中國能源安全分析:基于最優消費路徑視角

張生玲 郝 宇

(1．北京師范大學經濟與資源管理研究院/中國能源與戰略資源研究中心，北京100875;2．德國漢堡大學經濟學院，漢堡20146)

式中r為折現率，等于外生決定的兩個時期間的市場流行利率。(2)－(5)式即為存在不確定性約束的最優化問題。在解此最優化問題之前，必須就供需雙方的兩個不確定性因子進行進一步說明，以求得模型的解析解。首先假設未來時期的需求不確定性z和能源進口的不確定性因子x各自服從某一形式的分布函數。進一步假設需求不確定性z來源于經濟增長的不確定性，即將z設為經濟增長率g的函數:z=z(g)并且有z’(．)＞0。因此，如果假設經濟增長率g的概率密度函數為fg(x)，那么未來能源需求不確定性因子z的概率密度函數即為fz(x)=z［fg(x)］。對于未來能源進口量的不確定性x，假設其在當前時期的期望值存在，且為E(x)。

回到最優化問題，對于某一可能的增長率水平gi，其對應的未來時期需求不確定性因子為zi，可以解最優化問題(2)－(5)式。首先，根據拉格朗日函數可以得到關系:

中國能源安全分析:基于最優消費路徑視角

張生玲1郝 宇2

(1．北京師范大學經濟與資源管理研究院/中國能源與戰略資源研究中心，北京100875;2．德國漢堡大學經濟學院，漢堡20146)

進入新世紀以來，中國能源生產不能滿足能源需求的強勁增長，導致能源對外依賴性較大，能源進口和海外開發又面臨較多挑戰。國內能源開發粗放，能源利用效率低下，新能源和可再生能源發展較晚，能源戰略儲備不完善等問題也很突出。本文在中國具體實際的基礎上，通過建立一個簡單的兩時期消費最優化模型，并綜合考慮本國能源與能源進口和海外開發之間、傳統能源與新能源和可再生能源的開發與利用之間這兩個關鍵的替代關系及提高能源利用效率的可能影響，得出了中國能源消費的最優跨期消費路徑。當前能源消費中的很多問題，包括日益增大的“能源缺口”，都源于實際能源消費量嚴重偏離了這一“最優路徑”所規定的消費水平。因此，為了有效緩解乃至從根本上消除中國的“能源缺口”，中國能源消費應嚴格按照此最優跨期消費路徑進行，同時盡可能地增加能源進口、加快發展可再生能源和新能源并提高能源使用效率。

能源缺口;能源安全;新能源;能源供求

能源最優利用問題的研究始于自然資源經濟學的創始人霍特林(Hotelling)于1931年提出的“霍特林法則(Hotelling's Rule)”:為了確保不可再生能源利用的效用最大化，能源價格增長的速度應該等于社會貼現率［1］。1970年代的石油危機引發了西方學者對這一問題的新一輪研究熱潮，主要的成果體現在理論方面，許多學者利用動態最優化理論和不確定性等理論工具，將霍特林所開創的研究領域的廣度和深度都進行了拓展［3－9］。但是，霍特林所得出的確保能源最優消費的核心結論并沒有被動搖，而是得以發展為各種不同的表現形式，同時也得到了更多的實證檢驗［2，10］。進入21世紀以來，隨著中國經濟的快速發展，不斷增長的能源消費需求與較低水平的能源占有量之間的矛盾已成為制約國民經濟快速發展的一個重要問題。“有水快流”式的粗放開發模式、較高的石油對外依存度以及相對較低的新能源和可再生能源的利用水平是當前中國能源利用中的三大問題。雖然國內學者也就能源緊缺問題做了大量研究，但目前的研究主要集中在對國內能源供需水平的數值測算和預測［13－14］以及政策分析等層面［11，14］，而針對當前能源利用中的主要矛盾從理論高度分析能源開發利用問題的研究還比較缺乏。本文通過建立嚴謹的數理模型框架，針對前述能源利用中的主要問題，闡明中國“能源缺口”的成因，并從理論上分析兩種根本上消除中國“能源缺口”的可行辦法:發展新能源，以及提高能源利用效率。本文的理論分析可以幫助我們加深對中國能源問題的理解，同時也為今后進一步的實證分析提供了相應的理論依據。

