟之后的人类第四大健康威胁。在中国,每年大约有100万人的过早死亡与空气污染有关,恶劣的空气质量使中国人均预期寿命减少了大约25个月(IEA,2016)。经合组织报告显示,中国每年因空气污染而导致的过早死亡和疾病造成的经济损失达1.4万亿美元(OECD,2014)。近些年来,空气污染无疑已经成为社会各界关注的焦点,更是中国发展道路上迫在眉睫的重大政策挑战。
空气污染治理很大程度上是一个能源政策问题。国际能源署(2016)指出,能源行业是目前人类活动造成空气污染排放物的最主要来源。化石燃料和生物能源的燃烧、煤炭开采和其他形式的矿业(油砂、铀)和工业生产、煤的处理/洗选、煤和天然气的运输、炼油和焦炭生产以及交通部门的非消耗性排放,都是空气污染物的主要来源。在全球范围内,85%的细颗粒物排放(PM2.5)和99%以上的二氧化硫(SO2)以及氮氧化合物(NOx)都来源于能源的生产和使用活动。其中,45%的SO2排放来自于工业,三分之一来自于电力行业;50%的NOx来自于交通运输领域,其次为工业(26%)和电力行业(14%);颗粒物排放超过一半以上来自住宅领域室内燃料的不完全燃烧。
在中国,工业化和城市化的发展是与能源消费的增长齐头并进的。2016年中国国内生产总值高达74.4万亿元,是改革开放初期1978年的32.3倍。城市人口占总人口比重的57.4%。2016年中国的能源总消费量是1978年的7.6倍。其中化石能源在中国能源体系中占据了重要地位。2016年,化石能源在中国一次能源消费总量的占比高达87%,并满足了改革开放以来全国85%的能源需求增长。另外,化石燃料发电量占总发电量的近四分之三,运输行业中90%以上的能源来自石油,道路运输和能源转换行业中三分之二的能源通过煤炭和石油消耗产生(国家统计局,2017;2018)。
中国能源需求的增长带来了巨大的环境成本。在环保部发布的报告中,全国74个主要城市中只有8个城市的空气质量监测结果满足国家2014年清洁空气标准,京津冀地区的13个主要城市空气质量平均达标天数只有156天,重度及以上污染天数比例为17%(环保部,2015)。中国目前只有3%的人口接触的空气PM2.5浓度符合世界卫生组织的标准,大约有55%的人口所接触的空气PM2.5水平超出世界卫生组织中期目标的下限。
中国主要空气污染物的排放与以煤炭为主的能源结构密切相关。煤炭不但提供了中国62%的一次能源,而且中国一个国家的煤炭消费量就占了全球一半的份额。值得注意的是,煤炭的质量、电厂的效率和污染控制技术的不同将会使污染物的排放量产生很大的差别。监管与污染控制措施使得发达国家的工业生产与污染脱钩,但在中国这样的新兴经济体国家,空气污染排放标准在不同行业以及监管对不同规模的企业的覆盖程度都存在不足,所以,煤炭清洁化利用及散煤治理是中国空气质量改善的关键所在。
早在2009年,中国就超越美国成为全球最大的汽车市场,而交通行业也越来越成为国内各大城市的主要空气污染源。根据北京市环保局的PM2.5来源解析研究成果,北京市全年PM2.5来源中区域传输贡献约占28%~36%,本地污染排放贡献约占64%~72%。在本地污染贡献中,机动车、燃煤、工业生产、扬尘为主要来源,分别占31.1%、22.4%、18.1%和14.3%,餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装等其他排放约占PM2.5的14.1%。
在中国东部三大城市群中,珠三角的空气质量最优,长三角次之,京津冀最差,空气污染程度自南向北呈现阶梯状上升态势;能源规模和结构、工业规模和结构、交通规模和结构同步呈现自南向北逐步偏化石燃料、偏重工业、偏公路运输的结构性特征,与空气污染的阶梯分布在一定程度上相吻合。从时间来看,空气污染呈现历时性发展和累积特征;从空间来看,重工业规模大、比重高,化石燃料在能源消费结构中占比高,汽车保有量和船舶货物吞吐量快速增高是京津冀和长三角大气污染重于珠三角的内在结构性主因(徐健等,2018)。
总的来说,中国已经成为世界第一大空气污染物排放国。目前世界上超过四分之一的因能源使用产生的SO2排放物来自中国,约20%的NOx来自中国,而雾霾的主要成分PM2.5的排放量(9Mt)中国更是超过了世界发达国家的排放总和(IEA,2016)。因此,中国的空气污染治理,必然要首先致力于改变能源行业的现状。
(二)关于包容性能源系统转型(Inclusive Energy System Transformation)的思考
1.以3E能源政策目标、低碳发展与能源转型等思路指导大气污染治理的局限性
1973年10月第四次中东战争爆发后,石油输出国组织(OPEC)为了打击对手以色列及支持以色列的国家,宣布对以美国为首的西方国家石油禁运,造成全球油价上涨并引发了第一次石油危机。为维护自身石油供应安全,部分经合组织国家于1974年创立了国际能源署并逐步开始在全球范围倡导实现能源安全(Energy Security)、经济发展(Economic Development)和环境保护(Environmental Protection)这三大政策目标的协调发展。从理论上来说,3E政策目标中的三个因素都同样重要,每个目标都不可偏废。但由于该理论框架过度简化了复杂的能源决策过程,在实践中很容易出现由于过度偏重某个单一政策目标而影响了能源行业的全面可持续发展。表1列举了3E理论框架的构成及政策实践中可能出现偏差的部分案例。
表1 传统3E理论框架的构成要素及政策实践中可能出现的偏差
