中国能源转型新形势与关键问题

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王 蕾

能源转型面临的新形势

随着中国经济逐步进入新常态,经济增长动力的结构性转变,能源消费与经济增长开始出现了弱脱钩趋势。这意味着中国经济增长对能源的依赖程度在下降。这一新的形势为中国能源转型提供了难得的历史机遇。与此同时,中国碳排放规模仍然较大,在2030年之前达峰的压力不小。能源系统的低碳化转型进程既紧迫又困难。
(一)经济增长与能源消费出现弱脱钩趋势
“十一五”以来,在多种节能减排措施的作用下,中国能源消费增速明显放缓。“十一五”期间,能源消费平均增幅3.6%,远低于“十五”期间6.7%的平均增速。随着我国产业结构的调整和经济增长动力的转换,2012年之后,增速明显放缓。从图1的统计数据趋势来看,中国经济增长与能源消费开始呈现弱脱钩迹象。中国经济增长对能源的依赖程度,特别是煤炭的依赖程度逐步下降。例如2015、2016年全社会用电量增速为0.5%、6.9%,而同期经济增速实现了6.9%、6.7%的增长。煤炭消费则更为明显,2014年以来,中国煤炭消费量持续负增长。中国煤炭消费增长达峰已经达成共识。
(二)能源系统碳排放压力依然存在
2008年化石能源消费产生的碳排放总量首次超过美国,成为碳排放量最多的国家。近年来,二氧化碳排放增速趋向平缓,“十一五”以来,增速下降至4%左右。但是,要完成2020年、2030年,单位GDP二氧化碳排放分别比2005年下降40%~45%、60%~65%的目标,形势比较严峻。
通过化石能源碳排放系数大致推算出1990年以来中国二氧化碳排放总量(见图2)。从2002年开始,中国能源系统二氧化碳排放总量开始加速增长,尤其以“十一五”期间最明显。中国还是发展中国家,长期以来一直没有提出具体的二氧化碳排放总量控制目标。如果我们以2030年碳排放达到峰值作为这一阶段碳排放总量目标,大致可以推算出2030年碳排放总量约28.77亿吨,二氧化碳排放总量约控制在105亿吨。这意味着如果要达到2030年二氧化碳排放峰值,未来14年必须将过去十年间二氧化碳排放量7.8%的增速降至0.8%。
(三)能源体制改革不断深化提供有利的政策环境
2015年3月,《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)开启了新一轮电改。2015年底发布了《关于推进输配电价改革的实施意见》等6个配套文件,后续又陆续发布了《有序放开配电网业务管理办法》《省级电网输配电价定价办法(试行)》《电力中长期交易基本规则》《关于有序放开发用电计划的通知》《关于深化能源行业投融资体制改革的实施意见》等政策文件。2015年4月,国家发展改革委发文推动跨省跨区电力交易,降低受电地区用电成本。跨省跨区电力直接交易,将西部地区“弃风”“弃光”“弃水”的电力以较低的价格送到东部负荷中心,既降低东部地区用电成本,又促进西部地区可再生能源发展。在相关政策的指导下,各项体制改革方案都得到了推进,如输配电价改革取得重要进展、电力市场建设取得重要进展。2017年5月,中共中央、国务院印发了《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》,明确了深化石油天然气体制改革的指导思想、基本原则、总体思路和主要任务。其核心思想是,在维护国家能源安全、保障安全生产、促进节能环保的基础上,坚持问题导向和市场化方向,体现能源商品属性。能源体制改革的不断深化将为推进能源转型进程提供有利的政策环境。

