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推动能源转型 六个方面能源观的创新将引领能源革命
来源:能源杂志  2020/4/23 11:01:10 最新新闻     收藏

改革开放40年来,我国能源的发展成就举世瞩目。目前,国家进入高质量发展阶段,我国能源也面临着历史性的转型和创新。创新始于思维改变,进步首先来自观念转换。以下6个方面能源观的创新正在推动中国的能源转型。

一、“能源革命”的提出引领能源新战略

2014年,习近平总书记提出了“能源革命”的思想。这意味着,我国能源的发展必须有质的变革、质的转型,需要革命性的新战略。“四个革命”中,能源消费革命意味着由粗放、低效走向节约、高效;能源供给革命意味着由黑色、高碳走向绿色、低碳;能源技术革命是消费革命和供给革命的支撑;能源体制革命则是成功的保障。“能源革命”的思想是在总结国内外发展经验的基础上提出的,是我国高质量发展和可持续发展的内在需求。

以能源消费革命为例,我国在发展初期,注重能源发展的量,并未强调能效问题。改革开放至本世纪初,我国能源消费弹性系数在0.4~0.6区间波动。2000年后,随着我国工业化、城镇化进程,一次能源消费曾呈现不寻常的高速增长态势,特别是2003年、2004年能源消费弹性系数超过1.5。

近年来,以能源强度、碳强度列入考核指标为标志,从消费端将能源效能列入国家五年计划指标和地方考核指标。近十年,我国能源消费弹性系数逐步下降。“十一五”期间,能源消费弹性系数年平均为0.57,“十二五”时期,能源消费弹性系数年平均为0.43。这是明显进步。但至今,我国的能源强度仍是世界平均水平的1.5倍,比世界先进水平相差更多,节能潜力巨大。节能提效是中国能源战略之首。我国的“能源革命”任重道远。

二、能源安全观的再思考

1. 能源供需安全观

长期以来,我们理解的能源安全就是供需安全,即供应跟不上需求,就是不安全。以至造成了以粗放的供给满足增长过快需求的局面。随着对经济发展方式理解的加深,我们对能源供需安全的理解有了更多新的思考:能源需求也有不合理的需求,如各种形式的能源浪费,比比皆是,由此提出了“抑制不合理需求”。同时,供给侧也要改变粗放供给,以高质量的科学供给满足需求,因此,新的能源供需安全观应表述为:“以科学供给满足合理需求”。

说到能源的供需安全,人们首先会想到煤、油、气,这是很自然的,目前仍然是现实的问题,特别是我国油、气的对外依存度高,其供应安全是需要高度重视的问题。现在,我国能源进入了多元发展阶段,需要做好煤炭的科学开采和利用、稳油增气,加强勘探、增加储备、发展国际合作。也要做好化石能源与非化石能源的协调互补。

值得强调的是,可再生能源是本国可以掌控的、不受国际地缘政治变化影响的能源。随着非化石能源比例的增大,它对能源供给安全和能源独立将起到举足轻重的作用。

2. 能源环境安全观

能源安全已不仅限于供需安全了。

20世纪60年代以来,世界范围内的环境污染与生态破坏问题日益严重。生态环境安全和能源结构密不可分,中国已经把能源引起的生态环境不安全列入能源安全观。

2013年1月,4次雾霾过程笼罩中国30个省(区、市),大气环境的恶化影响百姓基本生活条件,已经成为不能再忍受的环境问题。大气环境污染与以煤炭为主的能源结构和粗放的能源消费方式有直接关系。

2013年9月10日,国务院印发《大气污染防治行动计划》,要求加快调整能源结构,增加清洁能源供应。2015—2016年,《中华人民共和国大气污染防治法》《水污染防治行动计划》《土壤污染防治行动计划》相继出台,对能源领域污染物排放提出更加严格要求。将煤炭的清洁高效利用视作国家战略,大力发展新能源及可再生能源,环境可持续发展要靠能源革命来保障。能源的环境安全观已成为能源安全观的重要组成部分。