日本能源资源匮乏,基本依靠进口能源维持经济发展。第一次石油危机以来,日本大力推行石油替代政策、节能技术以及新能源的开发,力争实现能源结构的多元化和能源进口来源地的多元化,从供需两方面下功夫,保障了能源安全。20世纪90年代中期以来,日本官方能源政策的基石就是3E政策目标(Niquet,2007;张季风,2015)。倘若不发生2011年的东日本大地震及由此引发的福岛核危机,日本综合能源战略本应继续基于3E政策目标发展。然而,突如其来的东日本大地震和福岛核电站事故彻底打乱了日本既定的能源战略。痛定思痛之余,日本政府终于意识到了过度简化的3E政策目标的不足,于2014年4月将安全(Safety)作为一个重要考量因素加入到传统的3E政策目标中,并以3E+S作为指导原则重新修订了本国的基础能源规划(Ken,2015)。
近些年来,由欧洲倡导的低碳发展与能源转型越来越成为国内能源政策探讨的依据所在。低碳被视作经济新常态下衡量发展的核心指标,从高碳经济发展方式到低碳经济发展方式的转变被看作是实现可持续发展的途径,在此基础上建立安全、高效、清洁、低碳的能源供应与消费体系则是实现经济与环境协同治理的关键。而能源转型强调的是用清洁能源的增长来替代煤炭消费的增长,同时提高能源利用效率。
但是,单纯依靠低碳经济和能源转型的思路来应对诸如空气污染治理这样的重大能源环境政策挑战,只涉及能源系统内部不同能源构成的比例调整和能源利用技术的升级,在短期内或许能够实现空气污染排放量的降低,但中长期看未必能够实现治理投入产出比的优化。能源系统作为支撑国民经济的动力基础,其改革必须站在系统性的高度兼顾经济性、能源安全、环境保护以及其他相关因素。单从某一个燃料品种、某一行业或者某一种技术的角度,都不足以找到实现协同的发力点,无法适用于中国现阶段空气污染来源广泛、相关利益方纠葛牵制的复杂国情。
另外,虽然能源转型近些年来成了一个非常时髦的词汇,但有关各方迄今无法就能源转型的定义达成全球性共识。除了风、光等波动性可再生能源,能源转型的具体手段难以达成统一的认识。正在积极推动能源转型(Energiewende)的德国,已经宣布会在2022年全面弃核。而在能源转型过程中,核电、天然气、大型水电及清洁煤的地位问题,有关各方都有不尽相同的解读,导致了广大发展中国家在相关政策研讨中的无所适从。
2.中国国情的特殊性
相比世界其他主要经济体,中国的能源转型面临着极高的难度和复杂性(朱彤,2015)。第一,中国能源消费体量大。中国在2009年取代美国成为世界最大的能源消费国,2017年又成为最大的石油进口国。2016年,中国的一次能源消费量为30.5亿吨油当量,比美国(全球第二)高三分之一,并相当于印度(全球第三)的4.2倍,日本(全球第五)的6.8倍,德国(全球第七)的9.5倍。第二,中国的工业化和城市化仍在不断发展,能源消费总量在一定时期内仍然有增长的动力,相比之下,德国、日本等后工业化国家已经进入了能源消费总量下降阶段。第三,煤炭在中国能源消费结构中占比极高。2016年,煤炭在中国的一次能源生产构成中占69.6%,是世界平均水平的两倍多。此外,中国大部分的火电厂都在近十年内投建,短期内难以退役。相对清洁的天然气在一次能源结构中占比只有6.2%(国家统计局,2017),远低于世界平均水平。
但中国的经济和能源结构已经到了转型的关键节点。过去的二十年中,中国的经济发展动力来自于基础设施建设、重工业生产和制造业出口。由投资驱动、工业占主导的经济增长模式从2012年开始放缓,进入所谓新常态阶段。在IMF的预测中,中国GDP增长率将从2020年起降低至5%之下,人均收入将逐步接近发达国家水平。而中国的人口预计将在2030年达到14.5亿人的峰值(国务院,2016)。
人口老龄化和中产阶级群体的壮大将极大改变中国经济和能源消费的结构。在过去,中国能源消费主要由工业需求拉动,而在未来中国典型的能源需求模式中它将由个体消费者驱动。随着中国人均收入水平的提高,中国消费者将更注重能源消费的环境影响。
在上述背景下,简单地将能源转型理解成一次能源主导地位的更替,以新的能源取代旧能源,或是以低碳能源取代高碳排放能源,都只停留在了能源转型的表面,不是从国家层面全面推动能源转型,也无法从根本上解决空气污染问题。有鉴于此,本文作者于2017年11月在浙江大学举办的“大气治理与可持续发展”学术研讨会上,提出以包容性能源系统转型(Inclusive energy system transformation)来应对中国空气污染治理。
3.包容性能源系统优化理论要点
(1)政策决策权重需要与时俱进并予以不断调整
政府在政策决策过程中,应该降低经济增长和能源安全的权重,为环境治理腾挪政策空间。长期以来,GDP的增长是衡量中国发展的第一指标,也是衡量地方政府绩效的依据,环保虽然也被纳入地方政府考核体系,但却常常为经济发展让道,导致国内各类环境问题日益严重。因此,中国政府在未来的决策过程中有必要思考如何更好地平衡经济发展、能源安全和环境保护三者的关系(图1)。
图1 环境保护与经济增长决策权重变化的关系
政策制定所考虑的各个方面的权重是动态变化的,不同发展阶段的国家所侧重的重点不同。就能源领域而言,目前发达国家的注意力集中在能源的安全供应以及如何减少因能源使用而对环境和气候造成的影响。发展中国家和经济转型国家所关注的则是如何扩大现代能源和技术服务的使用,并谋求解决更为紧迫的、因能源使用效率低下和过时的燃烧技术而造成的健康问题(联合国环境规划署,2006)。
根据环境经济学理论,当经济发展到一定程度时,政策目标应该从追求国民收入的增加转向追求生态环境的可持续。经济增长带来的物质生活的改善只是衡量国家繁荣的一个维度,以有限的自然资源追求无限的经济增长和物质消费必然是不可持续的。政府作为社会的委托人,有责任保护公民长期的利益和福祉。因此,要实现可持续的发展,必须改变以经济增长为第一要务的发展思路,追求生态和社会的可持续性,增加对环境保护方面的公共物品的投资(Jackson,2017)。世界银行的一份报告指出,GNP这类国民经济发展指标没有包含经济增长带来的环境成本,GDP忽视了经济发展带来的社会成本和环境影响,因此发展政策的制定者有必要在决策时考虑环境成本(Pearce and Warford,1993)。
