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推動能源革命 促進經濟持續健康發展

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推動能源革命 促進經濟持續健康發展

發布日期:2016-09-05 作者: 點擊:

 推動能源革命,為社會提供清潔、高效、智能且低成本的普遍能源服務,是實現經濟可持續健康發展的必然要求與基本條件。曾經高企的石油價格推動了能源供給側與需求側的革命性進步,在美國產生了頁岩氣革命,頁岩油產量也迅速增長。這一革命性的突破,使得石油價格以及整體能源價格普遍下降。在這一新的能源價格形勢下,能源企業的利潤空間縮小,可用於增加資源儲量與供給能力的投資能力下降。然而,較低的能源價格,也促使能源企業更加致力於降低單位能源生產成本,或者在較低價格下致力於提高產量,以此來緩解財務壓力。總體而言,社會和產業追求能源革命的動力不會消失,但是,在新的價格形勢下,如何推動能源革命,包括供給側革命與需求側革命,如何利用技術進步和市場機製的變革來推動能源革命,是一個非常重要的課題。

  1 能源革命:主要要求與主要內容

  中國在1949年之後走了一條不同於其他大多數國家的能源發展道路,依托豐富的煤炭資源,中國在供給側建立了以煤炭為主的能源供給結構,同時在需求側形成了以工業需求為主的能源需求結構。2015年,煤炭在中國能源消費中的比例仍高達64%,工業需求占能源消費的69.4%(2014年數據)。因此,在中國推動能源革命,實現向清潔能源的轉換,提高能源效率,降低能源服務綜合成本,並以此推動經濟的長期健康可持續發展,具有更加重要的意義,這也是中國承擔全球應對氣候變化大國責任的一部分。

  1.1能源革命的主要要求

  國民經濟的可持續發展需要最優化的能源係統,這個係統應達到以下主要要求。

  1.1.1具備普遍服務的能力

  能源係統必須有足夠大的規模、足夠低的成本與價格、覆蓋全體居民的網絡輸送能力,使得分布在世界任何角落的所有人口,哪怕是在邊遠的沙漠、海島,甚至南極科考站,都能夠享受到能源服務所帶來的現代生活。

  1.1.2安全穩定

  能源係統關係到每一個家庭、每一個組織,甚至每一個經濟活動,因此,安全穩定成為最基本的要求。

  1.1.3環境友好

  能源生產與消費過程的每一個環節都應該是清潔的、無害的。它的排放應該處於自然係統能夠自淨的範圍之內,不能對地質、水資源、生物多樣性造成損害。

  1.1.4智能化

  智能化的能源服務是對能源革命更新更高的需求,包括供給側和需求側兩方麵的要求。在供給側,由於能源係統可能麵對各種各樣的擾動和波動,例如風電的波動性、水電的季節波動性、局部電源的生產事故等,因此要求整個能源係統能夠自動化、智能化地應對這些擾動和波動;在需求側,能源係統能夠根據不同消費者的需求特性,自動改變服務模式,提高能源服務效率,實現節能與舒適的雙重目標,例如智能樓宇係統、智能家電等。

  1.1.5自由、開放,社會友好

  能源係統具有自然壟斷的屬性與動力,可通過各種規製措施促使它形成一個自由、開放的市場,並且其行為是社會友好的,應避免壟斷行為帶來的效率低下與供給不足。能源的上遊生產領域、中遊的輸配領域、下遊的分銷領域,都應該實現開放與有規製的自由準入,並進一步推動能源革命進程。在個別暫時需要集中的領域,也要實行充分的規製與信息公開。

  隻要符合上述原則,就是一個優化的能源係統。不必去追究它是化石能源還是非化石能源,但必須符合環境友好、安全穩定、智能、經濟的要求,並能一直提供一夜七次郎所需要的服務。能源革命的本質是,消費者能夠在不同的供給來源與方式、不同的消費結構與模式、不同的技術路徑之間實現更為多樣、自由的能源選擇,可選擇的能源組合既相互補充又充分競爭。這樣的能源體係才更為安全,讓人們能夠無障礙地享受現代能源體係所帶來的便利與自由。可以說,能源革命的基礎就是為社會提供充分的能源選擇。

  1.2能源革命的主要內容

  能源革命不是一次簡單的技術革命,而是以技術革命為推動力的全麵變革,涉及能源供給、能源消費以及能源市場與管理體製的各個環節、各個方麵。同時,能源革命需要市場機製的激勵與推動。

