三 问题之二：生态环境的“天花板”
中国能源革命需要回答的另一个问题是如何应对能源发展与生态环境的矛盾，也就是可持续发展的问题。直接与能源相关的生态环境问题主要有两个：气候变暖和大气污染。这两块“天花板”一大一小、一高一低，正悬挂在中国的头顶上，使中国能源消费尤其是化石能源消费受到限制。
（一）第一块“天花板”——气候变暖与碳排放
气候变暖不是伪命题，需要全世界共同认真应对。二氧化碳是温室气体的主要成分，而其90%来自化石能源消费。在这个意义上，气候问题和能源问题是同义语。总体上讲，欧美等发达国家和地区累积碳排放对全球气候变暖造成的影响最大。根据世界资源研究所气候变化指标分析网站（http://cait.wri.org/）的历史数据，自1850年工业革命以来的150多年，全球累计排放二氧化碳超过1.2万亿吨，美国、欧洲的累积排放量都超过了3000亿吨。而同期中国为1130亿吨，相当于欧美1950年左右的水平，只相当于当前欧美水平的1/3左右。因此，欧美等发达国家和地区是温室气体排放最大的历史贡献者。国际社会对气候变化的义务应当遵循“共同但有区别”原则。
但与此同时，中国也面临着巨大挑战和压力。随着工业化、城镇化进程的加快，中国温室气体排放也同步增长。尤其是21世纪初，随着中国重化工业的加速发展，温室气体的排放大幅增长。从总量上看，中国无论排放总量还是占世界份额，近50年来一直处于上升状态，特别是在2006年之后，更是超越美国成为世界第一大排放国。2011年，中国二氧化碳排放量已经占到全球的26.4%（见图2-8）。
图2-8 中、美、欧二氧化碳排放占世界份额的比较
资料来源：根据《BP世界能源统计年鉴》（2012）的数据计算。
即便从人均排放水平看，中国的形势也不乐观。综合不同机构的测算，中国人均二氧化碳排放水平为6吨～7吨。清华大学的数据是6.1吨，PBL荷兰环境评估署和欧洲委员会联合研究中心（JRC）的数据是7.2吨（2011年）, IEA的数据是5.4吨（2010年），而BP的数据是6.7吨。从各机构的估算值来看，虽然中国人均排放水平还远低于美国，但正在与欧盟的水平靠近（见表2-4）。
表2-4 有关机构估算的中国人均二氧化碳排放
资料来源：PBL荷兰环境评估署和欧洲委员会联合研究中心（JRC）《全球二氧化碳排放趋势2012报告》；国际能源署《2013年世界能源重要统计数据》；清华大学气候政策研究中心《中国低碳发展报告（2013）》。
为履行《联合国气候框架公约》和《京都议定书》，体现负责任大国的形象，中国政府对全世界做出庄严承诺，提出碳排放减量的具体目标，即到2020年，碳排放强度比2005年下降40% ～45%。按照单位GDP能耗15年内下降同样幅度，可以大体计算2020年中国化石能源消费的限制值。在这里，假设碳强度下降幅度等同于化石能源强度下降幅度。
按40%的目标计算，由于在“十一五”期间，单位GDP能耗已经实现下降19.1%，那么2010～2020年需要再下降25.8%。也就是在不变价格计算条件下，2020年经济总量比2010年增加1倍，而单位GDP能耗只有原来的74.2%，届时化石能源消费量将是基期的1.484倍。2010年化石能源消费总量29.7亿吨标煤，计算得出，2020年化石能源消费总量上限是44.1亿吨标煤。如果按45%的目标计算，2020年是40.4亿吨标煤。也就是说，要达到中国政府承诺的目标，2020年，中国化石能源消费总量应控制在40亿～44亿吨标煤，取乎中42亿吨标煤（见表2-5）。
表2-5 2020年承诺减排义务下化石能源上限计算表
关于到2030年乃至未来的情形，政府并没有制定具体规划目标，这取决于政府的决心和国际压力的大小。对中国来讲，需要争取更长的发展时间；但国际社会也将对中国施加更大的减排压力。从发展阶段看，按当年汇率平均价计算，2010年中国人均GDP 4434美元，按照翻一番的增长速度，2020年将达到9000美元，即便届时人民币兑美元升值1倍，人均GDP达到1.8万美元。而从西方发达国家的发展规律看，人均GDP在4万～5万美元的水平，二氧化碳排放量才会出现拐点。因此，再下一个10年，中国并不一定要实现绝对减排，可以将继续减小碳排放强度作为目标。