另外,随着经济社会发达程度的不断提高,公众对环境议题的认知会不断提高,普遍愿意牺牲一定的经济发展速度以换取更好的环境质量,公众为了维护环境质量愿意支出的成本也会越来越高。相比之下,收入的增加给公众福祉和幸福感带来的改善是有限的(Doh,1980)。早在2011年,盖洛普的一份民意调查就显示中国民众多数认为环境保护比经济发展更加重要,并且这种认识在大城市和经济发达地区更为明显(Gallup,2012)。
另一方面,早在20世纪90年代中期,中国政府就对能源安全极为重视(Downs,2004)。传统的观点将能源安全等同于进口石油供应的安全,因此中国对日益扩大的石油对外依存度格外敏感,保障中国石油供应的长期稳定成为中国能源战略的指导性原则之一(Vivoda,2015)。但随着美国页岩气革命的展开,全球能源版图已经产生了巨大的变化。页岩气在美国的天然气产量中的比例已经上升到60%,美国也早在2009年就超越俄罗斯成为全球最大的天然气生产国。页岩气开发所引领的能源革命使美国能源的独立性逐步上升,从而极大地降低了中美两国因为在国际能源市场争夺油气资源而产生冲突的可能性。与此同时,中国的战略石油储备建设也在稳步推进中。至2017年年中,中国建成舟山、舟山扩建、镇海、大连、黄岛、独山子、兰州、天津及黄岛国家石油储备洞库共9个国家石油储备基地,利用上述储备库及部分社会企业库容,储备原油3773万吨。目前的低油价也有利于扩大中国战略石油储备资源。与此同时,随着中国国力、军力的增长,中国保障本国能源安全的能力会越来越强。
有鉴于此,面对不断恶化的环境,尤其是空气污染的问题,中国政府在未来的发展决策中,应该调整对经济增长速度的过度追求,增加对经济发展的环境成本的考量,适当降低对能源安全的敏感度,适时调整包括能源安全观在内的国际贸易思路:加大天然气、煤炭等能源的进口以降低国内煤炭开采和消费的过快增长,加大清洁能源技术设备的进口和引进力度以削减能源消费过程中各种有害物质的排放,适度加大粮食、各类食品的进口以减轻国内耕地、水资源过大的环保压力(涂建军,2014)。
(2)决策者个人偏好
决策者个人的素质、能力、性格等因素会对战略决策产生重要的影响。政治心理学中的认知心理学派认为,领导人的战略决策是其信念和观念在特定情况下的自然反映。决策者对外界信息的处理和政策制定受到其信念体系的影响(张清敏,2008)。信念体系是沟通领导人与外部环境的桥梁,因此理解和预测国家政策离不开分析领导人的信念体系。知识体系则是决策者接受的教育和经历体验形成的知识结构。
战略决策无疑是在国家高层决策者的直接参与和大力支持下制定与执行的,决策者在制定战略时的判断以及提出的未来发展目标,都直接受到决策者的知识体系、信念体系和学习活动的影响和限制(骆志豪,2010)。
特朗普上台后美国政府宣布退出巴黎气候协定,在很大程度上与特朗普个人的决策偏好有关。特朗普还计划取消奥巴马当政期间推出的清洁电力计划。另外,他还提出要重振化石燃料行业,与全球发展清洁可再生能源的主流方向相去甚远。特朗普政府的以上政策转变虽然与美国化石能源行业利益集团诉求和共和党传统的反气候变化立场有一定关联,但更大程度上是由特朗普个人的信念体系和性格所决定的。
现代国家有关国家利益的重大决策都不会完全由领导人个人决定,而是会经过相关领域的专业人员的分析论证后,再由决策者作出趋利避害的最终判断。但在面对极为艰难的抉择时,通常还是需要由领导人在众多方案中作出选择,这时决策者的个人偏好和信念体系就会产生非常重要的影响。
从这个角度来看,要使重大能源环保议题在国家战略层面得到高度重视,需要国家领导人对于相关问题有充分的认识,并在作出决策的过程中,根据国家发展的不同阶段,适度调整经济增长、能源安全和环境保护等决策考量因素的权重。不然的话,很有可能会出现重大能源政策问题长期议而不决的尴尬局面。
(3)能源改革顺序不能倒置
中国能源改革的主线是能源供给侧的结构性调整,以提高供给质量和效益为核心,建立竞争有序的现代能源市场体系。中国能源行业是在计划经济时代价格扭曲、政策补贴及优先发展重工业的战略背景下,集中全社会力量建设而成;另外,由于能源行业缺乏比较优势,在改革开放后的一段时间内政府仍以行政垄断的方式进行补贴性保护(王敏等,2015)。加之能源安全一直是能源行业的首要考虑,因此对能源行业的各种问题进行深入改革一直困难重重。
现阶段中国能源改革的关键是打破能源市场的高度行政垄断和价格严格管制的状态,提高能源利用效率并积极发展天然气、可再生能源等清洁能源。这就要求中国能源改革的部署要合理有序。
以天然气行业改革为例,目前中国天然气价格改革仍相对滞后,其价格与成品油和煤炭相比没有什么优势,天然气终端消费价格下降缓慢,没有天然气门站价格下降幅度大。另外,就天然气基础设施建设方面而言,2014年底中国天然气管道总长度为43.5万公里,输气管道长度为6.5万公里,仅相当于美国20世纪50年代的水平,中国已建储气库(群)11座,调峰能力42.9亿立方米,仅占2014年全国天然气消费量的2.4%,远低于10%以上的世界平均水平(尹伟华,2017)。
2016年投入运行的上海石油天然气交易中心是中国油气价格改革的尝试,旨在衔接供需双方,为天然气、非常规天然气、液化石油气和石油等能源品种提供现货交易和服务,形成合理的市场价格,进一步融入国际能源市场。
然而,天然气的上游勘探开发和中游输配环节仍高度集中在“三桶油”手中。其中,中石油的天然气产量和管道里程分别占到全国的75.5%和86.5%,八成以上的LNG接收站属于中石油(尹伟华,2017)。在高度垄断的情况下,“三桶油”开放基础设施开发的积极性并不高。
