國家創新競爭力與能源安全：以20國集團為例*

福建師范大學經濟學院

鄭 蔚

國家創新競爭力與能源安全：以20國集團為例*

福建師范大學經濟學院

鄭 蔚

20國集團經濟總量占世界的85%，能源問題一直是其關注的焦點。20國集團中既有美國、俄羅斯等能源大國，又有日本、韓國等能源匱乏的國家，既有意大利、英國等能源高效利用的國家，又有中國、沙特等高能耗的國家。本文在探討20國集團能源供給和能源利用的基礎上，分析國家創新競爭力對能源使用的影響，認為國家創新競爭力是增加能源供給的有效保障和提高能源使用效率的重要基石。鑒于此，提出中國應加強在能源勘探與開采技術、新能源、潔凈煤炭技術、節能增效等領域的創新，增強能源開發潛力，提高能源使用效率，并通過建立全球能源市場治理機制，推進全球能源市場可持續發展。

20國集團；能源安全；國家創新競爭力

世界經濟，尤其是中低收入國家的經濟高速增長是21世紀的主要特點。然而，隨著經濟的快速發展和城市化進程的日益加快，全球能源消費不斷增長，這個“白金時代”卻面臨著前所未有的資源消耗和環境壓力。能源問題不僅是一個經濟問題，更是一個影響廣泛和深遠的政治問題，IPCC(聯合國政府間氣候變化專門委員會)甚至預言：“以能源為基礎的戰爭有可能主導當前這個世紀。”*[英]安東尼·吉登斯：《氣候變化的政治》，社會科學文獻出版社2009年版。

能源是國家經濟增長的主要推動力，是國家競爭力的重要保障。以煤炭為基礎動力的第一次工業革命、以石油為基礎動力的第二次工業革命以及即將到來的以可再生能源、新能源等清潔能源為基礎動力的第三次工業革命表明了能源使用與技術創新的不可分割性。波特更是明確指出，原料缺乏、人力匱乏以及氣候和地理的不利因素是國家進行產業創新的動力。在可持續發展思想的指導下，能源領域對于技術創新的需求尤為迫切。

一、20國集團的能源供給

20國集團由美國、日本、德國、法國、英國、意大利、加拿大、俄羅斯等8國集團和包括中國在內的11個重要新興工業國家以及歐盟組成，是世界經濟的重要組成部分。20國集團經濟總量占世界的85%，能源問題一直是G20峰會關注的焦點。

(一)化石燃料資源。

1.煤炭資源。煤炭是目前為止儲量最豐富、化石燃料中儲產比最高的燃料，高度集中在北緯30°～70°之間。目前世界煤炭探明儲量為8915.31億噸，其中無煙煤與煙煤占總儲量的47%，煤炭儲采比為113年。而20國集團煤炭儲量為7688.26億噸，占世界煤炭探明儲量的89%。20國集團中的美國、俄羅斯、中國等正位于全球最重要的兩條聚煤帶，即亞歐大陸煤田帶和北美洲中部煤田帶，分別擁有全球27.6%、18.2%和13.3%的煤炭儲備(見表1)，其中美國露天礦產量占69%，而俄羅斯已探明的儲量中約50%可進行露天開采。此外，集團內的德國、澳大利亞是世界上褐煤儲量最大的國家之一。

煤炭儲備和開采水平影響著世界煤炭生產的地理分布，目前世界煤炭生產的空間格局正在逐步向亞太地區移動。俄羅斯盡管是重要的煤炭生產國，但其煤炭產量從1980年代中期的占全球的9%下降到目前的4%，歐盟的煤炭產量則從1981年的29.5%下降至7.5%。20國集團煤炭產量的增長主要集中在2000年之后，其中中國貢獻了75%的增長量。此外，20國集團中的澳大利亞、印度等均是煤炭生產大國，印度尼西亞現已成為全球第一煤炭出口國，整個亞太地區煤炭產量占全球的68.9%。*梁進社、王紅瑞、王天龍：《中國經濟社會發展的資源瓶頸與環境約束》，載于《經濟研究參考》2011年第1期。