3. 能源气候安全观

由于人类活动的加强,环境容量问题已经延伸到气候容量,气候变化对化石能源活动的约束性明显加大。全球既面临人类活动造成的气候变化的强度和规模激增,又面临气候变暖造成的气候容量空间的明显萎缩。

目前全球许多地区气候容量空间正在趋于饱和,有些地区还出现了超载,气候风险总体正在不断升高。《中国国家自主贡献》在充分考虑了我国的发展阶段和实际能力后提出,将于2030年左右使碳排放达到峰值并争取早日实现。实现这一目标首先是我国自身可持续发展的需要。

气候变化主要原因在于化石能源燃烧排放温室气体。为了应对气候变化,中国必须进行碳约束下能源安全管理。2018年,我国单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年降低45.8%,提前达到2020年的目标。我国非化石能源消费占一次能源消费比重从2010年的9.4%,提高至2018年的14.3%。

尽管如此,必须注意到,从2006年以来,我国已是全球排放二氧化碳最多的国家,节能减排、改变能源偏煤尚需作出艰巨努力。重要的是,应对气候变化推动能源的低碳转型,不仅助推新能源的发展,而且能推动新型的经济增长,促进经济和环境的双赢。

以国际视野和长远战略眼光审视我国的能源安全,需要看到能源科技蓬勃发展,技术正在取代资源成为能源安全的保障,必须立足于增强能源现代化的核心竞争力,占领未来能源科技的战略制高点,靠能源科技创新保证能源安全。

三、能源资源观向非化石能源开拓

在传统观念中,能源资源是指煤、油、气、水。2007年中国工程院开展中国可再生能源研究。当时能源界认可水电,但对非水可再生能源普遍的认定是“微不足道”。经过研究后,中国工程院2009年提出,“举足轻重”将代替“微不足道”,并认为非化石能源可以让我们拥有未来。

说起中国的能源资源禀赋,只说“富煤、缺油、少气”,已经跟不上发展了。丰富的可再生能源资源,是中国重要的能源资源禀赋。

进一步拓宽到非化石能源,则应包括核能和可再生能源。2019年,在我国电力装机中,非化石电力装机占41%,在发电量中,非化石电力已占32.6%。2019年,我国风电装机达2.1亿千瓦,光伏装机也达到2.04亿千瓦,都不到技术可开发资源量的十分之一。

高成本曾经是非水可再生能源的障碍,近二十年来,光伏和风电的成本已下降了几十倍。另一方面,储能技术也在快速发展,从物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能),到多种类型电池的化学储能。获益于材料科学的进步,化学储能技术进步迅速而且持续降价。储能技术不仅可以解决太阳能、风能的间歇性,还能推动新能源汽车及小区微网发展,因而储能被赋予多重意义。

与此同时,中国目前核电技术与世界先进水平保持同步,成熟的三代技术、四代核电技术、模块化小型堆、先进核燃料与循环技术在稳步发展,受控聚变技术(人造太阳)正在取得进展。未来,地面上的核聚变(轻核聚变)和太阳内的核聚变(太阳能)很可能会成为人类长期可以依靠的能源。

由于对能源资源禀赋认识的局限性,一些能源负荷很重的地区,长期以来认为自己“负荷重、资源缺”,却没有认识到自己身边就有丰富的可再生能源资源可以开发,形成了对外来电、外来煤的依赖。这是一个影响能源政策和能源战略的实际问题。

重新认识我国的能源资源禀赋,是正确认识本国国情的要素。对于确保国家长远的能源安全、引导能源转型具有方向性、战略性的意义。

四、能源转型既有能源自身结构的优化又有空间格局的转型

世界能源低碳化进程进一步加快,天然气(含非常规天然气)和非化石能源成为世界能源增长的主要方向。

能源发展“十三五”规划明确建设清洁低碳、安全高效现代能源体系。在各方努力下,煤炭在我国一次能源消费总量中所占比例逐年下降,从1990年的76.2%,下降至2019年的57.7%,与此同时,我国非化石能源发电量占比不断提高,1978年我国非化石能源发电量即水电发电量比重为17.4%,2019年我国非化石能源发电量占总发电量的32.6%。国家发布的《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》提出,到2050年非化石能源在一次能源中占比将达到50%,煤炭在一次能源中占比将降至30%以下。

