可再生能源的现状与发展前景
从我国可再生能源发展现状来看,基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点,资源和负荷匹配相对较差,且部分地区就地消纳困难“三北”地区电源结构中调峰电源相对较少,特别是自备电厂供热机组比例较大,在冬季供热期调峰能力进一步受限我国经济进入了新常态,电力需求放缓,装机出现了相对过剩辅助服务政策不到位,或落实不力可再生能源发展建设速度较快,配套电网规划建设相对滞后,电能通道输送能力尚待提高。
总体来讲,“十三五”时期要积极稳妥地发展水电,全面协调推进风电的开发,推动太阳能的多元化利用,因地制宜地发展生物质能,加快地热能开发利用,同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标:供热系统中太阳能热水器80000万平方米,地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨,生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。
“尽管近十年来我国可再生能源实现了巨大增长,但当前我国能源体系距离清洁、高效、安全、可持续的发展目标仍有很大距离。”王仲颖说,依据CREO2017研究,我国能源系统存在如下几方面亟待解决的问题及挑战。
其一,化石能源消费比重仍然较高,甚至过大,因此造成严重的空气污染问题。近年来,我国第三产业及其它终端能源消费增长较快,但是工业终端能源消费仍占总终端能源消费的较高比例。2016年中国终端能源消费总量达到32.3亿吨标准煤,其中工业部门占61%,交通部门占比21%,建筑部门占比14%。煤炭是中国终端能源消费的主要能源品种。2016年,煤炭消费占总终端能源消费比重的39%,石油27%,电力19%,天然气7%,区域供热5%,生物质能源2%。电力部门中,2016年可再生能源发电量占全国总发电量的比重达到26%,非化石能源发电量占29.5%。全国总发电量中的67%来自煤电,3%来自天然气发电。2016年,中国一次能源总消费量43.6亿吨标准煤。煤炭占比62%,石油占比18.3%,天然气占比6.4%,非化石能源所占比例为13.3%,其中可再生能源的比例为11%。
“我国能源消费结构中化石能源比重过大,这也导致了对能源进口的依赖。显著特征是石油进口依存度持续提高,我国2016年石油对外依存度占全部石油消费总量的三分之二。我国部分区域严重依赖煤炭经济,这些煤炭经济包括煤炭的开采及煤电产业,导致煤炭消费出现‘锁定’,这对降低我国煤炭消费、地方经济转型造成了阻碍。”王仲颖说。
化石能源的消费比重大,造成我国多地空气污染仍然严重。现在已经形成共识,煤炭发电厂、燃煤工业和以化石能源驱动的汽车是造成中国大部分城市严重空气污染的重要原因。“当前,我国政府将解决空气污染问题作为其首要任务之一。此外,水污染和土壤退化等环境问题也同样严重,上述生态环境问题将可能危及中国未来的可持续发展。”王仲颖强调说。
其二,可再生能源的浪费虽在减少,但仍很严重。
“被迫降低水电、风电和太阳能光伏电量——也被称作‘弃用’问题,在我国已存在多年。‘弃用’现象表明当前我国可再生能源尚未被充分优化整合进入能源系统。”王仲颖以弃风为例予以说明。2016年,我国全年弃风率为17%。今年1~9月,全国弃风电量和弃风率实现双降,弃风限电的范围和规模得到缓解,全国总弃风电量298.5亿千瓦时,同比减少25%,累计弃风率13%,同比下降6.8个百分点。由于弃用造成可再生能源资源的浪费,提高了风电等可再生能源电力生产成本。如果考虑由此导致的煤电发电量上升,则进一步增加了大气污染物和二氧化碳等温室气体排放。近年来,太阳能发电和部分重点地区的水力发电也遭到了弃用。
其三,电力系统缺乏灵活性,运行管理制度面临挑战。
王仲颖说,我国自改革开放以来所采用的能源和电力发展战略成功地保障了电力供应,为快速增长的经济提供了动力,目前依然影响着电力系统发展。我国经济进入新常态以来,煤炭发电厂产能过剩明显,在未来的电力系统中,有出现投资搁浅和化石能源技术锁定的风险。此外,电厂和互联电网的调度运行受到传统电力市场交易制度和地方利益壁垒的影响,无法适应大规模风电和太阳能发电等波动性电源的发展。我国的电力体制改革正在进行,这些问题均应得到解决,为电力系统的运行和发展创造一个全新的框架。然而,由于制度障碍以及缺乏针对不同省份的共同目标,目前电力市场改革推进缓慢,区域电力市场在市场设置和计划安排方面的合作往往存在明显的利益冲突。“在电力体制改革不到位的情况下,的的确确会影响不同省市现实的本身利益。可喜的是,十九大的定调,一定会加快电力体制改革的进程,上述问题会在电力体制深化改革的过程中逐步得到解决。”王仲颖说。
其四,可再生能源经济激励制度亟待改革。
王仲颖介绍说,当前,固定电价政策是中国可再生能源发展的主要支持机制,但补贴机制存在的问题,使改革迫在眉睫,以确保政策的有效性。“涉及到三方面的问题。一是电力附加费并不能保证为规模日益增长的可再生能源项目提供资金支持。二是补贴水平调整不平稳,且当补贴下降时产生新增项目的‘抢装潮’。三是固定电价机制并不适用于未来电力市场改革及可再生能源市场化。”“对可再生能源技术的支持主要是为应对化石能源价格不能反映其社会真实成本问题。现在的化石能源价格并没有完全反映出化石能源利用对我国生态环境影响的全部成本。环境成本没有真实呈现,且化石能源的其它支持机制也扭曲了不同能源技术之间的竞争。”王仲颖强调说。
既定战略必须更加坚定地深入实施
“我国的能源体系正在由以煤炭为基础、高环境成本向低碳、环境友好转型。我们的分析显示,尽管我国政府已经制定了正确的政策战略,但能源转型是否成功取决于政策是否得到强有力的执行。”王仲颖说。
记者:我国政府制定并实施了哪些能源转型战略举措?