表12013年20國集團能源探明儲量一覽表

數據來源：根據《BP世界能源統計2014》整理而得。

2.石油資源。北緯20°～40°和50°～70°之間是世界原油資源的集中地帶，擁有波斯灣油區、墨西哥灣油區、北非油田、北海油田、俄羅斯伏爾加及西伯利亞油田和阿拉斯加灣油區，其中世界儲量的約2/3集中在中東波斯灣沿岸。自內燃機發明以來，石油以其易儲存、易提煉、易開采、易運輸等特點成為最方便快捷的能源。盡管20國集團中包含目前全球原油儲量第二位、第三位的國家沙特阿拉伯和加拿大，但其原油探明儲量僅有916億噸，占世界的38%。

自德雷克鉆出第一口現代工業油井至今，世界近代石油工業已經經歷了150多年的發展歷程。1960年代中后期開始，中東替代美國成為世界主要的石油生產國。1999年以來，20國集團的石油產量一直保持穩定，占全球的比重維持在55%左右(見表2)。沙特阿拉伯、俄羅斯和美國是20國集團中的產油大國，其中沙特阿拉伯的石油產量一直占20國集團的20%以上，俄羅斯在2009～2010年超過沙特阿拉伯成為全球第一大產油國。中國亦是石油生產大國之一，近十年來石油產量逐年遞增，增幅達到全球增幅的近1倍，其中海洋石油是中國石油產量增長的最主要貢獻者。盡管20國集團石油產量整體呈現上升態勢，但英國、印度尼西亞卻呈現較為明顯的下滑態勢。作為歐盟最主要的石油輸出國，北海油田石油產量的下降以及石油新發現量的減少是影響其產量的主要因素，英國已于2004年成為石油凈輸入國。印度尼西亞原是東南亞唯一的石油輸出國組織成員國，但因油田老化和產量下降，于2008年退出該組織。

3.天然氣資源。20世紀70年代后期，由于第二次石油危機的爆發，使得天然氣等替代能源獲得了發展。天然氣是清潔的化石能源，單位排放的二氧化碳是煤炭的50%，是石油的70%。目前世界天然氣探明儲量185.7萬億立方米，其中20國集團占約34%。20國集團中擁有全球天然氣儲量第二的國家俄羅斯、第四的國家美國和第五的國家沙特阿拉伯。近年來，20國集團天然氣產量占全球的比重基本維持在60%上下。其中美國曾在20世紀70年代初期是世界重要的天然氣生產國，其天然氣產量超過全球的一半。80年代中后期這種生產優勢逐步被俄羅斯趕超，俄羅斯成為天然氣產量最多、天然氣管道最長、天然氣出口量最多的國家。

表220國集團主要能源燃料的產量占比(1999～2011年) %

數據來源：根據歷年《BP世界能源統計》整理而得。

(二)可再生資源。

1.風能資源。相較于煤炭、石油和天然氣，水電、核電、風電、生物燃料等是更加清潔的能源。根據斯坦福大學的估計，目前全球可利用風能資源72萬億千瓦，2013年風電機組裝機容量35 467兆瓦，累計裝機容量318 137兆瓦，全球一半以上的可再生能源發電來自風電。2013年全球風電累計裝機前十的國家中，20國集團就占了8個，占世界總量的76.1%。德國是全球最大的風電市場之一，風電設備制造居全球領先地位，海上風電是德國未來發展的主要方向。在鼓勵風能設備生產設施方面的巨額投資的支持下，2008年美國超越德國成為世界第一風電大國，風電成為繼天然氣之后重要的發電新能源。2009年美國總統奧巴馬簽署了《2009年美國經濟恢復和再投資法案》，對風電行業的正向增長起到了良好的扶持作用。2008年國際金融危機爆發后，中國將新能源產業確定為戰略性新興產業，此后，風電產業在新能源產業中異軍突起，成為新的風電生產大國。2013年中國風電機組累計裝機容量超過全球的1/4，新增裝機容量占全球的45.4%。

