欧盟可再生能源目标分解对我国省域规划的启示

  1  研究概述

 

  可再生能源已成为实现能源多样化、应付气候变化和实现可持续发展的重要替代能源。欧洲、美国、日本、印度和巴西等国在该领域中走在世界前列。欧洲成为世界可再生能源发展的领跑者和主力军, 可再生能源市场和产业年均增长速度都在20 %以上。国内已经有不少学者开始把欧洲可再生能源发展的经验和教训引入到国内。如龚向前(2006)介绍了欧盟可再生能源促进政策, 认为我国政府应进一步采取经济激励措施, 包括对可再生能源电力的投资者、消费者及设备与产量进行补贴, 实行优惠价格或提供融资渠道(如低利率贷款), 以及采取政府采购等手段。李俊峰、时璟丽、王仲颖(2007)对欧盟可再生能源促进政策进行了综述, 并建议组织能源学会和行业协会翻译可再生能源路线图和行动计划。庄贵阳(2008)对2008年最新公布的《气候变化与可再生能源综合规划》

 

  进行研究, 分析了欧盟成员国及世界各国对该规划的观点和看法, 认为中国碳市场不能寄予太大的期望。应积极的开展对中国可持续发展有促进意义的项目, 通过无悔行动规避项目开发风险。

 

  上述的研究更侧重于国家层面, 为了落实国家层面的可再生能源战略, 《可再生能源法》第八条规定:“省、自治区、直辖市人民政府管理能源工作的部门, 根据本行政区域可再生能源规划的中长期目标, 会同本级人民政府有关部门编制本行政区域可再生能源开发利用规划, 报本级人民政府批准后实施” 。这表明, 省域可再生能源规划已经成为国家规定的规划类型之一。2007 年8 月31 日, 国家《可再生能源中长期发展规划》提出力争2020年使可再生能源消费量达到能源消费总量的15 %左右。因此, 如何把可再生能源中长期发展规划落实到实处, 成为省域制定相应的中长期可再生能源发展规划的关键环节。

 

  当前, 国家的可再生能源发展规划过多的停留在国家级层面。这主要是由于其政治和经济体制所决定。因此, 可供直接借鉴的规划方法并不多。如Co rmio 等(2003)应用EFOM 模型研究了考虑环境影响和经济投入前提下, 意大利南部地区的循环发电厂、风能发电厂、固体废弃物、生物质能和热电联产系统发电厂的最优选址问题。Koroneo s(2005)在MA RKAL 模型的基础上, 建立了能源系统模型, 研究了在保证社会、经济的发展的, 同时, 确保能源供应安全和环境可持续发展前提下的未来能源技术战略。T sioliaridou (2006)在LEAP模型的基础上, 提出了一种模型, 采用环境数据库分析了影响印度德里电力行业能源消费模式和排放标准的因素, 并预测了总的能源需求和电力行业温室气体排放量。Jonathan 等(2005) 介绍了MEDEE 模型的方法及其发展体系, 然后应用MEDEE 模型预测了未来的能源需求。

 

  基于可再生能源法的要求, 国内也开展了一些可再生能源规划的研究, 其中也包括一些省域可再生能源规划。沈清基(2006)认为, 城市发展离不开能源的支持, 在能源普遍短缺以及常规能源利用对环境带来不可逆转的负面影响的情况下, 城市可再生能源具有重要意义。因此, 应该把可再生能源纳入城市发展规划中。任东明(2005)根据福建省可再生能源资源条件、发展现状等, 提出该省的可再生能源强制性配额政策框架与实施方案。陈荣、张希良、何建坤等(2008)提出了以MESSAGE模型耦合能源需求MAED 模型为基础的可再生能源综合规划方法。以四川省为案例的实证研究表明, 该方法综合考虑资源禀赋、经济成本和污染物排放多重约束, 并且能够仿真激励政策的收益和成本, 从而制定出与当地资源条件、经济发展、环境治理目标相容的可再生能源发展规划和配套的政策措施。

 

  上述研究方法, 多是基于国家层面的可再生能源发展规划, 即使有些是省域可再生能源规划, 但其采用国家级可再生能源规划的方法。主要考虑了可再生能源开发资源约束条件、不同时期的可再生能源发展目标, 以寻求最优可再生能源开发路径。

 

  与其他国家相比, 国内的省域可再生能源规划, 基本上属于中央政府驱动型, 强调更多的是技术层面的可行性。因此, 如何把国家可再生能源规划方法与省域可再生能源规划方法相结合, 制定切实可行的省域可再生能源规划方案, 其方法研究是当前研究热点和难点。

 