王仲颖:当前,我国政府已经制定了一揽子政策战略及措施,全面推动能源系统向可持续和低碳方向转变:牢固树立“五大”发展理念、统筹推进“五位一体”总体布局、坚持协调推进“四个全面”战略布局“绿水青山就是金山银山”的发展理念已经植入我国政府的治国理政实践我国政府签署《巴黎协定》,并在全球应对气候变化行动中发挥大国作用的行为,展现了我国政府积极应对人类生存威胁因素的决心。正在进行中的“全国环境行动计划”、电力市场化改革和国家碳排放权交易系统则昭示着我国能源深度转型进程的序幕已经拉开。
记者:如果坚定坚持既定方针政策,那么到2030年、到2050年会出现怎样的结果?
王仲颖:CREO2017的分析表明,如果坚定不移地执行既定政策情景,那么2050年煤炭消费总量将降至2016年消费水平的三分之一,并确保二氧化碳排放于2030年之前达到峰值。2030年后,二氧化碳排放显著降低,直至下降到2050年的50亿吨水平,接近2016年排放水平的50%。2050年,非化石能源占全部一次能源供应的60%。同时,通过投资能源系统转型,未来能源系统的电力成本与当下严重依赖化石能源以及不可持续的能源系统相比将基本一致,而能源系统的可持续和稳定性则将大幅提升。如果那样的话,煤炭消费量被控制,以合理的经济代价实现2050年高比例开再生能源发展目标就可以实现。
记者:如果既定政策执行不坚决或有误,会出现怎样的结果?
王仲颖:政策措施和创新战略的高效实施是确保能源转型平稳实现的关键。反之,如果部分政策措施不能如期施行或方向有误,则将导致我国能源系统将继续被化石能源技术锁定,可再生能源技术的发展及其与能源系统的整体融合将面临严重障碍。因此,政策的执行力是关键,特别是短期战略的强有力地实施是长期能源深度转型取得成功的关键。
记者:能源转型本身、电网基础设施和可再生能源技术都需要大量投资,这可能会导致短期内电力成本上升。如何看待这个问题?
王仲颖:的确,能源转型本身、电网基础设施和可再生能源技术都需要大量投资,这可能会导致短期内电力成本上升,但这些额外的成本也会带来效益,使那些过去依赖低化石能源价格的行业快速向电力和非化石能源转型,同时改善空气质量、降低污染水平。能源转型的大量投资也会创造出代表未来技术方向的新的就业岗位,从而弥补传统煤炭产业链和技术制造业转型所削减的就业机会,这一切都与我国积极的创新战略相符合。在这个角度上看,可以说,可再生能源成本下降、电力市场改革和碳交易价格将是驱动能源转型投资的主要动力。
记者:能源转型成功和煤炭消费总量下降需要哪些客观条件?
王仲颖:能源转型和煤炭消费总量下降是在基于三项重要客观条件下实现的。首先,CREO2017假定在国际大环境和我国创新战略驱动下,可再生能源技术发展将延续近年成本继续降低、效率提升的表现,可再生能源技术以较低的成本实现能源供应。到2050年,非化石能源消费中占比超过60%,煤炭消费占比下降至2016年消费水平的三分之一,电力供应成本基本维持不变,碳排放总量在2030年之前达到峰值。其次,假定碳排放权交易制度能够得到有效实施,碳排放价格将切实影响到能源部门的投资决策,(在CREO2017既定政策情景中,设定了长期执行的碳价格水平,即每吨二氧化碳100元人民币),这将有助于支持可再生能源尽快实现与煤电平价。再次,假定持续推进电力市场化改革,并将其作为确保波动性可再生能源与电力系统融合的重要工具。
要实现“低于2℃”目标,需在既定政策基础上再加码
“CREO2017研究结论显示,即使既定政策情景顺利实施,仍不能支撑全球实现‘巴黎协定’设定的控制未来升温幅度‘低于2℃’目标。我国按既定政策情景发展,将能够实现承诺的国家自主贡献目标,但与大多数国家一样,二氧化碳减排尚显不足。”王仲颖说。
记者:依据CREO2017研究结论,既定政策难以支撑实现温升幅度“低于2℃”目标。那要实现控制温升目标,需要怎样的新目标?