2.太陽能資源。太陽能儲量無限、普遍存在、干凈清潔，太陽能發電是近年來增長最為迅猛的能源。2000年全球新增太陽能發電裝機容量427兆瓦，而到了2011年則新增29 341兆瓦，累計裝機容量達到69 371兆瓦，年均增幅達到40%。據歐洲聯合研究中心預測，到2040年太陽能發電占總發電量的20%以上，而到21世紀末則可占到60%。普遍性大規模的太陽能熱發電應用始于美國，目前10GW太陽能俱樂部的五個成員——中國、德國、意大利、美國和日本均為20國集團的成員。中國是世界最大的太陽能熱水器生產國和使用國，年均增速超過30%，太陽能產業亦是重要的戰略性新興產業，2013年太陽能發電新增裝機容量10.66GW，累計裝機容量17.16GW，遍布全國各省份。德國曾是世界上太陽能裝機容量最大的國家，2011年累計裝機容量達到24 820兆瓦，占全球的35.8%。2005年意大利政府的《能源鼓勵基金》計劃促使意大利這個能源匱乏的國家成為除德國外歐洲最大的太陽能光伏市場。由大型電站項目為主導的美國現已成為全球第二大光伏市場。日本資源匱乏，可再生能源是其開發利用的重點。自1996年開始太陽能光伏發電以來，日本太陽能產業在亞洲一直處于領先地位。福島核泄漏事故后，日本政府改變以核電為能源重點的政策，繼續全面發展太陽能產業。

3.地熱資源。地熱資源主要分布在板塊生長、開裂或碰撞部位。20國集團中的美國、墨西哥、日本、中國、印度尼西亞等位于環太平洋地熱帶，具有豐富的地熱資源。由于前期勘探成本大，利用水平低下，地熱資源長期以來并未受到足夠的重視，直到20世紀90年代開始，能源緊缺和環境壓力使得這種清潔、零碳排放、不受季節和氣候影響的具有巨大潛力的資源逐步得到了重視。2011年20國集團的地熱發電累計裝機容量達到6797兆瓦，占全球的62%(見圖1)，其中美國、印度尼西亞分別占了28.3%和10.8%，意大利和日本則各占7.8%和4.6%。此外，土耳其是近年來地熱資源利用最快的國家之一，2010～2011年增幅達到21.2%。

4.生物燃料資源。生物燃料通常是指生物液體燃料，是重要的交通替代燃料，具有能量密度高、清潔低碳、兼容性好等特點。20世紀90年代以來，為保障能源安全、促進農業經濟發展，以美國、歐盟和巴西為代表的許多國家制定了生物燃料項目及配套政策。目前，以糧糖油為原料的燃料乙醇和生物柴油已進入商業化階段。考慮到生物燃料能夠有效降低對進口石油的依賴以及增加就業，美國政府將促進先進生物燃料的使用作為美國政府能源安全議程的重要組成部分。2011年全球生物燃料產量共計5886.8萬噸油當量，其中美國就占了48%。巴西也曾是全球最大的燃料乙醇生產國家，目前其生物燃料產量占世界的22.4%，歐盟則占了16.5%。

圖1 20國集團主要可再生能源生產能力數據來源：根據《BP世界能源統計2012》整理而得。

二、20國集團的能源利用

(一)能源消費量。

1965年至今，全球一次能源消費總量從37.5億噸油當量增至122.7億噸油當量，除三次較大規模的石油危機影響外，增幅基本保持穩中略降的態勢，第一次石油危機前，一次能源消費總量年均增長約5.7%，海灣戰爭后，一次能源消費總量年均增長約2.1%。1999年，20國集團的一次能源消費總量為69.4億噸油當量，2011年增至93.7億噸油當量，一次能源消費年均增幅約2.6%，高于全球平均水平。1999年至今20國集團中除了意大利、德國、英國、日本的能源消費量不升反降，其余各國均有不同程度的增長，而最主要的凈增長來自中國。中國1999年能源消費總量為10.1億噸油當量，2003年以后，中國成為石油凈進口國，而到了2007年，中國成為能源凈進口國，到了2008年中國能源消費總量比1999年翻了一番，2011年更是高達26.1億噸油當量，占全球能源消費量的21.3%(見圖2)。