改革需要讲究正确的次序,让前一个改革有利于后面一系列改革的进行。如果改革次序错误,比如说,在国企改革还没理顺的前提下就在高度垄断的能源行业推行雄心勃勃的市场化改革,很可能出现适得其反的糟糕效果,并严重打击社会各界对能源行业改革的信心。虽然推行市场化改革及让能源回归其商品化属性需要很大的政治决心,但要保证改革能够带来理想的成果,必须选择正确的改革次序。
(4)利益集团博弈的公开透明化
中国能源革命不仅是能源结构转换的问题,更重要的是能源领域的体制问题。由于能源行业涉及国家的能源安全,国家资源的配置就会往国有企业倾斜,国有企业的议价能力、政治权力和经济权力都很大。需要正视的是,政企合一的国有企业在中国的政治体系中享有很大的话语权,甚至承担了改革、标准化制定等行政职能,这样的制度架构使得国有企业的垄断问题无法得到妥善的解决(徐晋涛,2015)。
推进能源系统的市场化改革、发展可再生能源,必然会触及煤炭、油气、水利等强大利益集团的既得利益。改革的关键不是回避利益集团的博弈,而是实现利益集团博弈的公开透明化。在环保领域,以化石能源为代表的利益集团在环保政策和标准的制定过程中拥有过大话语权,导致环保政策的制定备受阻挠。以燃油的清洁标准为例,汽车尾气的排放标准需要制定燃料标准,这在中国是由国家标准化管理委员会发布的,而在该委员会召集的小组中,几乎所有的成员都来自石油公司,而这些成员会更多地考虑公司利益,拒绝为升级炼油厂和生产清洁燃料买单。和石油公司一样,电力企业在政府内部的环境政策讨论中也发挥着极大的影响力(黄安伟,2013)。
既得利益集团对改革方案有施加影响的权力,这是难以否定的政治现实,但目前中国的问题在于,由于制度缺陷,部分利益集团对改革方案和政策制定影响过大。因此,要使改革能够真正跳出利益集团的控制,最为关键的一点是建立相关法律制度,以规范利益集团对政策施加影响的方式和途径(朱彤,2017)。
(5)能源统计数据的真实可靠
空气颗粒物减排是治理雾霾危机的根本,而要实现减排首先必须识别污染源。不过令人遗憾的是,国内各行各业的基础数据被各部门及机构以保密为由秘而不宣的现象普遍存在,这不但导致相关领域的研究水平低下,而且使得公众长期对各种存在的问题知之甚少。由于缺乏媒体和公众的监督,各级政府平时在环保问题上不作为现象严重,而社会各界往往是到了出现雾霾危机等重大事故后才意识到问题的严重程度。
在能源领域,煤炭统计数据散乱,直接影响了煤炭行业规划目标的公信力。在国内煤炭行业统计上,一直存在中央和地方的利益博弈。20世纪90年代后期,地方政府出于税收考虑和少数官员腐败等原因,大规模瞒报煤炭产量,导致全国能源决策出现重大失误。国家统计局在2006年和2010年两次大规模修正国内的煤炭数据。以2000年为例,国家统计局最初发布的全国煤炭产量只有9.98亿吨。经过两次修正,新的数据高达13.84亿吨,两者相差高达39%(涂建军,2012)。
按照国际通行的能源平衡定义、统计和计算方法,中国能源平衡表的缺陷主要在平衡表结构、行业分类、企业能耗统计、统计差额控制等方面。中国能源平衡表最突出的问题是行业能源消费统计至今仍采用“工厂法”,即按行业所属企业法人统计能源消费量,而不是按产业活动分类统计。结果有些行业和能源消费量严重失真。例如,公路运输只统计交通部门营运车辆用油,不计其他部门和私人车辆用油,这对交通运输能源消费量实际数据有很大影响。为估算中国交通运输实际能源消费量,世界银行经过调研,推出了一个经验公式,将中国能源平衡表中工业部门消费的95%的汽油、35%的柴油,农业消费的100%的汽油,居民生活消费的100%的汽油、95%的柴油,批发、零售和住宿餐饮业消费的95%的汽油、35%的柴油计入交通运输。中国能源平衡表中建材行业能源消费量只统计行业所属企业,生产大量建材的其他行业不计在内。2012年,中国能源平衡表中建材行业能源消费量为297Mtce,按建材产品乘产量计算的能源消费量为491Mtce,后者为前者的1.65倍(王庆一,2014)。
中国能源“十三五”规划中提出要将煤炭过剩产能淘汰8亿吨/年左右,到2020年煤炭产量控制在39亿吨,消费总量控制在41亿吨以内,单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%。上述节能减排目标的实现离不开真实可靠的能源统计数据。
有鉴于此,中国政府需要在各行各业大力推进信息公开化进程,并打破保密法覆盖面过于宽泛、数据采集和发布渠道严重利益集团化的现状。只有这样,才有可能尽快确定全国及区域性雾霾来源的清单,并通过凝聚社会共识来制定切实可行的应对方案。同时,信息公开需要有广度——污染来源、排污企业信息、执法监督信息和环保评估信息等都需要更大的透明度。
除了环保信息的公开透明化,为了保证国内环境治理的严肃性和有效性,各级政府还必须改善统计数据的可信度。节能减排目标的实现,需要建立在准确可靠的能源及环境统计的基础之上,否则各级政府公布的雾霾治理“成绩单”很可能与普通民众的切身体会背道而驰。考虑到统计数据失真与决策重大失误之间的紧密相关性,中国政府需要尽快拿出壮士断腕的决心来解决国内统计领域的各种乱象,中央政府需要大幅加强地方统计、环保部门运作的独立性,积极鼓励第三方机构校核不同统计数据之间的兼容性,并考虑尽快引入行政长官统计造假一票否决制。最后,中国能源统计体系需要进一步与国际惯例接轨,以加强中国能源统计数据的国际可比性。
(三)“SECTOR”作为能源系统优化的评价体系