1 理論分析:基本模型的建立

“能源安全”是一個綜合概念，包括能源生產安全、消費安全、運輸安全等等方面。本文著重從能源消費安全方面進行分析，即能否在經濟體可承受的合理價格之下，持續、足量地滿足經濟體的能源需求。近年來，對能源安全的探討擴展到使用安全方面，即能源使用不能對人們賴以生存的環境造成破壞。對于世界上多數能源消費大國來說，保障能源持續、及時和足量地滿足國民經濟和社會發展的需要，并且保持價格的可接受性，成為了一項重要的政治和經濟任務。

為了從經濟層面更好地量化“能源安全”這一指標，本文用“能源最優消費路徑缺口”的大小來表現“能源安全”的嚴重程度。在下面的分析中，“能源最優消費路徑缺口”(以下簡稱“能源缺口”)的定義為，在至少滿足每一時期最基本能源消費需求的前提下，為了保證能源消費的社會福利最大化，由能源最優消費路徑所決定的能源消費量與維持一定產出所必須的最低能源消費量之間的差距。建模過程中未涉及開采成本因素。具體地，我們可以用以下公式來表示“能源缺口”的大小:

能源缺口(t)=維持一定產出所必須的最低能源消費量－能源最優消費量 (1)

這里括號中的t意為第t個時期。能源缺口的數值越大，說明按照最優路徑求出的能源最優消費量較能源最低要求消費量之間的差距越大，因而能源供給的形勢越嚴峻，“能源安全”的程度也就越低。式中的能源最優消費量很可能與能源實際消費量并不相同，因而此處我們定義的“能源最優消費缺口”與國內學者分析時常用的“能源缺口”(能源的實際需求量高出實際供給量之間的差額)的概念并不相同。

基本模型的思路來源于Weinstein和 Zeckhauser［3］的原始模型。主要是從能源市場的供給和需求端入手來考察能源最優消費問題，并同時考慮供給和需求兩個方面的不確定性。設國內總能源存量為Q，并且假設沒有能源儲備，也不考慮可再生能源的開發利用。為了使模型盡量簡化并不失一般性，僅考慮兩個時期:當前時期(t=0期)和未來時期(t=1期)。假設在未來時期能源供給和需求兩方面都存在不確定性。在需求方面，假設兩個時期能源社會需求函數分別為d0(q0)和d1(q1，z)，其中q0和q1分別是兩個時期的能源消費量，z為影響未來能源需求的不確定性因子。為了簡單起見，且不失一般性，兩個時期的需求函數都設為線性形式:

這樣的需求函數形式與一些學者的實證結果相符合。如Cooper(2003)和滕泰等(2006)的實證結果表明，包括中國在內的主要經濟體的石油價格彈性都非常低，因此可以設定兩個時期的線性能源消費需求函數的斜率不變［12－15］。此外，根據Cooper的測算，石油需求的長期需求彈性要高于短期需求彈性。較高的長期需求彈性可能反映了化石能源利用效率的提高和新能源得以更廣泛地利用后對化石能源依賴性的降低。當未來時期的需求不確定性z＞0時，根據我們的需求函數得出的長期需求價格彈性就會比短期需求價格彈性更高。

在供給方面，能源總供給量由三個方面共同決定:國內能源總儲量Q，當期能源進口量和未來時期能源進口量(1－x)。國內能源總儲量是一定的，當期能源進口量也已經確定，唯一存在不確定性的就是未來時期能源進口的數量。這里用x表示未來時期能源進口的風險因子，為未來時期潛在能源進口最大可能水平。X的取值范圍介于0和1之間。因而兩個時期能源消費的約束條件為