(二)能源消費結構。

經歷了三次石油危機以后，20國集團能源結構發生了明顯的變化。第一，石油消費比重明顯降低，石油在能源消費結構中的主導地位逐步減弱。全球石油消費的比重由1999年的40.5%下降至2011年的33.1%，20國集團石油消費比重39.0%下降至30.7%，20國集團對石油的依賴明顯降低。第二，煤炭消費比重增加，煤炭再次成為主要的能源消費。全球煤炭消費比重由1999年的25.2%增至2011年的30.3%，20國集團煤炭消費比重28.6%升至35.5%，中國是其中最主要的拉動力量。由于中國的石油和天然氣資源相對短缺，煤炭資源優勢突出，再加上經濟高速增長對能源的大量需求，致使2011年煤炭消費量達到18.4億噸油當量，占全球煤炭消費總量的49%，而煤炭消費在能源消費中的比重更是高達73.5%。第三，受到日本核電事故及其產生的蝴蝶效應的影響，2011年全球核能消費比重僅為4.9%，比1999年減少2.7個百分點，20國集團的核能消費比重則為5.3%。第四，水電和可再生能源的比重穩步上升，水電占能源消費的比重由2.6%上升至6.4%，近十年來歐盟可再生能源的比重翻了一番。雖然可再生能源消費比重不足2%，但其未來發展的潛力巨大，有可能影響未來世界的能源消費結構。

圖2 1999～2011年中國能源消費總量及全球占比數據來源：根據《BP世界能源統計2012》整理而得。

(三)能源使用效率。

經濟增長需要能源的支撐，每生產單位GDP所使用的能源消費量是衡量一國能源使用效率的主要指標，單位能耗越高，能源使用效率越低。2011年全球能源使用效率為1.95噸油當量/萬美元，20國集團中俄羅斯、中國的能耗最大，均超過4噸油當量/萬美元，而沙特阿拉伯、印度、南非則超過3噸油當量/萬美元。日本及歐洲眾多國家的能源使用效率較高，均不足1噸油當量/萬美元(見圖3)。從時間上來看，各個國家能源使用效率的差距正在逐步縮小，1995年中國單位能耗是日本的13倍，2002年縮至9倍，目前這個數據縮小至5倍。*錢偉民、湯建光：《能源使用效率與中國能源價格市場化》，載于《經濟問題探索》2009年第10期。楊敏英：《從英國煤炭工業發展歷程看我國煤炭企業的戰略調整》，載于《數量經濟技術經濟研究》2001年第8期。彭成：《美國煤炭工業發展趨勢》，載于《中國煤炭》2005年第10期。

三、20國集團國家創新競爭力對能源使用的影響

國家創新競爭力強調全球化背景下國家“對創新資源的吸引力和創新空間的擴張力，以及對周邊國家或地區的影響力、輻射力、帶動力”，這種競爭力不止表現在經濟領域，更表現在能源、環境甚至國家安全領域。*李建平、李閩榕、趙新力：《二十國集團(G20)國家創新競爭力發展報告(2001～2010)》，社會科學文獻出版社2011年版。[美]邁克爾·波特：《國家競爭優勢》，華夏出版社2002年版。20國集團能源現狀數據再次表明了國家創新競爭力對于能源供給和能源利用的重要意義，能源領域的競爭實質上是國家創新競爭力的比拼。

