煤炭行业的发展前景如何?
纵观煤矿行业,发展智能化是大势所趋。在全国工业制造业智能化的浪潮下,煤炭行业作为我国重要的能源行业,其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。从实施细则陆续出台,可以看出国家和煤炭、科技行业均对煤矿智能化重视程度很高,推进力度很大。
煤矿市场空间巨大,供给产能难以覆盖需求增长。从智能化煤机制造企业的调研情况来看,当前供给端产能跟不上需求的增长,可以预见的是煤机智能化生产制造将迎来一轮爆发性增长期。
将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发深度融合,形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智慧煤矿管理系统。实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选、安全、管理等过程的智能化运转。
智慧煤矿管理系统我以我擅长的可视化管理角度给大家看个案例,通过主观视角去充分理解只会煤矿管理的优势和前景。
选煤厂 3D 可视化搭建选煤厂区建筑及生产设备、管线等设施的三维场景,将生产数据采集、安全监测监控与生产时空有机结合,构建了集智能巡检、设备安全监测、预警功能、企业管理于一体的三维可视化管理系统。全方位推动选煤厂精细化管理工作,实现减人增效的目的。
整体场景采用航拍建模方式获取,利用飞机或无人机搭载多台传感器,对选煤厂进行拍摄采集,快速高效获取真实反映厂区情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的内业处理操作,最终获得三维模型。航拍建模的成果数据具有地理坐标系信息,可以准确地和 GIS 匹配。
和 GIS 的集成方案中可提供根据经纬度和海拔数据构建漫游线路,让用户以第一人称的视角按照指定线路对厂区进行巡检漫游,Hightopo在制定线路的时候可以参考重点区域或智能化水平较高的区域进行制定,给用户呈现选煤厂重点发展区域以及智能化发展成效。
主厂房设备监控系统通过 3D 效果,1:1 制作 3D 可视化仿真互动模型,并将重介洗煤工艺流程整合融入,将原煤进行洗选加工和综合处理的全过程信息监控。
系统可实时显示重介旋流器、精煤皮带、振动筛、原煤皮带等重要设备的动态数据,当点选不同楼层设备时,自动弹出设备多重信息,创建多参数实时在线监测。
数据信息包括运行设备的振动频率、温度、故障信号、趋势信号等数据,管理人员可通过此功能,进行调用查看设备运行状态、故障属性及导致故障发生的相关联信息历史数据。
通过 2D 和 3D 无缝融合,搭配数据面板以及动画驱动制作了蓄水工艺可视化。场景支持常规的旋转、平移和视角缩放。蓄水工艺包括蓄水、加药搅拌(添加絮凝剂)、放水、泵体放水等操作的演示,营造具有真实沉浸感的体验。
压滤车间负责压滤处理煤泥、回收分离介质水,压滤机负责处理浓缩机底流。传统的压滤生产主要依靠人工操作,需人工查看并判断压榨程度,工作效率低下,产品水分无法得到保证,存在液压系统破损或压滤喷料伤人的安全隐患。
搭建的压滤车间可视化管理系统,通过引擎将压滤车间的压滤机以及楼层分布进行 1:1 还原,可随时查看设备基本信息、运行信息、故障信息等。点击左侧面板压滤机以及楼层展开,即可查看车间楼层分布情况以及压滤机工作状态。
实时监测系统内压滤机状态信息,包括松开、压紧、进料等各进程状态,打破压滤机与压滤机之间、压滤机与智能压滤检测系统相关辅助设备之间的信息孤岛。实现智能压滤检测系统内所有设备及相关信息的统一集中监管,降低岗位巡检工的劳动强度,方便生产监管。
三维仿真的选矿场景,其中包含:选矿漫游(选矿工艺流程)、全场漫游(场景绕场查看)、浓密机和球磨机的启停动画演示、选矿设备的单独查看。当然也支持定制哦~