對于整個經濟體而言，能源消費效用最大化的理想情況是消費者獲得了消費能源全部的經濟租，即消費者剩余和生產者剩余之和。在這種理想情況下，能源跨期消費最大化問題為

式中r為折現率，等于外生決定的兩個時期間的市場流行利率。(2)－(5)式即為存在不確定性約束的最優化問題。在解此最優化問題之前，必須就供需雙方的兩個不確定性因子進行進一步說明，以求得模型的解析解。首先假設未來時期的需求不確定性z和能源進口的不確定性因子x各自服從某一形式的分布函數。進一步假設需求不確定性z來源于經濟增長的不確定性，即將z設為經濟增長率g的函數:z=z(g)并且有z’(．)＞0。因此，如果假設經濟增長率g的概率密度函數為fg(x)，那么未來能源需求不確定性因子z的概率密度函數即為fz(x)=z［fg(x)］。對于未來能源進口量的不確定性x，假設其在當前時期的期望值存在，且為E(x)。

回到最優化問題，對于某一可能的增長率水平gi，其對應的未來時期需求不確定性因子為zi，可以解最優化問題(2)－(5)式。首先，根據拉格朗日函數可以得到關系:

聯立(4)、(6)兩式可以解出在未來能源需求不確定性因子取值zi時，未來時期最優能源消費量的期望值:

當消費者在當前時期做出消費決策時，他們必須將未來時期的不確定性考慮進去，由對未來時期能源消費的期望值可以反推出當前時期最優能源消費水平為:

類似的結果在不同的z取值情況下(對應著不同的產出增長率水平)都能成立，因此考慮需求端不確定性之后的當期能源最優消費量為

在未來時期，所有的不確定性都已消除，未來時期能源進口量也已經確定，因此未來時期的最優能源消費量由總的能源實際供給量與當前時期能源最優消費量所決定。

(10)和(11)兩式構成了跨期能源消費最優路徑。這里有幾點值得注意的地方。首先，最優消費路徑只與兩個不確定性因子的期望值有關，而與其分布函數的具體形式無關。這是由我們所設的需求函數的特點所決定的:需求端的不確定性因子z以線性形式進入需求函數，使得其對需求的影響與其他影響需求的因素相對獨立。另外，不確定性主要是通過對當期最優能源消費量的影響來決定最優能源消費路徑的。其基本原理是，當期能源消費需要考慮未來能源供給雙方的不確定性，從而為未來可能更高的能源需求預留一定的空間。

接下來，可以就不確定性對最優消費路徑的影響進行一些定性分析。對(10)和(11)兩式進行簡單分析可以得知，其他條件不變時，若未來時期的能源消費需求的不確定性z的期望值越高，當期最優能源消費越低而未來時期的最優能源消費量越高。而對于供給端而言，更高的不確定性(更低的未來能源進口期望值)會同時降低當前和未來兩個時期的最優能源消費量。

進一步地，如果把能源視為產出的必要投入的話，生產函數可以表示為這里Yi表示時期i的總產出。對于某一水平的產出，所需要的能源消費量可以用反函數的形式表示出來:假設當前時期的產出水平為，那么當前時期所需要的最低能源消費量的數量為。由于未來時期對當期的產出增長率為g，未來時期相應的能源消費量為

因此，根據能源缺口的定義，兩個時期的能源缺口水平分別為

0;以及d)ΔQ0＜0，ΔQ1＜0。最后一種情況在兩個時期都沒有能源缺口，是最理想的狀態，而其他三種情況都至少在某一個時期存在能源缺口。情況a)中能源缺口存在于未來時期，而當前時期并無能源短缺的狀況，這可能是由于未來能源需求不確定性因子高于期望值(相應地經濟增長率高于期望值)，或者是未來能源進口量低于期望值所造成的。情況b)與a)正好相反，能源缺口僅存在于當前時期，這一現象的可能原因也與情況a)相反。情況c)中兩個時期內都存在能源缺口。

實際上，由于該模型假設具有一般性，這一理論模型可適用于分析任何一個經濟體對不可替代且總存量一定的某種資源性商品的最優消費路徑。該模型具體的解與未來能源需求量的不確定性因子z的具體分布函數以及生產函數(12)式的具體形式有關。