客观理解能源转型前景的多样性

从当前能源转型实践看,经济可持续发展与化石能源燃烧产生的温室效应、环境污染之间的矛盾推动了新一轮的能源转型。2002年之后,“能源转型”在绝大部分场合下,被社会各界狭义解释为发展可再生能源。这种狭义的涵义很容易导致可再生能源“超前”发展(例如,中国可再生能源发电装机比重提高很快,但是可再生能源终端消费比重仍然较低),往往会忽视现有能源体系“内部挖潜”的优势(例如,大力发展较为清洁的天然气等化石能源,提高能源利用效率),忽略另外一种能够达到同样效果的能源转型的技术路径,在客观上不仅增加能源转型的成本,而且会使能源转型进程出现波动和反复。
中国能源转型内涵更加丰富。近年来,欧美等国家将未来能源转型的方向定义为向可再生能源转型,并且围绕可再生能源建立一套适合其快速发展的能源体系。在多项核心技术取得快速突破的鼓舞下,不少国际组织和政府对可再生能源发展前景充满自信。欧盟明确提出,2050年实现可再生能源100%替代的目标。部分国家可再生能源发展的“乐观前景”被不断放大,成为其他国家发展的范本。如IPCC等国际机构要求世界各国进一步加快发展可再生能源,使得很多国家能源转型压力不断增加。在环境和气候问题的客观压力下,各国政府不得不通过政策强力推进可再生能源的发展。当前中国还处在能源的煤炭时代向石油时代转型的阶段(朱彤等,2015),煤炭占能源消费比重仍然高达60%左右。这决定了中国能源转型将具有非常明显的阶段性特征。因此从阶段性转型的角度看,除了发展化石替代能源,在中国所有化石能源的高效清洁利用(或称为节能、低碳化利用)和环境效益提高都可以理解为“转型”。
中国能源转型具有明显的过渡性特征。虽然能源转型很大程度上是指向可再生能源转型,但是不同国家发展阶段以及资源禀赋的差异决定了未来能源转型前景的多样性。能源转型前景的多样性决定了能源转型没有统一的路径,各个国家在推进能源转型过程中必须结合自身国情。
由于可再生能源品种属性,至少目前来看,不论是生物质能、风能还是太阳能,都无法单一承担主导能源地位。风能和太阳能分布广,但能量密度低,输出波动性大;生物质能和地热能的现代利用受资源供应位置限制加大。另一方面,化石能源仍然有其存在的空间。
不少研究机构对中国未来的能源情景做了设计,但是从相对科学的角度来预测,即使是比较乐观的结论,2050年煤炭在能源消费中的比重仍然会达到35%~40%,其战略地位将由“主导能源”调整为“重要的基础能源”。因此能源转型可预见的前景将会是化石能源和新能源之间各司其职、取长补短,共同承担各自在能源系统中的角色,形成多种能源并存的能源系统。在新的能源系统中,可再生能源作为整体将会成为重要的基础能源之一,而不是成为主导能源(至少到2050年,可再生能源作为绝对主导能源的可能性不大)。而在此之前,在碳减排约束下,天然气等较为清洁的化石能源和产业体系成熟的核电等新能源,将作为过渡性能源,在能源转型的进程中起到非常重要的作用。当然,所谓过渡能源是基于现有知识和信息基础上的提法,是相对概念。未来某些过渡能源(例如非常规油气)随着资源可开采能力增强,也许将会成为重要且比较稳定的能源供应品种之一。这是非常现实和理性的选择。

