對我國2020年CO2減排目標的粗略分析
2月24日，《科學時報》發表何祚庥院士《中國會不會走向“半個”工業化？》文章后，不少朋友和領導想聽聽我對何院士擔憂的看法，可見何院士提出了一個十分嚴峻并不得不予以深入分析的重大問題。我拜讀他的文章后的初步判斷是：何院士的基本結論值得重視，計算方法則尚可完善，但礙于當時自己沒有做過計算，故只能模糊作答。
3月9日，《科學時報》又刊登了陳俊武院士《就〈中國會不會走向“半個”工業化？〉與何祚庥院士商榷》的文章。陳院士是基本同意何院士觀點的，即在2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%～45%的目標下，我國必須較快地降低單位GDP能耗，但完成此目標的難度頗大。同時，陳院士同何院士在計算過去幾年減排強度上，所得結果有較大不同，尤其是陳院士的計算表明：我國2005～2009年的累積節能幅度只有7.4%，顯然難以完成“十一五”期間單位GDP能耗降低20%的目標。
與此同時，何院士建議《科學時報》拿出一定的篇幅，來深入討論與此相關的一些重大問題。為呼應何院士的建議，我們從CO2排放這個角度出發，對今后我國能源消費總量、能源消費彈性系數等作了分析與計算。首先特別要說明的是，我們的計算起點是國家確定的CO2減排目標這一“硬約束”。
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2020年我國可以排放多少CO2?
我國政府作出到2020年單位GDP的CO2排放量比2005年降低40%～45%的承諾。根據我們的理解，對這個承諾首先需要明確兩點：一是此排放特指化石能源利用和水泥生產的排放，不包括土地利用的排放，亦不包括生態建設的（固碳）負排放；二是GDP計量必須是2005年的不變價格，不能是名義GDP（即要排除通脹因素），并只能以人民幣為單位，不能以美元計（即要排除匯率變動因素）。在這樣的前提下，我們即可計算出2020年我國總共可以排放多少CO2。
我國2005年的GDP總量是18.39萬億元，根據GDP逐年的增長率，2008年的不變價GDP為18.39×1.116×1.13×1.096=25.42萬億元（該年的名義GDP為31.40萬億元）。假定到2020年，我國GDP的平均增長率分別為8%、9%、10%，則2020年相對2005年的不變GDP將分別為64.01萬億元、71.50萬億元、79.78萬億元。根據美國橡樹嶺國家實驗室的數據，2005年我國通過化石能源利用和水泥生產排放的CO2總共為56.26億噸，碳排放強度則為56.26/18.39=3.06噸CO2/萬元（RMB）。以2005年的排放強度為基準，我國2020年的碳排放強度將分別降低到1.683（3.06×0.55）至1.836（3.06×0.6）噸CO2/萬元（RMB），可排放的CO2總量則增加到107.73（1.683×64.01）至146.48（1.836×79.78）億噸，以聯合國公布的預測人口計算，該年我國的人均碳排放量將從2005年的4.28噸CO2，增加到7.58（107.73/14.21）至10.31（146.48/14.21）噸CO2。為便于驗證，我們將有關數據列于表一、表二。
溫總理在去年哥本哈根氣候大會上曾明確承諾：“我們將堅定不移地為實現、甚至超過這個目標而努力。”這就可以理解為45%的相對減排是我國的最低目標。因此從表二可知，如果我國能保持年均GDP增長率達10%，到2020年可排放的CO2總量為134.27億噸，比2008年增加90%，人均排放量為9.45噸CO2。我們可以先記住這組數據。
2020年我國的一次能源消費量可達多少？