  欧盟可再生能源强制性目标分解及执行过程简介2007 年3 月, 27 个欧盟成员国签署了一项具有强制性的20 %的可再生能源目标协议。该协议于2008 年1 月正式发布。该协议主要用于电力、供执、供冷及交通运输行业, 将取代先前的电力和生物质能方面的两个协议。目前欧盟的能源消费中8.5 %来自可再生能源, 离20 %的目标还有11.5 %的差距。欧盟委员会新公布的综合计划, 为各成员国设定了从10 %～ 49 %不等的目标, 这些目标的设定, 考虑了各成员国的起点、潜力、能源结构和人均GDP 。

 

  EU -27 国的可再生能源规划, 主要包括以下几个步骤:①在EU -27 指导下, 各国依据自愿报告其发展目标;②对EU -27 指导下的各成员国的目标与进程进行评估;③考虑气候变化和可再生能源的战略和建议;④对强制性目标的影响进行评估;⑤利益相关者参与。

 

  欧盟可再生能源长期目标分配的主要原因, 是因为试图公平的自上而下的分解可再生能源目标。

 

  这对于我国制定省域级可再生能源规划具有重要的意义。这里主要讨论三个总量:建模工具、目标分解和数据有效性如何把欧盟2020 年可再生能源占总能源20 %的目标分解给各个成员国, 主要采取两种方法。第一种是从能源生产角度来分解, 即考虑各成员国的可再生能源潜力。在建模的过程中, 也考虑了具体行业的规划, 包括供电、供暖、运输和建筑。一种是从需求侧对各成员国的可再生能源份额进行分配。后者主要是采用固定和浮动份额来实现。

 

  3  欧盟可再生能源规划模型

 

  欧盟在制定可再生能源规划中, 采用了许多复杂建模工具, 这些模型主要包括PRIMES 模型、GAINS 模型、GEM -E3 模型、PACE 模型和POLES 模型。

 

  PRIMES 模型是欧盟Teem 计划的JOULE 研究组从1993 年起开发的局部均衡模型。它可以处理所有的行业和各种类型燃料之间的能源转换。该模型主要用于成员国级别, 可以对不同成员国之间的影响进行比较。它通常用来评估能源系统的变化, 如投资成本、混合燃料及消费量的变化。对能源供应的研究, 模型采用由底向上的研究方法, 对能源需求的研究, 采用由顶向下的方法, 模型也适用于能源政策分析, 以及能源政策和技术评价关系的研究。研究组首先对欧共体现行的能源相关政策、经济增长速度、经济膨胀比率、人口增长以及对石油、天然气和煤炭的价格作了一系列假设。然后PRIMES 模型对欧盟1995 ～ 2030 年的主要能源指标、主要能源需求及各部门的最终能源需求、能源和GDP 的关系、不同类型的发电站的发电能力、热能发电和水力发电的燃料输入、各部门的二氧化碳排放量、能源强度的改进、工业结构和技术的调整、家庭及第三产业结构和技术的调整、运输部门结构和技术的调整、发电站的效率问题, 进行了定量分析。

 

  GEM -E3 是欧盟几个主要研究机构于20 世纪90 年代合作开发、实用的一般均衡模型, 它包括所有经济行业及他们之间的交互, 但不含减排方面的技术细节。通常采用该软件来评估成员国一级能源行业温室气体减排对宏观经济的影响。GEM-E3 模型是动态、递归、模块化的能源经济模型,其核心是CGE 模型。GEM -E3 模型的目的是研究世界区域或欧盟国家的经济、能源和环境三者之间的内在关联。模型最初主要应用于经济、能源、环境的政策规划方面的研究, 随着模型的不断完善和更新, 模型可用于研究:能源改革和投资对欧洲可持续发展的能源和环境方面的政策影响;能源和环境方面的改革和政策规划对欧洲实现可持续发展的作用;气候变化对能源、经济、环境的影响等。

 

  POLES 模型是欧盟TEEM 计划中JOULE 研究组于20 世纪90 年代研究开发的。它是一种基于能源供求的动态优化模型, 是由多个相互连接的子模块构成的多层嵌套的能源经济模型。PO LES 模型是一个全球局部均衡模型。它的一个主要特点是对油气资源的发现和发展过程的仿真。广义上来说, 油气的供需和价格受国际油气总储量、钻井能力和剩余储量, 以及地区和世界的R/p 比率的影响。模型描述了全球不同地区能源需求、供应和价格的协调发展。研究过程中, 主要用来评价未来国际气体变化协议框架对EU 能源系统的影响。

 

  PACE 模型是一个全球一般均衡模型。与GEM -E3 类似, 但包含更多的发电技术方面的细节。通常用来评价指定行业对能源密集型行业的影响。GAINS 模型对于减少CO2 的影响进行评价,也可以评价能源行业对空气污染的影响。

 

  EU -27 国2020 年可再生能源总体目标分解欧盟总体目标分解过程, 主要有三步:第一步为整体目标份额的确定;第二步为成员国固定份额的确定;第三步为成员国浮动份额的确定。下面对三步分别进行描述.

