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中國能源轉型新形勢與關鍵問題
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發表時間:2018-07-12 14:05作者:中國社會科學院工業經濟所能源經濟研究室:王?蕾來源:中國發展觀察網址:http://www.chinado.cn/?p=5517

能源轉型面臨的新形勢

隨著中國經濟逐步進入新常態,經濟增長動力的結構性轉變,能源消費與經濟增長開始出現了弱脫鉤趨勢。這意味著中國經濟增長對能源的依賴程度在下降。這一新的形勢為中國能源轉型提供了難得的歷史機遇。與此同時,中國碳排放規模仍然較大,在2030年之前達峰的壓力不小。能源系統的低碳化轉型進程既緊迫又困難。
(一)經濟增長與能源消費出現弱脫鉤趨勢

“十一五”以來,在多種節能減排措施的作用下,中國能源消費增速明顯放緩。“十一五”期間,能源消費平均增幅3.6%,遠低于“十五”期間6.7%的平均增速。隨著我國產業結構的調整和經濟增長動力的轉換,2012年之后,增速明顯放緩。從圖1的統計數據趨勢來看,中國經濟增長與能源消費開始呈現弱脫鉤跡象。中國經濟增長對能源的依賴程度,特別是煤炭的依賴程度逐步下降。例如2015、2016年全社會用電量增速為0.5%、6.9%,而同期經濟增速實現了6.9%、6.7%的增長。煤炭消費則更為明顯,2014年以來,中國煤炭消費量持續負增長。中國煤炭消費增長達峰已經達成共識。
(二)能源系統碳排放壓力依然存在
2008年化石能源消費產生的碳排放總量首次超過美國,成為碳排放量最多的國家。近年來,二氧化碳排放增速趨向平緩,“十一五”以來,增速下降至4%左右。但是,要完成2020年、2030年,單位GDP二氧化碳排放分別比2005年下降40%~45%、60%~65%的目標,形勢比較嚴峻。
通過化石能源碳排放系數大致推算出1990年以來中國二氧化碳排放總量(見圖2)。從2002年開始,中國能源系統二氧化碳排放總量開始加速增長,尤其以“十一五”期間最明顯。中國還是發展中國家,長期以來一直沒有提出具體的二氧化碳排放總量控制目標。如果我們以2030年碳排放達到峰值作為這一階段碳排放總量目標,大致可以推算出2030年碳排放總量約28.77億噸,二氧化碳排放總量約控制在105億噸。這意味著如果要達到2030年二氧化碳排放峰值,未來14年必須將過去十年間二氧化碳排放量7.8%的增速降至0.8%。
(三)能源體制改革不斷深化提供有利的政策環境
2015年3月,《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發〔2015〕9號)開啟了新一輪電改。2015年底發布了《關于推進輸配電價改革的實施意見》等6個配套文件,后續又陸續發布了《有序放開配電網業務管理辦法》《省級電網輸配電價定價辦法(試行)》《電力中長期交易基本規則》《關于有序放開發用電計劃的通知》《關于深化能源行業投融資體制改革的實施意見》等政策文件。2015年4月,國家發展改革委發文推動跨省跨區電力交易,降低受電地區用電成本。跨省跨區電力直接交易,將西部地區“棄風”“棄光”“棄水”的電力以較低的價格送到東部負荷中心,既降低東部地區用電成本,又促進西部地區可再生能源發展。在相關政策的指導下,各項體制改革方案都得到了推進,如輸配電價改革取得重要進展、電力市場建設取得重要進展。2017年5月,中共中央、國務院印發了《關于深化石油天然氣體制改革的若干意見》,明確了深化石油天然氣體制改革的指導思想、基本原則、總體思路和主要任務。其核心思想是,在維護國家能源安全、保障安全生產、促進節能環保的基礎上,堅持問題導向和市場化方向,體現能源商品屬性。能源體制改革的不斷深化將為推進能源轉型進程提供有利的政策環境。