在總量為107.73億～146.48億噸的CO2排放空間約束下，我們可以倒推出2020年我國的一次能源消費總量。它主要取決于三個因素，分別是化石能源在總能源中的比例、化石能源本身的結構（即煤、油、氣的比例）、水泥生產量。我國2020年的非碳能源目標比例是達到15%，因此化石能源的比例應為85%；今后化石能源中煤、油、氣的相對比例如何調整，我國有關部門尚未提出明確目標。我們這里假定保持2008年的比例不變，即煤占75%，油占21%，氣占4%；我國水泥生產排放在過去幾年中，保持在總排放量的10%多一點。但我國水泥生產量已占全球一半，預期不會有大的增長，這里假定2020年的水泥生產排放同2008年相當，即總共7.23億噸CO2。在上述假定下，根據表二，在GDP增長８%、９%、10%的情景下，除水泥生產之外的一次能源消費產生的CO2排放總量就分別變為100.50億～110.29億噸、113.10億～124.04億噸、127.04億～139.25億噸。由此，我們可直接計算出2020年一次能源消費總量（見表三）。比如，在GDP增長8%的情景下，達到2020年減排45%的目標，以煤炭、石油、天然氣的CO2排放系數分別為2.66、2.02、1.47噸CO2/噸（標煤）計算，則給出以下的計算式100.50=（2.66×0.75+2.02×0.21+1.47×0.04）×ET（ET為化石能源總量）。該ET=40.56億噸標準煤，此值再除以0.85，那么2020年的一次能源消費量為47.72億噸標準煤。同樣，在GDP增長8%的情景下，單位GDP如減排40%，2020年一次能源消費總量則增加到52.36億噸標準煤。在保持GDP9%和10%平均增長率的情景下，給出的2020年的一次能源總消費量分別為53.69億～58.89億噸、60.32億～66.11億噸標準煤（見表三）。
這里有一個問題：在CO2排放總量的剛性約束下，如果化石能源結構發生變化，一次能源總消費量會如何變化？從理論上講，隨著我國汽車保有量的快速增加，以及國內天然氣產量和進口量的增加，我國降低煤炭在總化石能源中的比例是有較大可能的，但2020年“近在眼前”，此比例變化不會太大。在這里，我們假定石油和天然氣各增加3個百分點，煤炭減少6個百分點，則在GDP平均增長率達到8%、9%、10%情景下，一次能源的總消費量分別可達48.80億～53.55億噸、54.92億～60.22億噸、61.68億～67.61億噸標煤，比假定化石能源結構不變情景下增長了2%強。可見，化石能源本身的結構調整對排放量的影響還是很大的。
到這里，我們可以記住第二組數據：如果GDP平均增長10%，相對減排為45%，2020年水泥生產的排放量與2008年相同，并且化石能源的內部結構保持不變，非碳能源在總能源消費中占15%，那么，我國2020年的一次能源消費量應在60億噸標準煤左右，比2008年增長約107%=（60.32/29.1－1）×100%。
能源消費彈性系數可達多大?
何院士在他的文章中，特別強調能源消費彈性系數的問題。為此，我們根據“相對減排”承諾，對不同GDP增長速率下，2009～2020年的能源平均增長率和能源消費彈性系數做了計算，結果列于表四。可以看出，這兩個數據都同GDP增長速率相關，增長越快，它們的數值亦越高。我們可以大致給出這樣的結論：在GDP增長9%到10%的情景下，到2020年，能源消費彈性系數應調整到0.6左右。根據有關數據，2000～2008年的平均能源消費系數為0.9。
需要說明的是：何祚庥院士的“擔憂”一部分來自國家發改委副主任解振華先生的“預測”：到2020年，中國的一次能源消費仍將高達44億噸標煤左右。如以44億噸標煤為基數，在GDP增長8%～9%的情景下，能源消費彈性系數只能在0.39～0.44之間。在何院士看來，要達到如此節能的程度，可能性很小。但從我們前面的計算可知，44億噸標煤非為“硬約束”，不應作為“擔憂”的理由。至于彈性系數屆時能否調整到0.6，則又是另外一個問題。
如何評價CO2排放控制目標完成情況？
2009年9月22日，胡錦濤主席在聯合國氣候變化峰會開幕式上代表我國作的承諾其實是一個“組合式”承諾，主要數據有：到2020年單位國內生產總值CO2排放比2005年有顯著下降（后來定為40％～45％），到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15％左右，到2020年森林面積比2005年增加4000萬公頃，森林蓄積量比2005年增加13億立方米。但國際上只關心這個“組合承諾”中的CO2排放量（由化石能源利用和水泥生產產生）。在去年底的哥本哈根氣候大會的談判中，發達國家十分強調透明度問題，即要求發展中國家在“相對減排”上也要做到“可測量、可報告、可核實”，這個要求是不符合“巴厘島路線圖”的，因此沒有被寫入《哥本哈根協議》，但我國為了凝聚國際共識，主動作了一定程度的妥協，同意在自主申報排放清單后，可以在不損害國家主權的前提下，接受一定形式的國際討論和分析。既然可以公開分析，就必定會涉及到如何證明“相對減排”目標完成情況這一敏感問題。
