本書內(nèi)容包括：化石能源資源的可耗竭性；化石能源資源的可用性評(píng)估；化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)方法；化石能源未來供應(yīng)潛力分析；資源約束下的全球氣候變化評(píng)估等。
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在我們有限的生活空間中，經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張的規(guī)模最終受資源的有限性和環(huán)境的可容納能力所約束，但技術(shù)的進(jìn)步會(huì)在一定程度上延緩此類約束的出現(xiàn)。在當(dāng)前及未來較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，由化石能源資源的有限性導(dǎo)致的中長(zhǎng)期供應(yīng)增長(zhǎng)約束及由大氣對(duì)化石能源燃燒利用排放的溫室氣體的容納能力約束是影響人類社會(huì)發(fā)展最重要的兩大約束。目前，后者的氣候變化約束已被國(guó)際社會(huì)廣泛接受，而前者的化石能源資源約束卻仍被國(guó)際主流（研究化石能源資源供給和消費(fèi)的機(jī)構(gòu)和學(xué)者）排除在外。其主要原因是絕大多數(shù)的主流機(jī)構(gòu)認(rèn)為，地下所蘊(yùn)藏的化石能源資源極為豐富，特別是如果將非常規(guī)化石能源資源也考慮在內(nèi)的話。同時(shí)，如果考慮技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)條件的持續(xù)改善，則地下能源資源可以按照任何人們所需要的速度開采，從而滿足人類持續(xù)增長(zhǎng)的能源需求。因此，在研究化石能源資源供給和消費(fèi)及氣候變化評(píng)估的國(guó)際主流機(jī)構(gòu)的研究中，未來消費(fèi)的化石能源數(shù)量和由此產(chǎn)生的碳排放量完全取決于人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)化石能源資源的需求。筆者將這種依據(jù)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求來確定化石能源消費(fèi)及氣候變化的思路稱為“需求側(cè)”分析思路。
需求側(cè)分析是主流經(jīng)濟(jì)學(xué)思想在資源開發(fā)與氣候變化領(lǐng)域的典型應(yīng)用，該分析思路已被包括聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）在內(nèi)的國(guó)際主流機(jī)構(gòu)和學(xué)者所廣泛采用。例如，政府間氣候變化專門委員會(huì)于2000年出版的《排放情景特別報(bào)告》（Specl Report on Emissions Scenarios，SRES）中包含大量非常高的碳排放情景，其背后即是極高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)假設(shè)和極高的化石能源資源消費(fèi)假設(shè)，而在其所研究的整個(gè)21世紀(jì)時(shí)間范疇內(nèi)，化石能源消費(fèi)均沒有受到來自資源方面的任何約束。更重要的是，政府間氣候變化專門委員會(huì)認(rèn)為這些極高碳排放情景與其他碳排放情景具有同等的可信度，這意味著決策者在制定應(yīng)對(duì)氣候變化政策時(shí)，也相應(yīng)投入巨大成本來充分考慮這些極高排放情景的影響，盡管這些極高碳排放情景很可能不會(huì)出現(xiàn)�！杜欧徘榫疤貏e報(bào)告》描述的情景被廣泛應(yīng)用于隨后的全球氣候評(píng)估當(dāng)中，如2001年發(fā)布的第三次氣候變化評(píng)估報(bào)告（the Third Assessment Report TAR）和2007年發(fā)布的第四次氣候變化評(píng)估報(bào)告（the Fourth Assessment Report，AR4）。這些氣候評(píng)估是全球氣候談判和國(guó)際社會(huì)制定應(yīng)對(duì)氣候變化政策的基礎(chǔ)。2009年后，政府間氣候變化專門委員會(huì)提出了新一代的碳排放情景，即典型濃度路徑情景（representative concentration pathways，RCPs），但仍然沒有避免這種極高排放情景的出現(xiàn)，因?yàn)槠浔举|(zhì)上仍然是需求側(cè)分析思路的再一次應(yīng)用。
