能源的安全性能（精选七篇）
能源的安全性能 篇1
在当今的数据中心中, 一些独特、先进的技术已被应用于改善系统的应用性能和可扩展性能, 最近在降低总能耗方面也出现了一些新的应用。这一变化正是“绿色革命”的体现。归根究底, CPU和存储系统的性能差异是诱发这场革命性变革的主要原因。目前数据中心面临的一大难题, 就是存储设备对能源损耗太大, 而且未能保持对处理器的有效占用, 导致需要添加更多的服务器来弥补低下的效率。CPU与存储系统的这种不断扩大的性能差异已经引发了许多所谓的“解决办法”, 但这些方法都不能从根本上解决问题, 这也成为了世界数据中心对能源的需求呈指数级增长的“背后推手”。
供电和散热
随着网络应用、电子商务以及企业数据库的增长, 数据中心对计算和存储能力需求也在不断增加, 相应地, 也驱使了能源使用的增长。越来越紧张的机房空间、电源设计供给日显不足、电力和散热费用的不断增加, 让整个IT系统成本大幅度提高。大多数企业将看到他们的数据中心的能源成本在未来5年将会呈现3到5倍的增加, 电力和能源正成为影响IT成本的一大因素。除了成本的上升, 在两年内, 50%的数据中心将面临能源短缺, 不能满足核心计算的需求。由于这些原因, 70%的美国CIO们都相信, 数据中心的供电和散热问题是他们的头号挑战。
据环境保护署 (EPA) 对美国数据中心的能源问题的研究预计, 到2010年, 企业数据中心的能耗将比目前增加75%;到2011年, 数据中心会消耗能源高达1000亿千瓦时, 年度总成本为740亿美元, 并且将需要建造10个额外的电厂以提供如此巨大的能源。
绿色网格联盟 (Green Grid) 曾推出一份名为“数据中心节能准则”的白皮书, 暴露了IT设备能耗成本的惨痛现状。一个典型的数据中心需要消耗多达70%的电力资源在服务器、网络和存储设备的保养上面。它还指出, 除了采用先进的技术改善数据中心的效率以外, 还可以通过提高硬件的利用率, 减少IT设备的数量, 以降低整体功耗, 保持或增加应用程序的性能。
背后推手
这一切都源于CPU的巨大的性能改进。英特尔———x86处理器的领先供应商, 2004年计划要推出4GHz的奔腾4处理器, 目的是打破速度的障碍, 后来该项目却无疾而终。为什么会这样?为什么他们要改为发展速度较慢的多核心处理器?答案很简单。基本上, 相比其存储系统, 过快的处理器会被迫陷入一种“加快和等待并存”的不相匹配的局面。当处理器执行程序时, 它需要用到存储设备提供数据信息。而由于性能不相匹配, 处理器必须花费很长一段时间来等待数据的传输。这时处理器只能处于空等待的状态, 没有执行任何操作。换言之, 伴随处理器的闲置, 处理周期也在浪费, 而系统却依然在消耗能量。
如上图所示, 自1980年以来, CPU的性能在每年有大约60%的提升, 而内存的性能仅增加了10%, 传统的存储硬盘改善的幅度甚至更少。
正因为这种性能差距, 所以堪称世界上最快的4GHz X86 CPU并没有显得比之前的处理器更加强大。计算机和存储行业多年来一直致力于如何减少这种性能差距。因此, 数据中心架构也已经局限于这种差距, 对应用性能的追求导致了业界一味提出专注于存储性能的解决方案, 忽视了能源的因素, 从而对数据中心的供电和散热添加了巨大的压力。
要性能还是节能?