從前面的計算可以看出，我國在2020年前，并不需要確定排放總量控制目標，即可以排多少CO2，完全取決于GDP的增長速率。GDP增長得越快，可排放的CO2總量也就越大。我們預計，在應對國際討論與分析過程中，歧見是很容易產生的，它將主要表現在以下兩個方面。
一是GDP的統計數據。這本不應是問題，因為我們每年都公布GDP的增長率，數據是現成的。但細究起來，可能會產生三方面問題。一是我國政府公布的GDP數據往往小于各地政府公布數據的加和值，即中央政府要擠“水分”。但現在我國政府提出將減排作為約束性指標，顯然需要將任務分解到各個地區或行業。如此一來，有可能產生這樣的情況：地方政府根據其自己統計的GDP數值與能源消費量數值，認為它們已完成了減排目標，而中央政府一擠“水分”，從國家整體評價，變得目標沒有完成。二是我們國家經常對GDP數據作出調整，一般是調高過去的數據，今后這樣的調高作業是否會在國際上引起非議，將成未知之數。三是我國現有GDP是根據“生產側”統計的，即將一產、二產、三產的增加值相加而得，這同國際上用“消費側”統計的通行做法不同。以2009年為例，總理作的政府工作報告中的GDP數據是33.5萬億元，如果將發改委的報告中的商品零售總量、固定資產投資、凈出口這“三駕馬車”相加，GDP總量應在36.5萬億元左右，差別有3萬億元之巨。我們認為，有很大的可能，今后中國統計部門為了同國際接軌，也用“消費側”作為GDP統計基礎，這就可能調高GDP總量，使“相對減排”目標變得更易完成。如果我國統計部門真的這樣做了，在國際上引起一些歧見似乎是難以避免的。
二是CO2排放的統計數據。其實，統計一個國家的CO2排放總量是件難事。目前，國際上公布的各國CO2排放主要是根據政府公布的統計數據做簡單計算而得的，它只需三套數據，一是一國化石能源消費總量，二是化石能源內部煤、油、氣的比例，三是水泥生產量。在計算時，都用國際統一的排放系數加權獲得。深究起來，這樣的“統一計算”會使發展中國家的CO2排放高于實際排放。比如同樣一噸標準煤用于鍋爐燃燒，由于設備先進程度不同，燃燒效率也不同，這一噸標煤的“燃盡程度”也將不同。發展中國家由于設備相對落后，燃料并沒有充分燃燒，故一部分“該排的CO2”并沒有排進大氣中。我國目前的煤炭消費量約為30億噸，不同地區的煤炭質量不同，折合成標煤時就會有很大的統計誤差；再加上這30億噸煤炭被各種方式所利用，不同方式的燃燒效率差別也很大。因此，如何得到“相對精確”的排放量，就變成一個十分具有挑戰性的問題。
本文提出這兩個問題，并非要說明在證明減排目標完成情況時，存在著一定程度的“統計方式”上的可操作性，而是要說明對與減排有關的問題作深入研究的重要性，獲得有公信力的統計數據的重要性。唯其如此，才能避免一些可以避免的國際爭議。
如何正確理解何院士的“擔憂”
何祚庥院士認同江澤民同志的觀點，即處在工業化前期和中期的國家，能源消費彈性系數一般會大于1，而我國在“相對減排”目標確定以后，此系數將大大小于1（0.6），因此引起他對中國會不會走向“半個”工業化的擔憂。筆者認為，對這樣的擔心，我們應予以充分重視。
首先，中國能源消耗的快速增長以及由此帶來的碳排放快速增長是由我國正處在“壓縮式”發展這一特殊階段所驅動的，這是一種內在驅動，不會以人的意志而改變。如果考察發達國家工業化過程的碳排放，對這個問題可以看得更加清楚一些。比如，德國在1947～1957年，其人均碳排放的增長率平均為9.89%；日本在1960～1970年，增長率平均為11.98%；韓國1976～1996年人均碳排放增長率平均為7.05%。這種增長對應于工業化、城市化快速發展時期，由大量的基礎設施建設所引起。我國1900～2005年的人均累計排放只有世界平均水平的30.33%、OECD國家的10.54%、美國的5.16%。