摘要
实现碳达峰目标是中国当前最为紧迫且艰巨的任务之一。化石能源消费作为碳排放的最主要来源，以压缩化石能源消费总量的方式不断优化能源结构，将成为碳达峰工作的一项重要任务，也是进一步缩短达峰时间、降低达峰高度的重要抓手。在碳达峰目标驱动下，中国持续推进能源结构优化工作，煤炭、煤电消费增速迅速放缓，非化石能源发电占比快速增加，能耗双控制度持续完善，显著成效来之不易。然而，能源结构的优化不仅体现在数量关系上，还体现在能源低碳转型中的安全保障、效率提升、供需协同等多个方面。碳达峰时间紧、任务重，中国在能源政策实施过程中也遇到了“运动式”降碳转型、“一刀切”限电限产等问题，为夯实碳达峰成果，中国需要及时发现并解决这些问题，持续推进能源结构优化工作。为此，本文围绕当前中国能源结构优化过程中遇到的低碳供给“一刀切”、综合利用效率低和区域管理“齐步走”三大问题，在阐释碳达峰、能源结构和能源结构优化概念内涵基础上，综合能源供给侧调整、需求侧管理和供需双侧协同，搭建了碳达峰目标下能源结构优化理论框架，并从产能、用能、输能三重视角出发，围绕如何确保低碳供给的安全化、推进综合利用的高效化、促进区域供需的互补化三大目标开展进一步的实证研究工作。 在碳达峰目标下，产能角度的能源结构优化不仅仅是要加快推进能源低碳供给，更应当在能源低碳供给过程中重视国家能源安全。就产能视角下如何确保能源低碳供给安全化这一问题，本文首次从能源的省内供给能力、省外获取能力、技术改进能力和风险管控能力4个方面构造中国能源低碳供给安全化指数，综合评价中国省级能源低碳供给安全化水平，掌握中国的能源低碳安全化发展水平和分布动态演进趋势，并通过计量模型识别影响中国能源低碳供给安全化指数的外部环境因素，为碳达峰目标下的能源供给结构优化提供理论支撑和决策参考。研究发现：在时空演变趋势上，中国的能源低碳供给安全化水平在2014年以后得到了快速提升，其中省内能源低碳供给能力和省外低碳能源获取能力的提升是推动中国能源低碳供给安全化水平提升的最主要因素。在分布形态演变上，碳达峰目标驱动下，中国的能源低碳供给安全化的分布形态不断向着高水平方向收敛，有更多的省份向右偏离波峰，拉动了中国能源低碳供给安全化水平的整体提升。在分布动态演进上，碳达峰目标提出以后，中国的能源低碳供给安全化水平得到了进一步提升，且低值区向高值区流动的速度加快，高值区维持既有水平的能力有所加强。在影响因素识别上，除能源消费因素和能源价格因素对中国能源低碳供给安全化水平无明显影响外，其余因素均会产生影响，并且提高城市化水平、环境规制强度、技术创新能力、第二产业占比、生态环境状况和经济发展水平均能够促进中国能源低碳供给安全化水平的提升。 在碳达峰目标下，用能角度的能源结构优化还需要在用能质量方面做加减，提高能源与其它生产要素之间的资源配置水平和能源的经济产出水平，减少能源的非期望产出影响，整体提升能源的综合利用效率。就用能视角下如何推进能源综合利用高效化这一问题，本文在数据包络分析（DEA）框架下，通过构造绿色全要素能源效率来掌握中国的能源低碳安全化的进展情况，并将指数分解分析（LMDI）和计量分析方法相结合，首次从内部驱动因素和外部环境因素两方面，考察中国能源综合利用效率提升的影响因素。研究发现，中国的绿色全要素能源效率整体偏低，但呈波动上升趋势，并且在碳达峰目标提出之后的增长快于碳达峰目标提出之前。在省级层面，中国的绿色全要素能源效率存在着一定程度上的俱乐部收敛特征，并且“低-低”集聚和“高-高”集聚的空间俱乐部收敛特征表现较为突出。驱动中国绿色全要素能源生产率持续增长的内部因素主要是纯技术进步和技术规模改进，在碳达峰目标推进时期，效率改善也发挥了一定的作用。通过外部环境因素分析发现，除第二产业占比和基础设施水平对中国绿色全要素能源效率无明显影响外，其余因素均会产生影响，且提高人均GDP、市场化水平、技术创新能力和对外开放程度，并适当降低环境规制强度、城市化水平、煤炭消费比重和能源价格等能够提升绿色全要素能源效率。 在碳达峰目标下，从输能角度推进能源结构优化，是连接能源供给、需求两大子系统内部结构优化的桥梁纽带，也是打通能源供需堵点、解决能源供需结构空间错配的重要一环，重点就是要实现区域层面的能源供需双侧协同发展，整体推进能源结构优化。就产能视角下如何促进能源区域供需的互补化这一问题，本文一方面从电力生产消费角度，利用多种空间分析方法考察中国能源供需的空间发展模型，另一方面首次从输能角度掌握中国电量供需交换网络的结构特征，并进一步从网络的关键节点、关键路径、社区结构三个方面探索优化中国能源供需交换网络的着力点，为提高碳达峰目标下中国能源区域供需互补化水平提供网络关联视角下的实证依据。研究发现：在碳达峰目标下，中国能源生产、消费的差距主要体现在东西方向上，发电量表现为西高东低，用电量则表现为东高西低，并且发电、用电的空间分布重心均表现出向西北转移的趋势，然而，单就区域的发电或者是用电而言，中国的能源供给或需求并不存在明显的空间相关性。中国的电量交换网络已经具备了全联通的能力，没有孤立的省份的存在，每个省份都具备参与全国电力传输、调配的能力，有效促进了用能大省的电能替代工作并显著提升了全国电量交换网络的风险应对能力。网络中存在一定量的冗余联系，省际间的电量输送存在较明显的多重叠加现象，意味着跨区电量输送的稳定性较好。陕西、湖北、浙江、甘肃、山西、内蒙古、四川、青海所组成的网络集合，是影响跨省电量交换的关键节点，并且在碳达峰目标下，加强远距离、跨越式电量传输路线的构建显得很有必要，并且从网络社区结构的角度推进中国跨省电量交换的区域合作，将有利于中国能源区域供需的协同优化。 本研究就如何确保能源低碳供给安全化、如何推进能源综合利用高效化、如何促进能源区域供需互补化三大碳达峰目标下的能源结构优化问题，提出如下政策建议：一是在产能视角下，能源不安全是产能结构不合理的一种表现，能源结构优化要解决低碳供给“一刀切”问题，应当注重以安全调结构，通过促进低碳能源自给、外调、研发和风控能力的内部驱动，营造良好外部环境，确保低碳能源可靠替代。二是在用能视角下，提高用能效率是优化用能结构的一种手段，能源结构优化要解决综合利用效率低问题需要注重以效率调结构，通过全要素提升、内外因联动的方式，确保中国能源综合利用效率水平的整体提升。三是在输能视角下，实现区域层面的能源供需双侧协同互补，是解决能源供需结构空间错配问题的重要抓手，能源结构优化要解决区域管理“齐步走”问题应当注重以协同调结构，通过发挥区域特色，加强节点、路径和社群管理，促进能源供需空间联动。
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