随着时间的推移, 许多系统架构师已逐步改变传统的存储结构, 企图提高系统性能, 降低能耗, 或两者兼而有之。
企业要应对与日俱增和日趋繁复的数据管理需求, 最简单的方法似乎是为存储系统添加更多的磁盘。如果这样的话, 数据中心就会受到空间、负重和散热基础架构等的限制, 而且, 城市电力的供应也日趋紧张。这些限制因素往往阻碍了企业满足业务的需求。
最近发展起来的服务器虚拟化技术, 能够在单台物理服务器整合并行的执行程序, 提供访问闲置处理器的能力。在这种情况下, 当处理器正在等待数据传输使当前程序搁置时, 另一应用程序可以在这一期间占用处理器, 从而增加了处理器的利用率。虽然这样可以节省额外服务器的部署, 但数据中心的基础设施仍然同样耗电。
马克布莱克本在绿色网格联盟发表的一篇论文中曾指出, 处理器在闲置期间可以被置于低功耗状态 (即所谓的“p-state状态”) , 这样可节省大量的能源。他表示, 服务器平均消耗约300W能源, 但是, 在闲置期间, 能耗只有200W。使处理器处于p-state状态可以使整个系统节省约20%的能源。这是一种能使闲置设备降低能耗的有效办法, 但它没有改善服务器和存储系统的性能或吞吐量。
也有部分硬件供应商试图通过提升缓存的技术性能, 代替底层的速度缓慢的存储设备的部分功能, 例如, 将需要占用大量DRAM内存的应用程序设置在服务器与存储区域网络之间。但这对于每个应用程序来说都需要消耗多达450W的额外能源。
上述这些方法都具有一个共同点就是虽然它们都会对处理器的效率在不同程度上有所改善, 但它们都基于传统的数据中心架构, 以消耗能源为代价来扩展系统的性能。
到底对于系统性能和节能两者我们如何兼顾?事实证明只针对单方面的解决办法是片面的而且是达不到效果的。现有的节能技术大都没有顾及电力需求增长的主要因素, 只考虑如何降低整体能耗成本。企业为数据中心节省能源同时提高效率, 其实还有更有效的办法。只要提高处理器的利用率和处理效率, 实现高效存储数据, 减少机器及磁盘数量, 就能解决能源消耗急速增长的问题。这个策略不仅可以减少系统的复杂性, 降低成本, 还可以改善网络效率和性能表现, 从而对新的业务需求能做出更好的反应。这正是“绿色存储”的内涵。因此, 作为企业数据中心的关键组成, 集性能高、能耗低、空间小、散热快等众多优点于一身的“绿色存储”系统得到越来越多用户的青睐。
Fusion-io引领绿色存储潮流
放眼时下存储市场, 绿色存储无疑是关注度最高的关键词之一, 并被认为是未来的一大必然趋势。虽然对于绿色存储, 不同的厂商都有自己不同的理解, 但他们却共同推动了绿色存储的进程, 让用户、社会和环境都从中受益。作为一家连接固态磁盘的初创厂商, Fusion-io对于绿色存储有自己独特的理解, 通过创新的技术、产品和解决方案, Fusion-io引领了绿色存储的新潮流。其固态存储技术推出后可以说是引发了存储界的一场革命, 打破了现有存储技术的壁垒, 推动了数据中心的时代变革。该技术以PCI Ex-press形式利用NAND闪存, 将存储与应用紧密地联系在一起, 从而为企业性能密集型应用提供了基于磁盘存储的最佳解决方案;使IT部门实现存储性能提升约1000倍, 同时电耗和成本分别只有传统SAN (存储区域网络) 的1%和1/10。Fusion-io固态结构背后的理念是使运行在数据中心的低性能I/O密集型应用成为可能。它摒弃了传统的基于磁盘的存储架构, 在系统加速上实现创新方式, 即在应用程序中利用固态技术, 将性能提高几个数量级, 同时大大地降低了电力消耗。
Fusion-io已将基于NAND的革命性的固态磁盘推向市场。它提供了一个独特的兼有高性能容量和大宗容量的低成本SAN, 而且只需消耗少量的电力。事实上, Fusion-io的SSD芯片相当于600个并行硬盘的性能, 但只消耗其中的一个硬盘驱动器的能量。这意味着单独使用可以减少约10, 000瓦的功率。凭借这一优越的存储技术, 不仅增加了数据中心的性能和吞吐量, 而且IT管理人员可以减少安装在服务器中的内存数量, 从而显着降低总体能源消耗。
在系统性能方面, Fusion-io为用户带来了巨大的提升, 例如, Fusion-io推出的ioDrive系列, 号称是全球速度最快、最创新的固态存储方案。ioDrives的传输速率达到了700MB/s。主控制器具有散热片覆盖, 结合非常紧密。其性能超过了任何其它SSD固态盘和磁盘。其新颖的控制器设计可实现每秒10万次的I/O操作, 读取速度高达500-700M, 读写几乎没有延迟时间, 足以搭配PCI Express总线的数据吞吐量, 是一般SSD的5倍之多, 满足对计算速度要求高的领域, 突破了当前服务器架构的一些限制, 足以应付一个主处理器针对大量存取的I/O处理操作。因此, 可以大大减少其它IT设备的部署, 降低数据中心的设备成本。除了明显的成本节约, 执行同等的应用性能, ioDrive的耗电量减少了超过90%, 处理器利用率显著提高。
将绿色革命进行到底
如前所述, 在过去20年中, 处理器速度的进化一直遵循着摩尔定律, 每18个月翻一番。此外, 网络速度大约每5年增加了一个数量级。另一方面, 机械磁盘经历了低迷性能方面的改进。这导致磁盘速度跟不上CPU和网络急剧增加 (近三个数量级) 的速度, 形成了显著的性能差距。