  1.2.1供給革命

  能源供給革命的目的是建立更為安全、高效、經濟、清潔和低碳,以及供給更加靈活多樣、更能提供普遍服務的能源生產與輸送體係。

  對中國來說,能源供給革命要建立多元供應體係。在2014年6月13日的中央財經領導小組會議上,習近平主席提出,要立足國內多元供應保安全,大力推進煤炭清潔高效利用,著力發展非煤能源,形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅動的能源供應體係,同步加強能源輸配網絡和儲備設施建設。

  1.2.2消費革命

  能源消費革命的目的是提高能源消費利用過程中的效率,有效降低能源消費水平,提高綠色能源消費比重,同時能夠享有更加自由、更加廉價的能源服務。

  中國已經成為世界最大的能源消費國,更需要推動能源消費革命,抑製不合理的能源消費。中國要堅決控製能源消費總量,有效落實節能優先方針,把節能貫穿於經濟社會發展的全過程和各領域,堅定調整產業結構,高度重視城鎮化節能,樹立勤儉節約的消費觀,加快形成能源節約型社會。

  1.2.3技術革命

  能源技術革命是推動經濟升級的重要方式之一。主要方向是實現更加高效、清潔、靈活、安全的能源生產方式。中國推動能源技術革命的目的還包括帶動產業升級。

  中國能源技術革命要立足國情,緊跟國際能源技術革命新趨勢,以綠色低碳為方向,分類推動技術創新、產業創新、商業模式創新,並同其他領域高新技術緊密結合,把能源技術及其關聯產業培育成帶動中國產業升級的新增長點。

  1.2.4體製革命

  能源行業是國民經濟的重要領域。能源體製革命的目標是構建有效競爭的市場結構和市場體係,形成主要由市場決定能源價格的機製,轉變政府對能源的監管方式,建立健全能源法治體係。

  1.2.5國際合作

  通過加強與能源出口國、能源進口國、能源過境國的合作,可以有效地保障中國的能源安全,降低能源綜合成本,優化資源配置,提高經濟整體效率。

  本文將主要討論供給側與需求側的能源革命及其措施。技術革命、體製革命、國際合作等將分別體現在供給側與需求側的能源革命之中。

  2 能源選擇:成本與環保壓力下的能源轉換

  回顧曆史,1973年第一次石油危機之後有一個明顯的能源轉換過程,石油和煤炭的比例下降,而天然氣與核能的比例上升。煤炭比例的下降,來自社會對能源清潔化的需求;石油比例的下降,則是由於石油價格上漲對經濟合作與發展組織國家帶來了巨大的成本壓力,這些國家努力擺脫對中東石油的依賴。

  2.1全球能源發展新趨勢

  2000年之後,全球煤炭在一次能源消費結構中的比例出現逆勢上升。1999年煤炭所占比例為25.1%,2011年達到最高值30.5%。2011年之後,煤炭所占比例再次開始下降,2015年下降到29.2%。這一變化主要是來自中國因素的影響,中國經濟在2000年之後高速增長,貢獻了世界煤炭需求上升的主要部分。

  隨著中國經濟進入新常態,世界煤炭需求的增長速度已經慢下來。可以預期,未來世界能源需求結構中煤炭所占比例將進一步下降。但是,世界能源結構向非煤能源的轉換過程仍然存在一個變數——印度對能源和煤炭的需求近期出現了較快的增長。2011年以來,世界能源需求增速趨緩。作為世界能源需求增長發動機的中國,能源需求增速從2011年的8.06%下降到2015年的1.47%;全球能源需求增速從2010年的5.03%下降到2015年的0.97%。全球主要經濟體中唯一的例外是印度,印度的能源需求在2011-2015年保持了較高的增長速度,年均為5.26%,顯示出印度經濟比較強勁的增長。同期發達國家的能源需求保持了接近於零增長的趨勢,其中經合組織國家的年均增速為0.33%,美國為0.58%,歐盟年均下降0.58%,6年中僅有2010年和2015年為正增長。

  較高的石油價格,一方麵具有降低能源結構中的石油所占比例的作用,另一方麵會提升煤炭的經濟性。高油價在中國和印度導致了煤炭在能源結構中所占比例的提高,而在經合組織國家則導致了天然氣和可再生能源所占比例的上升,這是因為經合組織國家曆史上大多經曆過大量利用煤炭所帶來的空氣汙染。可見,如果單純由市場做出選擇,較高油價對於世界能源結構向更清潔方向發展的作用以及轉向可再生能源的作用都是不確定的。如果不能在環境規製和提高非煤能源經濟性方麵做出努力,清潔能源革命的目標未必能夠實現。