王仲颖:基于考虑我国二氧化碳减排展望和未来实现“低于2℃”目标,CREO2017分析认为,我国要满足《巴黎协定》要求,就必须采取进一步的二氧化碳减排措施。综合分析国际研究成果,CREO2017假定了我国未来能源部门的二氧化碳快速减排的约束预案,即从2016年的100亿吨左右二氧化碳排放水平降到2020年的90亿吨、2030年80亿吨,直至2050年下降至30亿吨。
记者:也就是说,为达到实现“低于2℃”目标,应制定执行更加有利于可再生能源发展的政策?
王仲颖:是的,如果我国未来碳排放足迹遵循“低于2℃”假设,则我国必须加速削减煤炭消费、更为迅捷地发展可再生能源。相比既定政策情景,CREO2017结论表明,2020年,“低于2℃”情景需要额外增加3.05亿千瓦的可再生能源装机容量,2050年需要增加15.18亿千瓦。额外增加的发电装机初期将主要来自风电,后期则更多来自太阳能发电技术。在“低于2℃”情境下,煤炭消费量更为快速地降低。煤电装机到2020年将再削减1600万千瓦、2050年降低2.2亿千瓦。为了促进终端用能部门的减排,在“低于2℃”情景中,CREO2017设定了相比既定政策情景更高的终端电气化率水平,特别是提高了交通部门和工业部门的电气化率。
记者:如果按照“低于2℃”目标,我国可再生能源“十三五”规划中的发展目标已经落后于近期的发展形势。CREO2017展望风能、太阳能和生物质能发电装机总量也显著超出2020年规划目标,这个超出的部分能否实现?
王仲颖:从快速降低电力部门碳排放和提升终端用能部门电气化水平的角度分析,既定政策下的能源转型成就仍有进一步提升的发展空间。从遵守《巴黎协定》的角度看,2020年后的能源转型任务将更加艰巨,因此加码是必然的,只不过是早晚的问题。
记者:总体而言,今年以来,弃风、弃光现象有所好转,但仍比较严重。在这样的情况下如何发展更多的可再生能源?
王仲颖:要保证更多的新增可再生能源发电容量接入电网,要对煤电企业的运行提出严格的灵活性要求,维持提高电力系统灵活运行,要更为灵活地调度输电线路和省间电量交换。这些措施需要地方政府提高接纳和利用区外可再生能源的积极性,支持电网调度合作和联合调度。
记者:“低于2℃”情景下目前的电力系统已不需新增煤电装机。那么对那些已经获得行政许可、并准备开工建设的新的燃煤电厂应作如何对待?
王仲颖:应当在进一步加强开工审核的同时,尽快颁布禁止新建煤电厂的临时禁令,从而避免大额资产搁浅。近中期,随着电力市场化的进程,应逐步取消年度发电计划确定的满发利用小时数,直至最终取消年度发电计划制度。这也就意味着,所有的发电商都需要根据市场的需求来决策自己的发电量。在这种情况下,新建煤电厂的风险会更大,因为它已无法通过行政手段确保电价水平。在可预见的未来,煤电价格预期将会继续上升、可再生能源发电成本则处于下降通道,固定电价的长期购电合约将不复存在。到那时,可再能能源发电无论在成本上、技术上都会比煤电具有竞争性,起码不会比煤电竞争力弱。
从现在到2050年可再生能源逐步成为主导能源
CREO2017展示了我国能源系统到2050年的两条发展路径。一是低于2℃情景发展路径,这条路径由严格的碳预算推动二是既定政策情景发展路径,这一路径由当前实施的能源政策维持。
记者:请结合现实情况,用CREO2017研究结论,分析一下从现在到2035年、到2050年可再生能源如何逐步变成主导能源?