使用固态存储作为磁盘驱动器或作为低速硬盘的缓存装置, 可以消除漫长的CPU等待周期, 使功耗显著降低, 又不会像其它解决办法那样以影响性能为代价。事实上, 性能还会有所增加。固态存储抛弃了传统硬盘的机械部件, 不需要马达高速旋转来带动盘片读取数据, 数据吞吐量是传统硬盘的5倍, 而且当CPU处于等待状态时, 磁盘会停止旋转, 可以有效降低功耗。目前, 300GB FC硬盘的功耗为17W左右, 而SSD的功耗仅2W, 待机功耗最低可达0.1W。
事实上, 绿色存储的热潮正迅速席卷全球。固态SSD硬盘的出现恰好迎合了绿色存储的趋势, 更高的I/O性能、零数据读取延迟、超低功耗和更高的稳定性使其成为当前更具前途的存储介质之一。
目前, 包括Google、百度和雅虎等搜索引擎网站或准备采用SSD固态硬盘或已经采用固态硬盘作为数据中心的存储介质, 可以说在高端应用上, 固态硬盘已经得到行业、企业的认可。尽管SSD固态硬盘在同等容量下的价格是传统机械硬盘的30倍之多, 但固态硬盘的绿色特性的确可以为数据中心节省一大笔开支。数据中心的能源消耗已是企业面临的一个严峻问题, 提高数据管理能力和存储效率, 除了为企业节省成本外, 更重要是节能降耗, 意在千秋。
参考文献
[1].http://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_efficiency
[2].http://www.fusionio.com/PDFs/Whitepaper_Green.pdf
[3].http://www.amteam.org/k/others/2009-3/616583_1.html
能源的安全性能 篇2
一、大力发展可再生能源是人类发展的必由之路
自然资源按是否能够再生, 可划分为可再生资源和不可再生资源。石油、天然气、煤矿、铁矿等矿产资源都是不可再生资源, 它们用一些就少一些, 不可能再重新产生。可再生能源大都直接或间接地来自太阳, 是洁净能源, 对环境不产生或很少产生污染。经过多年的发展, 它已经开始在能源供应的战略结构中占据一席之地, 越来越受到重视。
1. 大力发展可再生能源是经济社会可持续发展的迫切需要
可持续发展是指满足当代人的需求, 又不损害子孙后代满足其需求能力的发展。可持续发展特别强调两点:一是公平性。可持续发展是一种机会均等的发展, 它既包括同代内的区际间均衡发展, 也包括代际之间的均衡发展。在社会经济发展的长河中, 各代人都处在同一生存空间, 他们对这一空间中的自然和社会财富拥有同等享用权和生存权。如果每代人都毫无节制地耗费自然资源和环境质量, 不对其进行合理分配, 那么人类生活将一代不如一代。二是协调性。可持续发展观视人类社会为自然-经济-社会的复合体, 其核心思想是人口、经济、社会、资源和环境要相互协调发展, 实现良性循环而不能顾此失彼。为了实现这一目标, 需要人类通过不断理性化的行为和规范, 协调人类社会经济行为与自然生态的关系, 协调经济发展与环境的关系, 协调人类的持久生存与资源代际分配的关系, 做到经济发展与生态平衡的和谐统一。
2. 大力发展可再生能源是调整能源结构的内在要求
随着生产制造技术的日臻成熟, 应用领域的不断拓展, 可再生能源产业将成为继煤炭、石油、天然气之后重要的替代能源之一。随着经济社会的快速发展, 我国能源消耗需求量日益扩大。如何合理地解决能源供应, 是关系我国未来发展的一个重大战略问题。大力提高能源利用效率, 调整能源供应结构, 是我国能源发展的必由之路。用清洁能源替代煤炭是近期的重要任务, 可再生能源将对此作出巨大贡献。
3. 大力发展可再生能源是保护环境的重要选择
能源的大量开发和使用, 是造成大气和其他多种类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源资源的同时, 保护好我们赖以生存的地球环境与生态, 已经成为一个全球性的重大课题。可再生能源对防止空气污染、保护环境、实现自然生态平衡具有重要的作用, 是与人类社会友好的能源。
4. 大力发展可再生能源是解决农村边远地区用电和生态建设的有力杠杆
我国是一个人口大国, 同时又是一个农业大国, 60%的人口生活在农村, 每年约消耗4亿多吨标准煤的能量。截至目前, 我国仍有400万户, 共约1300万人口没有用上电。由于这些县城、村镇及散居牧户, 地处边远, 远离电网, 用电负荷小而且分散, 预计在相当长的时间内难以通过延伸电网实现供电。而这些人口中大多恰好分布在可再生能源资源富集地区, 因而, 合理开发利用太阳能、生物质能和风能等可再生能源, 既可满足这些地区人民的电力需求, 又是改善生态环境一个重要手段。目前, 我国边远地区的农民连基本的生活用能都没有保障, 因地制宜地发展可再生能源资源, 为其提供电力和清洁能源, 不仅对促进地区经济发展、农牧民脱贫致富有重要的作用, 而且为改善这些地区生态环境提供了切实可靠的保障。
5. 大力发展可再生能源是提高能源供应安全的关键因素