  2.2短期內國際油價將維持較低水平

  2015年,世界經濟整體複蘇疲弱乏力,增長速度放緩,發達國家經濟複蘇緩慢,新興經濟體增速進一步回落。世界工業生產低速增長,貿易持續低迷,金融市場動蕩加劇,大宗商品價格大幅下跌。在新興市場經濟體增長乏力和美元升值的大背景下,未來全球能源需求增長有限,短期內國際油價大幅上漲的可能性不大。

  從供求關係看,市場沒有出現供應量或者消費量大幅度上漲的基本麵變化,供給能力的增長仍然快於消費的增長。2015年,世界石油和其他液體燃料的供給為114873萬桶/日,高出消費量(112448萬桶/日),供應富餘約2.16%,遠高於2014年的0.87%,供大於求的局麵甚至有所加劇,這是2015年石油價格繼續下跌的市場基本麵。

  隨著國際油價持續下跌,經合組織國家和俄羅斯等非歐佩克(石油輸出口國組織)國家開始討論如何應對,但各方很難達成一致的約束性產量意見。影響油價前景的另一個重要因素是伊朗,2015年7月,伊朗與六大國就核問題達成協議,持續多年的對伊朗製裁開始解禁。由於多年製裁造成生產設施落後,伊朗因素對全球石油供給的增量並不會立即表現出來,然而從長期來看,對油價毫無疑問是一個壓製力量。

  另外,目前美國經濟形勢明顯好於其他經濟體,導致美元匯率升值,以美元計價的國際石油價格出現下跌是非常正常的事情。隨著美元進一步升值,石油價格保持在低價位是可以預見的。

  在低油價下,推動能源革命不應靠提高石油價格,而應該通過機製創新與技術進步,讓清潔能源有更好的經濟性。隻有在經濟性上有充分的提高,各種替代能源才會有長遠的發展前景。

  3 借力“一帶一路”,推動亞太地區的能源合作

  利用國際優質能源資源,有利於中國推動國內的能源市場化改革和資源優化配置。通過實施“一帶一路”戰略,加強與世界能源出口國、進口國、跨境國的合作,有利於維護區域的和平與穩定,推動周邊地區與世界的融合發展。

  3.1亞太地區能源合作具有重要意義

  美國頁岩氣革命之後,國際能源版圖發生了巨大變化。不斷增長的油氣產量使美國從全球最大的油氣進口國轉型成為全球最大的油氣生產國之一,這一轉變正在重塑能源貿易流向和與之相關的地緣政治格局。美國能源對外依存度的持續下降,提高了其他能源進口國家在全球範圍內的可獲取量。

  亞太地區已經成為世界上最大的能源消費地區,世界主要能源供給者也都瞄準了亞太市場,東亞地區更是主要的能源買方。亞洲是世界能源市場的重要組成部分,也是中國石油、天然氣、煤炭進口的主要來源地。

  目前,中國已經成為世界第二大油氣消費市場,中國的能源需求對國際市場的依存度逐年提高,中國市場是俄羅斯、中東和非洲產油國的競爭對象,在美國原油出口解禁之後,中國也成為美國石油的買家。中國對煤炭和天然氣也都有很大的進口需求。

  雖然中國的能源資源並不豐富,但巨大的市場可以成為中國的優勢,中國可以利用世界範圍內的優質資源,實現自身能源供給與消費結構的優化,降低綜合能源成本,實現綠色能源,保護國內資源與環境,提升能源安全保障水平,促進中國經濟的持續健康發展。但是,長期以來亞洲和中國在全球能源價格上的話語權不足,導致亞洲的能源成本明顯高於歐美地區。

  “一帶一路”是中國和亞太地區的發展機遇。發展亞太能源合作機製,推動亞太能源市場的一體化,增強亞太地區在全球能源市場上的話語權,對於提高中國能源安全保障,降低能源成本,推動能源生產革命、消費革命、技術革命、體製革命都有著重要的意義,是中國能源對外合作戰略的重要組成部分。

  3.2推動亞太天然氣市場一體化

  全球天然氣長期供應潛力巨大,未來價格將保持較低水平。目前,澳大利亞、俄羅斯、挪威、卡塔爾、伊朗甚至美國都已經或正在建設天然氣產能(包括LNG),歐洲也有可能發展頁岩氣,未來國際市場天然氣供應充足。天然氣價格與石油價格脫鉤的趨勢日益明顯,未來甚至會低於煤炭價格。