王仲颖:2016年,可再生能源占总终端能源消费的6%。据中电联数据,今年1~9月,全国基建新增发电能力中水电、火电、风电、太阳能发电分别比上年同期多投产35万、197万、146万、1977万千瓦。截止今年9月底,全国可再生能源发电总装机容量达到58655万千瓦,占全国规模以上电厂总发电装机容量的35.2%。从全球看,中国仍然是世界上最大的可再生能源投资国,未来几十年依照中国宏大的可再生能源政策和能源体系去碳化需求,可再生能源份额将大幅增长。
2016年,可再生能源消费量为2.7亿吨标准煤。“低于2℃”情景下,2050年该值增加8倍,达到21.86亿吨标准煤,既定政策下则增至16.63亿吨标准煤。“低于2℃”情景的主要趋势是首先发展风能,2035年前的中阶段发展太阳能。2050年前的长期阶段,将扩大太阳能发展规模,迅速提升生物质能利用率。
由于水资源进一步发展的潜力有限,因此两种情况下均遵循相同的增量增长。“低于2℃”情景下,2050年可再生能源涵盖大部分能源需求。2030年之前的能源转型初期,风能和太阳能发电将快速增加。
两种情景均预测中国能源需求于2030年左右达到顶峰。2050年,“低于2℃”情景的终端能源需求为33.21亿吨标准煤既定政策情景为35.3亿吨标准煤。提升能效措施是两种情景能源需求趋势类似的主要原因。
记者:根据CREO2017,到2050年前后,我国能源需求侧将发生怎样的改变?
王仲颖:到那时,我国能源需求侧将产生重大改变。目前工业领域占据终端能源利用的指导地位,但到2050年,尽管能源需求总量将与现在保持同一水平,但能源需求结构将发生巨变——工业领域的能源消费量大幅下降,交通和建筑能源消费将上涨。终端部门电气化程度提高主要源自可再生能源的贡献。两种情景均是如此,“低于2℃”情景的电气化程度和可再生能源份额更高。2050年,“低于2℃”情景下52%的终端能源需求为电力,既定政策情景该比例为39%。工业用化石能源很大程度被电取代。到那时,中国走上绿色、多样化供能之路,减轻对煤炭的高度依赖,代之以非化石能源。“低于2℃”情景下该发展趋势更为明显,2050年非化石能源占供能的63%,相比之下,既定政策情景则为47%。据此可以说,“低于2℃”情景下非化石能源的快速、决定性发展是我国实现《巴黎协定》目标的关键。
记者:到那时,电网传输将会发生怎样的变化?
王仲颖:两种情景均加大了电网基础设施投资,用以提升电力系统灵活性,促进在区域内外高效传输清洁电力。到2050年,中国电网将在更大的平衡区域实现密切整合,整个中国电网发展为一体化市场。中部和东部省份为主要输入地区,西南和东北则是净输出地区。“低于2℃”情景下的电网扩容总体比既定政策情景高。两个情景均表明,到2050年中国的输电系统继续完善,且依靠价格手段按照市场原则调节电力供需两侧,从而促进新增电网的大规模投资。
记者:依据CREO2017,从目前到2020年这段时期内,对可再生能源的发展要采取怎样的政策?
王仲颖:总体上要注意四方面。
一是2020年前可再生能源仍需延续固定电价政策,其中海上风电、太阳能光热发电需要延续到2020年后实现规模化发展。应更好利用竞争性招标推动价格下降,逐步扩大可再生能源电站竞争性招标的范围和规模。
二是随着2020年后逐步建立竞争性电力市场,在电力市场价格基础上,率先对新增风电、光伏电站建立基于定额补贴的市场溢价机制。初期可按目前固定电价的差价补贴标准确定溢价补贴标准,未来适时合理调整、逐步降低定额补贴标准,或者建立与招标电价结合的差价合约机制。
三是在2017年建立可再生能源电力证书自愿交易市场的基础上,在2020年前建成强制性可再生能源电力配额(发电侧)和绿色证书交易市场(售电侧),逐年提升配额比例要求,形成市场化绿色证书价格形成机制和逐年上升的未履约价格惩罚水平。
四是切实发挥即将正式启动的全国碳交易市场对促进可再生能源与化石能源公平竞争的作用,逐步建立起新建建筑和工业用热的可再生能源用热强制安装或者供热比例要求制度。
记者:近日,《京津冀能源协同发展行动计划(2017~2020)》印发,说明三地能源协同发展进入实质落地阶段。依据CREO2017研究成果,该地区该如何实现能源协同发展?
王仲颖:京津冀是我国重要的能源消费重心之一。同时,京津冀作为我国的“首都圈”,是我国北方经济规模最大、最具活力的区域之一。经济的快速增长、不断优化转型的产业布局和依然严峻的环境污染问题对京津冀的清洁能源保障提出了更高要求。但是,目前京津冀区域的可再生能源利用比重不高,多样化可再生能源利用潜力没有充分挖掘,电网等基础设施发展不同步,急需通过创新驱动京津冀能源协同发展,不断完善能源政策体系和相关体制机制。CREO2017研究显示,京津冀可通过全面协同能源转型实现高比例可再生能源发展。在低于2℃情景下,2030年风电装机容量将达到128165兆瓦,占总装机比重的47.8%太阳能发电总装机将达到83922兆瓦,占全部发电装机的31.3%。雄安作为国家级新区,2030年可实现可再生能源占一次能源消费比重超过50%以上。
记者:具体而言,实现京津冀高比例可再生能源的目标需要哪些保障措施?