當前中國經濟面臨的實際情況是，伴隨著中國經濟總量的快速增長，保證經濟體正常運轉的能源消費的閾值也相應不斷提高。由于能源在國民經濟生產中的重要性始終維持在比較高的水平(若以單位GDP能耗來衡量能源在生產中的重要性，中國的單位GDP能耗遠高于OECD國家甚至很多發展中國家)，因而“能源缺口”表達式中的第一項qi=f－1(Yi)較大;另一方面，由于預期中國經濟在未來一段時間內仍然會保持較快的發展速度，未來能源需求的期望值E(z)較高，而未來能源預期供給水平E(QS)水平相對較穩定，因而根據(14)式可知當前時期的能源缺口ΔQ00的可能性很大，并且在經濟增長率g足夠高的情況下，根據(15)式決定的未來時期能源缺口ΔQ10的可能性也很大。加之考慮到中國國內能源存量有限，以石油戰略儲備為基礎的能源戰略儲備體系尚未健全，中國經濟在兩個時期內均面臨正的能源缺口(能源缺口組合c)ΔQ00，ΔQ10)的可能性很高。簡言之，對于中國經濟，由于能源消費的“閾值”水平不斷提高，在不考慮新能源和可再生能源利用及能源使用效率提高的情況下，國家“能源安全”的基本要求很可能無法得以實現。

2 發展新能源和可再生能源對降低“能源缺口”的影響

如果把經濟體可利用的能源總存量比作一個“蓄水池”，可再生能源的生產就猶如新的水源供給，可以周期性地源源不斷流入能源總存量的“蓄水池”中。新能源/可再生能源與傳統化石能源相比最突出特點是前期投入成本較高，回報周期長。如太陽能發電所必須的太陽能電池板造價相對較高，而且建設太陽能發電站的單位裝機容量成本高，一次性投資大。據估算，在當前技術條件下利用太陽能電池板進行光伏發電的前期投入成本是煤電的10倍以上。但是，太陽能發電廠一旦建成投入運營，其運營成本和維護保養支出相對較低，且無須支付高昂的原料成本。

為了在模型中充分體現可再生能源的特點，假設研發可再生能源的固定成本為F，生產可再生能源的邊際成本為f，其每一期的生產能力為qN，另假設化石能源總供給仍為QS，與基本模型中的假設相同。兩個時期化石能源消費量分別為Q1和Q2。則此時能源消費的社會福利最大化問題變為:

其約束條件為

因此，這一最優化問題是基本模型中最優化問題的一個自然延伸。進一步假設兩個不確定性因子z和x仍然服從基本模型中設定的分布函數。對于每個給定的zi(相應的經濟增長率為gi)，從拉格朗日函數可以推導出

實際上，這仍然是霍特林法則的表現形式。注意到此式對所有可能的z的取值都是成立的，因此霍特林法則在考慮新能源應用的情況下仍然是成立的。

不難求得在需求不確定性因子取值為zi時的新能源的最優產量為如果將(18)、(19)兩式聯立，可以得到關系

此式對所有z的可能取值均成立，因而作為最優化問題的解的新能源的最優產量為

由于qN的最優產量是在當前時期決定的，未來時期的不確定性會對其最優產量有影響，因此其與進口能源和未來能源需求函數不確定因子的期望值相關。未來時期能源最優消費量等于化石能源的最優消費量與可再生能源最優消費量之和:

等式(18)、(22)和(23)三式共同決定了新能源作為能源供應新渠道條件下的能源最優消費路徑。與原始模型不同之處在于，考慮新能源的生產后，當期能源最優消費量不再受供求兩方面的不確定性的影響，而只取決于新能源生產的邊際成本f。這實際上體現了新能源與傳統化石能源之間的完全替代關系。根據拉格朗日方程，拉格朗日乘數是f的一個固定倍數，其比例為倍的邊際成本f。如果f足夠小，當期最優能源消費量將比支持當期產出水平的“閾值”能源消費量此處拉格朗日乘數的經濟學含義是化石能源的影子價格。由于化石能源與新能源之間是一種完全的替代關系，化石能源的消費者可以通過放棄消費一個單位的傳統化石能源轉而消費新能源，以使其總效用保持不變。考慮到未來能源消費的效用需要對當前進行折現，消費者愿意為新能源生產所支付的最高價格是高，從而消除當期的能源缺口。