推进能源转型短期需要解决的关键问题

能源转型进程中会出现不同的问题。这些问题,有的只存在于早期或中期阶段,并随着应对措施的出台而解决。例如,发电成本问题在可再生能源发展初期可能是影响其发展的最大问题之一,但目前成本已经不算是制约可再生能源发展的问题。从当前来看,“十三五”时期,能源转型亟待解决可再生能源“弃风”“弃光”问题、化石能源清洁化利用、推进天然气等过渡能源发展,以及提高重点领域的能源利用效率。
(一)着力解决可再生能源发电并网
2017年初,国家能源局发布了《2016年风电并网运行情况》,全年“弃风”电量497亿千瓦时,超过三峡全年发电量的一半,全国平均“弃风”率达到17%,甘肃、新疆、吉林等地“弃风”率高达43%、38%和30%。2017年上半年全国“弃风”电量235亿千瓦时,同比下降7%。全国“弃光”电量37亿千瓦时,“弃光”率同比下降4.5个百分点。如此高的“弃风”“弃光”率,不仅意味着资源的浪费,而且影响了能源转型的进展。
协调可再生能源发展与电网建设规划。按照电源—电网—储能—用电全产业链条综合发展原则,对“风”“光”等可再生能源发电和各级电网统一规划、设计、建设。一是加快可再生能源基地外输通道建设。可再生能源发展需要围绕其特点从规划、建设、运行等各个环节上进行统筹谋划。例如,风电规划与电网规划的衔接。近些年,中国在这方面做得很不够,风电规划相当成熟,而电力外送线路建设迟缓,电源建设与输电规划不协调,电网建设与运营的垄断导致电力输送线路的短缺,电力外送受限。近年来国家能源局做了很多规划上的探索,以加强跨区域的输电网络建设,扩大可再生能源资源的配置范围。目前,哈密到郑州、酒泉到湖南、内蒙古西部到山东和南京的特高压输电线路正在建设。二是电网围绕可再生能源发展特点进行规划调整。电网规划与可再生能源规划的匹配并不仅是绝对量上的匹配。作为公共基础设施,需要做出改变以适应风电、光电等波动式能源的发展。目前,电网企业的接入条件虽然改进了许多,但便捷性等仍然需要提高,这在某种程度上制约了分布式可再生能源发展。
解决可再生能源发电并网的关键技术。可再生能源的波动性特点决定了现有的电网系统容纳可再生能源的空间有限。一是发展电池储能技术。在推进储能设备发展的同时,应当鼓励“电池储能+可再生能源”发电模式,探索适应中国现状的储能策略。依靠大容量、低成本新型储能技术和产品的开发成功,并依托新型储能技术和产品,构建以光伏发电为主,其他清洁电源为辅的分布式智能光伏微电网。二是研究提高电网间联络线的灵活性的技术。电网互联互通是解决消纳问题的重要途径。增加电网间联络线的灵活性是实现电力系统清洁供应转型的必要条件,需要在未来电网规划和现有电网改造中予以足够重视。三是发展一些适应新能源波动特点的设备,灵活性负荷。比如说风电供热,主要是希望建设一些可以调节负荷的锅炉,就需求侧改革。研究不同电源的协调性问题,特别是火电机组,如何更好地参与系统调控,提高灵活性。
构建有利于可再生能源发展的市场制度和管理体制。通过建立全国统一的可再生能源绿色证书交易机制,进一步完善新能源电力的补贴机制。同时与碳交易市场对接,降低可再生能源电力的财政资金补贴强度。实施可再生能源发电配额制度,逐步建立全面的可再生能源指标管理和考核体系。
鼓励多能互补等分布式应用模式。业内人士认为多能互补集成优化是能源革命的重要方向之一,多能互补集成优化是解决“弃风”“弃光”问题的有效举措,示范工程只是起步,未来市场不可限量。目前,分布式能源的单项技术已经具备了利用条件,但是进行多能互补或者冷热电联供的结合,有待进一步研究探索。一是加强终端系统整合优化,在新增区域,比如新城镇、工业园区、大型工业设施、商务区、海岛实施终端化多能互补,因地制宜推广风电等技术,加强热、电、冷、气能源生产的耦合集成和互补利用。二是利用大型综合能源基地的资源,包括风能、太阳能、天然气等,发挥组合优势,推动风、光、气组合应用。除了多能互补之外,农光互补模式、与建筑相结合的应用模式也是未来可再生能源发展的重要模式。