能源作为国家重要的战略物资, 直接关系到国计民生, 决定国家经济命脉的基本走向。确保能源供应的安全已成了维护国家安全的重要战略考虑之一。随着我国石油消费量和石油进口量的增加, 确保国内能源供应安全, 日益成为我国国民经济安全的重要组成部分。目前, 我国是世界上经济发展较快的国家, 但经济的高速发展也带来了能源安全的问题, 保障能源安全问题对我国显得越来越重要, 对环境的破坏也应该引起高度重视。
二、当前我国在能源开发利用方面存在的主要问题
1. 能源消费总量大, 人均能耗低
从总体上来看, 我国的经济实力已经进入世界强国之列, 但由于经济基础薄弱、人口众多, 贫困问题仍然没有得到根本解决。在今后相当长的一段时间里, 加速经济的发展, 消除贫困仍然是我国的首要任务。目前我国能源消费量占世界能源消费总量的12.1%, 仅次于美国居世界第二位。然而, 我国的能源消费水平相对于巨大的人口基数还很低。我国人均一次能源消费量为1.08吨油当量, 为世界平均水平的66%, 是美国人均水平的13.4%, 日本人均水平的26.7%。在我国农村生活能源消费中, 传统生物质能源占60%以上, 每年生物质能源消费量相当于2.5亿吨标准煤以上。
2. 以煤为主的能源消费结构, 严重偏离世界能源消费结构的主流
长期以来, 我国一次能源消费结构以煤为主, 这种以煤为主的能源消费结构, 是客观上造成我国能源经济利用效率低、污染严重、产品能源成本高、市场竞争能力差的根本原因。目前, 世界能源消费结构在经过战后几十年的发展, 完成由煤炭向石油的转换后, 正朝着高效、清洁、低碳或无碳的天然气、核能、太阳能、风能方向发展。
3. 能源使用与环境保护之间的矛盾正在加大, 新结构危机压力将会增大
我国能源环境问题的严重性不仅在于现存的污染, 更重要的是未来潜在的能源需求增长对国内环境的巨大压力。广大的农村地区由于难于获得现代能源供应和服务, 三分之二以上的农村居民的生活用能, 不得不依靠传统的生物质能, 这导致了我国生物质能的过度消耗, 由此造成了难以逆转的水土流失和生态破坏。从长远来看, 未来我国经济的持续快速增长将受到环境容量方面的制约, 今后如果不采取包括节能减排、能源消费结构调整等在内的各种有效措施来控制各种伴随能源消费和使用而产生的污染物的排放, 环境污染和破坏问题将愈演愈烈。尤其令人忧虑的是, 环境污染和破坏的影响将是长期性的, 一旦污染和破坏后果发生, 其巨大的环境治理成本将成为国家将来的经济重负, 这将反过来严重制约未来我国经济的持续、健康发展。
4. 能源资源相对贫乏, 长期能源供应将严重短缺
由于目前我国的能源消费水平还很低, 人均的能源消费量还不到世界平均水平的三分之二, 今后伴随着经济的发展能源消费需求量还将大幅度增长。从目前人均GDP达到25000美元国家的能源消费水平来看, 没有一个国家的人均能耗低于4吨标准油, 假若2050年时我国的人口维持在15亿左右, 我国的社会、经济发展结构以及人们的生活方式等同于现在25000美元的国家状况, 届时我国的能源消费量将达到60亿吨标准油, 这一能源需求量约为目前世界能源消费总量的65%, 为目前我国能源消费量的4.8倍, 这就表明未来我国经济的发展必将面临巨大的需求增长压力。从国内能源资源的情况来看, 虽然我国煤炭资源比较丰富, 但石油、天然气资源相对十分贫乏。从长期来看, 国内能源供应将面临潜在的总量短缺, 尤其是石油、天然气供应将面临结构性短缺。
三、大力发展可再生能源资源的主要措施
1. 大力发展节能技术, 开展节能运动
一是要切实树立可持续能源发展观。国民经济增长必须走提高能源利用效率, 节约能源的新型工业化道路, 改变经济增长方式, 将经济发展和GDP的增长靠产业结构、能源结构双重拉动, 来保障高效、经济、稳定、安全的能源可持续发展的新战略, 并认真处理好国民经济良性增长与能源的合理消费的关系。二是要认真制定国家能源开发长期规划。从能源资源和人类技术发展情况来看, 21世纪特别是前半叶人类利用的一次能源仍将以化石能源为主, 但核能、可再生能源的重要性逐渐增加。在化石能源中, 石油、天然气在前期仍占主要地位, 特别是天然气的开发利用将有较大发展。煤的地位在21世纪后半叶将更为重要。在能源终端利用形式上, 电能的比重将不断增大, 而在移动能源方面, 未来氢的利用有可能将占有重要地位。三是要结合我国资源蕴藏的实际情况, 根据国家中长期发展规划, 以及国民经济和社会发展预测, 结合世界经济和能源发展态势, 制定国家能源长期开发计划, 保障国家能源的长期安全。
2. 以发展目标为驱动力, 逐步扩大市场规模
首先, 要组织力量逐步完成可再生能源产业的中长期远景规划, 而且要定量地确定发展目标。要以实际资源和技术发展潜力为基础, 结合考虑我国能源和电力发展规划, 分析可再生能源发展与整个能源和电力发展的关系和变化趋势。其次, 要落实可再生能源发展规划的具体承担者, 国家规划目标要通过省级规划和产业规划落实到每个地区、每种技术直至到每个项目。再次, 要将规划目标落实到具体的时间表上, 分阶段实施, 持续而系统地落实目标的完成进度。最后, 可再生能源发展规划目标的完成受国家法律法规和政策的保障, 只有强制性要求承担者完成各阶段的发展目标, 才能吸引更多的投资者发展可再生能源产业, 逐步形成经济规模, 最终步入商业化。
3. 加强能源立法, 促进能源与经济社会和谐发展