  借助天然氣輸配網絡建設,天然氣可以像電力網絡那樣連接到各地,為城鄉提供清潔、高效、相對廉價的優質能源。轉向天然氣的能源轉換將創造出巨大的經濟機會,帶動相關產業快速發展。建設連接進口來源、覆蓋全國城鄉的天然氣管輸網絡,將使中國和亞太地區的居民生活質量和能源安全得到顯著改善。

  東亞地區在中國市場的帶動下,有形成一體化天然氣市場的潛力。這裏天然氣資源豐富,有充裕的管道天然氣和LNG供給保障,將是未來天然氣需求增長最快的地區。通過天然氣市場一體化,有利於推動全球能源互聯網的形成。為促進東亞地區天然氣市場的一體化進程,中國需要在這一領域實施實質性的市場化改革。中國的天然氣供給,既可以通過開發國內常規天然氣資源和各種非常規天然氣資源,例如煤層氣、致密氣、頁岩氣、酸氣等,也可以利用進口資源。從進口渠道看,既可以通過跨境管道進口天然氣,也可以通過海上進口LNG。

  3.3重點推動東亞、東南亞建立天然氣交易和定價中心

  東北亞地區是全球天然氣消費需求增長最快的地區,天然氣通過陸上管線與海上LNG進口,但是這一地區沒有一個天然氣交易中心,天然氣價格依賴於其他定價機製。中俄簽署東線天然氣合作項目協議,為改變這一狀況提供了契機。目前,中國除了國內生產的天然氣,還從中亞和俄羅斯進口管道氣,以及來自東南亞、澳大利亞、西亞地區的進口LNG。

  東亞和東南亞地區是世界主要的能源消費區,卻沒有形成統一的天然氣價格,也沒有對進口天然氣的定價權。不過2009年以來,全球天然氣供應過剩導致美國、歐洲和亞太三大天然氣市場價格互動。目前,東北亞、中亞、西亞、南亞、東南亞統一的天然氣管網正在建設和完善,東亞和東南亞地區已經具備建立天然氣交易和定價中心的條件。

  建設東亞、東南亞天然氣交易與定價中心,是解決地區天然氣市場多年來供求關係不穩的關鍵。這一天然氣定價中心不是一個地理中心,而是一個由交割中心和金融結算中心組成的多中心虛擬網絡。大連、唐山、天津、上海、廣州、基隆、新加坡都可以建設為交割中心,新加坡、香港、上海、基隆、釜山等都擁有較好的建設金融結算中心的條件。

  建設東亞和東南亞天然氣定價中心,前提是建設統一的天然氣管網,核心是完善市場競爭,需要分步驟、分階段逐步實施。首先,需要完善東北亞、中亞、西亞、東南亞天然氣管網,形成互聯互通的、統一的市場。可借鑒歐美天然氣儲備庫建設經驗,完善天然氣儲備庫的建設,實施管輸分離、獨立運營的管理辦法,調節市場終端價格和井口價格。

  第二,降低市場準入門檻,鼓勵更多的民營企業進入市場尤其是上遊生產領域參與競爭,加強天然氣資源上、中、下遊企業的競爭性。

  第三,設計和發展天然氣金融衍生品,加快天然氣現貨、期貨貿易的電子交易和實貨交易平台建設,設計天然氣現貨和期貨產品及合約,發揮市場發現價格的功能,為建立具有影響力的天然氣基準價格打牢基礎。

  第四,培育具有市場影響力的報價和指數機構,建立天然氣市場的報價體係,為天然氣貿易商簽訂合同提供定價依據。探索天然氣價格與其他可替代能源和競爭性能源的比價關係,引導天然氣資源合理配置,推動與其他能源的合理競爭。

  4 能源供給側革命:主要方向與突破

  能源供給側革命的目標:更為清潔、成本更低、創造新的能源選擇,從不清潔的能源轉向清潔能源,開發新的可用能源,讓消費者有更為自由的選擇。

  4.1能源供給側革命的曆史與現狀

  能源供給側革命是能源革命的最重要部分。曆史上,能源供給革命一般來自資源壓力,例如,農業文明時期,薪柴的快速消耗使得人們轉向泥煤和煤炭。工業文明時期,能源供給革命的驅動因素多元化,從煤向石油的轉變源自對能源效率的追求;從石油向天然氣的轉換源自對更清潔能源的需求,以及對資源利用效率的考慮;從化石能源轉向非化石能源,既源自對資源可持續的擔憂,也源自對環境風險和氣候變化的考慮;從常規油氣轉向非常規油氣,則是源自對常規能源資源約束的技術突破。