选矿工艺动画过程,从矿石破碎到筛分再到磨矿、分级等一系列作业的漫游动画,支持拉近视角近距离监控选矿的每一步作业。
搭建 3D 轻量化大型智慧矿山解决方案,根据矿山现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料还原外观建模,围绕以数字化开采、高速掘进、智能通风排水供配电、筛煤工艺等内容为主体的三维立体可视化管理系统。
场景初始化后,界面通过自由视角、固定路线对矿山全场景空间进行巡检式漫游,在路径中展示设备及系统信息,漫游线路的制定着重凸显核心区域或智能化发展区域,为用户呈现矿山整体面貌、重点发展区域及智能化发展成效。
实现交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
针对控制中心页面的建设,运用丰富的可视化图表和动画效果,集成供水、通风、运输、掘锚机运作及井内三维漫游画面,形象的对井下多元应用场景进行详尽的数据解释;可融合智能感知设备数据,实现对矿井的生产环境、工作视角、设备分布、工艺流程、产量走势、巷道划分、设备运行实时状态的真实复现,达到矿井上下透明化管理的目的。
三维立体的巷道监管效果,有利于改善矿山环境及工程实施设计,能将巷道工程变迁情况客观无误的记录和展现。可视化巷道的搭建由点-线-面-单个巷道-多个巷道过渡延伸。点击按键可随意切换工作区视角和井内视角,方便运维人员从不同角度观察到每条巷道的名称、视点位置、设备分布及对应的数据。巷道内部漫游设有前进、倒退等功能,易于实时了解视点位置。此外,增添聚光灯的设计会让巷道整体更加真实,仿佛身临其境。
相较于传统静态模拟图式的通风机房在线监控系统,3D 可视化通风系统能更加生动形象的展现在人眼前,使其内容具有可读性与可控性。两侧 2D 面板数据提供重要运行参数的实时变化和历史趋势查询,提供自定义趋势查看、数据分析、曲线对比等功能,点击场景中的设备可显示设备属性信息。对于超限时状态设备进行及时报警,在短时间内为运维人员提供所需信息要素,提升运维监测效率。
压风自救装备系统在正常生产运作时,可为井下开拓掘进工作的风动工具提供压缩空气动力,满足井下岩石巷道掘进及煤巷支护之需;当发生灾变事故时,工作人员可进入自救装置,打开压气阀进行避灾自救。
将矿井压风系统与 3D 可视化进行有机结合,可对井下用风情况准确掌握。系统将根据设定的井下各指标阈值,自动调整空气压缩机的启动关停、倒机、负荷调控,确保井下恒压供风。健全矿井紧急避险系统的日常维护水平,加强抗灾救灾能力。
为完善瓦斯抽采流程的标准化,可通过可视化系统实现对瓦斯抽采泵、放空管闸阀、管道总闸阀、高低负压闸阀等设备的远程遥控监测。根据井下监测到的抽采泵站工作状态、瓦斯浓度、气体流量、工序能耗等信息通过抽采管路实时上传到监控设备中,提供瓦斯的精准研判,为下一步科学优化抽采设计提供准确分析。
当发现异常测点时,系统将启动自检诊断功能,对危险管段进行迅速定位诊断。在提高瓦斯抽放参数测量的准确性和安全性的同时,还能起到矿井上下全覆盖监测的作用,为矿井“提浓提效、高效抽采、安全生产”奠定基础保障。
通过引擎强大的渲染功能,真实还原采煤机井下运动工况的行进效果,利用可视化图表将采煤机运行的关键数据进行直观呈现。设有记忆割煤、滚筒换向、自动往返及故障诊断的联动控制功能,针对采煤机故障诊断提供切实的数据依据,加速扼杀故障的萌芽。通过地面调度室即可远程遥控操作,由此达成井下少人化作业,加大煤炭资源的开采效率,为采煤机的高效安全生产奠定基础。
针对环境态势、掘采进度、设备运作、工况状态等信息进行高精度实时监测,赋予数据空间属性,使复杂因素可视化。形成一套可被洞察的参考数据,为开采作业监管提供强有力的决策支撑。
随着国家环境保护力度的持续加大及能源消费结构的转型,正倒逼煤炭产业必须走绿色智能的清洁化生产之路,图扑智慧矿山可视化解决方案恰到好处的助力实现低碳循环发展:将各生产线的控制集中于此,各生产环节信息共享、横向协作,辅助运维人员构建自主感知、智能分析、科学决策、集约高效的数字化矿山。