党的十九大提出我国发展不平衡不充分,也体现在我国能源空间格局上。中国的东部是用能大户,西部是产能大户。通过西部发展经济来提升消纳能力,东部增加产能的能力,可缓解发展的不平衡、不充分。东部地区可以将“远方来(如西电东送)”的能源与“身边来”的能源相结合,高度重视发展和调动身边的能源。

我国中东部地区技术可开发的海上和陆上风能资源量有11亿千瓦,集中加分布式太阳能可开发量有9亿千瓦。而中东部已经开发的占比不到技术可开发量的10%。倘若中东部省份把身边能源调动起来,结合远方来的能源,不仅使发展更平衡和充分,而且自控水平和安全性更高。

经济性方面,经过天津大学和华北电力大学研究组测算,与西部发运送电的每度电成本相比较东部自发电更便宜。再考虑到生物质能、地热、水电、核电和天然气,东部能源高比例自给是完全可能的。考虑到东部的储能、节能技术和信息化技术较为先进,煤电在提供电力的同时,以灵活性改造起到调峰作用。我国东部由能源“消费者”变成能源的“产消者”不仅是必要的,也是可能的。

能源结构优化和能源空间格局转型相互促进,将增强我国能源的独立性和韧性,促进经济与环境的双赢。

五、集中式与分布式结合将改变能源系统的模式

过去长期习惯集中式概念。近些年,发展光伏、天然气、风电、生物质能、地热能等分布式能源,已经成为我国应对气候变化、保障能源安全的重要内容,分布式的重要性日益受到人们重视。

分布式能源是能源发展的重要方向,分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化,而且有助于城乡一体化能源转型。低碳能源网络(太阳能、风能、生物质能、地热、天然气),不论是农村还是城市,都可以由集中式的大电网和分散的微网进行互动。

微网可以通过大数据等信息化手段,把星罗棋布的自发电小产能和储能进行管理,虚拟电厂(VPP)的概念应运而生。未来,一系列低碳能源网络概念和大电网、大能源基地结合起来,配电网中的分散发电和有源负荷将呈现高速增长态势,更多电力用户将由单一的消费者(consumer)转变为能源生产型消费者,即产消者(Prosumer),寓电于民可培育大面积产消者。

产消者依托互联网和现代信息通讯技术,把分布式电源、储能、负荷等分散在电网的各类资源聚合,进行协同化运行控制和市场交易,对电网提供辅助服务。另外,走向现代化和美丽中国所面临的垃圾围城、垃圾围村难题,可以通过固废资源化利用解决。垃圾、固体废弃物,通过分布式利用,如堆肥、沼气、焚烧发电等进行能源化利用,成为可再生能源之一。如果我国有了高比例的产消者,中国能源的局面将会发生革命性的变化。

六、能源与信息技术的结合改变能源业态

近年来,移动互联网、大数据、云计算、物联网等数字信息技术得到迅猛发展,全球经济社会正在形成新的发展图景,数字经济作为新生业态正在成为经济社会发展的新动力,世界各国和企业纷纷开启数字化转型。

在此浪潮下,“大云物智移”等数字化技术日益融入能源产业,重塑能源业态。能源、电力、互联网技术相结合,构成能源物联网(IoT),实现横向多能互补、电热协同,纵向源、网、荷、储、用协调优化,具有全面互联、全面感知、全面智能、全面协调特征的新型能源生态体系(智慧能源)。

人工智能AI技术与能源领域也在结合。这个结合就是一个多能能源服务业,提高能效和高质量个性化服务是其特征。能源业要成为能源业+能源服务业,不仅提供能源,还有服务,而且服务的功能会越来越强,这是需求侧推动的供给侧能源革命。

能源转型是产业革命的一部分。能源转型具有长期性、艰巨性,但方向是清晰的,需要立足现实,放眼未来。上述六个方面能源观的创新将引领能源革命,共同成就能源的新常态、高质量、新体系。

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