對于未來時期，供需兩方面的不確定性將主要通過新能源產量傳導到未來時期能源最優消費量中:高于預期的能源進口量以及需求函數的不確定性因子z(相應地，實際產出增長率g高于其預測值)時，未來時期的能源消費量將升高。除此之外，值得注意的是，雖然發展可再生能源是解決能源短缺最有希望的對策，它仍然有可能在經濟上是無效率的。其根本原因在于發展可再生能源的初期投入F往往過高。過高的固定成本不僅可能抵消發展新能源所帶來的全部收益，而且可能會使得總凈效應為負。

中國幅員遼闊，西部地區風能、太陽能等資源非常豐富，東部沿海地區發展潮汐能的潛力也很大，新能源行業的發展將大有可為。①根據中投顧問公司發布的《2012－2016年中國可再生能源市場投資分析及前景預測報告》的估算，中國太陽能較豐富的區域占國土面積的2/3以上，年輻射量超過6 000 MJ/m2，每年地表吸收的太陽能大約相當于1．7萬億tce的能量;風能資源量約為32億kW，初步估算可開發利用的風能資源約10億kW，按德國、西班牙等風電發展迅速的國家的經驗進行類比分析，中國可供開發的風能資源量可能超過30億kW。目前，技術瓶頸，較高的行業初期投資，以及對傳統能源和新能源之間協調管理等因素構成了制約中國可再生能源發展的主要障礙。因而，加快科技創新和技術引進，通過對新能源產業采用行政補貼和稅費減免等措施降低新能源建設的初期的固定投資成本F，以及采取積極措施協調整合傳統能源和可再生能源的發展等措施將會對促進中國新能源行業的發展起到決定性的作用。由于新能源的利用和發展屬于“開源”性質增加能源供應總量的舉措，且發展可再生能源的收益是長期和穩定的，因而大力發展可再生能源將是緩解中國“能源缺口”并最終實現“能源安全”的戰略目標的根本解決之道。

3 提高能源使用效率對降低“能源缺口”的影響

中國當前能源開發與利用中一個突出特點是“有水快流”，也就是能源開發與利用效率低下，浪費嚴重。雖然根據不同的測算標準，中國的單位GDP能耗差異較大，但各種計算結果都顯示中國的單位GDP能耗遠遠高于發達國家的平均水平。由于更集約更高效地使用能源意味著利用同樣的能源獲得更多的產出，實際上等同于增加了能源的供給量，從而有效降低“能源缺口”并提升國家“能源安全”。下文我們進一步將能源利用效率加入包括新能源應用的模型中作為一個考慮因素，分析改善能源使用效率對能源最優消費路徑的影響以及對降低“能源缺口”的重大意義。

首先需要說明的是，能源利用效率的改善并不影響最優能源消費路徑，這是由于能源利用效率的高低并不影響任何時期的能源需求函數，從而也不會影響能源價格。能源利用效率的提高會通過降低同等產出情況下的能源投入需求來降低乃至消除能源缺口。國際上通用的衡量能源利用效率的一個重要指標是單位GDP能耗，表明生產單位GDP所需要消耗的能源數量。單位GDP能耗越低，經濟體的能源利用效率則越高。為了在模型中表述方便且不失一般性，此處采用相對效率的概念。將當前時期的能源效率標準化為一個單位，假設在將來時期的能效可能提高比例θ，那么每一時期降低的能源投入需求為

另一方面，提升能源利用效率也會產生相應的成本，這一成本與提升的效率水平有關，設為C(θ)，它包括更節能的機器設備的購買費用，和/或進行技術研發以提高能源利用效率的相應開支。為了使理論模型分析更加方便，假設這一部分成本以額外能源需求的形式表現出來。那么能源利用效率提高水平θ的最優值由以下最優化問題所決定:

式中ΔQM(θ)表現了維持兩個時期產出水平條件下能源消費量“閾值”的降低總水平。由于只有一個未知變量，(25)式取得最大值得一階條件為:

此式的經濟學含義很明顯:在能源利用效率提升到最優值時，其邊際成本應該等于能源效率提升所帶來的邊際收益。這一最優解的具體形式取決于成本函數C(．)和生產函數f(．)的具體形式，也取決于經濟增長率g的分布函數。只要θ取正值，兩個時期的能源消費“閾值”水平都會相應降低，因此使得能源缺口降低乃至消除。