要实现能源系统的优化,解决空气污染问题,必须在制定能源政策时综合考虑各种相关因素。传统的能源系统评价体系建立在实现3E(经济发展、能源安全和环境保护)政策目标均衡发展的基础上。但3E框架结构由于过度简化了高度复杂的能源决策过程,在实践中导致了包括表1所列的各类重大实践偏差。有鉴于此,本文作者提出了新的“SECTOR”评价体系,以综合考虑能源系统安全(Security of energy system)、经济发展(Economic development)、气候变化(Climate change)、技术成熟度(Technology maturity)、其他环境影响(Other environment impacts)和监管要求(Regulatory requirement)等因素在能源决策过程中的重要作用(图2)。
图2 “SECTOR”评价体系
1.能源系统安全
传统意义上的能源安全是指能够以可承受的价格获得充足的能源供应(Yergin,2006)。1973年的第一次石油危机后,能源安全成为能源政策的重要内容。可能影响能源供应和价格的任何因素都被视作对能源安全的威胁。新兴发展中国家能源需求的扩大、国际油价的上涨、主要石油出口国政治局势的动荡,甚至是恐怖主义的威胁,都是影响能源安全的不稳定因素。
中国政府将能源对外依赖看作是国家安全的软肋(Downs,2000)。在1993年,中国成为石油净进口国,失去了长期以来能源自给自足的地位。2016年,各种能源进口占能源供应总量的比重为18.8%,原油对外依存度达65%,天然气进口量占天然气供应总量的比重为34%(国家统计局,2017)。
近年来,考虑到能源安全形势的新变化,能源安全的内涵不断扩展,能源基础设施和供应链的稳定性(Winzer,2012)、应对能源市场变化的能力、气候变化以及经济对能源的依赖程度都被视为保障能源安全需要考虑的方面(Vivoda,2015)。
世界能源委员会提出了能源政策抉择的三难困境,即在能源供应的稳定和价格的可承受性的基础上,加上了环境的可持续性。在这一方面,新能源和低碳能源的比重应该成为制定能源安全政策需要考虑的因素(Wyman, 2016)。
具体来说,在能源供应方面,能源安全包括国内外能源储备的充足性;能够保证将来可预计的能源需求的能力;能源种类和供应来源的多样性;与能源供应源之间的基础设施的完备性;能源供应源地缘政治的稳定性。而在能源需求方面,能源安全是指一个经济体能够通过能源效率的提高将经济增长和能源消耗脱钩。在环境层面,能源安全还要求对能源的使用不损害将来满足能源需求的能力,即能源的可持续性(Winzer,2012)。
对政策制定者来说,要兼顾能源供应的可及性、价格的可承受性以及能源系统的可持续性是非常困难的。理想的情况是政策制定者能够取得三方面的平衡,而实际上,某一方面的政策目标总会优先于其他两方面(Vivoda,2015)。
国家和市场的相对关系也是影响能源安全政策抉择的重要因素。在中国,政府对能源政策的干预程度很高,因此环境的可持续性能否在能源安全的三难决策中得到重视,很大程度上取决于国家对本国和国际能源安全局势的判断。
长期以来,中国政府将美国看作是中国能源安全的最大隐患,认为过度依赖美国影响下的全球石油供应链会导致本国能源安全受到极大影响。为了摆脱美国对中国能源安全的潜在威胁,中国试图增加中亚和俄罗斯的石油供应,以实现石油进口来源的多样性。中国政府还尝试建立与中东石油出口国的政治、经济和军事联系(Downs,2004)。石油企业在“走出去”的政策下扩大海外石油资产投资,购买海外石油资产(Zha,2006)。中国的石油战略储备基础设施也在快速建设当中。然而,随着美国非常规油气革命的展开,美国的能源安全得到了大幅提升。2017年,虽然中国石油对外依存度接近70%,美国的这一指标却降到20%以下(参见图3)。另外,美国对华原油和液化天然气出口水平快速攀升。在这种新的全球油气生产及贸易格局大幅转换的背景下,中美两国在国际市场争夺宝贵的油气资源的可能性已经大大降低。因此,在保障国家石油供应安全方面,中国政府的思路应该从政治、外交和军事化导向的思路转向市场的思维方式,并进一步提高对国际能源市场的适应能力。与此同时,中国到底是否需要建立高达90天净进口水平的战略油储备,也到了一个需要进行广泛并且严肃探讨的时间节点。
图3 中国与美国石油对外依存度此涨彼消
数据来源:中国国家统计局、中石油经济技术研究院、美国能源信息署。
虽然石油供应安全的威胁在新的国际市场格局下得以缓解,但是随着2017年冬季供暖季在11月15日前后的到来,中国北方一些城乡陆续传出燃气供应不足的消息并逐步出现席卷全国大部分地区的气荒,这说明随着天然气消费水平的快速增加,管道天然气及液化天然气的供应安全问题已不容忽视。另外,随着可再生能源并网规模的攀升、终端领域电气化步伐的迈进,电力安全越来越成为世界各国不得不面对的重大能源政策挑战。而随着可再生能源发电、电动汽车、储能等新兴能源技术的高速发展,如何保障钴、镍、锂等贵金属以及稀土元素供应的稳定性,已经引起了各国决策者的高度关注。有鉴于此,传统的以石油供应安全为基础的能源安全观已经不适应21世纪的能源市场格局。2018年3月,中国在十三届全国人大一次会议召开期间宣布组建国家粮食和物资储备局,以加强国家储备的统筹规划,构建统一的国家物资储备体系,强化中央储备粮棉的监督管理,提升国家储备应对突发事件的能力。上述中国政府的机构调整,使得本文提出的能源系统安全观在国内未来得到采纳、探讨及实施的可能性大大增加。
2.经济发展
能源被视作经济发展的氧气(Voser,2012)。从直观经验来看,在过去的几十年中,经济的发展极大地提高了人们的物质生活水平。能源无疑是实现这一过程的基础,它为工业化和城市化提供了动力。能源领域对GDP的增长和提供就业都有巨大的贡献。