進入新世紀以來，我國人均碳排放量處在快速增長狀態，如從2000年到2008年，平均年增長率達到8.9%。正因為是“壓縮式”發展以及我國過去排放量很低，我們預期我國今后10～15年的排放還會以較快速度增長，它由大量的公路、鐵路、地鐵、機場、大壩、港口、城鎮住房建設及汽車保有量增加、人們生活水平提高等因素所推動。我們通過計算發現，我國到2020年，盡管人均年排放量有可能達到10.31噸CO2，處在同日本2008年的排放相近的水平，但從人均累計排放比較，1900～2020年這120年的排放（197.23噸CO2），只相當于美國1900～1915年這15年的排放，德國1900～1928年的排放，日本1983～2005年的排放，應該說還是處在一個較低的水平。這樣的排放同國際人均累計排放相比較，亦只相當于1900～2005年的67.6%。因此，我們千萬不能因為我國目前已達到世界人均排放水平，而樂觀地認為今后不再會有大的排放增長。
其次，從能源稟賦來說，我國化石能源中的煤炭相對充足，而石油和天然氣從人均看，儲量很小，這就決定我國在非碳能源技術成熟之前，能源消費還將以煤炭為主。而煤炭的CO2排放系數是石油的1.3倍，天然氣的1.8倍，意味著我國在使用同樣單位能源時，CO2排放量比其他國家（尤其是發達國家）要多得多。我們可以計算一下2020年的人均能源消費，如果今后GDP年平均增長9%，我國又實現了單位GDP減排45%的目標，那么2020年，我國的一次能源消費量將是53.69億噸標煤（表三），比2009年的31.0億噸標煤多22.69億噸，11年中平均增長率為5.12%，這相對于2000～2009年平均9.1%的增長率而言，能源消費增長率需要大幅度降低。再來看人均能源消費，在53.69億噸標煤總消費中，如果平均到2020年我國14.21億的預期人口，平均每人的消耗量為3.78噸標煤，這個數字并不大，只有2008年日本（應是最為節能的國家之一）的64.30%，韓國的53.22%，美國的34.82%。另外，我們還應注意到，我國所謂的“能源消費”，其實一大部分是為他國生產產品而消費，不是中國人自己消費。從估算碳排放的角度，有不少人做過計算，我國碳排放總量中，約30%出自出口產品，即為他國排放。如果我們用同比例扣除這一塊，2020年我國的人均能源消費只有2.646噸標煤，而美國在2008年僅交通能源消費這一項，就達到每人4.3噸標煤！由此可見，將中國視為高耗能國家及浪費能源國家之荒謬。
還有，我們考察一下“十一五”的節能與CO2排放數據，就會明了節能減排的難度。“十一五”節能20%是作為剛性約束指標提出來的，并被分解到各個省區。陳俊武院士在3月9日《科學時報》文章中指出，4年來的累積節能幅度只有7.4%，而統計局公布的第二次全國經濟普查數據是12.45%，兩者之間有很大的差別。我們分析，這個差別可能由于統計局在普查中“按照通用做法，對2005至2007年的能源消費總量數據也做了相應修訂”造成的，但目前看來，統計局的相關數據并沒有自洽（見表五），2005～2009年的節能幅度應是8.2%，顯然離20%的目標有很大距離。從國際應對氣候變化的共同行動來說，大家關心的并不是節能本身，而是CO2的排放。我國2005年到2008年的CO2排放總量分別為56.26億、61.03億、66.06億、70.50億噸，這樣我們獲得每年的單位GDP排放量（見表五）。從此表可計算出，2006、2007、2008年這三年我國累積相對減排幅度為9.5%，比同期6.6%的節能幅度要大。如果2020年相對排放比2005年下降45%，2009～2020年的平均下降幅度應增加到4.1%，難度確實很大。
最后，我們來分析一下實現“低碳經濟”的可能性。目前，國內學術界、企業界、媒體以及一部分地方政府官員對建設低碳經濟的熱情非常高漲，并寄予了很大希望。但坦率地說，筆者對此并不樂觀。什么是低碳經濟？目前并無嚴格統一的定義，大家基本上處在各自說各自的狀態。根據我們的理解，似乎有三種狀況被排在低碳經濟之列，一是以絕對的低碳排放為特征的經濟，二是碳排放從高值逐漸降低時期的經濟，三是低碳技術和低碳生活方式不斷推廣應用的經濟。
