我国一次能源供应结构的系统分析.docx

    我国一次能源供应结构的系统分析    王佳琦， 王宇奇（哈尔滨理工大学经济学院，黑龙江哈尔滨150040）Reference：从我国能源供求矛盾、环境影响以及能源储量等方面，分析了我国一次能源供应结构的合理与不足，并应用马尔科夫矩阵预测一次能源供应结构，提出加快发展天然气等优质能源的方案，为我国能源结构的调整提供建设性的意见Keys：能源；能源供应结构；马尔科夫矩阵TK 01 ：AStructure analysis and optimization of Cluna´s primary energy supplyWANG Jia-qi, WANG Yu-qi( School of Economics, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150040, China)Abstract : From the aspects of the contradiction of energy supply and demand,environmental impact and energy reserves,this paper analyzes the supply structure of China´s primary energy and points out its rationality and shortcomings.Then,the paper forecasts the future supply structure of China´s primary energy by using Markov Matrix,and comes upwith the program for fastening the development of high quality energy such as natural gas,nuclear energy,etc.,andprovides constructive scheme about the adjustment structure of China´s energy.Key words: energy; energy structure; Markov Matrix目前，我国存在能源供应结构单一、新能源使用缺乏以及能源利用效率低等问题。

为此，建立一种优化的能源供应结构体系，对应对能源需求总量日益增长、国内外能源形势快速变化，以及我国能源产业的发展都具有重要意义1 我国一次能源供应结构1.1我国能源供应结构历史变革长期以来，中国能源政策以保障经济强劲增长为基本目标在历经20多年经济高速增长后，与其他工业化国家经历的过程一样，中国能源结构也随着经济发展和能源政策的实施开始呈现煤炭比重下降和石油、天然气、水电比重不断提高的态势[1]20世纪70-90年代中期，原煤在能源生产中的比重不断增加，最高曾达到75.3%，原油的比重从23.7%降至16.6%，天然气的比重很小但比较稳定，其他能源的比重逐步攀升；90年代以后，原煤比重逐年下降，原油与天然气的比重增加，新能源发展态势良好；20世纪之后，原煤比重逐年增加，原油比重下降，天然气与新能源比重持续增加 1.2我国一次能源供应现状煤是我国主要的能源资源，2008年，我国煤产量为252.6×l07 t，占我国总能源的76.7%左右，2008年世界煤产量为560×l07t，我国占45%，居世界首位30年改革开放和技术进步促进了石油工业的快速发展，1978-2007年，国内新增石油探明地址储量20.7×l09 t．是改革开放前累计探明储量的3倍。

2008年国内原油产量将近19×l07 t，是1978年产量的1.8倍十五以来，我国天然气储量进入一个增长期19[来自WwW.lw5u.Com]87年探明储量为0.89×l012 m3，1997年探明储量为1.16Xl012 1113，2007年探明储量为1.88×l012 IIl3，年均增长率达到0.05×l012我国可再生能源和新能源的开发潜力巨大太阳能的理论资源储量为每年2.3×1012t标准煤，2/3的陆地年日照时数超过2200 h，年接受太阳辐射5 000 MJ／Hi2；风能的资源量为3.23 CW，开发潜力陆地为250 GW，近海为750 GW;小水电资源量为180 GW，可开发潜力为128 GW;地热资源量为2×1011 t标准煤，高温6 GW，中低温32×l09 t标准煤，海洋能的资源量为2500 GW，可开发潜力为22 CW;生物质能的目前可开发资源潜力目前为3.18×lOs t标准煤，2050年为9.76×lOs t标准煤 目前我国一次能源供应结构与发达国家相比，差别主要体现为原煤比重过高煤炭与油气资源的比重与世界发达国家相比，刚好相反发达国家初级能源结构中油气资源占第一位，煤炭居第二位。

2 我国一次能源供应结构分析2.1 自有能源不能满足扩张的能源需求从“十一五”到2020年，中国经济将实现经济总量比2000年翻两番的第二步战略构想，按照国家“十二五”发展规划的要求，能源的总需求仍将有节制的持续扩张预计“十二五”时期GDP的平均增速为8.0%，“十三五”时期为7.5%，相应地，预计能源需求弹性系数将会由2005年的1.1降低到2010年的0.39,2015年的0.35,2020年的0.20，能源需求总量由2005年的21×l08t标准煤增长到2020年的31×l08t标准煤，如图l所示我国2005年能源需求总自给率达到94%，预计2010年，我国能源消费总量控制在24×l08 t标准煤以内，国内能源生产能力达到22×l08t标准煤，进口2×l08 t标准煤解决能源缺口2015年我国能源消费总量控制在28×l08t标准煤以内，国内生产能力达到25×l08t标准煤，进口3×lOat标准煤解决能源缺口2020年我国能源消费总量控制在31×l08 t标准煤，国内原生产能力达到27×l08 t标准煤，进口4×108 t标准煤解决能源缺[I按照2008能源供应与需求情况来分析，2015年我国原油及天然气的进口量将分别达到2.93×l08 t标准煤、0.67×l08 t标准煤；2020年我国原油及天然气的进口量将分别达到3.91×l08t标准煤、0.89×lOst标准煤。