健全的法律法规是能源可持续发展战略的基石。我国能源领域的法律建设滞后, 尽管先后颁布了《电力法》、《矿产资源法》和《煤炭法》等一系列法规体系, 但大部分法律法规是在计划经济体制背景下制定的, 历时太长, 已不符合改革和发展的需要, 需要根据形势变化修订和完善。还有很多重要的法律法规亟待确立。一要为促进我国能源的综合规划和利用, 保证能源效率的提高, 应从法律保障我国能源安全角度出发, 制定涵盖整个国民经济的《能源法》。二要抓紧制定和修订《反垄断法》、《反倾销反补贴条例》、《保障措施条例》等维护公平竞争、整顿和规范市场经济秩序的法律法规。三要制定《石油法》和《天然气法》等行业法, 保障我国能源安全和可持续供给, 维护行业的公平公正、有序竞争。
4. 提高全社会对可再生能源的认识, 增强全社会开发利用可再生能源的意识
政府机构和事业单位要率先使用可再生能源, 并建设公用建筑物 (或设施) 可再生能源利用示范工程;鼓励大型企业利用可再生能源, 并积极投入可再生能源的技术开发、设备制造和可再生能源生产;对单位和个人自愿认购高价格可再生能源的行为, 采取授予绿色能源标识、节能标识和企业环保评级等方式予以鼓励。建设我国可再生能源人才培训基地, 促进国内外信息交流和技术人才的国外合作与培训。
能源的安全性能 篇3
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局, 自1993年起我国成为石油净进口国, 且石油进口量逐年增加, 使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足, 未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素, 国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定, 但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给, 对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度, 提高我国能源、经济安全。
能源的安全性能 篇4
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局, 自1993年起我国成为石油净进口国, 且石油进口量逐年增加, 使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足, 未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素, 国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定, 但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给, 对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度, 提高我国能源、经济安全。
能源的安全性能 篇5
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局, 自1993年起我国成为石油净进口国, 且石油进口量逐年增加, 使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足, 未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素, 国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定, 但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给, 对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度, 提高我国能源、经济安全。
能源的安全性能 篇6
我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局, 自1993年起我国成为石油净进口国, 且石油进口量逐年增加, 使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足, 未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素, 国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定, 但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给, 对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度, 提高我国能源、经济安全。
能源的安全性能 篇7
关键词：能源安全,消费模式,转换路径
一、引言