我国天然气工业的发展与现状 我国天然气利用已有相当悠久的历史,但天然气工业起步较晚,1953年天然气消费量仅占全国能源消费总量的0.02%,此后相当长时间内发展极为缓慢。改革开放以来,我国天然气开发和利用有了很大发展,尤其在东北、西北、四川和沿海地区。1990年至2001年我国天然气产量及占能源消费的比重见图3。1996年产量首次突破200亿立方米大关,开始进入产量快速增长期。"九五"期间天然气产量年均增幅达到10%,2001年天然气产量达到303亿立方米,是1995年的1.6倍。以四川为例,2000年天然气总资源量达7.4万亿立方米,生产天然气100亿立方米,消费量为90亿立方米,占一次性能源消耗的14%,高于日本、法国的天然气消费水平。全省60%工业产值与天然气有关,70%企业使用天然气,天然气在四川GDP增长中占重要地位。近年来,北京、天津、重庆、成都等大中城市先后把天然气作为清洁燃料用于工业和居民生活,并已开始使用天然气汽车,这也在一定程度上遏制了城市大气环境的恶化。 目前,我国已建成天然气输送管道约2万公里,其中主要有:陕北-北京、天津;陕北-西安:陕北-银川;鄯善-乌鲁木齐;四川盆地;南海崖城13-1--香港、海南;东海平湖-上海;渤海锦州20-2-锦西;渤西一塘沽。我国天然气管网已具一定规模,为天然气工业的快速发展奠定了一定的基础。 总的来说,我国天然气的开发利用尚处于初级阶段,与世界发达国家或地区相比还有较大差距,目前我国天然气年生产量仅300多亿立方米,仅占能源消费结构的3%,远低于24%的世界平均水平和8.8%的亚洲平均水平,即使到2005年,天然气产量达到预测的500-600亿立方米,仍低于亚洲及世界平均水平。 我国是世界能源消费大国,但我国能源结构矛盾十分突出。在我国的能源消耗结构中,煤炭比重过大,占70%,而天然气的比重只有3%左右。煤炭在带给我们大量能源的同时,也带来了严重的污染。我国二氧化硫总排放量已超过美国,二氧化碳的排放量也位居世界第二。根据有关国际公约,今后我国减排温室气体的压力日益加大,尽快改善我国的能源结构,减少污染物的排放,是我国能源结构调整的重要方向。中国将重点开发利用天然气和水力资源等优质能源,实行"西气东输"和"西电东送",将有效地控制温室气体排放,逐步优化能源结构,从而达到逐步改善环境,保护生态,实现中长期可持续发展的目标。 加快天然气的开发利用,不仅是实现能源供应多元化的需要,也是适应世界能源发展趋势,实现可持续发展的需要。随着我国现代化的逐步实现,天然气这个巨大的市场也将逐步启动。有专业人士预计今后10-20年间将是我国天然气开发利用呈现跨跃式发展的时期,天然气的利用和天然气工程的建设等各方面都将会有较大的增长和发展。 在未来20年中国的经济发展仍然是快速增长,国内生产总值(GDP)年均增长率仍然可达7.0%-8.0%,能源消费弹性系数为0.40-0.50,煤炭消费弹性系数约为0.3,石油约为0.5,天然气为1.4-1.5,一次电力为0.5-0.6,有关专家筛选的中国能源消费结构变化趋势预测情况见表1。在未来20年,中国能源消费构成中,天然气的消费增长速度最快,预计平均每年增长速度可达9%-10%,水电等一次能源增长率为3.7%-4%,石油的消费增长率为4%-5%,煤炭的消费增长速度仍然高于发达国家的平均水平而低于发展中国家的平均水平,相当于全球平均增长速度,约为1.6%。由于工业结构调整力度进一步加大和国家对环保要求的提高,使天然气在整个能源消费结构中所占比例明显提高。
日本近几年受到了能源短缺问题的影响,同时也出现了部分能源危机,日本的很多地区的电力供应严重依赖于火力发电,与此同时,日本的燃气供应同样依赖于进口,这就导致日本的煤炭消费份额回升。
日本煤炭百分之五十以上来自澳大利亚。除了澳大利亚,印尼、加拿大、美国也是日本进口煤炭的主要来源。