  2003-2013年,世界範圍內能源供給能力與快速增長的需求之間的矛盾,導致能源價格的快速上漲,同時催生了新的能源供給側革命。這一次革命發生的領域,並不是各國政府高度重視的可再生能源,例如,美國小布什政府時期推動的生物乙醇,中國和歐洲推動的風電、光伏,而是發生在美國政府幾乎沒有給予任何補貼的頁岩氣、頁岩油領域。這也表明,能源供給側革命主要依靠以技術為核心的市場力量,而非政府補貼。

  4.2供給側革命的主要方向

  4.2.1以清潔化應對環境汙染問題

  在涉及能源的所有經濟活動中,包括規劃、設計、開發、生產、消費、輸送等過程,都應樹立環境優先的原則,不僅要控製汙染物的排放,更要注意對生態環境、土地利用方式等方麵的影響。

  傳統能源的清潔化與發展新型清潔能源是應對能源環境效應的兩個重要方麵。能源本身並無髒潔之分,汙染主要發生於能源生產和利用過程。如果實現能源清潔化利用,能源使用並不一定造成汙染。

  在可預見的未來,傳統能源仍將是能源供給與消費的主體,目前還看不到傳統化石能源被其他能源大規模取代的前景。2012年,中國能源消費結構中煤炭占68.5%,印度為52.9%。可再生能源難以大規模替代傳統化石能源的另一個重要原因,是目前除水電外的可再生能源不可能滿足現代工業對大規模穩定能源的需求。無論是風電、光伏發電,還是風光互補發電,用於城鄉居民點照明和一般家用能源還可行,但是難以想象為大規模工廠提供持續的能源供應。因此,實現化石能源生產與利用的清潔化,是減少汙染物排放和改善環境的關鍵。

  4.2.2以低碳化應對全球氣候變化

  全球氣候變化是人類共同麵對的重大挑戰,發展低碳能源是能源革命的重要方麵。低碳能源既包括傳統能源的節約與低碳化替代,也包括核能、水電、風電、太陽能、地熱能等非化石能源。在安全、高效、清潔的前提下,發展低碳能源是應對全球氣候變化與化石能源資源挑戰的重要方麵。

  4.2.3以智能化增強可再生能源的經濟性

  可再生能源對能源革命有著重要意義,發展智能電網是實現可再生能源大規模發展的前提。目前電網調控技術已經比較成熟,但還有進一步提高的空間。雖然智能電網對電網企業提出了較高的要求,但是,為了中國的環境改善和能源結構的優化,電網企業應該承擔起這份責任。

  4.2.4以分布式供給提高能源服務的自由度

  相對於傳統的集中能源係統,分布式能源係統是指分布在用戶端的能源綜合利用係統,具有能源利用率高、節能環保等優點,有助於實現能源體係的多元清潔發展。一般來說,分布式係統一次能源投入主要以天然氣等氣體燃料為主,可再生能源為輔;二次能源投入以冷熱電聯供為主,其他中央能源供應係統為輔。分布式能源的主要特點就是通過能源梯級利用,提高能源利用效率,滿足用戶對冷、熱、電的需求,中央能源供應係統可以對分布式能源提供支持和補充。分布式能源係統可為那些不適合建設集中電站的地區、輸電網末端用戶與輸配電係統提供電力服務,而且由於分布式能源靠近用戶端,相比中央能源集中供應,可大大降低熱、冷、電等的輸送損失。

  4.3供給側革命的主要突破方向

  4.3.1非常規化石能源的發展

  盡管可再生能源經常成為關注的焦點和政策的新寵,但是非常規化石能源,例如頁岩油、頁岩氣、致密氣、煤層氣、油砂等的潛力可能更大,其生產和供應上的經濟性會優於分布密度非常低的風能、太陽能、生物質能等可再生能源。可再生能源資源的分布幾乎全是分散的,不像化石能源往往集中分布在狹小地域。

  美國以頁岩氣、頁岩油的成功開發,表明非常規化石能源資源還有很大的開發潛力。2013年7月,美國超過俄羅斯和沙特阿拉伯成為全球最大的油氣生產國,石油及其他能源的自給率大幅上升。2014年,美國非常規油氣供應占油氣供應總量約50%,為增加世界能源供應做出了巨大貢獻。此前業界普遍估計美國頁岩氣產業的油價盈虧平衡點在60~80美元/桶,目前來看,美國有很多頁岩氣生產井的盈虧平衡點在60美元/桶之下,有的甚至低至30美元/桶。這說明非常規油氣資源已經具備與常規油氣資源競爭的條件。