對第一種情況，可用世界上一些最不發達國家做例子，它們尚沒有啟動工業化，基礎設施亦很落后，基本處在自然經濟狀態，它們當然是“低碳經濟”，事實上我國幾十年前亦是這種經濟，但這樣的經濟絕非人類追求的理想經濟。
對第二種情況，可用發達國家做例子，它們的基礎設施建設早已完成，高能耗、高污染行業也已經大部分轉移到發展中國家，他們通過發展新能源和轉移制造業，可逐步減少CO2排放，向“低碳經濟”轉型。但這樣的低碳經濟是要打引號的，因為這些國家就排放絕對量來說，還是處在世界各國中的高排放國之列。比如，2008年世界人均CO2排放為4.71噸CO2，而OECD國家的人均為10.91噸CO2。從1990年到2008年，發達國家一直在推動減排，并作了很有吸引力的承諾，但事實上，OECD國家在此期間的年均碳排放增長率為0.85%，須知這個成績是在它們不斷往外轉移高排放產業的過程中獲得的！如果要計算它們的消費排放，估計它們的總排放還得增加20%以上。所以，第二種狀況下的低碳經濟只是口號上的“低碳經濟”，或干脆名之為“忽悠型低碳經濟”。
對第三種情況該怎么看？可以想見，隨著技術的進步，低碳技術的應用將會增加，但對一個國家的碳排放會有何種影響，尚難預料。如果從發達國家過去20年走過的路看，CO2減排是很難的；此外，對低碳技術，還得計算“全生命周期排放”，比如太陽能設備生產過程本身是高排放過程，這些設備應用10年減少的碳排放，未必抵消得了生產設備過程的排放！在10年的時間尺度上，我國想通過大量生產和安裝低碳發電設備而達到CO2減排的目的是不現實的，更何況即使我國超強度推行這些技術，也不能在2020年前從實質上改變我國還將以煤炭為主要能源的現實；至于低碳生活方式，我們當然要大力提倡，但不要寄予太大希望，人性的本質就是不斷追求更為舒適的生活方式，更何況開著私家車上下班掌握著話語權的人們是沒有任何道德力量去要求蕓蕓眾生都去騎自行車的！
從前面的分析可以想見，我國只能建設第三種狀況的低碳經濟，并將面臨一個“邏輯困境”，即一面碳排放快速增長，一面說正在發展低碳經濟。所以，我們要充分重視何院士的“擔憂”。
最后，給出幾點評論性看法，不算結論。
1.到2020年，我國通過化石能源利用和水泥生產排放的CO2，以單位GDP計，比2005年減少40%～45%，是一個宏偉的目標，如果沒有一整套嚴密的制度設計予以保障，實現這個目標的難度將非常大。但我們并不認為由于我國承諾了如此高標準的相對減排，中國的工業化會停在半途。
2.在管理上，我們還停留在將節能作為約束性指標的階段，從執行國際協議看，我們需盡快轉到以排放（包括CO2、SO2、COD、大氣粉塵等，尤其是CO2）為約束性指標的新階段。但如何盡快將國家級的約束性指標分解到各個行業和各個地區，并形成一套嚴密的考核指標，還有不少挑戰性的問題要研究和解決，包括如何對不同層次的經濟活動進行碳排放計量，如何制定各個行業的碳排放標準，是否需要建立碳排放交易平臺，如何制定與排放有關的稅收政策和貨幣政策等。我們要清醒地看到，在碳排放問題上，發達國家的理解比我國要深入得多，我們同廣大的發展中國家一樣，是被“碳減排”的國際洪流“挾裹”著前進的。現在，我們需要重溫毛主席的話：以其昏昏，使人昭昭是不行的。
3.在國家層面上，數據統計是個大問題。我們在本文中強調這一點，絲毫沒有統計數據有“做手腳”的空間的意思，而是強調在統計數據產生過程中，需要更高層面的協調，僅憑統計部門，有可能會產生自相矛盾的結果，從而不必要地引起對我國政府公信力的懷疑。
4.對低碳經濟的宣傳要謹慎。從歷史和現實看，低碳經濟確實有，最不發達國家即是，而“低碳發展”的國家迄今尚未出現，今后一段較長時間內亦不會出現。在低碳技術投資效益不高的限制下，把大量資金投入其中，實非謀國之道。從現階段看，還是要通過加大對技術創新的投入來謀劃未來真正的低碳經濟。
5.CO2減排最終還會歸結到能源利用上。從我們國家看，煤的清潔利用應是重中之重，水電和核電亦要加快建設，另外我國天然氣，包括頁巖氣的開采還有很大潛力，亦應加快勘探、開采和利用，這些都是減少CO2排放的主要手段，同時還可保證滿足我國對能源快速增長的需求。
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