研究表明,能源的发展能够对经济社会发展起到重要的推动作用。经济史的研究表明,劳动生产率的提高与能源的使用密切相关。能源作为一种投入的要素,直接与生产过程相关。Cleveland的研究表明,1900年至1973年,美国的燃料实际价格相对于劳动力成本而言不断降低,因此高质量且低价格的能源能够对劳动力产生替代效应,从而实现劳动生产率的提高(Cleveland and Hall,1984)。
尤其是在国家经济发展的早期阶段,能源利用形式的升级能够极大地降低获取和使用能源可能造成的人力和时间成本。能源使用的机会成本的降低能够保证其他发展要素的投入,从而提高总体的劳动生产率(Toman and Jemelkova,2003)。
Jorgenson的研究表明,技术进步是导致电力和其他形式的能源促成全要素生产率提高的另一大原因(Jorgenson,1984)。该研究分析了美国不同的工业部门,将发展的要素投入分解为资本、劳动力、电力,以及非电力,以及其他要素。1920—1953年期间,在生产率提高的同时,能源强度反而不断降低,因为技术的变迁使得能源转换成电力的效率提高,每单位的能源能够带来更多的产出。相比之下,1973年和1979年的石油危机造成了能源成本上升,因而导致了经济生产率的下降。
能源对经济发展的作用取决于能源的质量和利用的效率。其中,能源的质量是指能源本身能量值的高低以及开采能源需要投入的成本的高低,效率则指的是一个单位的能源能带来更多的产出。如果某一能源的开采和转换需要消耗大量其他能源,那么这种能源本身就是不经济且低质量的。学术界将开采出来的能源与开采和转换该能源消耗的其他能源的比值称作能源投资回报率(energy return on investment, EROI),在其他条件相似的情况下,能够获得更多高质量和高能源投资回报率的能源资源的经济体更能够实现经济的发展(Cleveland and Hall,1984)。
由于化石能源的不可再生性,未来化石能源的能源投资回报率有可能会不断下降,因此,要保证经济生产率的可持续发展,必须考虑寻找可替代化石能源并且能源投资回报率高的新能源,同时不断提高能源利用效率。总的来说,能源的价格、质量和利用效率是保证能源能够促进经济增长的必需条件。
因此,在能源相关的决策过程中,为了保证能源系统对经济增长起到支持作用而不是负面影响,需要考虑能源强度、能源进口和出口占GDP的比重以及能源价格的合理稳定度等方面的指标。目前,中国的能源强度仍然很高,在世界经济论坛2017年的全球排名中处于第107位(World Economic Forum, 2017),说明中国的能源利用效率处于低水平,因此能源对总体经济的贡献指数较低,与主要发达国家存在较大的差距。
3.气候变化
能源行业通过燃烧化石燃料成为温室气体排放的最大来源,68%的温室气体源自能源行业。在这些温室气体中,二氧化碳占90%,甲烷占9%,一氧化二氮占1%(IEA,2014)。随着温室气体排放造成的气候变化日益受到关注,低碳成为能源行业发展所必须考虑的一个重要因素。
中国是世界上二氧化碳排放总量最大的国家。国际能源署数据显示,中国二氧化碳排放量自1990年到2015年增加了336%,目前能源方面的二氧化碳排放量占世界总量的28%。
燃煤占据中国能源领域二氧化碳排放的82%,相比其他能源,煤炭燃烧排放的二氧化碳强度最高,平均是天然气的两倍。从全球范围来看,电力与供热是二氧化碳排放的最主要来源,占42%。而中国发电严重依赖以煤炭为主的化石能源,这对降低二氧化碳排放量形成了严峻的挑战。除此之外,来自道路运输的二氧化碳排放占全球排放的24%,而且从1990年到2015年增长了68%,远高于其他行业。
第21届联合国气候大会签署了巴黎气候协定,标志着各国应对气候变化和温室效应有了全球共同应对的目标:通过控制温室气体排放,以确保从工业化之前到2100年的全球平均气温升高不超过2摄氏度,并且朝着不超过1.5摄氏度的目标努力。中国在巴黎气候谈判中作出了减排承诺,在2030年将单位GDP二氧化碳排放值比2005年减少60%~65%,实现非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右的目标,并在2030年左右尽快实现全国碳排放达峰。
空气污染控制和温室气体减排之间能够存在一定的协同效益。欧盟、美国和加拿大的经验表明,减少空气污染物有利于温室气体的减排(IEA, 2014)。就中国而言,对电力和关键工业领域的大气污染防控、促进补充性大气污染防治政策和低碳政策的制定能够起到协同效应,但前提是政策设计合理并得到有效落实。但是,由于温室气体与空气污染物治理的机制不尽相同,气候变化与空气污染政策目标必然也有互相冲突的地方。2018年3月,新成立的生态环境部被赋予了应对气候变化的新使命,气候与环保职能整合有助于降低部门之间的协调成本,提高行政效率;两者虽然控制的内容不一样,但是针对的对象基本是一致的,统一管理体系有利于降低企业的守法成本;另外,中国的温室气体和污染物排放主要源于不合理的产业和能源结构,两者协同管理也有利于向产业结构和能源结构调整释放一致的信号,让监管对象在生产的同时考虑治理技术,有利于降低治理成本,提高治理效果。
2018年是中国建立全国性碳交易市场的关键年份。建成后,中国碳交易市场将成为一个一体化、金融化和国际化的碳市场,也将成为全球最大的单一碳市场。但目前来看,中国的碳排放交易仍存在基础统计数据质量堪忧、交易方式落后、风险管理工具不足、价格信号尚未清晰一致、各交易市场互相分割以及制度设计差异较大等问题,碳交易市场的成交量和活跃度以及企业参与的积极性都不足。因此,在制度设计和普及碳交易等领域,中国还需加大投入。
4.技术成熟度
技术成熟度是指科技成果的技术水平、工艺流程、配套资源、技术生命周期等方面所具有的产业化实用程度。技术风险是项目管理所必须考虑的风险之一。一项技术的投产必须经过严格的评价,以保障其安全性,降低潜在的风险。
