兼与《中国会不会走向“半个”工业化？》作者何祚庥院士商榷
2月24日，《科学时报》发表何祚庥院士《中国会不会走向“半个”工业化？》文章后，不少朋友和领导想听听我对何院士担忧的看法，可见何院士提出了一个十分严峻并不得不予以深入分析的重大问题。我拜读他的文章后的初步判断是：何院士的基本结论值得重视，计算方法则尚可完善，但碍于当时自己没有做过计算，故只能模糊作答。
3月9日，《科学时报》又刊登了陈俊武院士《就〈中国会不会走向“半个”工业化？〉与何祚庥院士商榷》的文章。陈院士是基本同意何院士观点的，即在2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～45%的目标下，我国必须较快地降低单位GDP能耗，但完成此目标的难度颇大。同时，陈院士同何院士在计算过去几年减排强度上，所得结果有较大不同，尤其是陈院士的计算表明：我国2005～2009年的累积节能幅度只有7.4%，显然难以完成“十一五”期间单位GDP能耗降低20%的目标。
与此同时，何院士建议《科学时报》拿出一定的篇幅，来深入讨论与此相关的一些重大问题。为呼应何院士的建议，我们从CO2排放这个角度出发，对今后我国能源消费总量、能源消费弹性系数等作了分析与计算。首先特别要说明的是，我们的计算起点是国家确定的CO2减排目标这一“硬约束”。
2020年我国可以排放多少CO2?
我国政府作出到2020年单位GDP的CO2排放量比2005年降低40%～45%的承诺。根据我们的理解，对这个承诺首先需要明确两点：一是此排放特指化石能源利用和水泥生产的排放，不包括土地利用的排放，亦不包括生态建设的（固碳）负排放；二是GDP计量必须是2005年的不变价格，不能是名义GDP（即要排除通胀因素），并只能以人民币为单位，不能以美元计（即要排除汇率变动因素）。在这样的前提下，我们即可计算出2020年我国总共可以排放多少CO2。
我国2005年的GDP总量是18.39万亿元，根据GDP逐年的增长率，2008年的不变价GDP为18.39 × 1.116×1.13×1.096=25.42万亿元（该年的名义GDP为31.40万亿元）。假定到2020年，我国GDP的平均增长率分别为8%、9%、10%，则2020年相对2005年的不变GDP将分别为64.01万亿元、71.50万亿元、79.78万亿元。根据美国橡树岭国家实验室的数据，2005年我国通过化石能源利用和水泥生产排放的CO2总共为56.26亿吨，碳排放强度则为56.26/18.39=3.06吨 CO2/万元（RMB）。以2005年的排放强度为基准，我国2020年的碳排放强度将分别降低到1.683（3.06×0.55）至1.836（3.06×0.6）吨CO2/万元（RMB），可排放的CO2总量则增加到107.73（1.683×64.01）至146.48（1.836×79.78）亿吨，以联合国公布的预测人口计算，该年我国的人均碳排放量将从2005年的4.28吨CO2，增加到7.58（107.73/14.21）至10.31（146.48/14.21）吨CO2。为便于验证，我们将有关数据列于表一、表二。
温总理在去年哥本哈根气候大会上曾明确承诺：“我们将坚定不移地为实现、甚至超过这个目标而努力。”这就可以理解为45%的相对减排是我国的最低目标。因此从表二可知，如果我国能保持年均GDP增长率达10%，到2020年可排放的CO2总量为134.27亿吨，比2008年增加90%，人均排放量为9.45吨CO2。我们可以先记住这组数据。
2020年我国的一次能源消费量可达多少？
在总量为107.73亿～146.48亿吨的CO2排放空间约束下，我们可以倒推出2020年我国的一次能源消费总量。它主要取决于三个因素，分别是化石能源在总能源中的比例、化石能源本身的结构（即煤、油、气的比例）、水泥生产量。我国2020年的非碳能源目标比例是达到15%，因此化石能源的比例应为85%；今后化石能源中煤、油、气的相对比例如何调整，我国有关部门尚未提出明确目标。我们这里假定保持2008年的比例不变，即煤占75%，油占21%，气占4%；我国水泥生产排放在过去几年中，保持在总排放量的10%多一点。但我国水泥生产量已占全球一半，预期不会有大的增长，这里假定2020年的水泥生产排放同2008年相当，即总共7.23亿吨CO2。在上述假定下，根据表二，在GDP增长8%、9%、10%的情景下，除水泥生产之外的一次能源消费产生的CO2排放总量就分别变为100.50亿～110.29亿吨、113.10亿～124.04亿吨、127.04亿～139.25亿吨。由此，我们可直接计算出2020年一次能源消费总量（见表三）。比如，在GDP增长8%的情景下，达到2020年减排45%的目标，以煤炭、石油、天然气的CO2排放系数分别为2.66、2.02、1.47吨CO2/吨（标煤）计算，则给出以下的计算式100.50=（2.66×0.75+2.02×0.21+1.47×0.04）×ET（ET为化石能源总量）。该ET=40.56亿吨标准煤，此值再除以0.85，那么2020年的一次能源消费量为47.72亿吨标准煤。同样，在GDP增长8%的情景下，单位GDP如减排40%，2020年一次能源消费总量则增加到52.36亿吨标准煤。在保持GDP 9%和10%平均增长率的情景下，给出的2020年的一次能源总消费量分别为53.69亿～58.89亿吨、60.32亿～66.11亿吨标准煤（见表三）。
这里有一个问题：在CO2排放总量的刚性约束下，如果化石能源结构发生变化，一次能源总消费量会如何变化？从理论上讲，随着我国汽车保有量的快速增加，以及国内天然气产量和进口量的增加，我国降低煤炭在总化石能源中的比例是有较大可能的，但2020年“近在眼前”，此比例变化不会太大。在这里，我们假定石油和天然气各增加3个百分点，煤炭减少6个百分点，则在GDP平均增长率达到8%、9%、10%情景下，一次能源的总消费量分别可达48.80亿～53.55亿吨、54.92亿～60.22亿吨、61.68亿～67.61亿吨标煤，比假定化石能源结构不变情景下增长了2%强。可见，化石能源本身的结构调整对排放量的影响还是很大的。
到这里，我们可以记住第二组数据：如果GDP平均增长10%，相对减排为45%，2020年水泥生产的排放量与2008年相同，并且化石能源的内部结构保持不变，非碳能源在总能源消费中占15%，那么，我国2020年的一次能源消费量应在60亿吨标准煤左右，比2008年增长约107%=（60.32/29.1－1）×100%。