中國的單位GDP能耗不僅高于發達國家的平均水平，甚至高于新興工業化國家的平均水平，說明中國在經濟發展過程中的能源浪費現象一直比較嚴重，在節能方面還有很大潛力可挖。下面用一個實例來說明能源利用效率提升對緩解中國“能源缺口”的重要作用。鑒于中國能源利用效率較低，提升效率的邊際成本也相對較低，在此處計算時暫不考慮這一成本。根據國際能源署的統計，2007年中國單位GDP能耗為0．82 t標準油/千美元(按2000年不變價計算)，而世界平均水平是0．30 t標準油/千美元，美國和日本分別是0．20和0．10 t標準油/千美元。如果中國能將單位GDP能耗提高到世界平均水平的標準，那么中國的能源的實際供給能力將會提高2．73倍，換言之，能源需求將降低63%。2008年中國能源消費的進口依存度為53%，僅提高能源效率一項就能使中國完全擺脫對進口能源的依賴，而且還能節省相對于2008年能源消費總量16%的能源供未來使用或出口創匯，這一數字約為4．6億t標準煤的能量。雖然將中國能耗水平提升到世界平均水平在短期可能無法實現，但在當前能源利用效率較低的情況下做到穩步提高效率水平是很有可能的。理論上說，只要能源利用效率的增長速度不低于GDP的增長率，就完全能夠在經濟總量增長的同時保證能源總消耗量不變甚至降低，有助于降低中國的“能源缺口”。

綜上，我們通過分析一個跨期離散時間的包含不確定性的最優化模型，從理論上分析了依照能源最優跨期消費路徑所決定的能源缺口，并且從新能源的生產和能源利用效率的改善兩方面拓展了基本模型的分析，探討了消除能源缺口，改善能源安全狀況的可行方法。至此，可以將能源缺口抽象地表示為:

此處腳標t表示第t個時期。能源缺口的大小，與進口能源量I，新能源產量qN，能源利用率提高水平θ，以及未來時期能源需求函數的不確定因子z有關。而這些變量又與進口能源的風險因子x和經濟體的產出增長率g相關。

4 結論:提升國家能源安全的最優路徑

本文通過建立兩時期理論模型，并結合中國的具體實際，找出了有效緩解乃至消除中國“能源缺口”，改善能源安全狀況的最優消費路徑。由于這一最優路徑是根據跨期消費者效用最大化得出的，按這一路經得出的各個時期的能源消費水平不僅考慮了當前時期能源消費的需求，同時也考慮了未來時期可能的能源消費需求的影響，因此可以避免出現“有水快流”等粗放式、突擊式的能源消費模式，使得能源消費盡可能地兼顧當前和將來的能源消費需求，將人為因素造成的不合理的能源緊缺壓低到最低水平。當然，根據對第一部分基本模型的分析，僅僅按照這一最優消費路徑進行合理能源消費并不一定能完全消除能源缺口并實現能源安全的戰略目標，因為能源消費總量是與國民經濟發展水平和能源利用效率密切相關的。考慮到中國經濟的持續快速發展，以及能源對中國經濟發展的重要作用(較高的單位GDP能耗水平)，中國經濟在今后一段時期內對能源的需求量仍將維持在較高水平，因而如果沒有增加能源供給的“開源”措施，僅僅通過最優化能源跨期消費路徑可能并不足以完全消除能源缺口。通過第二和第三部分對基本模型的拓展，我們看到努力增加中國能源進口和海外開發在短期內可以有效緩解“能源缺口”，而新能源和可再生能源的開發與利用以及提高能源利用效率才是長期內消除“能源缺口”，確保中國能源安全的根本解決途徑。以下就分別對這幾個增進能源安全方面的途徑進行簡要闡述。

4．1 能源進口與海外開發是保障能源安全的最直接途徑

作為增加能源供應量的最簡單也是最直接的“開源”辦法，從能源富余國進口能源，或與這些國家合作以較低成本開采能源，是短期內迅速降低能源缺口，緩解能源緊張局面的最簡便也最有效的辦法。進入新世紀，主要能源消費國的能源需求不斷增加，能源價格不斷攀升，可以預計在全球化石能源總儲量下，再加上人為因素、地緣因素和生產成本因素，全球能源生產無法滿足持續攀升的能源需求，預期能源價格的上漲速度也會超過霍特林法則所決定的最優消費路徑下能源價格的理想上漲速度——社會貼現率。因此，第一，如果匯率不發生大幅波動，國際能源的進口價格預期上漲速度一定會高于社會貼現率，為了降低能源進口成本，中國應該抓緊時機，積極拓展海外市場，