  此外,加拿大油砂和委內瑞拉重油的資源量也非常大,北極地區和全球深海地區的油氣資源蘊藏量也非常可觀,中國、阿根廷、東歐地區也都有豐富的非常規化石能源資源。在生產技術日益成熟、成本逐步下降的背景下,未來非常規化石能源很可能承擔全球能源供應的重要角色。

  4.3.2傳統化石能源清潔化

  實現傳統化石能源的清潔化有很多途徑。近年來,由煤炭轉向天然氣是能源轉換的一個重要內容,這也導致全球尤其是中國對天然氣的需求增長非常迅速。

  由於中國的能源生產與消費結構以煤炭為主,潔淨煤技術是就地實現環境改善的重要技術手段。煤潔淨燃燒技術是通過燃前淨化達到減少汙染排放的目的,也可以通過燃燒過程的控製減少汙染物排放量,包括改變燃料性質、改進燃燒方式、調整燃燒條件、適當加入添加劑等方法來控製汙染物的形成,從而實現減排。具體的技術路線有很多種,但目前有較多爭論,有的水資源消耗較高,有的仍然存在一定量的汙染物排放。但是,隻要堅持環境優先的原則,通過篩選技術路線來改進工藝,就能夠推動煤炭的清潔利用。

  提高燃油標準是能源清潔化的另一項重要內容,中國在這方麵還有很大的提升空間。以車用汽油硫含量標準為例,美國為10ppm,中國國Ⅳ汽油的硫含量標準為≯50ppm;美國柴油硫含量標準為10ppm,中國為2000ppm。中國《大氣汙染防治行動計劃》要求2017年柴油硫含量達到137ppm,仍然是美國的10倍多,而且這個標準也不一定能完全得以實行。因此,即使中國與美國的汽車保有量相近,且每車平均行駛裏程相似,中國的車輛硫排放量仍將是美國的5倍,而二氧化硫在空氣中的存在與霧霾的形成有直接關係。

  中國的大氣汙染物排放控製標準低。除電廠、鋼鐵廠等大型用戶外,大多數用煤散戶排放標準低、管理不嚴。中國好的燃煤電廠煙塵的排放可達到每立方米30微克,二氧化硫的排放可以控製在30ppm或以下,但是國家控製標準是國際先進水平的3~4倍。

  4.3.3發展以柔性消納為主要特點的智能電網

  盡管智能電網目前還處於概念和試驗階段,但是電網的智能化無疑是發展的方向。提高電網消納能力成為大規模風電基地良性運轉的必要條件,也是解決存在多年的棄風棄光問題的主要抓手,而提高消納能力的核心在於電網的智能化。

  根據美國能源部《Grid2030》計劃,一個完全自動化的電力傳輸網絡,能夠監視和控製每個用戶和電網節點,保證從電廠到終端用戶整個輸配電過程中所有節點之間的信息和電能的雙向流動。電力消費是總能源消費中最重要的組成部分。利用智能電網技術,可最大程度地實現可再生能源電力上網,是有效降低可再生能源成本、實現能源轉換的關鍵。同時,通過智能電網的超強預測能力、計算能力,能夠實現最大程度的節能。

  由於電網的壟斷屬性,建設智能電網的任務隻能落在電網公司身上。但是,發展智能電網的許多障礙涉及監管問題。不僅在中國,世界上許多國家的現行監管機構和監管權限隻能鬆散地協調關係,電網公司和政府部門建設智能電網的意願都是不確定的。發展智能電網迫切需要建立一個能調動投資意願的體製和機製,要求加快電力監管體製與電力投資體製的改革。

  可再生能源電力接入智能化電網的關鍵是發電預測係統,隻有對不穩定發電出力的未來發展做到準確把握,才能及時采取有效的調峰調頻措施,保障電網的安全穩定運行。要做到準確預測雖然有一定難度,但是在現代氣象預測能力條件下還是能夠實現的。

  可再生能源發電出力具有波動性,因此調峰調頻電站就顯得非常重要。由於燃煤電廠不適合作為調峰調頻電源,對建設智能電網來說,發展天然氣發電或者抽水蓄能電站十分重要。從中國北方的幾大風電基地來看,蒙西和河西走廊兩個基地可以與黃河上的水電站形成調峰調頻組合,其他幾個基地雖然沒有這一條件,但是可以利用附近煤礦的煤層氣作為燃氣調峰電廠。目前蒙東煤炭基地、晉陝蒙煤炭基地的煤層氣資源都沒有好好利用,未來可以考慮這一用途。