(二)大力推广化石能源的清洁利用
在中国,所有化石能源的高效清洁利用(或称为节能、低碳化利用)和环境效益提高都应该理解为“转型”。清洁能源利用技术的开发在德国和美国均被作为能源转型的重要实现路径。因此,大力开发相关的清洁能源利用技术,特别是煤炭和石油清洁利用技术,是通过“内部挖潜”推动能源系统低碳化转型的重要途径。这些清洁能源利用技术的进展和商业化时间,将不仅影响过渡能源“过渡期”的长短,而且决定各过渡能源品种的相对低位。比如,如果碳捕捉和储存技术能源实现商业化,则煤炭、石油和天然气均可成为“无碳”能源,这将对未来能源结构产生重大影响。此外,以海水中的氘为原料的核聚变技术的研发和工业化进展,不仅将影响目前的核能利用方式寿命,而且对未来能源转型方向和路径产生不可忽视的影响。
(三)选择适合国情的过渡能源
选择恰当的、符合本国国情的过渡能源不仅有利于能源转型进程的推进,而且能够确保转型进程最大限度地符合转型方向的要求,并为形成一个可持续且安全的能源体系创造良好的条件。在碳减排约束下,天然气等较为清洁的化石能源和产业体系成熟的核电等新能源,将作为过渡性能源,在能源转型进程中起到非常重要的作用。当然,所谓过渡能源是基于现有知识和信息基础上的提法,是相对概念。未来某些过渡能源(例如非常规油气)随着资源可开采能力增强,也许将会成为重要且比较稳定的能源供应品种之一。这是非常现实和理性的选择。
中国天然气(包括煤层气、页岩气和天然气水合物等非常规天然气)潜在资源非常丰富,其发展前景日益得到认可。按照供给能力估计,2030年可达到国内生产3000亿立方米的规模,加上进口可到4000~5000亿立方米,可以占到一次能源比重的10%以上。天然气的发展过去主要受制于长距离运输和产量限制。近年来,页岩气革命的推动和LNG产业链的成熟,天然气作为排放比石油和煤炭更为清洁的能源,其发展前景日益得到认可。
此外,核电、水电也将会在特定的历史时期,承担能源转型的重担,为可再生能源开发技术研发和利用模式规模化推广赢得时间。中国运行的核电站有6座。到2040年,中国将投入3450亿美元用于新的核电站,届时139座和反应堆投入运行,超过美国和欧洲,并占届时全球核电的50%。根据中国工程院发布的《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》,2050年,我国核电总装机容量达到4亿千瓦,占总装机容量的16%,核电占发电量的24%。基于我国能源资源禀赋和能源供需状况,为实现能源体系向可持续、安全、清洁、低碳的能源体系顺利转型,需要选择一个包括核能、煤炭、石油和天然气在内的能源组合作为“过渡能源”。
(四)推动企业、个人、公共机构等不同主体节能
为完成“十三五”时期节能减排的主要目标,2016年国务院印发了《“十三五”节能减排综合工作方案》。其中指出,“十三五”时期要加强工业、农业、交通运输、商贸流通等重点领域节能。目前中国能源消费统计口径也是落在宏观或中观层面。但是,节能减排归根结蒂是一种行为,最终是由不同的、具体的主体来实施的。而且从微观主体出发,能够更为精准地对实施节能行为进行激励。例如,随着城镇化推进,生活部门能源消费比重逐步提高,未来将成为能耗较高的部门之一。而在居民日常生活中,往往只需改变行为方式便能产生节能效果。如果通过随手关掉家用电器待机状态,就能够节约3%左右能源消耗量。公共机构亦是如此,公共机构能耗环节更多的是建筑节能。而公共机构的能源消费者没有支出约束,很容易浪费大量宝贵的能源资源。企业由于能源价格成本相对较低,事实上其节能动力并不是很足。因此,未来实施节能战略可以转换思路,更加注重对用能主体的研究,节能产业政策适时转向微观主体激励政策。
作者单位:中国社会科学院工业经济所能源经济研究室

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