自改革开放30年来,随着中国经济高速增长所引致的能源消费需求急剧扩大,受国内能源后备资源相对不足及以煤为主的能源消费结构所带来的环境影响压力加大,能源供需矛盾日益突出,并已成为制约未来中国经济实现可持续发展的关键因素。近年来,对于中国的能源安全问题,国内有越来越多的学者开始关注,并开展了相关研究。李连仲(2004)在分析了我国能源安全的现状和能源生产总量和结构如何满足迅速增长的需求来为国民经济发展提供强有力的支撑、如何全面推广洁净煤技术使之能在煤炭消耗持续增长的情况下减少污染的排放等方面所面临的主要挑战基础上,提出了将能源战略纳入国家安全战略、提高能源应变能力、大力发展替代技术来降低依赖石油进口、调整优化能源结构等为核心的新时期能源发展战略。孙永祥(2005)认为确保我国能源安全的首要任务应是合理利用本国有限的能源资源和人的资源;能源发展战略的出发点应是既考虑本国能源供需实际情况和发展趋势,又紧密联系世界政治格局对全球能源供需发展变化的影响以及我国在世界能源市场中的定位;能源发展战略要明确国家能源部门的作用和长期发展方针目标以及具体实施措施,加强政府对能源市场的规范与强化政府对能源部门的指导协调作用,尤其是要加大能源外交力度来加强我国同能源资源国以及地区合作组织之间的协调与磋商。聂锐、张炎治(2006)从能源资源储量、能源效率、能源结构、能源环境以及能源安全等方面剖析了中国经济快速发展所面临的严峻能源安全态势,并就能源发展战略总方针、能源开发战略、能源节约战略、能源安全战略以及能源环境战略提出了相应的应对策略及思路。张宇燕、管清友(2007)通过对国际油价波动和世界能源格局演变历史的总结和回顾,认为油价波动既是国际市场供求双方博弈的结果,也是“大国”关于石油利益分配的政治安排。世界能源格局的演进反映了两大国家集团之间“权力”的消长。中国维护能源安全的基本态度应当是立足现有的世界能源格局并寻找自己的地位,不公开挑战、不试图打破既有的能源利益分配。刘华(2008)从我国能源利用现状及问题的角度出发,对现有能源安全立法体系进行了分析,在介绍主要发达国家有关能源安全的立法经验和借鉴国外能源安全法律制度的基础上,提出了以能源安全立法的指导思想与原则、立法模式选择以及立法体系结构为基本内容的能源安全立法体系。
国内学者的上述研究无疑为进一步深入探讨和研究中国能源安全问题提供了良好的基础,但鉴于这些学者对能源安全问题的研究主要集中在能源发展战略或单一能源发展战略的宏观研究上,本文拟以能源消费模式为视角,探讨能源消费模式的转换对确保中国能源安全的意义以及能源消费模式转换的路径,以期为政府、企业及个人提供决策参考。
二、中国能源安全现状
从近代世界经济发展历史来看,一国经济高速发展的过程在某种意义上说既是一个快速推进工业化与城市化的过程,同时往往也是以能源和资源的高投入高消耗为依托来实现经济高速增长的过程。改革开放30年来,中国经济的高速增长同样也证实了是以工业化和城市化的快速推进以及资源和能源大量消耗为代价来换取的事实。就中国工业化进程而言,从新中国成立到改革开放前夕的30年期间内,通过实施优先发展重工业战略和采取工农业产品“剪刀差”的方式进行工业化所需的资本原始积累,从而建立起了一个工业门类比较完备的工业体系,工业化发展水平基本达到了初期阶段。第二产业就业人口占全部就业人口的比重由1952年的7.4%上升到1978年的17.3%,工业总产值占国内生产总值(GDP)的比例由1949年的25.2%上升1978年的44.1%[1]。1978年后,中国工业化发展呈不断加快之势,且工业内部结构有了较大的改善。目前,中国工业化发展水平正处于中期阶段。到2007年,第二产业就业人口占全部就业人口的比重上升到26.8%,工业总产值占GDP的比例也提高到43.0%[2]。从城市化进程来看,改革开放前的30年中,中国城市化基本处于一种极其缓慢的发展状态。到1978年,城镇人口占总人口的比重仅为17.92%,非农产业就业人口占全部就业人口的比例也只有29.5%[3]。自党的十一届三中全会以后,随着党和国家的工作重点向以经济建设为中心转移和改革开放战略的实施,中国城市化进入了一个快速发展时期,城市化水平不断提高。到2007年,城镇人口占总人口的比重上升到44.94%,非农产业就业人口占全部就业人口的比例增加到59.2%,非农产业产值占GDP的比重已由1978年的71.8%上升到2007年的88.7%[4]。因此,以工业化和城市化快速推进为基本特征的中国经济高速增长拉动了对能源的强劲需求。能源消费弹性系数从1980年的0.49迅速提高到2006年的0.66,有的年份甚至更高,如2004年高达1.59(参见表1)。
就中国当前和今后一段时期内能源安全形势而言,主要存在以下几个方面的严峻挑战:
1. 能源后备资源相对不足,能源供给安全压力加大。
从能源资源绝对量上来看,尽管中国拥有的水能资源和煤炭资源居世界前例,但人均能源可采储量却不及世界平均水平的一半。煤炭、石油、天然气等几种主要能源的储产比(按当年储量除以当年产量所计算出的剩余储量可开采年限)明显低于俄罗斯、美国及世界平均水平(参见表2)。然而,毋庸置疑的是,中国经济的持续增长将会拉动对能源需求的继续增长。根据IEA(2007)参考情景的预测,中国未来的一次能源需求将翻一番多,2005年为17.42亿吨标准油,而2030年为38.19亿吨标准油,年均增长率为3.2%。2010年之后不久,中国将取代美国成为世界第一大能源消费国。2005年,美国的能源需求比中国高出三分之一以上。在到2015年这段时间内,中国的能源需求年均增长率为5.1%,这主要是由持续蓬勃发展的重工业所推动的。从更长期来看,随着经济走向成熟,生产结构逐步转向能耗较低的领域,以及引进更高能效的技术,能源需求会放慢。2005年到2030年,交通运输业的石油需求会将近翻两番,占到中国石油需求增长总量的2/3以上。机动车数量将增加6倍,达到近2.7亿辆。到2015年前后,中国的新车销量将超过美国。居民收入的增加使住房、家电以及对供热和供冷的需求强劲增长。尽管中国的煤炭资源非常丰富,但并不足以满足其所有能源需求的增长,中国在2007年上半年就已成为煤炭净进口国。因此,未来25年内(从2005年起),中国能源供给安全形势异常严峻。