受经济快速发展影响,我国主要矿产人均矿耗逐年提高。人均矿耗是反映矿产资源消费强度的指标。统计显示,受建筑、汽车、电力等行业快速增长和人们消费水平提高、产业结构变化等影响,铁、铝、铜、铅锌的人均矿耗增速显著。2013年与2005年相比,铁、铝、铜、铅锌和磷矿的人均矿耗增幅均超过100%;其中原铝增速最大,累计增幅为190%,年均增幅为14%(图1-7,图1-8,图1-10)。作为农业消费大户的磷人均耗增长数值变化较大,2013年与2005年相比,磷矿人均矿耗从38.25千克/人增加到77.76千克/人(图1-9)。
图1-7 我国重要能源矿产和铁精矿人均矿耗变化情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-8 我国重要有色金属原材料人均矿耗变化情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-9 我国磷矿和钾盐人均矿耗变化情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-10 2013年与2005年我国主要矿产人均消费增长情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
单位GDP矿耗逐年下降,资源利用水平稳步提高。单位GDP矿耗反映一个国家矿产资源的利用水平,表现经济结构和矿产资源利用效率的变化。2005—2013年间,国内主要矿种单位GDP矿耗逐年下降,表明我国资源利用效率趋好(图1-11~图1-13)。统计显示,原油和钾盐的单位GDP矿耗下降速度最快。2013年与2005年相比,原油和钾盐单位GDP矿耗累计降幅51.19%和50.00%,年均下降分别为9.05%和9.30%,说明这两种矿产资源利用效率趋好(图1-14)。而作为建筑行业和汽车行业消费大户铝的单位GDP矿耗降幅为0%(图1-12);说明铝产业升级缓慢,资源的整体利用效率粗放。
图1-11 2005—2013年我国能源和铁精矿单位GDP矿耗情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-12 2005—2013年我国有色金属单位GDP矿耗情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-13 2005—2013年我国磷矿和钾盐单位GDP矿耗情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
图1-14 2013年与2005年相比我国主要矿产单位GDP消费增长情况
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
消费弹性系数总体呈下降趋势,资源利用效率趋好。消费弹性系数反映国民经济发展速度与矿产资源消耗速度的关系,预测今后矿产资源消耗与经济的增长速度。矿产资源消耗弹性系数的变化与经济结构、资源利用效率、技术装备、生产工艺、管理水平乃至人民生活密切相关。当国民经济中高耗能和资源型产业(如重工业)比重过大,技术水平低的情况下,矿产资源消耗增速总是比GDP的增长速度快,即消耗弹性系数﹥1。随着技术进步,资源利用效率提高,经济结构调整及产业升级,资源消耗弹性系数会普遍下降。
原油和煤炭作为国民经济基础原料,其消费弹性系数在1附近波动,变化不大。而铁精矿消费弹性系数波动较大,且多年大于1,说明增速超过GDP增长水平。2009年铁精矿的消费弹性系数超过3,为近年最高值,主要是因为当年国家固定资产投资过大,影响了资源利用的效率。2010年后,铁精矿消费弹性系数大幅回落,在1附近波动(图1-15)。
图1-15 2005—2013年我国重要能源矿产和铁精矿消费弹性系数
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