技术成熟度作为能源项目决策的一项判断标准,并未受到足够的重视。以中国煤化工领域为例,随着中国原油对外依存度的攀升,发展现代煤化工、改善能源安全成为国家能源发展战略的重要组成部分,全国各地一时出现了煤化工投资热潮,企业项目匆匆上马,从动议到建成投产,长的不过4~5年,短的只有2~3年(王立国,2012)。相比之下,国际巨头企业在投资时往往会全面考虑政策变化、技术成熟度和市场不确定性,而国内的企业则在地方政府的支持下草率投资,其后果是盈利能力堪忧,并造成了严重的安全事故和环境污染。
以大唐集团的煤化工项目为例,2005年,中国五大发电公司之一的大唐集团开始进入煤化工领域,在短短几年之内,相继上马了克什克腾旗煤制气项目、辽宁阜新煤制气项目、呼伦贝尔煤制化肥项目及煤化工配套煤矿项目等。
2016年4月末,大唐多伦煤化工有限公司发生了蒸发塘坝体管涌事故,塘内废水泄漏,导致多伦县二道洼村饮用水被污染,村民及牲畜饮水困难。8月15日,大唐多伦煤化工甲醇罐发生爆燃,造成一人死亡,一人失踪,一人受伤(白雪,2016)。
作为国内最早试水煤化工项目的企业,大唐的现代煤化工工艺技术并没有成熟,在国内煤化工产业刚开始起步时,就快速上马了多个项目,在技术储备不足的情况下,选址和工业化都出现了问题。煤化工是高温、高压的高危行业,工业技术复杂性极高,非标设备多,对安全和环保的要求极为严格,所谓“五年设计、三年建成、一朝投产”。大唐上马的煤制聚丙烯、煤制天然气等项目都是示范工程,在国际上也缺少同类规模的装置可以借鉴,一些关键工业技术属于从实验室直接进入工业放大,这原本需要极大的耐心和时间(张明,2014)。而事实上,企业为了赶项目、占市场,不等图纸出来就开工,其后果就是事故频发,使大唐的煤化工成为众矢之的。
目前现代煤化工仍处于产业化的初级阶段,系统集成水平和污染控制技术有待提升,示范项目生产稳定性和经济性有待验证,行业标准和市场体系有待完善,产业整体仍需要经过升级示范,才能达到成熟推广,目前尚不完全具备大规模产业化的条件。此外,由于现代煤化工技术还有待完善,三废排放和处理是摆在企业面前的一个重要课题(王孝峰,2017)。
煤化工行业只是中国能源行业技术成熟度评价欠缺的一个缩影。相比国际巨头投资的谨慎程度,中国的能源项目投资在技术评价和风险评估方面显得过于粗糙。地方政府在能源项目决策中的不恰当干预是造成项目投资乱象的一大原因。在中国的分税制财政体系下,地方政府为了发展本地区的经济,增加财政收入,过度追求短期经济效益,甚至不顾中央政府的政策规划约束,在技术成熟度远未达标的情况下促成项目匆忙上马。因此,为了保证能源技术的安全稳定应用,必须将技术成熟度作为决策的考虑因素,避免为了经济效益而造成安全和环境方面的损失。
技术成熟度对能源决策重要性的另一个很好的例子是核聚变。理论上来说,核聚变一旦像核裂变一样实现商用发电,将是颠覆世界的革命性技术突破,由于其高能源输出强度、清洁及燃料核资源丰富等特点,人类在能源利用上很可能会实现可持续发展的目标。但由于核聚变反应条件的严苛性,多年来,关于该技术的报道永远是这项技术可能会在30~50年后实现商业化应用的突破。有鉴于此,在世界各国的能源规划中,还无法将这项不成熟的技术的应用考虑进来。
5.其他环境影响
能源的生产、消费和使用与众多的健康和环境影响相关联。能源造成的健康与环境影响通常囊括空气污染(室内空气污染和室外空气污染)、气候变化、生态系统退化、水质污染和放射性危害,等等(联合国环境规划署,2006)。
除了本文已经提到的大气污染和气候变化,能源的生产和使用也会对生态系统和人体健康造成影响。就生态系统而言,大型水电站项目建造的水库会改变河流的水文系统,进而改变当地水坝的气候条件并干扰生态系统。此外,化石燃料中的二氧化硫排放、二氧化氮和次级衍生品会形成酸性沉积物,从而影响到土壤、森林和淡水生态系统。
能源的生产还会产生众多的危险废弃物,例如火电厂所在地的土壤会被各种污染物所污染,尤其是重金属的污染需要很长的时间来恢复。石油冶炼带来的废物残余也会污染土地。除此之外,能源的生产和转化需要消耗水资源,以煤化工为例,中国是水资源严重短缺的国家,而且煤炭资源与水资源大体呈逆向分布,而发展现代煤化工需要大量的水资源支持。例如,生产1吨直接液化的油品需要消耗10吨水(王基铭,2012)。
环境问题的重要性及其对能源战略和规划的影响已日益突出。要从根本上解决中国能源发展中的环境问题,必须从国情出发,把环境保护纳入能源战略和能源规划制定的过程中,并加强对能源规划的环境影响评价工作(东方环境研究院,2004)。
从全球范围来看,近些年来发达国家关于环境保护关注的焦点主要是全球性的气候变化问题。而发展中国家对环境保护关注的焦点更多的是空气污染、水体污染等地区性环境问题。有鉴于此,气候变化和其他环境影响有必要在政策分析中予以适度的区分。
6.监管要求
所谓监管,是指由公共机构实施的对市场的外部控制(Majone,1997)。20世纪50年代早期到70年代晚期,公有制和国家计划是中国实行政府控制的主要模式。改革开放后,国家计划让位于市场力量,但政府依然介入各种经济和社会事务,包括制定标准、审查、监督和采取强制措施,即监管。从这个意义上说,从国家社会主义转轨而来的政府,并不是“守夜人”,而是新型的监管型政府(王绍光,2004)。但这种转变不一定代表了政府的监管能力与效率的进步。监管膨胀一方面会造成政府自身隐形和显性监管成本上升,机构冗杂,考验监管机构有效、连贯运行监管权力的能力(OECD,2002);另一方面会使得受监管对象耗费不必要的时间、人力和财力成本,打压了生产积极性,从而提高了投资门槛。