化石能源資源是一種不可再生的礦產(chǎn)資源。這種不可再生的特性決定如果需求保持持續(xù)增長(zhǎng)，則供應(yīng)勢(shì)必會(huì)在某一時(shí)刻受到資源方面約束而達(dá)到其供應(yīng)的上限，之后不可避免地開始遞減，這也就是此類資源供應(yīng)所應(yīng)遵循的“鐘形曲線”規(guī)律。從學(xué)術(shù)界的研究文獻(xiàn)來看，已有越來越多的學(xué)者意識(shí)到這一規(guī)律，并采用這一規(guī)律對(duì)全球化石能源資源供應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并指出人類社會(huì)正在逐漸逼近常規(guī)化石能源供應(yīng)的頂點(diǎn)∞。
除了學(xué)術(shù)界的研究之外，雖然一些主流機(jī)構(gòu)仍然否認(rèn)化石能源生產(chǎn)高峰的存在，但他們的態(tài)度與之前相比卻出現(xiàn)了一些改變，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后。例如，作為全球能源界的主流機(jī)構(gòu)國(guó)際能源署（International Engergy Agency，IEA），在過去的10年中，不斷調(diào)低其對(duì)未來世界石油的供應(yīng)預(yù)測(cè)，并且在2008年發(fā)布的《世界能源展望》（World Energy Outlook，WEO）中首次明確指出，世界常規(guī)原油的生產(chǎn)高峰已經(jīng)在2006年達(dá)到。又如，德國(guó)聯(lián)邦地球科學(xué)和自然資源研究所（BGR）、聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展解決方案網(wǎng)絡(luò)（Sustainable Development Solutions Network，SDSN）和國(guó)際貨幣基金組織等機(jī)構(gòu)也都對(duì)化石能源供應(yīng)進(jìn)行過相關(guān)研究，指出化石能源資源供應(yīng)約束是三大地球約束邊界之一，盡管全球范圍內(nèi)存在大量的非常規(guī)化石能源資源，但是并不能從根本上改變化石能源資源在21世紀(jì)出現(xiàn)供應(yīng)約束的現(xiàn)實(shí)。
目錄
前言 i
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究目的與意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 資源約束背景下化石能源供應(yīng)研究 3
1.2.2 供應(yīng)側(cè)排放驅(qū)動(dòng)下的氣候變化研究 6
1.3 主要研究?jī)?nèi)容與擬解決的關(guān)鍵問題 11
1.3.1 相關(guān)說明及研究假設(shè) 11
1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容 12
1.3.3 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 14
參考文獻(xiàn) 14
第2章 化石能源資源的可耗竭性 20
2.1 化石能源資源的形成 20
2.1.1 油氣形成與富集 20
2.1.2 煤炭形成與富集 24
2.2 化石能源分類 25
2.2.1 石油分類 25
2.2.2 天然氣分類 26
2.2.3 煤炭分類 27
2.2.4 本書采用的化石能源分類及范疇界定 28
2.3 化石能源資源/儲(chǔ)量分類 28
2.3.1 石油資源管理系統(tǒng) 29
2.3.2 聯(lián)合國(guó)化石能源和礦產(chǎn)資源分類框架 30
2.3.3 德國(guó)聯(lián)邦地球科學(xué)與自然資源研究所資源/儲(chǔ)量分類體系 30
2.3.4 世界能源委員會(huì)資源/儲(chǔ)量分類體系 31
2.3.5 本書所用資源/儲(chǔ)量分類體系 32
2.4 化石能源資源開采模式 34
2.4.1 自然資源的增長(zhǎng)模式 34
2.4.2 油氣開采模式 35
2.4.3 煤炭開采模式 37
參考文獻(xiàn) 38
第3章 化石能源資源的可用性評(píng)估 41
3.1 全球區(qū)域劃分 41
3.2 全球常規(guī)化石能源資源及其分布 42
3.2.1 全球常規(guī)石油資源最終可采資源量分析 42
3.2.2 全球常規(guī)天然氣資源最終可采資源量分析 43
3.2.3 全球煤炭資源最終可采資源量分析 45
3.3 全球非常規(guī)化石能源資源及其分布 47
3.3.1 全球非常規(guī)石油資源最終可采資源量分析 47
3.3.2 全球非常規(guī)天然氣資源最終可采資源量分析 51
參考文獻(xiàn) 53
第4章 化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)方法 57
4.1 曲線擬合方法概述 57
4.1.1 曲線擬合模型構(gòu)建的基本思路 57
4.1.2 曲線擬合模型的數(shù)學(xué)方程 58
4.1.3 曲線擬合模型應(yīng)用的簡(jiǎn)要回顧及預(yù)測(cè)步驟 60
4.2 影響曲線擬合模型預(yù)測(cè)結(jié)果的關(guān)鍵因素 61