注:消费弹性系数=消费增长/GDP增长,下同。
有色金属的消费弹性系数变动与铁精矿相似,2010年后有所回落,至1附近波动(图1-16),说明随着产业结构调整,其资源利用效率也逐渐趋好。
图1-16 2005—2013年我国重要有色金属消费弹性系数
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
钾盐的消费弹性系数波动幅度较大,表现为大起大落。2010年最高达到4.76,资源利用效率明显粗放,但近两年呈回落态势,降至合理水平。磷矿的消费弹性系数表现较好(图1-17)。
图1-17 2006—2013年我国重要非金属消费弹性系数
资料来源:据《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报》和国家统计局相关数据计算。
从我国油气资源供需情况来看,我国煤炭、石油和天然气的储量丰富,但人均占有量只有世界平均数的一半,是一个能源资源相对贫乏的国家。随着我国经济的发展,石油和天然气的供需缺口将越来越大。尽管随着勘探技术进步和资金的投入,我国的油气资源会有新的发现,但对我国矿物能源结构的改变难以产生根本影响。富煤、贫油、少气的能源资源结构决定了我国能源开发必须以煤炭为主,煤炭开发成本比油气低,是我国能源供应最可靠、使用最经济的能源。2007年煤炭占一次能源生产总量的77%、消费总量的70%。虽然未来较长时期内,出于环境保护的考虑,对洁净能源的需求增加,煤炭在一次能源消费结构中的比例会缓慢下降,但以煤炭为主的能源结构不会发生根本改变,煤炭仍将是支撑我国经济发展的基础能源。预计2030年以前,煤炭在我国能源消费结构中仍占主要地位。2030年之后,煤炭和石油在能源消费结构中所占比例呈小幅下降趋势,天然气需求将快速增长,在能源消费结构中所占比例呈小幅上升态势。
从表5-4中可看出,2008年中国的能源消费以煤炭为主,煤炭在能源消费结构中占70.2%,比世界平均水平高41个百分点,比印度高出约17个百分点核能、石油和天然气消费大大低于世界平均水平,核能、石油和天然气在一次能源消费中所占的比例仅为0.8%、18.8%和3.6%,比世界核能、石油和天然气的平均消费水平分别低约5个、16个和21个百分点,其中天然气消费比例在表中所列的主要国家中最低,比印度还低5个百分点。表中所列的发达国家煤炭消费比例都低于世界平均水平,其中法国仅为4.6%,石油和天然气消费比例均较高。
从表5-5中可看出,美国、日本、德国、英国、法国5国能源消费中煤炭的消费比例在不断下降,石油消费比例经历了低—高—低的趋势,主要原因是增加天然气等洁净能源消费是发达国家的普遍选择。尤其在环保意识高涨的20世纪90年代以后,如欧盟就计划把天然气所占能源消费的比重从1990年的16.7%提高到2020年的28.1%。据国际能源机构预测,到2030年,天然气将成为仅次于煤炭的第二大主导能源[91]。
表5-4 2008年世界主要国家能源消费结构 单位:106t(油当量)
(据BP,2009资料整理)
表5-5 主要发达国家石油与煤炭占能源消费比重[91] 单位:%
总体而言,随着我国经济的发展和环境保护的要求,作为清洁能源天然气的需求也会大幅度上升,影响我国天然气需求的主要因素有:
(1)人口的不断增长导致对天然气消费的增长。为改善我国城乡居民的燃料结构,提高他们的生活质量,天然气的居民使用量会大大提高。
(2)国际社会普遍重视环境保护,天然气是清洁和高效的能源,使用量会大大增加。
(3)天然气勘探、生产和运输技术的发展会促使天然气需求量的增长。
(4)“七五”以来,我国天然气探明储量不断增长,我国将减少对煤炭资源的依赖,增加对天然气的需求。