王仲颖:针对京津冀高比例可再生能源发展重点任务,京津冀需要加强以下5方面的保障措施。一是加强可再生能源发展的顶层设计二是提高京津冀可再生能源发展的协同性三是加大政策支持力度四是创新市场化机制体制五是加大宣传提高公众认识。
国家可再生能源中心2017~2020年行动建议
依据CREO2017研究结论,并基于过去数年可再生能源产业、技术和政策方面的进步,并展望其近中期发展情况,针对中国可再生能源发展,国家可再生能源中心提出下列建议:
可再生能源和非化石能源目标
“十三五”规划中2020年可再生能源发展目标是应努力超越的底线,通过努力实现更快发展:太阳能光伏装机量从1.1亿千瓦增至2亿千瓦,风电装机量从2.1亿千瓦增至3.5亿千瓦生物质能发电装机量从1500万千瓦增至3000万千瓦,总计增加5亿千瓦。
2020年非化石能源占一次能源消费总量的比例从15%提升到19%。如考虑落实《巴黎协定》提出的“低于2℃”温控目标,则需要进一步提升发展目标要求。
加大削减煤炭力度
即刻停止批准新建燃煤电厂努力实现2030年煤炭消费量占全部能源消费量的比例从现在的64%降至33%左右加快燃煤电厂灵活性改造,逐步取消年度发电计划制度地方经济主要依赖煤炭工业的地区要加紧制定经济发展转型升级计划。
加快电力行业改革
开展批发市场试点和区域协调市场试点市场试点要纳入跨区电网调度,打破省间壁垒预防双边交易合同锁定高碳型电力生产制定中国电力市场下一步发展的清晰路线图。
实施碳排放权交易制度
加强中国碳市场活力制定能够确保碳减排目标实现的最低碳交易价格。
深化经济激励机制改革
提高可再生能源附加水平(2020年后逐步降低直至取消),确保转型期补贴资金需求实施可再生能源发电配额制度,配套实施强制性与自愿性相结合的绿色证书交易制度更大范围的采取竞争性拍卖方式,降低大规模风电和太阳能发电项目的并网价格。
山东省统计局公布的数据显示,“十三五”时期,山东坚持新发展理念,加快推进能源供给侧结构性改革,加快新旧动能转换和高质量发展,初步形成能源供给绿色多元、能源消费合理高效新格局,节能降耗取得显著进展。
新能源和可再生能源产业快速发展壮大。 从发电装机容量看,2020年末,太阳能、风能、核能、生物质能、水能等新能源和可再生能源发电装机容量为4791.2万千瓦,比2015年末增长3.3倍,五年年均增长33.9%;占全省发电装机容量的30.1%,五年累计提高18.7个百分点。从发电情况看,2020年新能源和可再生能源发电量为823.8亿千瓦时,比2015年增长2.9倍,五年年均增长31.6%;占全省发电量的14.2%,五年提高10.0个百分点。从全国看,山东新能源和可再生能源发电量2019年居第16位,比2015年提高6个位次。
化解传统产能取得重大进展。 “十三五”时期,全省化解煤炭产能6460万吨,淘汰落后燃煤机组778万千瓦,压减焦炭产能2800万吨。从产量看,原油、煤炭、焦炭产量分别累计下降13.9%、23.0%、35.3%。受压煤措施和市场需求减少等多重因素影响,火电产能得到有效抑制,火电设备平均利用小时由2015年的5288小时减至2020年的4423小时,减少865小时;火电产量仅累计增长7.4%,五年年均增长1.4%。
省外优质能源利用迈上新台阶。 2020年,净调入电量突破1000亿千瓦时,达到1158.7亿千瓦时;天然气突破200亿立方米,达到205.9亿立方米,分别比2015年增长1.3倍和1.6倍,年均分别增长18.4%和21.5%,均远超火力发电增速。
一次能源产量中非化石比例大幅提高。 非化石能源包括风电、太阳能发电、核电、水电等一次电力,以及生物质等其他绿色能源,“十三五”时期,山东非化石能源占比累计提高16.2个百分点,而原煤、原油占比分别累计降低13.7和2.7个百分点。
能耗总量稳定低速增长。 “十三五”时期,山东能耗总量累计增长6.3%,以年均1.2%的增速较好支撑了GDP年均6.0%的增长。其中煤炭消费量累计下降约10.5%,石油消费量累计增长约9.6%,天然气消费量累计增长1.6倍,用电量累计增长28.2%。从全国看,山东能耗总量一直居全国首位,但占全国比重由2015年的9.1%降至2019年的8.5%;煤炭消费量由全国第2位退居2020年第3位,占全国消费比重由10.9%降至9.4%左右;用电量仍居全国首位,占全国比重由9.3%升至9.4%。
能源品种消费结构明显优化。 能耗总量中煤炭占比由2015年的76.5%降至2019年的67.3%;油品占比由14.7%升至15.5%;天然气占比由2.6%升至5.0%;非化石能源占比由2.3%升至7.2%。