客觀理解能源轉型前景的多樣性

從當前能源轉型實踐看,經濟可持續發展與化石能源燃燒產生的溫室效應、環境污染之間的矛盾推動了新一輪的能源轉型。2002年之后,“能源轉型”在絕大部分場合下,被社會各界狹義解釋為發展可再生能源。這種狹義的涵義很容易導致可再生能源“超前”發展(例如,中國可再生能源發電裝機比重提高很快,但是可再生能源終端消費比重仍然較低),往往會忽視現有能源體系“內部挖潛”的優勢(例如,大力發展較為清潔的天然氣等化石能源,提高能源利用效率),忽略另外一種能夠達到同樣效果的能源轉型的技術路徑,在客觀上不僅增加能源轉型的成本,而且會使能源轉型進程出現波動和反復。
中國能源轉型內涵更加豐富。近年來,歐美等國家將未來能源轉型的方向定義為向可再生能源轉型,并且圍繞可再生能源建立一套適合其快速發展的能源體系。在多項核心技術取得快速突破的鼓舞下,不少國際組織和政府對可再生能源發展前景充滿自信。歐盟明確提出,2050年實現可再生能源100%替代的目標。部分國家可再生能源發展的“樂觀前景”被不斷放大,成為其他國家發展的范本。如IPCC等國際機構要求世界各國進一步加快發展可再生能源,使得很多國家能源轉型壓力不斷增加。在環境和氣候問題的客觀壓力下,各國政府不得不通過政策強力推進可再生能源的發展。當前中國還處在能源的煤炭時代向石油時代轉型的階段(朱彤等,2015),煤炭占能源消費比重仍然高達60%左右。這決定了中國能源轉型將具有非常明顯的階段性特征。因此從階段性轉型的角度看,除了發展化石替代能源,在中國所有化石能源的高效清潔利用(或稱為節能、低碳化利用)和環境效益提高都可以理解為“轉型”。
中國能源轉型具有明顯的過渡性特征。雖然能源轉型很大程度上是指向可再生能源轉型,但是不同國家發展階段以及資源稟賦的差異決定了未來能源轉型前景的多樣性。能源轉型前景的多樣性決定了能源轉型沒有統一的路徑,各個國家在推進能源轉型過程中必須結合自身國情。
由于可再生能源品種屬性,至少目前來看,不論是生物質能、風能還是太陽能,都無法單一承擔主導能源地位。風能和太陽能分布廣,但能量密度低,輸出波動性大;生物質能和地熱能的現代利用受資源供應位置限制加大。另一方面,化石能源仍然有其存在的空間。
不少研究機構對中國未來的能源情景做了設計,但是從相對科學的角度來預測,即使是比較樂觀的結論,2050年煤炭在能源消費中的比重仍然會達到35%~40%,其戰略地位將由“主導能源”調整為“重要的基礎能源”。因此能源轉型可預見的前景將會是化石能源和新能源之間各司其職、取長補短,共同承擔各自在能源系統中的角色,形成多種能源并存的能源系統。在新的能源系統中,可再生能源作為整體將會成為重要的基礎能源之一,而不是成為主導能源(至少到2050年,可再生能源作為絕對主導能源的可能性不大)。而在此之前,在碳減排約束下,天然氣等較為清潔的化石能源和產業體系成熟的核電等新能源,將作為過渡性能源,在能源轉型的進程中起到非常重要的作用。當然,所謂過渡能源是基于現有知識和信息基礎上的提法,是相對概念。未來某些過渡能源(例如非常規油氣)隨著資源可開采能力增強,也許將會成為重要且比較穩定的能源供應品種之一。這是非常現實和理性的選擇。