我国天然气资源与石油一样存在着供不应求的问题,而我国煤层气、页岩油、油砂资源丰富,随着科学技术的发展,煤层气、页岩油和油砂油的开发利用也得到了政府的关注。据全国新一轮油气资源评价数据,我国埋深2000m以浅煤层气地质资源总量37×1012m3,居世界第三位。页岩油资源量为476×108t,查明资源储量为27×108t,其中技术可采资源量约160×108t,可回收资源为120×108t,居世界第四位,主要分布在吉林、辽宁、广东、新疆、海南等省(自治区)。油砂油目前尚无查明资源储量,预计地质资源量60×104t,可采资源量约23×104t,居世界第五位。主要分布在准噶尔盆地西北缘和渤海湾盆地。松辽、准噶尔、柴达木盆地可望找到有经济价值矿区。油价的大幅度上升已经使页岩油和油砂油等非常规能源资源的勘查开发具有经济性。非常规油气资源将逐步成为常规油气资源的重要补充。目前煤层气在我国已进入商业化开发试点阶段。
新中国成立后,经过3年的经济恢复时期,1953年开始实施第一个五年计划,除了大力发展能源工业外,重点发展了高能源消耗的重工业。这一时期的能源消费弹性系数在1.7—3.6高位区间。1958—1960年,中国能源消费增长迅速,主要是经济“大跃进”发展战略使能源大量消耗和浪费,3年的能源消费增长速度分别为82%、36%和26%,而经济增长速度却分别21.3%、8.8%和-0.3%。1961—1963年中国经济出现负增长,能源消费量的下降幅度也比较大。1997~1999年中国经济在增长15.5%的同时,能源消费总量却下降了5.6%,国内主要认为是市场需求疲软,能源产品的需求减少;一批污染大、高能耗的企业相继被关闭;产业结构的优化;技术进步等多种因素共同作用的结果。1999年之后,中国经济持续稳定增长,能源消费总量也不断增加。2001年,中国的实际GDP突破5亿元,国民经济进入了一个新的发展阶段,固定资产投资迅速增加,重工业比重出现了增大趋势,钢铁、建材、电解铝等高能耗产业迅速扩张,由此导致了能源消费量的急剧增加,甚至超过了经济增长速度。2002—2005年中国能源消费量的增长速度分别为9.9%、15.3%、15.2%和12.7%,同期经济增长速度分别为7.5%、8.3%、9.5%和9.5%,中国近几年的经济又表现出以高能耗来支撑国民经济发展的不良态势。
从1954~1978年的25个年份的能源弹性系数来看,有16个年份的能源消费弹性系数大于1,最大值为4.1,说明在建国初期到改革开放前这段时间里,粗放的经济增长方式使中国的能耗增长速度高于经济的增长速度。1979年,中国的能源消费弹性系数开始下降到1以下,一直保持到2001年。2002年,中国能源消费弹性系数小于1的状况出现逆转,到2005年中国能源消费弹性系数分别为1.2、1.6、1.6和1.3。可以看出,无论从能源消费弹性还是能耗强度方面均明显表现出中国粗放型经济增长迹象,经济增长过程中重工业发展特征相当明显。以能耗强度衡量,1981—2003年中国的能耗强度分别是美国和日本的5倍和13倍,中国的能源利用效率甚至低于印度,处于相当落后的水平。从行业上看,中国电力、钢铁、石化、轻丁、纺织、化工、有色金属等8个行业主要产品平均能耗比国际先进水平高40%;钢、水泥、纸和纸板的单位产品综合能耗比国际先进水平分别高21%、45%和120%;机动车油耗水平比欧洲高25%P2上,比日本高20%。这些指标反映了目前中国能源使用浪费、能源利用效率低的事实。与2004年相比,2005年中国主要原材料消费中,钢材4.0亿吨,增长20.1%;氧化铝1 561万吨,增长21.7%;水泥10.5亿吨,增长9.0%。万元GDP能耗2.98t标准煤比上年增加3%。
二、中国能源消费结构