能源消费行业结构偏重现象有所缓解。 “十三五”时期,从能耗结构看,工业能耗占比由2015年的78.9%降至2020年的75.6%,降低3.3个百分点,服务业、居民能耗占比分别提高1.4和1.7个百分点。从全 社会 用电结构看,工业占比由80.4%降至76.8%,降低3.6个百分点,服务业、居民用电量占比分别提高2.7和1.2个百分点;从全部工业用电结构看,六大高耗能行业用电量占比由54.3%降至52.0%,降低2.3个百分点。
能源加工转换效率持续提升。 能源加工转换综合效率由2015年的77.2%升至2020年的81.0%,其中火力发电效率由39.3%升至42.0%;供热效率由80.5%升至83.7%,炼油效率由93.6%升至95.5%。
超额完成“十三五”节能任务目标。 截至2019年末,山东万元GDP能耗累计下降18.4%,超过“十三五”下降任务目标1.4个百分点,2020年万元GDP能耗仍保持下降趋势。压减煤炭消费任务有望完成。2020年,规模以上工业煤炭消费量为37061.9万吨,比2015年减少4100多万吨,为完成全 社会 “十三五”压减煤炭消费4352万吨任务目标奠定了坚实基础。
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文/段劼 李海英 贾黎明
近期,国家发改委连续发布了《“十四五”生物经济发展规划》(以下简称《生物经济规划》)和《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《可再生能源规划》)。《生物经济规划》是我国首部生物经济五年规划,也是“生物经济”概念的首次提出,聚焦面向人民群众在医疗 健康 、食品消费、绿色低碳、生物安全等领域更高层次需求和大力发展生物经济的目标。生物能源是《生物经济规划》中的战略性新兴产业,与生物医药、生物农业、生物安全一起被列为生物经济的四大重点发展领域。《生物经济规划》中提到,发展生物能源对维护国家能源安全、粮食安全、生态安全,实现乡村振兴与绿色发展具有重要意义。《可再生能源规划》中指出发展生物质能源对于碳达峰和应对气候变化具有重要作用,是保障国家能源安全的重要选择,是我国生态文明建设、可持续清洁能源发展、建设生态宜居美丽乡村的客观要求。林业生物质能源发展正处于大有可为的战略机遇期。
林业生物质能源产业是生物经济与可再生能源的重要组成部分
《生物经济规划》中将生物能源定位为生物经济的支柱产业,目标是推动化石能源向绿色低碳可再生能源转型。《可再生能源规划》明确提出了将推动林业生物质能源多元化开发,包括生物质发电、生物质能清洁供暖、生物天然气和非粮生物质液体燃料四种类型,与《生物经济规划》中提到的生物能源领域产业发展类型一脉相承。此外,《生物经济规划》还明确了林业生物能源领域产业发展可采取的工程路径,包括:定向选育、推广和应用高产、高抗、速生的油料和能源林新品种,因地制宜开展生物能源基地建设,加强热化学技术创新,推动高效低成本生物能源应用在有条件的区域开展纤维素乙醇、生物柴油、生物天然气产业示范,打通生物质原料收集等重要环节,提高生物燃料生产规模建设以生物质热电联产、生物质成型燃料及其他可再生能源为主要能源的产业园区支持有条件的县域开展生物质能清洁供暖替代燃煤,稳步发展城镇生活垃圾热电联产,推进生物质成型燃料、沼气等生物质能清洁取暖在有条件的地区开展生物柴油推广试点,推进生物航空燃料示范应用。
我国国情特殊,富煤贫油少气,当前原油对外依存度超过70%,能源安全问题突出。同时,我国人口基数大,18亿亩耕地的红线不能突破,发展生物质能源不可能像国外一样使用粮食原料,必须以“不与人争粮、不与粮争地”为原则。依托我国46亿亩林地发展林业生物质能源是最佳选择,可以促进对化石能源的加速替代,保障国家能源向低碳、零碳方向发展,同时兼顾生态、粮食、能源和 社会 多重效益。
林业生物质能源具有可再生、储备量大、能值高、绿色低碳、能源转化类型多、安全等特点,是生物经济产业和可再生能源的重要组成部分,是绿色低碳能源银行。林业生物质能源不仅能促进实现碳中和,部分产业还可实现负碳排放。两个《规划》是在我国迈向“双碳”目标和第二个百年目标的背景下提出的,为我国林业生物质能源提供了巨大的发展机遇。
北林能源中心致力林业生物质能源产业发展
自2013年以来,依托于北京林业大学“国家能源非粮生物质原料研发中心”和“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”等科研平台,在国家自然科学基金、 科技 部 科技 基础资源调查专项和国家国际 科技 合作项目等支持下,北林林业生物质能源研发团队经过10年多系统研究,助力“能源林”写入新版《森林法》,牵头编制了《能源林培育技术规程》《油料能源林培育技术规程》和《纤维素乙醇能源林培育技术规程》等3项林业行业标准,协助国家林草局生物质能源办起草发布了刺槐、灌木、文冠果、元宝枫、欧李、山桐子等7项能源原料林可持续培育指南。在高能效先进生物质原料林可持续经营技术和“林油一体化”产业可持续发展模式等方面取得了重要标志性科研成果,为落实两个规划奠定了雄厚的技术基础。