 

  EU-27 国可再生能源各发展阶段目标的制定为了实现2020 年可再生能源规划目标。各成员国依据分解目标, 再次把他们分解给具体行业,如交通、电力、供热和供冷等。然后以2005 年为基准, 以一定的百分比稳定地增加。为了检查是否达到这个目标, 欧盟成立一个中立的项目工作组来收集和统计相关数据, 然后免费提供给欧盟国会和各成员国组织。其稳定增长的阶段性目标如下式:

 

  Ti, 2011 ～ 2012 =S i, 2005 +0.25(Ti, 2020 -Si , 2005)Ti, 2013 ～ 2014 =S i, 2005 +0.35(Ti, 2020 -Si , 2005)Ti, 2015 ～ 2016 =S i, 2005 +0.45(Ti, 2020 -Si , 2005)Ti, 2017 ～ 2018 =S i, 2005 +0.65(Ti, 2020 -Si , 2005)式中, S2005 是EU -27 国各成员国在2005 年的可再生能源占本国总能源的实际份额;T2020 是EU -27 国各成员国在2020 年的可再生能源占本国总能源的目标份额。

 

  在实际执行过程中, 各成员国从2011 年开始,每两年向欧盟议会报告他的可再生能源发展完成进度。报告要求包括可再生能源占总体能源的份额,及占各行业能源的份额。报告要求详细说明可再生能源激励政策及相关细节, 包括如何提高管理水平, 如何在传输、分配之间进行成本分摊, 如何评估因使用可再生能源而减少的温室气体排放。如果成员国不能达到规定的目标, 则由欧盟轮值主席国对其采取相应的惩罚措施。

 

  6  对我国省域可再生能源规划的启示

 

  EU 可再生能源规划没有提出一个省域可再生能源规划的流程框架。采用复杂系统模型来处理EU 强制性目标对可再生能源发展的影响, 这并不适合中国自上而下的、基于方法驱动的可再生能源发展规划方式。但其模型使用、数据收集、目标分解与阶段目标规划的方法, 可以值得我们借鉴。

 

  (1)可再生能源潜力评估方法, 用来把可再生能源目标与成员国目标匹配。不同的成员国具有不同的目标, 这主要是因为不同成员国的可再生能源潜力不同, 具有较大开发潜力的成员国, 通常可以对其他成员国进行补偿。其次, 依据GDP 构建基本增长量目标, 包括提出的强制性目标。基于潜力的可再生能源规划方法, 其框架模型的许多参数往往由外生给定。一方面易受模型运行者主观判断的影响;另一方面, 难以反映与其他部分的相互反馈关系, 特别是产品价格变化时所带来的部门之间的相互影响无法体现。

 

  (2)对如何在EU 成员国之间进行目标分解,EU 考虑了很多因素, 如各成员国可再生能源发展潜力、经济发展水平、可再生能源开发程度等。可再生能源规划总体目标分解到省域中可再生能源规划时, 仅考虑可再生能源开发潜力不够, 也需要考虑其他相关因素, 尤其是与GDP 相关的因素。对于我国来说, 存在同样的问题。如何把国家2020年的可再生能源占总能源16 %的目标分解到各个省级目标, 同样需要考虑相关的因素。这样对于均衡省域间利益关系, 促进均衡发展具有重要意义。

 

  (3) 对于如何制定不同阶段的省域可再生能源发展目标。EU 考虑了机会目标与灵活目标相结合的方法。为了稳步推进, 在不同的阶段采用不同的系数, 制定了不同的目标。并利用中立项目组免费提供相关数据与各成员国定期汇报机制相关结合的方式, 相关数据涉及到可再生能源的投资、环境评估、能源效率及使用份额等。为激励成员, 构建了相应的惩罚措施。

 

  (4) 在数据采集上, 中国在收集不同领域中的可靠数据和技术上, 面临存在同样的问题。为了弥补各成员国采用自愿申报与整体规划目标存在的差距, 欧盟成立了一个中立的数据收集与处理机构,即欧盟可再生能源推广协会, 来提供交互式的趋势数据, 并免费为成员国提供相关数据。数据收集采用了一个基于网络的数据库的数据收集系统和技术。允许成员评价他们的相对可再生能源相对发展水平及达到可再生能源目标的进程。采用中立机构, 依靠工作组, 而不仅是依靠复杂的数据采用工具来收集相关数据, 是一种可行的方式。