中国是煤炭资源比较丰富的国家,从能源消费结构来看,煤炭依然在中国能源消费总量中占主导地位,如表2所示。建国初期,中国煤炭消费量占一次能源消费总量的90%以上,随着中国石油天然气工业和水电事业的发展,煤炭消费比例有所下降。与2004年相比,2005年全国能源消费总量22.2亿吨,比上年增长9.5%;其中,煤炭消费量21.4亿吨,增长10.6%;原油3.0亿吨,增长2.1%;天然气500亿立方米,增长20.6%;水电4 010亿千瓦小时,增长13.4%;核电523亿千瓦小时,增长3.7%。从整体上看,中国的能源消费基本形成以煤为基础、多元发展的能源消费结构(如图1所示)。由于资源禀赋条件,煤炭依然在中国能源消费存量中占据绝对主导地位,1953—2005年,中国煤炭资源消费在总能源消费中的平均比重为78.3%,1979~2005年,煤炭资源消费在总能源消费中的平均比重为72.4%。在各种能源消费量的相对变化上,煤炭资源消费的绝对消费量不断上升,但其所占总能源消费量的比重呈现出缓慢下降趋势,2005年煤炭消费占比为66.4%。
石油消费比重总体上表现为上升的趋势,1953—1978年期间石油消费的平均占比为11.4%。1980年到2005年,中国石油消费所占比重平均为19.6%,2000年最高达到24.6%。1957年、1978年中国天然气消费比重分别为0.1%和3.2%,此后的年份其比重一直保持在2%~3%之间。核电消费从无到有,目前占全部能源消费的1%。中国对地热、太阳能、风能等能源消
费在整个能源消费结构中微乎其微。从世界能源结构来看,经历了3次石油危机之后,各国能源消费结构也有了明显变化。石油消费比重从80年代初的46%减少到80年代末期的39%。
之后一直保持相对稳定。天然气消费比重呈稳步上升势头,从80年代初的19%上升到目前的23%。煤炭消费比重先升后降,从80年代初期的25%升到80年代末的27%,随后降低到目前24%的水平。据推测,到2020年,煤炭在世界一次能源中的比例将增加到28.7%,比重变化不大。水电消费比重在世界能源结构中所占比重为6—7%,核电增长速度最快,由80年代初的不足3%上升到目前的6.5%o,地热、太阳能、风能等其它能源的开发利用在总能源消费中不足1%。中国的能源消费状况和能源消费结构特征将使能源发展战略面临两难选择,如果中国继续以煤炭为主要能源资源,将会带来能源利用效率低下和严重的环境污染等问题。如果转而更多地消费石油、天然气,国内供给严重不足,若单纯依赖进口石油、天然气以弥补国内消费缺口,将会使中国能源进口的依存度不断提高,石油安全问题会日益严重。
三、中国能源需求远景
由于历史原因,中国一度实行自给自足的内向型能源发展战略。基于中国煤炭资源储量丰富,勘探、开采等技术相对于石油、天然气而言具有较大优势,中国成为当今世界上能源结构以煤炭为基础的少数国家之一,远远偏离了世界能源结构以油气为发展趋势的主流。然而随着中国经济的不断发展,能源消费结构也在逐步优化,石油、天然气在一次能源消费中的比例有所增加。1954~2005年,中国石油消费量的年均增长速度为10.95%,1957~1979年中国天然气消费量的年均增长速度为14.4%。1978年到2005年,中国石油、天然气消费量的年均增长速度分别为4.77%、4.6%。2002年中国成为世界第二大石油消费国,经济发展对石油的依赖程度越来越高,但受本国石油生产能力的制约,2003年中国石油的进口依存度已达到48.6%①,因此,石油安全问题已经成为能源问题的核心。
从1993年起中国成为成品油净进口国,1996年开始成为原油净进口国,1993年之前的石油消费基本上能够自给,因此世界3次石油危机均未对中国经济发展构成大的冲击。从1997年开始,中国已经成为能源净进口国,能源进口持续大于出口,大量新增的能源需求不得不通过进口来满足,中国已成为全球能源市场上的重要买家。据英国石油公司(BP)统计,1992年我国石油消费占世界石油消费量的4%,2003年上升到7.6%。2004年末中国已探明石?由储量为23亿吨,占全球探明储量的1.4%,同年中国消费的石油已经占到全球石油消费的8.3%,中国的石油进口占全球石油进口的7.1%o。据国际能源机构统计,上世纪90年代,世界石油消费需求增加的25%来自中国,2003年这一比重上升到33%e。由于中国石油储量有限,经济增长过程中能源消费量连年增加。2002年以来伴随着中国经济的新一轮快速增长,石油进口量迅速增加。此后,石油进口依存度迅速上升,到2003年达到48.6%。据商务部统计,2002~2004年中国累积进口了36 971万吨原油和成品油,2003年和2004年的增速分别高达33%和34.6%,目前中国的石油进口依存度已经接近50%。