(1)高能效先进生物质原料林可持续经营技术
为解决限制我国林业生物质能源产业发展原料短缺这一瓶颈问题,在 科技 部国家国际 科技 合作项目和教育部重大项目培育项目等的支持下,北林团队以刺槐、柠条、沙棘、沙枣、胡枝子、紫穗槐、三倍体毛白杨B301、欧美107杨、文冠果、无患子、黄连木等11个主要能源原料树种为研究对象,创新形成了高能效先进生物质原料林可持续经营技术。团队基于雄厚的前期研究基础,依托 科技 部“林业生物质能源国家国际 科技 合作基地”,与德国哈尔博格学院、西班牙马德里理工大学等一流高校的相关机构,围绕燃料型、燃油型能源原料林可持续经营技术开展了务实合作,形成了刺槐和杨树能源林高密度超短轮伐培育技术体系,生物质收获量比原有培育模式提高20%以上;形成了立地-树种(品种)适配、合理密度确定、平茬复壮等灌木能源林培育技术体系,生物量提高35%,还可形成能-饲联产产业体系;建立了我国主要燃油树种高含油率、高皂苷含量优良种质资源筛选技术,可实现多目标利用最优种质精确选择,并形成了系列新品种;形成了无患子、文冠果等主要燃油树种种质资源经济性状与立地适配、冠形及花果精准调控等原料林高效标准化培育技术,果实原料产量比现有措施分别提高47.4%和51.0%提出了国际接轨的能源原料林培育经济、环境、能耗可持续评价指标体系和评价技术。以上技术为保障林业生物质能源产业原料稳定供应奠定了坚实基础。
文冠果高产单株
刺槐高密度超短轮伐原料林
杨树高密度超短轮伐原料林
柠条饲能兼用原料林
(2)“林油一体化”产业可持续发展模式
为解决我国林业生物质能源产业原料供应不足、原料林培育技术体系不完善、产品单一、企业投资回报期长等问题,北京林业大学团队牵头,联合我国林业生物质能源龙头企业开展了“林油一体化”产业可持续发展模式及相关因素研究。以无患子、小桐子、光皮树等油料能源树种为研究对象,创新提出了“优良无性系种植园原料林培育模式+多联产产业链可持续发展模式”。研究表明:无患子无性系种植园的果实产量是实生林的2.3倍,经济效益是实生林的3.3倍,林油-皂-碳多联产产业链扭转了仅生产生物柴油的亏损局面1吨无患子干果的净收益可达3.5万元;1吨无患子生物柴油的碳足迹为-11.5t CO2eq,相比石化柴油,温室气体减排量达15.2 t CO2eq/t。除此之外,研究还形成了我国自主创新的“林油一体化”生产工艺及多联产路线图提出了符合我国国情的优先享受营造林普惠财政补贴政策、国家种业和良种优惠政策、财税优惠政策等7条产业可持续发展扶持政策建议。该模式为我国乃至世界林业生物质能源“林油一体化”产业发展提供了一条优化路径,对推进我国林业生物质能源产业高质量发展具有重要现实意义。
林业生物质能源生物产业发展展望
十多年来,北林林业生物质能源研发团队已基本摸清了适合各主要气候区的各类型最优能源原料发展树种,并围绕这些树种构建了原料高产稳产培育技术体系,在各能源林树种主要发展区域建立了优良种质资源收集与种植试验基地,作为技术支撑单位有效带动了一大批坚定开展林业生物质能源相关领域研发与推广应用的企业。同时,在国家林业和草原局的带领下,建立了“无患子产业国家创新联盟”“国家林草刺槐工程技术研究中心”等。这些平台的建立打通了 科技 成果转化通道,形成了林业生物质能源产业的良性合作和推广转化机制,在我国林业生物质能源原料树种良种选育和原料林培育、应用开发、绿色精深加工等方面实现了“政产学研用”的有机结合,为逐步形成有效的林业生物质能源市场化开发机制奠定了重要基础。
两个《规划》的发布为我国林业生物质能源的发展提出了纲领,也为“能源中心”的 科技 创新指明了方向。“十四五”期间,“能源中心”制定了8大专项计划共27条具体措施,将重点在油料能源林、固体燃料能源林及纤维素能源林等方面开展理论和技术突破,并开创淀粉能源林、新型林草生物质能源等新领域,在行业标准化建设方面继续发挥积极作用,扩大在生物质能源领域的国内外影响力,助力我国生物经济与林草生物质能源事业高质量可持续发展,最终为服务国家“双碳”战略和维护我国能源安全发挥重要作用。(作者单位系北京林业大学国家能源非粮生物质原料研发中心)
随着经济的发展和社会的进步,世界各国将会更加重视环境保护和全球气候变化问题,通过制定新的能源发展战略、法规和政策,进一步加快可再生能源的发展。
从目前可再生能源的资源状况和技术发展水平看,今后发展较快的可再生能源除水能外,主要是生物质能、风能和太阳能。生物质能利用方式包括发电、制气、供热和生产液体燃料,将成为应用最广泛的可再生能源技术。风力发电技术已基本成熟,经济性已接近常规能源,在今后相当长时间内将会保持较快发展。太阳能发展的主要方向是光伏发电和热利用,近期光伏发电的主要市场是发达国家的并网发电和发展中国家偏远地区的独立供电。太阳能热利用的发展方向是太阳能一体化建筑,并以常规能源为补充手段,实现全天候供热,提高太阳能供热的可靠性,在此基础上进一步向太阳能供暖和制冷的方向发展。