搶占市場份額，盡早盡快地多進口不可再生資源;積極拓展海外開發業務，鼓勵企業“走出去”獲得更多的海外權益能源。第二，盡快健全和完善石油戰略儲備體系，為增加進口量和加快進口速度做好準備。第三，必須清醒地認識到，由于石油需求國之間的激烈競爭，各國在石油進口方面一定會進行更加激烈的博弈，中國能源進口水平很可能不能完全彌補“能源缺口”，因此需要在單純的進口之外采取更加多元化的手段，包括大力發展可再生能源和新能源，努力提高能源使用效率，以期盡可能地降低乃至消除“能源缺口”。

4．2 發展新能源和可再生能源是長期保障能源安全最有希望的辦法

由于利用新能源和可再生能源的具有回報時間長且收益穩定的特點，發展可再生能源將會在長期內為中國提供穩定可靠的能源供應，如果其供應量高于當前可獲得的能源供給與按最優能源消費路徑決定的能源消費之和的差額，那么從理論上說可再生能源和新能源的生產就能完全消除國內的“能源缺口”，實現國家能源安全的目標。根據第二部分中對拓展模型的分析，決定可再生能源總產量的最關鍵因素在于初期投入的單位成本。如果初期投入的單位成本足夠低，那么可再生能源總產量可以超過能源缺口，如果初期投入的單位成本過高，不僅可再生能源的產量無法彌補“能源缺口”，發展可再生能源的經濟意義也不足以體現。因此，只有在生產單位能源的初期投入成本足夠低時，可再生能源的產出才可能彌補“能源缺口”，同時每一時期最低能源消費的“閾值”也有可能得到保證。這就客觀上要求:一是加快科技創新，努力降低新能源建設的初期單位投入成本;二是通過政策、法規、資金等方面的扶持降低新能源投資非技術方面的初期投入，促進民間投資的積極性。通過鼓勵開發新能源和可再生能源，使得能源供給來源更加合理和多樣化，不斷優化能源結構，從當前煤炭消費占主導地位的能源消費格局逐步向新能源、清潔能源的消費格局進行轉變，有利于緩解中國“能源缺口”并最終實現“能源安全”的戰略目標。

4．3 提高能源利用效率是保障能源安全的最有效路徑

通過前文分析，如果提升能源利用效率的邊際成本很高，說明能源效率方面的潛力已經基本上挖掘完畢，繼續提高能源利用效率在經濟上已不合算。如果提升能源利用效率的邊際成本很低時，效率提升的空間很大，更多能源應留待未來時期能源利用效率更高時使用。中國的實際情況是能源消費粗放，公眾節能意識尚未形成，當前單位GDP能耗高于絕大多數發達國家甚至很多發展中國家。因此中國提高能源效率的邊際成本低，潛力很大。通過成本較低的節能措施就能壓縮大量無效益的能源需求，從總體上降低能源供需之間的緊張局面，從而可以從根本上消除能源缺口，實現國家能源安全。因此，大力培養節能減排意識，通過適當的經濟、行政和法律手段，千方百計提高能源利用效率，減少能源浪費;同時，加強環境保護的力度，制定合理可行的減排目標;最重要的是要理順能源價格，管理好國內的能源需求，讓能源價格能正確反映能源的稀缺程度，從而迫使能源消費者改進能源利用效率，壓縮不合理的能源需求，中國能源緊缺的局面才有望真正得以緩解，國家能源安全目標才能實現。

References)

［1］Hotelling，Harold．The Economics of Exhaustible Resources［J］．The Journal of Political Economy，1931，4(39):137 －75．

［2］Carlson Murray，KhokherZeigham，Titman Sheridan．Equilibrium ExhaustibleResource Price Dynamics［J］．The Journal of Finance，2007，62(4):1663－1703．