2. 能源结构极不合理,以煤为主的能源结构所造成的环境压力增大。
长期以来,中国的能源结构是以煤炭为主,其比重一直保持在70%左右。尽管近年来煤炭消费呈缓慢下降态势(1990年为76.2%,2007年下降到69.5%),但以煤为主的能源消费结构在未来相当长一段时期难以有根本性的改变,这无疑给中国的环境承载能力带来了极大的挑战。根据IEA(2007)参考情景的预测,中国二氧化硫(SO2)的排放量将由2005年的2600万吨增加到2030年的3000万吨。氮氧化物排放量将从2005年的1500万吨增至2030年的2100万吨。世界银行的排名显示,世界污染最严重的30个城市中有20个在中国(World Bank,2007)。更令人担心的是,空气污染正在逐步由城市、工业区和火力发电厂等向周边的农村地区扩散。本地空气污染问题也许是最直接、最突出的环境现象,它会带来高昂的社会和经济成本。由于空气污染导致早亡和疾病所带来的成本在2003年已占到国内生产总值(GDP)的1.2%到3.2%(World Bank,2007)。在中国经济常规增长情景下,空气污染的健康危害成本预计将会上升,到2020年将相当于中国国内生产总值(GDP)的13%(OECD,2007)。如果未来中国经济在保持高增长情景下,污染气体排放量增加得更快,因此酸雨问题可能进一步恶化,尤其在东南部地区。污染情况全面恶化可能会带来巨大的经济成本(IEA,世界能源展望2007)。因此,如果中国未来不下大力气调整和改善能源结构,那么能源生产消费的环境安全影响将极其令人忧虑,且社会和经济成本也会明显上升。
3. 能源效率低下,资源浪费极为严重。
长期以来,由于中国的工业化进程是以重化工业为主导,高耗能行业所占比重过大,导致单位GDP能耗一直居于高位,不仅是发达国家的3-5倍,而且也大大高于世界平均水平,甚至还高出印度(参见表3)。其根本原因在于以煤为主的能源结构,落后的煤炭转化方式,生产工艺落后,用能设备效率不高,能源管理水平低下,以及不合理的产业结构,高耗能的第二产业在产业结构中所占比重过大等(聂锐、张炎治,2006)。尽管我国能源加工转换效率在逐年提高,能源加工转换总效率从1983年的69.93%上升到2007年的71.25%,但没有发生根本性的转变,能源资源浪费依然严重[5]。
4. 海外能源来源不确定性增大,能源运输安全受到挑战。
自1994年中国成为石油净进口国后,中国能源进口对外依存度逐年提高,而作为我国的主导能源且资源储量相对丰富的煤炭(探明储量世界第3位)也在2007年上半年变成了净进口,从而使得中国对外部能源的依存度进一步加大。然而,随着中国能源对外依存度加大,海外能源来源的不确定性也在增加,主要体现在两个方面:一是自2001年以来世界能源价格(主要是石油价格)的大幅度攀升,无疑加大了中国海外能源来源的风险;二是近年来大国对国际能源(主要是石油)的角逐与争夺加剧,使得海外能源的运输安全面临严峻挑战。由于海外能源(石油)来源主要集中在中东地区,石油运输的航线是:波斯湾—霍尔木兹海峡—阿拉伯海—印度洋—马六甲海峡—南海—中国大陆港口。另外从非洲、东南亚进口的30%的石油也必须通过马六甲海峡—南海航线,也就是说中国80%以上的石油进口都是依赖马六甲海峡—南海航线的。但是,这一航线又是目前最不安全的石油进口通道。鉴于我国对世界能源丰富地区的外交实际影响力及海上运输线路的军事保卫能力非常有限,因而依靠海外能源资源来满足国内基本需求将使我国能源安全处于极不安全状态。
三、两种不同经济发展模式下的能源消费模式
能源作为人类社会生产生活的先决条件,是一国经济社会发展的重要物质基础,其消费模式的选择对社会经济系统的运行具有极其深刻的影响。就当前中国能源消费模式而言,仍然是一种建立在“资源(能源)—产品—废弃物”线性经济基础上的传统消费模式。这种消费模式,一是以实物消费为主,把数量作为消费水平的标准,忽视消费质量;二是以能源和资源的大量消费为支撑,消费的资源成本过高;三是追求近期目标和当代人消费的满足,忽视未来人的消费需要,缺乏可持续性。纵观自工业革命特别是第二次世界大战以来世界经济增长的历史轨迹,现代经济增长无不是以资源能源的大量消耗、生态环境严重破坏为代价而实现的。在线性经济发展模式下,生产与消费都是一种从“资源(能源)—产品—废弃物”单向的、线性的过程,经济增长往往是在不考虑资源与环境承载能力情况下依靠资源和能源的高消耗来实现的,因而需要高强度地开采和消耗资源与能源,同时又高强度地对生态环境造成破坏。由此可见,目前我国以单向线性经济为基础的能源消费模式必须实行转换。否则,经济社会无法实现可持续发展。