总体来看,最近20多年来,大多数可再生能源技术快速发展,产业规模、经济性和市场化程度逐年提高,预计在2010-2020年间,大多数可再生能源技术可具有市场竞争力,在2020年以后将会有更快的发展,并逐步成为主导能源。 多年来,世界各国为了促进可持续发展,应对全球气候变化,积极推动可再生能源发展,已积累了丰富的经验,主要是:
1、目标引导
为了促进可再生能源发展,许多国家制定了相应的发展战略和规划,明确了可再生能源发展目标。1997年,欧盟提出可再生能源在一次能源消费中的比例将从1996年的6%提高到2010年的12%,可再生能源发电量占总发电量的比例从1997年的14%提高到2010年的22%。2007年初,欧盟又提出了新的发展目标,要求到2020年,可再生能源消费占到全部能源消费的20%,可再生能源发电量占到全部发电量的30%。美国、日本、澳大利亚、印度、巴西等国也制定了明确的可再生能源发展目标,引导可再生能源的发展。
2、政策激励
为了确保可再生能源发展目标的实现,许多国家制定了支持可再生能源发展的法规和政策。德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发电量,英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策,美国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
3、产业扶持
为了促进可再生能源技术进步和产业化发展,许多国家十分重视可再生能源人才培养、研究开发、产业体系建设,建立了专门的研发机构,支持开展可再生能源科学研究、技术开发和产业服务等工作。发达国家不仅支持可再生能源技术研究和开发活动,而且特别重视新技术的试验、示范和推广,经过多年的发展,产业体系已经形成,有力地支持了可再生能源的发展。
4、资金支持
为了加快可再生能源的发展,许多国家为可再生能源发展提供了强有力的资金支持,对技术研发、项目建设、产品销售和最终用户提供补贴。美国2005年的能源法令明确规定了支持可再生能源技术研发及其产业化发展的年度财政预算资金。德国对用户安装太阳能热水器提供40%的补贴。许多国家还采取了产品补贴和用户补助方式扩大可再生能源市场,引导社会资金投向可再生能源,有力地推动了可再生能源的规模化发展。
我非常认可国家进行可再生能源的替代行动,但要想大规模普及,不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。
对于清洁能源的替代和可再生能源的使用,不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好,也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破,这也是值得注意和考虑的。
可清洁能源的使用将会造福人民群众,并减少环境污染。
我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况,通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物,也可以更好的保护家园,从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的,对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。
许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响,影响了发电技术的运行和改进。
但不可忽视的是,相关的阻力和问题比如说水能,风能太阳能等,这些清洁项目虽然不会产生污染,但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响,对于维持地区的长久和稳定发电而言,其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目,也受到了国家的关注和行业的研究。
针对可清洁能源的市场推进和研发,相关政策和扶持规定也有待完善。
要想真正的促进替代行动的落实和到位,相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持,并派遣相应的科研人员进行辅助帮助,可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。