推進能源轉型短期需要解決的關鍵問題

能源轉型進程中會出現不同的問題。這些問題,有的只存在于早期或中期階段,并隨著應對措施的出臺而解決。例如,發電成本問題在可再生能源發展初期可能是影響其發展的最大問題之一,但目前成本已經不算是制約可再生能源發展的問題。從當前來看,“十三五”時期,能源轉型亟待解決可再生能源“棄風”“棄光”問題、化石能源清潔化利用、推進天然氣等過渡能源發展,以及提高重點領域的能源利用效率。
(一)著力解決可再生能源發電并網
2017年初,國家能源局發布了《2016年風電并網運行情況》,全年“棄風”電量497億千瓦時,超過三峽全年發電量的一半,全國平均“棄風”率達到17%,甘肅、新疆、吉林等地“棄風”率高達43%、38%和30%。2017年上半年全國“棄風”電量235億千瓦時,同比下降7%。全國“棄光”電量37億千瓦時,“棄光”率同比下降4.5個百分點。如此高的“棄風”“棄光”率,不僅意味著資源的浪費,而且影響了能源轉型的進展。
協調可再生能源發展與電網建設規劃。按照電源—電網—儲能—用電全產業鏈條綜合發展原則,對“風”“光”等可再生能源發電和各級電網統一規劃、設計、建設。一是加快可再生能源基地外輸通道建設。可再生能源發展需要圍繞其特點從規劃、建設、運行等各個環節上進行統籌謀劃。例如,風電規劃與電網規劃的銜接。近些年,中國在這方面做得很不夠,風電規劃相當成熟,而電力外送線路建設遲緩,電源建設與輸電規劃不協調,電網建設與運營的壟斷導致電力輸送線路的短缺,電力外送受限。近年來國家能源局做了很多規劃上的探索,以加強跨區域的輸電網絡建設,擴大可再生能源資源的配置范圍。目前,哈密到鄭州、酒泉到湖南、內蒙古西部到山東和南京的特高壓輸電線路正在建設。二是電網圍繞可再生能源發展特點進行規劃調整。電網規劃與可再生能源規劃的匹配并不僅是絕對量上的匹配。作為公共基礎設施,需要做出改變以適應風電、光電等波動式能源的發展。目前,電網企業的接入條件雖然改進了許多,但便捷性等仍然需要提高,這在某種程度上制約了分布式可再生能源發展。
解決可再生能源發電并網的關鍵技術。可再生能源的波動性特點決定了現有的電網系統容納可再生能源的空間有限。一是發展電池儲能技術。在推進儲能設備發展的同時,應當鼓勵“電池儲能+可再生能源”發電模式,探索適應中國現狀的儲能策略。依靠大容量、低成本新型儲能技術和產品的開發成功,并依托新型儲能技術和產品,構建以光伏發電為主,其他清潔電源為輔的分布式智能光伏微電網。二是研究提高電網間聯絡線的靈活性的技術。電網互聯互通是解決消納問題的重要途徑。增加電網間聯絡線的靈活性是實現電力系統清潔供應轉型的必要條件,需要在未來電網規劃和現有電網改造中予以足夠重視。三是發展一些適應新能源波動特點的設備,靈活性負荷。比如說風電供熱,主要是希望建設一些可以調節負荷的鍋爐,就需求側改革。研究不同電源的協調性問題,特別是火電機組,如何更好地參與系統調控,提高靈活性。
構建有利于可再生能源發展的市場制度和管理體制。通過建立全國統一的可再生能源綠色證書交易機制,進一步完善新能源電力的補貼機制。同時與碳交易市場對接,降低可再生能源電力的財政資金補貼強度。實施可再生能源發電配額制度,逐步建立全面的可再生能源指標管理和考核體系。
鼓勵多能互補等分布式應用模式。業內人士認為多能互補集成優化是能源革命的重要方向之一,多能互補集成優化是解決“棄風”“棄光”問題的有效舉措,示范工程只是起步,未來市場不可限量。目前,分布式能源的單項技術已經具備了利用條件,但是進行多能互補或者冷熱電聯供的結合,有待進一步研究探索。一是加強終端系統整合優化,在新增區域,比如新城鎮、工業園區、大型工業設施、商務區、海島實施終端化多能互補,因地制宜推廣風電等技術,加強熱、電、冷、氣能源生產的耦合集成和互補利用。二是利用大型綜合能源基地的資源,包括風能、太陽能、天然氣等,發揮組合優勢,推動風、光、氣組合應用。除了多能互補之外,農光互補模式、與建筑相結合的應用模式也是未來可再生能源發展的重要模式。