中国的能源供给状况在很大程度上制约能源消费的不断增加。到2003年,中国化石能源探明可采储量约1 216.4亿吨标准煤,仅占世界的8.36%。中国煤炭保有储量为10024.9亿吨,但可采储量只有1 145亿吨,储采比非常低;中国石油探明储量为32亿吨,占世界石油探明储量的2.1%;中国天然气探明储量为1.82万亿立方米,仅占世界总储量的1%。因此,中国能源资源的探明储量占世界探明储量的份额不高。从经济发展来看,中国计划到2020年经济规模比2000年翻两番,意味着年均经济增长速度要超过7.2%。如果中国经济保持快速增长,未来能源需求必将不断增加。对此,不同的国际机构对未来中国经济增长和能源消费增长做了预测(如表3所示)。
由于中国石油储量的不足限制了国内能源生产,经济快速增长过程中带来的大量新增能源需求将不得不通过进口途径得以满足。然而未来一段时间内能源价格如石油价格上涨的压力会继续存在,而且能源价格的波动会不断增加。粗略估算,石油价格每上升1美元/桶,在目前的进口水平上我国将多支付6亿美元,而进口达1.5亿吨(1EA预测中国2015年的进口量)时,则需多支付11亿美元,分别相当于目前中国GDP的0.6‰、1.1‰)。根据世界银行的估算,石油价格每上涨10美元,将会使高收入国家的GDP下降近0.3个百分点,低收入石油进口国的GDP下降近0.8个百分点。在这种情况下,单纯依靠进口来满足国内能源需求特别是弥补石油消费缺口将会面临较 大的价格风险,石油价格上涨对中国经济发展会产生较大的负面影响。同时,在石油进口不单纯是一个经济问题,已经上升到政治高度时,有很多不可控因素对中国石油进口产:生影响,应充分利用国外资源补充国内供给不足。利用世界石油资源主要通过两种途径,一是通过石油贸易从国外直接购买石油及石油产品,并尽可能做到进口来源、方式的多元化,以利于分散风险。二是参与国外石油资源开发,建立海外石油生产供应基地。
四、结论
1953—1978年和1979~2005年两个不同历史阶段中国实际GDP的年均增长速度分别为5.78%、9.47%,能源消费量年均增长速度分别为9.89%、5.26%。中国的人均能源消费量也在不断上升,2005年相当于1953年的19倍。但是中国的能源消费从整体上讲还属于粗放型能源利用方式,能源消费强度很高,与现代集约经济发展的要求还有很大的差距。从能源消费结构上讲,我国是世界上为数不多的几个以煤炭为基础的国家,煤炭消费的平均比重在70%以上,能源消费结构不合理。在中国经济发展过程中应逐步减少煤炭的消费比重,不断增加石油、天然气资源的国际贸易和对外直接投资,充分利用国际能源资源,提高石油、天然气资源的使用比例,保持能源、经济和社会的可持续发展。
中国能源问题已经成为国民经济发展的战略问题,从国家安全角度看,能源资源的稳定供应始终是一个国家特别是依赖进口的国家关注的重点,是国家安全的核心内容。随着中国工业化、城市化进程的加快以及居民消费结构的升级,石油、天然气等清洁高效能源在未来中国能源消费结构中将会占据越来越重要的地位。目前中国石油消费严重依赖进口,2003年进口依存度已接近50%,石油资源已经和国家安全紧密联系起来,并成为中国能源安全战略的核心。在国内石油资源供求矛盾突出、国际石油市场跌宕起伏的情况下,要逐步改变单一的石油进口策略,鼓励中国石油企业大力实施“走出去”战略,积极开展对外直接投资,充分利用国际石油资源,是改变我国石油资源紧张状况的有效途径。