圖3 20國集團單位GDP能耗排序數據來源：根據《BP世界能源統計2012》整理而得。

(一)國家創新競爭力是增加能源供給的有效保障。

近年來20國集團中的能源供給的增加主要來自國家創新競爭力較強的國家。

美國在20世紀90年代中期以后通過不斷提升采礦技術和機械化設備水平、降低煤炭開發強度、增加煤炭用于發電的比例、加快大型煤炭公司的兼并聯合等方式，保障煤炭工業健康、穩定發展。自尼克松以來，歷任美國總統都把減少對中東的石油依賴作為保障能源安全的重要措施。盡管美國的石油產量自1999～2008年一直處于緩慢下滑態勢，但隨著非常規石油資源開發技術的成熟、開發規模的擴大和開發成本的下降，近幾年美國的頁巖油氣成為世界石油產量增長最快的領域之一。2011年頁巖氣產量達到1700億立方米，在天然氣產量中的比重達到25%。這使得北美的天然氣基本上可以實現自給自足，美國從天然氣進口國躍升為全球第一大天然氣生產國，并促使全球天然氣價格下跌近70%。據美國能源署預測，美國頁巖氣、致密型砂巖氣和煤層氣等非常規天然氣儲量占可開采天然氣儲量的60%，這使得美國對中東石油的需求下降，有效幫助其擺脫對進口的依賴而實現“能源獨立”。

加拿大自1999年開始實施開發油砂和海域石油資源項目，在新興采礦技術及熱能工程的推動下，其石油儲量增長1300多億桶。據預測，2035年油砂可能成為原油生產的最主要來源。

俄羅斯的陸上石油勘探開發技術是其能源工業的強大支撐，再加上俄羅斯對石油工業進行的股份制和私有制改造，激勵投資，促使其石油產量大增，到2009～2010年甚至超過沙特阿拉伯成為全球第一大產油國。俄羅斯石油產量的上升使得原先由歐佩克控制油價的寡頭市場變得分散化，其對油價的控制能力降低。

此外，歐美主要發達國家都積極增加新能源技術的投入，增加可再生能源投入比例。奧巴馬的能源政策就以綠色能源作為突破口，并提出“清潔能源國家戰略”。20世紀初，英國是世界煤炭生產大國，但在1956年的倫敦煙霧事件、北海油田的開發、能源結構多元化進展、煤炭開采條件惡化等因素的影響下，英國煤炭工業從重視生產轉向重視潔凈煤技術和設備的開發研究以及輸出，并取得了巨大的成功。德國是全球最大的風電市場之一，也是世界上太陽能裝機容量最大的國家。

表320國集團國家創新競爭力與能源使用情況排名

數據來源：國家創新競爭力數據來源于《二十國集團(G20)國家創新競爭力發展報告(2011～2013)》；單位GD能耗及二氧化碳排放根據《BP世界能源統計2012》整理而得。

福島核泄漏事故后，日本政府改變以核電為能源重點的政策，繼續全面發展太陽能產業，日本的太陽能產業在亞洲一直處于領先地位。

可以預見，能源供應狀況和結構的改變有可能引發全球性能源領域的變革，而國家創新競爭力是這次變革的主要保障。

(二)國家創新競爭力是提高能源使用效率的重要基石。

發達國家的發展經驗表明，經濟增長與能源消費、環境污染之間呈現倒U字形曲線關系，即在工業化的初期，能源消費增長，以環境污染為代價，在工業化和城市化發展最快的時期，能源消費最高，過了拐點之后，能源消費逐步下降，污染水平逐步降低，直至回到環境容量之下，在這一發展過程中，創新是重要驅動因素之一。

美國是全球第一大經濟體，其能源消費量也位居世界前列，美國的能源消費結構影響著全球的能源供給與使用，由于能源領域的創新具有研發投入大、研發周期長、對基礎設施要求較高的特點，美國的經濟能力和科技水平支撐了美國的創新競爭力，美國亦是20國集團中創新競爭力最強的國家。

日本是20國集團中第三大經濟體，由于國內能源匱乏，其能源供給大量依靠國外。盡管日本是世界上主要能源消耗大國，在20國集團中其對石油的消費僅次于美國和中國，對天然氣、煤炭的消費僅次于美國、中國和俄羅斯，但日本能源使用效率極高，在20國集團中位列第二，這很大程度上得益于其極強的國家創新競爭力。2000年以來，日本的國家創新競爭力在20國集團中一直位列第二，是除美國外創新競爭力最強的國家。由于核能政策的調整，日本未來能源的發展主要依靠節能和可再生能源的發展，而這種能源戰略的改變又需要國家創新競爭力的支撐。