  互聯網技術與應用模式的發展為智能電網提供了重要的技術保障,海量氣象數據、能源消費者數據等全過程、全周期的大數據支持係統,將推動智能電網加速成為現實。可再生能源的經濟性與發展前景會因此有較大改善,並可能對傳統能源形成相當的競爭力。

  4.3.4形成燃料之間的競爭,推動能源體製改革,提高市場效率

  競爭性原則是市場經濟的基本原則,壟斷製約創新,導致抬高價格、降低服務水平,對少數供應商和商品的過度依賴是能源不安全的重要原因。供給競爭意味著有更多的選擇空間,可以促進企業加大對創新的投入,抑製個別廠商、個別行業哄抬價格,有利於降低能源組合的整體成本。

  在能源領域,不僅應在石油、天然氣、煤炭、熱力、電力等每一個細分市場實現市場競爭,打破少數企業的壟斷,還應通過消費端的技術手段,實現不同能源品種之間的競爭。例如,對汽車領域來說,除傳統燃油汽車之外,還可以有天然氣汽車、純電動汽車、混合動力汽車,以後還可以有基於太陽能的汽車供選擇。更進一步,如果通過發動機技術的改造,使單輛汽車可以在較大範圍內實現燃油、醇醚燃料、電力的自由選擇,那麽石油對車用燃料的壟斷地位就有望被打破。

  5 能源需求側革命:主要方向與突破

  化石能源是有限的可枯竭資源,可再生能源在工業技術層麵上也不是無限供應的,它隻是可再生而已。即使能源限製可以突破,人類生存環境的約束也是不可逾越的,隻有節約使用才是最大的能源安全選項。能源需求側革命要求,改變能源消費模式,優化能源消費結構,在相關領域,例如城市、建築、人居、交通體係,從智能設計上實現節能,提高能源消費的效率,減少無效的能源消費。

  5.1需求側革命的主要方向

  5.1.1以節能為能源消費革命的最重要目標

  在工業節能方麵,2013年1月,“世界經濟論壇”與埃森哲谘詢管理公司(Accenture)共同推出了《2013—全球能源工業效率研究》報告。該報告對世界不同國家的能源強項和弱項從經濟、生態和能源安全觀點角度進行了評估,中國位列第74位,說明中國在工業節能方麵的潛力依然巨大。

  工業能耗占中國總能源消費的68.5%(2011年),是節能工作的重點領域。在結構節能空間日趨縮小的情況下,技術節能更具實效性。《工業節能“十二五”規劃》圈定的三項節能工程——工業鍋爐窯爐節能改造、電機係統節能改造、餘熱餘壓回收利用,成為工業節能重點領域。中國工業鍋爐和窯爐年煤炭消耗量分別約占全國煤炭總消耗量的25%和14%,但是鍋爐平均運行效率較國外先進水平低15%~20%;餘熱餘壓回收利用工程可回收利用的餘熱資源約占餘熱總資源的60%;中國電動機耗能占終端設備耗能的比例達60%以上,但是電機係統運行效率比國外先進水平低10%~20%。

  中國工業部門的升級換代工作還遠未結束,大量技術落後產能的產品仍然充斥市場。未來伴隨著中國產業升級的步伐加快,工業節能潛力還可以繼續挖掘。即使是國際上的先進國家,提升能源效率也大有可為。

  在家庭能源設備節能方麵,家庭產品和各種能源設備的能源效率也有很大的提升空間。以家庭燒開水為例,用天然氣作燃料,從初始到把水燒開,能源利用效率為31%;如果使用煤炭為燃料,能源利用效率僅為19%。如果從燃煤轉變為燃氣,能源利用效率就可以提高12個百分點。

  廣義節能是最大的節能。減少過度消費,體現的就是廣義的節能。以釀酒為例,每噸白酒的綜合能耗約為1.3噸標準煤,同時每生產1噸白酒會產生基本等量的二氧化碳。2010年,中國各種酒類消費中的純酒精含量約為400萬噸,而同期生物乙醇燃料的產量約為200萬噸。可見“新八項規定”(中共中央關於改進工作作風密切聯係群眾的八項規定)能夠給中國帶來多麽大的能源節約。

  奢華建築的材料生產能耗與建設運行能耗都很高。以中國2011年的統計數據為例,在當年房屋建設麵積中,住房建設隻占55.5%,在竣工麵積中,住房麵積隻占60%,這表明大量的投資不是用於必要性的住房建設支出,而是投向了各種辦公樓宇。有資料顯示,中國建築的平均壽命隻有30年,國外則普遍達到了100年,造成了巨大的能源與資源浪費。