资料来源:国家统计局,《中国统计年鉴1987》和《中国统计年鉴2008》,中国统计出版社。
资料来源:《BP世界能源统计2008》。
资料来源:《BP世界能源统计2008》;World Bank,《世界发展报告》(2005,2008)。
与单向线性经济不同,在循环经济发展模式下,社会生产与消费是一种“资源(能源)—产品—再生资源”反馈式循环过程,经济增长是遵循资源能源的低消耗、废弃物污染低排放以及对废弃物资源化循环利用的路径来实现的,从而不仅降低了资源能源的消耗强度,延缓了资源能源的耗竭速度,而且减轻了因废弃物排放对生态环境的承载压力,实现经济社会的可持续发展。显然,循环经济发展模式是将物质代谢的单向线性模式转变为循环模式,从而降低人类社会生产经济活动对生态环境系统所造成的冲击和压力,通过经济增长方式的转变,将资源环境纳入并作为它的基本要素,采取依靠提高资源环境生产率,通过不断减少生产与消费生命周期全过程的资源、能源消耗以及废弃物排放,去实现经济系统的产出增加与效益的提高。因此,建立在循环经济基础上的能源消费模式是一种与循环经济相适应,在能源生产与消费使用过程中充分考虑对资源与生态环境影响,尽可能减少负面影响,为后代人提供同等的消费权益,使他们能够公正地享受到同样自然环境的全新能源消费模式。这种消费模式以节约资源、保护环境、循环使用、废弃物分类、救助物种为基本原则,在消费内容上,倡导消费者在进行消费时选择有助于环境保护或公众健康的能源产品;在消费观念上,引导人们追求生活方便、舒适的同时,注重环保,节约资源和能源,实现可持续发展。所以,向可持续发展能源消费模式转换,不仅可以有助于为生产领域减少资源能源投入消耗,而且还可以为生产领域提供再生资源和能源,同时减少污染排放。鉴于我国当前和未来的能源安全形势,尽快转换能源消费模式,其意义重大而深远。
四、可持续发展能源消费模式转换路径
由上观之,我国实现由单向线性的传统能源消费模式向可持续发展循环的能源消费模式的转换刻不容缓,具体应遵循以下路径:
1. 转变传统的能源消费观念,牢固树立节能环保至上的新理念。
基于我国的国情和严峻的能源安全形势,我们不仅没有足够的后备能源资源,而且也没有理由沿袭过去那种传统的能源消费模式,更要摒弃贪图“大、多、奢华”的享乐主义能源消费观念,积极推崇节能环保至上、力求经济实用的可持续发展能源消费理念。
2. 经济手段与法制手段相结合,加快能源消费模式转换。
通过经济手段,运用各种经济杠杆来加快能源消费模式的转换。我国能源市场化改革虽然取得了重大突破,在一定程度上扭转了长期以来能源资源廉价使用的状况,但与国际能源价格还有一定的差距,能源价格水平还没有达到从根本上触动能源消费主体的经济利益来加快能源消费模式转换、节约能源资源的目的。因此,应有计划、分步骤地调整能源价格,使之达到合理水平,促进能源消费模式转换。与此同时,还应加快能源法制建设步伐,推行强制节能标准。虽然近年来我国能源法制建设取得了一定的进展,但能源法规往往是指导性的,缺乏具体的实施细则,可操作性不强。因而在不断完善能源法规体系的同时,应尽快制定和出台具体实施细则和强制实施标准。对于那些无法从经济利益上触动其加快能源消费模式转换的能源消费主体,国家应运用法律手段,推行强制节能标准。
3. 加强政府政策引导,能源消费主体积极主动配合。
在我国目前产业结构中,高能耗产业比重过大,而能耗少的高新技术产业比重偏低,且高能耗产业过分集中在工业、建筑业和交通运输业。以2005年为例,工业、建筑和交通运输三大行业的产值占当年GDP的53.2%,而所消耗的能源却占了近80%的能源消费总量[6]。因此,政府应通过产业政策引导,加快产业结构调整步伐,优化产业结构,大力发展能源资源节约型的新型产业,逐步形成有利于节约能源资源的产业结构体系。同时,能源消费主体应积极主动配合国家产业政策的实施,只有这样才能从根本上加快能源消费模式转换,以确保能源安全,实现经济社会的可持续发展。
4. 加大节能环保科技投入,为加快能源消费模式转换提供技术支持。
鉴于我国在今后相当长的一段时期还不可能从根本上改变以煤为主的能源消费结构,能源消费的环境安全影响形势仍然严峻。同时由于我国节能减排的科技基础还比较薄弱,技术支撑体系相对落后,因此应加大节能环保科技投入力度,加快节能减排技术研发与推广应用,选定一批技术难度高、研发投入大的重大关键技术,组织力量进行攻关,重点发展节能和清洁能源技术,提高能源效率,降低对传统化石能源的依赖程度,积极发展安全清洁核能技术和非水能的可再生能源技术,前瞻部署非传统化石能源技术;建立节能减排技术服务体系,重点支持专业化节能环保服务公司为企业和机构提供节能改造、污染治理、设施运营等方面的服务。
参考文献
[1]李连仲.我国的能源安全与可持续发展[J].宏观经济研究,2004,(10):10-14.
[2]孙永祥.关于中国能源安全战略的思考[J].探索与争鸣,2005,(6):38-39.
[3]聂锐,张炎治.21世纪中国能源发展战略选择[J].中国国土资源经济,2006,(5):7-9.
[4]张宇燕,管清友.世界能源格局与中国的能源安全[J].世界经济,2007,(9):17-29.
[5]刘华.我国能源安全立法体系问题研究[J].法制与社会,2008,(3):152-153.