德國是20國集團中國家創新競爭力第三的國家，位居歐洲國家首位。而歐盟委員會公布的創新聯盟記分牌亦顯示，德國是歐盟27國中最具創新性的國家之一。歐盟對能源和創新的重視體現在“歐洲2020戰略”中，為拉小與美日這些創新國家的差距，而發展以知識和創新為基礎的智能經濟是解決能源問題的關鍵所在。

四、對中國的啟示

經濟的高速發展下，中國的能源需求量和使用量還會繼續增加，而由此帶來的節能減排壓力也逐步加大。因此，通過增強國家創新競爭力加大能源領域對科學和技術創新的依賴顯得尤為重要。*宋立剛、胡永泰：《經濟增長、環境與氣候變遷：中國的政策選擇勢》，社會科學文獻出版社2009年版。陳俊武、陳香生：《中國中長期碳減排戰略目標初探——中國煤炭消費過程的碳排放及減排措施》，載于《中外能源》2011年第6期。

1.加強在能源勘探與開采技術領域的創新，增強能源開發潛力。美國在頁巖油氣、巴西在鹽下層石油以及加拿大在油砂領域的成功勘探和開采表明了能源資源勘測的重要性。中國是煤炭生產大國，但在煤炭開采條件、煤炭生產效率、煤炭生產成本、煤炭安全水平等方面中國與歐美國家相比還有巨大差距，目前中國煤炭資源的儲產比僅為31，遠低于美國266年和俄羅斯452年的可開采年限水平。據中石油估計，中國的頁巖氣資源可能多達45萬億立方米，如果中國能對煤炭及油氣勘探技術進行創新，對潛在資源進行勘探開發，增加能源儲量以保障能源的有效供應，屆時將有可能改變中國乃至世界的能源使用格局。

2.加強對新能源領域的開發與創新，實現新能源的技術突破。傳統化石燃料資源具有一定的可開采年限，一旦消耗殆盡則不復存在。新能源領域盡管環保清潔，但成本高昂。我國目前新能源儲能產業基礎較為薄弱，基礎研發投入和知識積累嚴重不足，關鍵技術主要從歐洲引進。為此，要加大國家和地方政府對新能源領域的創新支持和服務力度，培育新興市場，維護市場環境，并運

用市場機制解決新能源發展中的資金、技術等問題，爭取增加新能源在能源使用中的比重。

3.加強潔凈煤炭技術領域的創新，有效減少二氧化碳排放。中國是世界上使用煤炭最多的國家，而隨著工業化和城市化進程的加快，煤炭的使用可能還會持續增長。因此，潔凈煤炭技術是提高中國能源使用效率，減少環境污染的有效途徑。由于起步晚，起點低，目前我國潔凈煤炭技術與歐美相比有較為明顯的差距，為此要在國家層面加強對潔凈煤炭技術的重視和推廣，積極開發新一代潔凈煤炭技術，實現能源的高效利用和經濟社會的可持續發展。

4.加強節能增效領域的創新，加快建設資源節約型社會。改變經濟增長方式，大力調整產業結構，積極發展循環經濟，在生產、流通、消費各個領域進行節能創新，特別做好重點領域、重點行業以及重點企業的節能降耗工作，加快形成節約型生產方式、生活方式和消費方式，提高能源使用效率，增加能源使用年限。

5.加快建立全球能源市場治理機制，推進全球能源市場可持續發展。國家創新競爭力強調全球視野，同樣，能源市場的競爭與合作也需在全球化背景下才能開展。全球能源消費重心正在向以中國為代表的新興國家轉移，日本福島核泄漏事故使得日本和歐洲眾多國家調整未來能源發展方向、非常規油氣的發展使得北美的能源供給能力日益增強，這些對于重塑世界石油市場格局起到了至關重要的作用。未來全球能源領域挑戰與發展機會并存，因此加快建立全球能源市場治理機制，對于維持能源安全、推進全球能源市場可持續發展極為重要，而中國在其中亦將發揮巨大作用。

國家自然科學基金項目(編號：41301131)。

F426.2

A

2095-3151(2014)64-0018-09