  此外,城市建設過程中的過度設計與過度建設也是廣義節能的重點領域。城市建設過程中的地麵過度硬化是一個重要領域,與西方國家相比,中國城市地麵的硬化率過高,大麵積使用水泥、瀝青進行地麵硬化,有些城市地麵硬化率高達90%以上。地麵過度硬化,不僅大量使用能源投入強度很高的水泥等建築材料,也是造成城市排水不暢的主要原因。

  最重要的是加強能源消費的自律行為,既包括個人減少能源消費的努力,也包括其他能源消費終端減少能源消費的能力,例如智能樓宇係統可以有效利用太陽能、地熱能,可以在無人時減少空調的耗電量。

  5.1.2以智能化為實現節能與用戶友好目標的主要手段

  在需求側,能源係統麵臨多種多樣的消費者和消費需求。曆史上能源係統幾乎是對各種需求一視同仁,沒有個性化定製。在信息技術和信息係統能力日新月異的今天,各種新理念、新技術為個性化能源服務提供了可能,也為進一步提高能源消費、實現節能目標提供了潛在空間。能源係統可以根據消費者多樣性的需求特性,自動地改變服務模式,提高能源服務效率,實現節能與舒適的雙重目標,例如智能樓宇係統、智能家電等。

  5.2需求側革命的主要突破方向

  5.2.1靈活的燃料能源單元

  能源單元是指每一個進行能源最終消費的單元,例如鍋爐、汽車、電腦、家用電器等。隨著工業技術的進步,設計能夠適應多種燃料的設備已經不是問題,例如,汽車發動機經過改造,可以在一定範圍內實現汽油與甲醇、乙醇燃料的任意比例混合,有的卡車的發動機可以適應柴油和甲醇在一定範圍內的混合;有的工業鍋爐燃料可以在天然氣、煤製氣之間轉換;發電機組可以接受煤炭與煤矸石、生物質燃料在一定比例內的混配。在新能源發電領域,風電、光伏發電與天然氣發電相結合,可以建立高效的分布式供電係統。靈活燃料是未來能源利用技術的一個重要發展方向,這種技術不但能夠有效降低對少數能源的依賴,而且能夠催生新的經濟增長點,建議各國政府出台對靈活燃料技術的支持政策。

  5.2.2能源互聯網技術

  能源互聯網作為第三次工業革命的核心內容,對未來電力工業體係形成有著極為重要的作用。能源互聯網可以保證分布式可再生電源和電動汽車的大規模接入,實現各類型分布式可再生電源、儲能設備以及可控負荷之間的協調優化控製,從而平抑分布式可再生能源間歇特性對局部電網的衝擊。

  能源互聯網可以提高需求側精細化管理,適應用戶個性化用電需求。基於高度信息化的基礎設施和大數據分析技術,售電企業能夠對不同消費群體的用電習慣進行分析,製定有針對性的個性化用電服務模式,用電客戶也將有更多的用電模式可以選擇,通過移動智能終端調整自身的用電行為。

  未來能源互聯網的電力網絡結構應該是大電網與微電網相結合的形式,各個區域、各種形式的可再生能源都能夠通過能源互聯網柔性接入,從而進一步推動廣域電力資源的協調互補和優化配置。

  5.2.3分布式與集中供應相互融合的自由能源

  工業時代的能源供應雖然以大規模集中網絡式供應為主,但是,隨著能源生產技術的發展和能源效率的提高,在局部地區利用本地能源資源發展分布式能源越來越具有優勢。分布式能源供應與大規模供應並不衝突,而是互相調劑、互為補充,可以有效提高能源效率,降低輸送損耗。同時分布式能源還可以與資源循環利用和環境保護相結合,例如汙水發電、森林與農業廢棄物能源化利用、離網小風電、離網太陽能發電等。

  毫無疑問,向社會供電的主體仍然是大型電網,但如果所有地區的電力都由主幹電網供電,則未免成本太高,而且隨著電網覆蓋地區的增加,其複雜程度也在迅速提高,風險在迅速累積。對那些偏離主幹電網的地區和相對獨立的地區來說,發展分布式電力和微電網供電,是既經濟又安全的辦法,既能有效利用各種可再生能源,又能與主幹電網實現互聯。

  在後工業時代,人們更注重享受自由,個體活動的隨意性增大,未來分布式能源將向更加微型化方向發展,隨時隨地提供人類活動所需的能源服務,例如車載能源設備、野外能源設備等。

  (本文節選自《國際石油經濟》2016年第八期文章《推動能源革命促進經濟持續健康發展——創造更自由的能源選擇》,作者:劉強(中國社會科學院數量經濟與技術經濟研究所)。)


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