在这里提供一个政策选择，比如2030年碳排放强度在2020年的基础上再下降30%，相当于前一个10年的减排力度。按照IEA的统计，以2005年美元不变价格计算，2010年，中国碳排放强度是1.8千克/美元，这与中国实际完成情况和汇率变动是吻合的，同期世界平均水平是0.6千克/美元，美国是0.41千克/美元；2020年比2005年下降40% ～45%，则将是1～1.1千克/美元，相当于2010年亚洲平均水平。如果到2030年再下降30%，为0.7～0.8千克/美元，相当于2010年发展中国家水平（亚洲1.04，非洲0.74，拉美0.48）。在10年中GDP年均增长5% ～6%的同一假设下，2030年，中国化石能源消费总量需要控制在50亿吨标煤（见表2-6）。
表2-6 2030年承诺减排义务下化石能源上限计算表
需要指出的是，出于自身生态环境保护需要和应对气候变化国际社会巨大压力，2030年，中国极有可能将绝对减排作为目标。这意味着C排放也即化石能源届时将出现峰值。2010～2020年，化石能源消费从30亿吨标煤上升到42亿吨，年均增加1.2吨标煤，到2020年前后年均增速在1吨左右。假设2020～2030年按照匀减速方式达到峰值，则2030年的化石能源消费应为47亿吨标煤。从另一个角度讲，即便不承诺绝对减排，相对减排下的50亿吨标煤化石能源的获得也不容易。因此，无论从生态环保需要、国际社会压力，还是化石能源可得性等各方面考虑，2030年实现碳绝对减排都是一个比较合理的选择。
（二）第二块“天花板”——PM2.5
与碳排放相比，大气污染给普通民众的感觉更为直接。2013年初，一场强雾霾污染席卷中国中东部、东北及西南共计10个省区市，涉及8亿人口，其中以京津冀地区最为严重。根据中国科学院大气物理研究所的报告，在第二次污染过程最严重的时段，北京城区上空悬浮污染物总量超过4000吨。无独有偶，就在2013年的最后一个月，又发生了一场大范围雾霾，所不同的是，重灾区换成了长三角的江浙沪。中央气象台表示，2013年，中国平均雾霾天数为52年之最。
根据北京市环保部门分析，北京地区年平均PM2.5排放来源中，机动车占22%，燃煤占17%，工业占16%，扬尘占16%，外来输运占24.5%（见图2-9）。2013年1月的强雾霾中，约有1/4来自机动车尾气排放，其次为燃煤和外来输运，各占1/5，而外来输运主要也是燃煤。中国科学院大气物理研究所分析，京津冀地区主要污染物的前三位——燃煤、机动车和工业的比重分别是34%、16%和15%。上海市环境监测中心和环境科学院分析表明，上海地区PM2.5主要来源为，机动车船等移动源占25%，石化、化工、工业喷涂、钢铁和建材等工业工艺过程占15%，工业锅炉、工业炉窑占11%，电站锅炉占10%，扬尘占10%，生活面源占5%，区域影响占20%。上海的构成与北京相比较，虽略有变化，但大体相同。
图2-9 北京PM2.5排放源构成
具体分析，此次雾霾元凶之一的二氧化硫来源主要以燃煤排放为主。据计算，上海单位面积的煤炭消费量最高，几乎达到每平方公里1万吨。而华北和长三角地区的北京、天津、河北、山西、江苏、浙江等省市均“名列前茅”（见图2-10）。雾霾元凶之二的氮氧化物主要来自机动车尾气。北京现有机动车约为550万辆，它们所排放的氮氧化物已占全市排放量的一半以上。特别是，其中不到30万辆的重型柴油车排放了一半以上的氮氧化物。需要指出的是，20世纪40年代，发生光化学烟雾事件的美国洛杉矶，当时拥有汽车250万辆。而现今中国的北京、重庆、成都、上海等大城市的汽车保有量都超过了250万辆。
图2-10 2011年中国分地区煤炭消费密度
总之，雾霾主要是“烧”出来的，烧油和烧煤贡献了PM2.5的60%以上，也就是能源消费，更确切地说，化石能源消费是大气污染的主要来源。因此，减少化石能源消费使用是从根本上减少PM2.5、改善大气质量的解决办法。
无论是碳排放还是PM2.5，都对化石能源的消费提出了挑战，未来化石能源的生产消费必须考虑两者的限制。在这方面，碳减排因具有国际承诺而成为强约束，PM2.5还要考虑地域的限制。