石油、天然气对外依存度的提高，不但会增加我国外汇收支的压力，而且数亿吨石油、天然气的运输、储存都可能出现问题我国原油、天然气进口主要来自于非洲和中东，90%以上需经海上运输至国内，一旦出现供应短缺，或者中东、非洲局势不稳都将造成进口中断，这会对国家能源安全造成严重影响2.2化石能源对环境产生的不利影响由于传统化石能源都是生物能源，其中碳的成分很高，燃烧产生大量的C02、CO等温室气体，对大气产生了严重的危害，与此同时，这些能源的不完全燃烧会使会使得大量的SO：等硫化物进人大气，产生酸雨1 4]我国能源消费构成中煤炭约占76%，石油约占10%，天然气约占4%，这种以煤炭为主的供应结构，无论生产方式还是消费方式都相对落后煤粉灰、煤矸石和煤渣并称工业三大废渣，不但排出量大、种类多，而且处理困难和不易管理，造成大气、水、土壤的污染而且直接危害人类健康，如图2所示改革开放以来，我国每年的C02排放量都处于上升趋势，从1977年开始，每10年C02排放量都会增加1000×l06 t，这一增加的排放量相当于同时期邻国日本的年排放量，但是从1997-2002年，C02排放量处于一个平稳阶段，对比这一阶段能源生产总量及其构成，这一稳定的排放量与这一阶段原煤供应比例下降的事实相符。

从2003隼开始，我国能源供应总量以200×l06 t标准煤左右的速度持续增长，而原煤的供应比例开始增加，这一时期我国C02年排放量的增量惊人的达到600×l06 t，这一速度几乎相当于我国70年代的年均排放量2007年后，我国的C02年排放量已经超过美国，成为世界上C02排放第一大国温室气体排放造成气候变化已成为不争的事实，近几年我国遭遇恶劣气候时间的频率和强度都在增加，如2008年南方雪灾．2010年南方普降暴雨《气候变化国家评估报告》预测，到2020年我国气温可能增加1.3℃—2.1℃，而气温上升1.5cc将造成物种的大规模灭迹为了应对全球气候变暖，《京都议定书》规定，到2010年，所有发达国家温室气体的排放量，比1990年减少5.2%虽然中国作为发展中国家，暂不需要承担减排任务；但中国作为一个大国，将为二氧化碳减排做出贡献因此，在全球实施二氧化碳减排的同时，中国必将面临由于二氧化碳减排所形成的国际环境约束 2.3我国能源储量的现状截至2007年底，世界石油探明储量168.6×l09t，我国石油探明储量为2.1×l09t．约占世界储量的1.3%，列世界的第12位，储产比为11.3。

但是，我国大部分主力油田已经处于开发阶段的中后期，石油产量处于低速增长，已经不能满足我国石油消费的需求世界天然气探明储量177.36×l012 m3，我国天然气探明储量1.88×l012 lj13．约占世界的1.1%，储产比27.2目前在我国已探明的天然气储量当中，煤成气的比重为54%，随着我国的煤成气储量的不断增长，未来还可探明更多的天然气储量世界煤炭探明储量84748.8×l07 t，我国煤炭探明储量11450×l07t，约占世界的13.5%，储产比为45，煤炭储量仅次于美国、俄罗斯目前，我国生产的煤炭80%左右作为燃料，民用煤炭约占全国的1/4左右据统计．我国每年排放的煤渣达l亿多吨，其中有30%流入江河湖海，造成水质污染世界核能探明储量62.2 x l07 t，我国核能探明储量1.42×l07 t，约占世界的2.3%世界水电探明储量70.92×l07 t，我国水电探明储量10.93×l07 t，约占世界的15.4%3 我国一次能源供应结构的预测马尔科夫是一种风险性的决策，马尔科夫方法的主要研究对象是一个正在运行系统的状态和状态的转移应用马尔科夫方法计算分析的目的，就是根据某些变量的现在状态及其变化趋势，来预测它在未来某一特定区间可能出现的状态，从而提供某种决策的依据m]。

其显著特点是无后效性，事物的变化过程仅与近期状态有关，而与事物过去的状态无关，马尔可夫预测模型可以避免由于数据的非实时性而对预测准确程度产生的影响能源供应体系具有马尔可夫无后效性的特征，因此将马尔可夫理论引入到能源结构预测中来可以提高能源结构预测的准确性 3.1马尔科夫过程与马尔科夫转移概率矩阵马尔科夫过程是具有无后效性的随机过程无后效性是指：当过程在￡时刻所处的状态为已知时，过程在大于t时刻的状态的概率特性只与过程在tm时刻所处的状态有关，而与过程在f时刻以前的状态无关矩阵各行概率表示状态A．经过后步转移到状态Ai后的概率，表示某年能源供应结构中某类能源市场供应比率的保留与减少矩阵各列概率表示状态A，经过k步转移到状态A，的概率，即某年能源供应结构中某类能源市场供应比率的保留与增加矩阵中用概率表示的增加、减少元素在一定条件是互相转移的，所以称为转移概率矩阵矩阵中的元素都是非负3.2马尔科夫预测模型的应用(1)转移概率矩阵的建立就全国的能源市场而言，各种能源的供应比例只与其近期的状态有关，而与过去的状态无关因此，能源供应问题可以被近似看成一个马尔科夫链pg表示上期能源供应i，本期供应J的概率。

如p．，表示上期使用煤炭，本期继续使用煤炭的概率；p12表示上期使用煤炭，本期转用原油的概率，进而构成一步转移概率矩阵为利用马尔科夫链预测一年之后的能源供应结构，能源供应结构的状态向量为了降低数据波动对模。