［3］Weinstein，Milton C，Zeckhauser，et al．The Optimal Consumption of Depletable Natural Resources［J］．The Quarterly Journal of Economics，1975，89(3):371 －92．

［4］Dasgupta P S，Heal G M．The Optimal Depletion of Exhaustible Resources［J］．The Review of Economic Studies．，1974，41:3 －28．

［5］Solow R M．Intergenerational Equity and Exhaustible Resources［J］．The Review of Economic Studies，1974，41:29 －45．

［6］StiglitzJ． Growth with Exhaustible NaturalResources:The Competitive Economy［J］．The Review of Economic Studies，1974，41:139－152．

［7］Hartwick，John M．Intergenerational Equity and the Investment of Rents from Exhaustible Resources［J］．American Economic Review，1977，12(67):972－74．

［8］Gilbert，Richard J．Dominant Firm Pricing Policy in a Market for an Exhaustible Resource［J］．The Bell Journal of Economics，1978，9(2):385－95．

［9］Kemp，Murray C．“How to Eat a Cake of Unknown Size”，in Three Topics in the Theory of International Trade［M］．New York:Amsterdam:North Holland，American Elsevier，1976:297 －308．

［10］Lin CY，Cynthia，Wagnerb Gernot．Steady-state Growth in a Hotelling ModelofResource Extraction ［J］． Journal of Environmental Economics and Management，2007，54(1):68 － 83．

［11］Zha Daojiong．China's Energy Security:Domestic and International Issues［J］．Survival，2006，48(1):179 －190．

［12］Cooper，John C B．Price Elasticity of Demand for Crude Oil:Estimates for 23 Countries［J］．OPEC Review，2003，27(1):1 －8．

［13］龔志民．基于我國能源缺口模型的能源可持續發展探析［J］．能源技術與管理，2006，(1):113－115．［Gong Zhimin．Analysis on Energy Sustainable Development Based on China Energy Gap Model［J］．Energy Technology and Management．2006，(1):113 － 115．］

［14］李元年，劉思峰，方志耕．基于GM(1，1)的中國能源缺口預測［C］．灰色系統理論及其應用學術會議論文集，2006．［Li Yuannian，Liu Sifeng，Fang Zhigen．China Energy Gap Forecast Based on GM(1，1)Model［C］．Academic Papers on Grey Systematic Theory and Application，2006:385 －393．］

［15］滕泰，羿偉強，趙虹，等．全球大宗商品供求價格彈性分析［J］．世界經濟研究，2006，(6):59 －64．［Teng Tai，Yi Weiqiang，Zhao Hong，et al．Elasticity of Supply and Demand for Global Bulk Commodities［J］．World Economic Study，2006，(6):59 － 64 ．］

An Analysis of Energy Security for China:from the Perspective of Optimal Consumption Time Path

ZHANG Sheng-ling1HAO Yu2
(1．School of Economic and Resource Management/Research Centre of China Energy and Strategic Resources，Beijing Normal University，Beijing 100875，China;2．Department of Economics，Hamburg University，Hamburg 20146，Germany)

From the beginning of the new century，China's energy security situation has become increasingly serious．One prominent problem is the growing gap between soaring energy demand and relatively limited growth of energy supply．On the basis of the concrete characteristics of energy demand and supply in China，we developed a theoretical framework to analyze the causes of current energy consumption gap and determined the optimal energy consumption time path accordingly．The basic model was also extended to take account of the possibilities of energy import，development of new and renewable energy，and promoting energy efficiency．The main problems that China's economy faces currently，including the growing energy gap，are caused by the deviation from the optimal consumption time path．As a result，in order to efficiently reduce and finally eliminate the energy consumption gap，the actual energy consumption should follow exactly the optimal consumption path determined by the model，and meanwhiles the Chinese government should try every effort to raise energy import，accelerate the development of new and renewable energy industry，and promote energy efficiency as well．

energy consumption gap;energy security;new energy;energy supply and consumption

F206

A

1002－2104(2012)10－0137－07

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．10．020

2012－05－28

張生玲，博士，副教授，主要研究方向為宏觀經濟、能源經濟等。

北京師范大學985基地項目和中央高校基本科研業務費專項資金資助重大項目(編號:2009AC－6)。

(編輯:李 琪)