不同种类的能源在生产、转换和消费的过程中需要投入的监管成本是不同的。煤炭由于其自身特性和生产体系的特征,决定了煤炭生产和转化过程中需要的监管资源高于其他能源形式。中国的煤炭生产体系相比于石油更为零散,分布极为广泛,地方性和小规模的煤矿仍大量存在,使得煤炭的安全监管成本极高,安全事故频发。煤炭的高污染使生产、转换和使用中的环境监管成本高昂。
中国煤炭为主的能源消费结构对监管机构形成了很大的监管压力。煤炭“十三五规划”中指出,年产30万吨及以下的小煤矿仍有6500多处,产业集中度低。煤炭从业人员约为450万人,而美国生产10亿吨煤,从业人员只有10万人。而即使到2020年,中国生产39亿吨煤,仍有300万煤炭从业人员,和发达国家相比差距依然存在(陶冉,2017)。
近年来政府对煤炭生产安全方面极为重视,全国安全生产事故普遍下降,但重大事故却不降反升。据统计,2016年上半年全国煤矿发生各类伤亡事故107起,死亡205人,比上年同期减少了86起、116人。但是重大事故发生了5起、死亡64人,比上年同期的1起、21人增加了4起、多出了43人(朱昌俊,2017)。以内蒙古赤峰“12·3”特别重大瓦斯爆炸事故为例,该煤矿属于关闭退出和落后产能煤矿,曾被安全生产监管部门查处,却依然违规违法生产。这类事故说明煤炭零散、碎片化的生产布局决定了政府部门在监管中必须投入极高的成本,但并不一定能够获得有效的成果。
除此之外,煤炭开采引发土地沉陷、水资源破坏、瓦斯排放,煤矸石堆存会对矿区生态环境造成破坏,而且煤炭在利用环节的污染物排放也会造成空气污染和气候变化。因此,煤炭的环境监管成本极高。
中国正处于政府职能转变、简政放权、健全完善中国特色社会主义能源市场体制机制和加快推进能源生产与消费革命的历史时期。完善政府监管能力是改革的一个方向,但另一方面,减少显性和隐性的不必要的监管负担也应该成为决策过程中所需要考虑的方面。
(四)总结
不同于气候变化这样的全球性环境政策挑战,空气污染的负面影响立竿见影,并且直接关系到每一个人的切身利益。因此,空气污染治理已经成为汇集中国经济、社会问题的焦点,是决策层所必须重视的紧迫任务。
空气污染的根本原因和解决办法都与能源领域密切相关。能源是经济发展的血液,但不恰当的能源生产、运输、转换与消费方式都会带来沉重的经济和社会成本。严重的空气污染给中国社会和公众健康带来了迫切的挑战。有鉴于此,中国政府需要在能源领域采取有效的应对措施,降低能源发展的环境外部性。
要达到公众可接受的大气污染治理目标,单纯依靠传统的3E政策目标框架、低碳发展和能源转型的思路难以实现能源、经济、社会和环境的整体优化。理想的能源系统转型不仅仅是3E政策目标的权衡取舍、碳排放水平的降低和能源结构的调整,更需要国家发展战略决策支撑体系的改进和制度设计领域的理论优化。而包容性能源系统优化理论则是建立在SECTOR框架基础上的更为全面的能源政策评价体系。
第一,国家需要与时俱进地调整发展思路,降低经济增长和石油供应安全在决策中的权重,为环境治理腾挪政策空间,并积极采用能源系统安全观以保障中国能源行业的全局性安全。随着人均收入水平的提高,公众对环境问题的认知逐渐提升,环境应该取代GDP的增长成为发展决策的优先考量。同时,传统的能源供应安全观已经过时,只有综合考量石油、天然气、电力等领域乃至能源行业全产业链的安全观,才能保障像中国这样的能源消费大国的能源系统安全。只有改变“先污染,再治理”的发展思路,空气污染才能得到足够的重视。对此,政策制定者尤其需要对环境问题的紧迫性有正确的认识。
第二,能源改革要讲究次序。要提升清洁能源在能源体系中的比例,改革的着力点不能局限在下游交易体系,而忽视了中游、上游的垄断问题。唯有在源头上打开局面,才能使整个能源体系的改革得到根本性落实。不然的话,过度依赖“以问题倒逼推动改革”往往会产生适得其反的效果,并打击社会各界对改革的信心。
第三,利益集团的博弈需要公开透明,并受到制度的约束。在政策和环保标准的制定过程中,化石能源巨头过大的话语权直接阻碍了清洁能源的发展,使政策制定的合理性和执行的力度大打折扣。进一步推动政企分离、对利益集团的影响力加以制度化约束是解决问题的关键所在。
第四,能源环保统计数据要真实透明。数据是监督和落实能源环境政策的保障,目前中国在统计数据方面存在很大缺陷,中央与地方政府之间的利益分歧是造成此类问题的根源,也是统计数据质量难以改善的症结所在。但可靠的数据是科学决策的依据,脱离数据的有效支撑,一切政策目标都将沦为空谈。中国政府部门未来必须拿出壮士断腕的决心,将统计数据造假治理放到与反腐类似的政治高度,才能从根本上扭转能源环保领域基础数据出现周期性系统性失真的尴尬局面。
在以上思路调整的基础上,“SECTOR”框架体系为制定合理的能源环保政策提供了判断依据。能源安全、经济发展、气候变化、技术成熟度,以及包括空气污染在内的其他环境影响和监管负担,是重大能源环境问题探讨所需要考虑的基本要素。根据具体问题的复杂程度,新的考量因素可以加到这个评价体系,并以“SECTOR+”的形式实现具体政策问题的具体分析。
任何国家层面的能源政策都必须统筹兼顾。如果利益攸关方的政策建议仅局限于本行业或本集团的利益而各执一词,将无法在能源环保政策制定方面达成有效共识。在这种情况下,以“SECTOR+”为基础的包容性能源转型可以为各级政府部门提供一面“照妖镜”。这一理论框架体系的有效采用将避免国家及地方重大能源环保决策出现被特定利益集团及其思路绑架或“忽悠”的危险。
中国的雾霾危机虽然在可预见的未来将严重影响国内环境质量并大幅降低国人福利水平,但如果社会各界能够及早达成共识,积极探讨与完善包容性能源系统转型或者其他类似的理论框架,这场危机未尝不能成为各界期待已久的中国能源、环境治理的完美风暴。
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