(二)大力推廣化石能源的清潔利用
在中國,所有化石能源的高效清潔利用(或稱為節能、低碳化利用)和環境效益提高都應該理解為“轉型”。清潔能源利用技術的開發在德國和美國均被作為能源轉型的重要實現路徑。因此,大力開發相關的清潔能源利用技術,特別是煤炭和石油清潔利用技術,是通過“內部挖潛”推動能源系統低碳化轉型的重要途徑。這些清潔能源利用技術的進展和商業化時間,將不僅影響過渡能源“過渡期”的長短,而且決定各過渡能源品種的相對低位。比如,如果碳捕捉和儲存技術能源實現商業化,則煤炭、石油和天然氣均可成為“無碳”能源,這將對未來能源結構產生重大影響。此外,以海水中的氘為原料的核聚變技術的研發和工業化進展,不僅將影響目前的核能利用方式壽命,而且對未來能源轉型方向和路徑產生不可忽視的影響。
(三)選擇適合國情的過渡能源
選擇恰當的、符合本國國情的過渡能源不僅有利于能源轉型進程的推進,而且能夠確保轉型進程最大限度地符合轉型方向的要求,并為形成一個可持續且安全的能源體系創造良好的條件。在碳減排約束下,天然氣等較為清潔的化石能源和產業體系成熟的核電等新能源,將作為過渡性能源,在能源轉型進程中起到非常重要的作用。當然,所謂過渡能源是基于現有知識和信息基礎上的提法,是相對概念。未來某些過渡能源(例如非常規油氣)隨著資源可開采能力增強,也許將會成為重要且比較穩定的能源供應品種之一。這是非常現實和理性的選擇。
中國天然氣(包括煤層氣、頁巖氣和天然氣水合物等非常規天然氣)潛在資源非常豐富,其發展前景日益得到認可。按照供給能力估計,2030年可達到國內生產3000億立方米的規模,加上進口可到4000~5000億立方米,可以占到一次能源比重的10%以上。天然氣的發展過去主要受制于長距離運輸和產量限制。近年來,頁巖氣革命的推動和LNG產業鏈的成熟,天然氣作為排放比石油和煤炭更為清潔的能源,其發展前景日益得到認可。
此外,核電、水電也將會在特定的歷史時期,承擔能源轉型的重擔,為可再生能源開發技術研發和利用模式規模化推廣贏得時間。中國運行的核電站有6座。到2040年,中國將投入3450億美元用于新的核電站,屆時139座和反應堆投入運行,超過美國和歐洲,并占屆時全球核電的50%。根據中國工程院發布的《中國能源中長期(2030、2050)發展戰略研究》,2050年,我國核電總裝機容量達到4億千瓦,占總裝機容量的16%,核電占發電量的24%。基于我國能源資源稟賦和能源供需狀況,為實現能源體系向可持續、安全、清潔、低碳的能源體系順利轉型,需要選擇一個包括核能、煤炭、石油和天然氣在內的能源組合作為“過渡能源”。
(四)推動企業、個人、公共機構等不同主體節能
為完成“十三五”時期節能減排的主要目標,2016年國務院印發了《“十三五”節能減排綜合工作方案》。其中指出,“十三五”時期要加強工業、農業、交通運輸、商貿流通等重點領域節能。目前中國能源消費統計口徑也是落在宏觀或中觀層面。但是,節能減排歸根結蒂是一種行為,最終是由不同的、具體的主體來實施的。而且從微觀主體出發,能夠更為精準地對實施節能行為進行激勵。例如,隨著城鎮化推進,生活部門能源消費比重逐步提高,未來將成為能耗較高的部門之一。而在居民日常生活中,往往只需改變行為方式便能產生節能效果。如果通過隨手關掉家用電器待機狀態,就能夠節約3%左右能源消耗量。公共機構亦是如此,公共機構能耗環節更多的是建筑節能。而公共機構的能源消費者沒有支出約束,很容易浪費大量寶貴的能源資源。企業由于能源價格成本相對較低,事實上其節能動力并不是很足。因此,未來實施節能戰略可以轉換思路,更加注重對用能主體的研究,節能產業政策適時轉向微觀主體激勵政策。


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