4.2.1 關(guān)鍵影響因素識(shí)別 61
4.2.2 因素一：最終可采資源量 62
4.2.3 因素二：曲線形狀 65
4.2.4 因素三：產(chǎn)量循環(huán)的個(gè)數(shù) 66
4.2.5 因素四：剩余資源的最大耗竭率 69
4.3 化石能源中長(zhǎng)期供應(yīng)曲線擬合模型構(gòu)建 71
4.3.1 常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)的曲線擬合模型 71
4.3.2 非常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)的曲線擬合模型 73
4.4 基于實(shí)證分析的預(yù)測(cè)模型有效性檢驗(yàn) 75
4.4.1 美國(guó)常規(guī)天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè) 76
4.4.2 美國(guó)非常規(guī)天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè) 79
4.4.3 美國(guó)天然氣總產(chǎn)量預(yù)測(cè) 80
參考文獻(xiàn) 81
第5章 化石能源未來供應(yīng)潛力分析 84
5.1 常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)中的關(guān)鍵參數(shù)確定 84
5.1.1 最優(yōu)產(chǎn)量循環(huán)個(gè)數(shù)確定 84
5.1.2 剩余資源的最大耗竭率分析 85
5.2 全球常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè) 88
5.2.1 全球常規(guī)石油產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果 88
5.2.2 全球常規(guī)天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果 90
5.2.3 全球煤炭產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果 91
5.2.4 討論與小結(jié) 93
5.3 非常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè)中的關(guān)鍵參數(shù)確定 95
5.3.1 非常規(guī)化石能源初始產(chǎn)量確定 95
5.3.2 非常規(guī)化石能源產(chǎn)量的初始指數(shù)增長(zhǎng)率確定 96
5.4 全球非常規(guī)化石能源供應(yīng)預(yù)測(cè) 98
5.4.1 非常規(guī)石油產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果 98
5.4.2 非常規(guī)天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)結(jié)果 100
5.4.3 討論與小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 103
第6章 資源約束下的全球氣候變化評(píng)估 106
6.1 供應(yīng)側(cè)碳排放情景設(shè)計(jì) 106
6.1.1 碳排放情景與氣候模擬 106
6.1.2 供應(yīng)側(cè)驅(qū)動(dòng)下的碳排放情景 108
6.2 氣候模擬方法 114
6.2.1 氣候模式概述 114
6.2.2 MAGICC模型 116
6.2.3 Bern-CC模型 118
6.2.4 相關(guān)實(shí)證模型 120
6.3 供應(yīng)側(cè)排放驅(qū)動(dòng)情景下的氣候變化模擬 123
6.3.1 MAGICC模擬結(jié)果 123
6.3.2 Bern-CC及實(shí)證模型模擬結(jié)果 123
6.3.3 模擬結(jié)果對(duì)比 128
6.4 主要結(jié)論 134
參考文獻(xiàn) 137
附錄A 分國(guó)家常規(guī)化石能源最終可采資源量統(tǒng)計(jì) 142
附錄B 分國(guó)家非常規(guī)化石能源資源最終可采資源量統(tǒng)計(jì) 154
附錄C 分地區(qū)適用的最優(yōu)產(chǎn)量循環(huán)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì) 166
附錄D 分地區(qū)常規(guī)化石能源預(yù)測(cè)結(jié)果 174
附錄E MAGICC 6所用的六種供應(yīng)側(cè)驅(qū)動(dòng)排放情景文件 185
附錄F Bern-CC和實(shí)證模型大氣CO2濃度模擬的VBA編程 189
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