中国能源结构是什么呢?
中国能源结构:以煤为主、多样化发展,受自给率约束。
中国能源消费中,煤炭消费占比64%,石油消费占比18%,天然气消费占比6%,可再生能源消费占比约为12%。其中非化石能源消费比重达到13.3%,比提高1.3个百分点,化石能源费占比86.7%。
化石能源具体包括石油、天然气、煤炭,由于我国的资源禀赋一直是“富煤缺油少气”,因此我国化石能源大幅偏重于煤炭。化石能源份额中国与全球平均水平相当为85%,美国略低为84%,日本较高为88%,欧盟较低仅为75%。
中国能源结构调整目标
2014年底,国务院颁布的《能源发展战略行动计划2014-2020》指出,我国优化能源结构的路径是:
降低煤炭消费比重,提高天然气消费比重,大力发展风电、太阳能、地热能等可再生能源,安全发展核电。到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%;天然气比重达到10%以上;煤炭消费比重控制在62%以内;石油比重为剩下的13%。
到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
截止10月26日,全国经济成绩单已经出来各省份,也交出了前三季度经济运行的搭建,从目前公布的13个省份数据来看,分别是由四川省,福建省,湖北省,湖南省,上海市,北京市,江西省,重庆市,广西壮族自治区,山西省,内蒙古自治区,天津市,海南省等。在这13个省份当中GDP增速方面增速最大的分别,就有山西,福建,江西,内蒙古,湖南,湖北,重庆,广西等8个省份,而山西是增速最快的与全国3%相比江西分别增加了5.3%,超出了全国的2.3%增速。
山西作为能源大省,煤矿,天然气,电力持续安全稳定的供应。山西是我们国家的重要能源基地,更是肩负起了保障国家能源安全的责任和使命。山西由于得天独厚的地理优势,一直以来也是保障我们国家能源安全的基石。
自从新中国成立以来,到2015年年底,山西省累计生产煤矿170亿人,占到全国的1/4,在未来的时间里,山西省仍然会作为煤矿的主产区和五大综合能源之地。其次经过多年的发展,山西省能源产业的素质也得到了大幅度的提升,能源供应能力也在显著增强。
由于山西省得天独厚的条件,而国家也将山西省作为新型综合能源基地,先后成为国家煤炭可持续政策试点,电力体制改革综合试点,煤层气矿业全审批改革试点是国家能源机制、体制改革的重要试验田。山西省的能源发展前景非常的好,作为能源大省,山西更是为我国经济社会发展作出了巨大的贡献。山西省由于可再生能源资源方面占绝大的优势,因此山西省既发展好了可再生能源又发展好了煤矿产业。
一、中美能源消费结构对比分析
美国能源署对能源大的分类为:液体燃料、煤炭、天然气、可再生能源和生物能源、电力。相对中国来说,美国的能源类型更为多元化,可再生能源和生物能源已经在工业、民用和商业部门广泛应用。图1显示,2008年,美国96%的煤炭用于工业(与中国工业部门耗煤比例基本相当),其他部门的煤耗非常少,其中交通业的煤耗为0。对液体燃料来说,美国70%的液体燃料用于交通,24%的液体燃料用于工业,商业和民用消费的液体燃料非常少。对天然气来说,美国48%的天然气用于工业,30%用于民用。对可再生能源和生物能源来说,79%用于工业,17%用于民用。对电力来说,美国37%的电力用于民用,35%的电力用于商业,28%的电力用于工业,交通的电耗为0。对电损耗来说,37%的电损耗出现在民用部门,36%的电损耗出现在商业部门,27%的电损耗出现在工业部门。
为了便于对比分析中美能源消费,将中国经济系统分为工业、商业、交通和民用四大产业部门。根据数据的可得性,将国内的能源类型分为煤炭、液体燃料、天然气和电力。其中液体燃料按照世界能源委员会的定义,指煤油、柴油、石油及任何同等的液体燃料。
由图2显示,2005年,中国95.3%的煤炭用于工业,0.7%的煤炭用于商业,0.3%的煤炭用于交通业,3.7%的煤炭用于民用部门。对液体燃料来说,中国74.6%的液体燃料用于工业,5.6%的液体燃料用于商业,18.9%的液体燃料用于交通业,0.9%的液体燃料用于民用部门。对天然气来说,中国76%的天然气用于工业,4.3%的天然气用于商业,2.8%的天然气用于交通业,17%的天然气用于民用部门。对电力来说,中国78.6%的电力用于工业,8.4%的电力用于商业,1.7%的电力用于交通,11.3%的电力用于民用部门。4类能源在中国工业部门中的消费都超过了70%,尤其是煤炭,在工业部门的消费比例高达95.3%。可见,中国目前的节能减排潜力将主要存在于工业部门。美国的能源消费结构相对我国来说是较为合理的。对比人均能耗和人均GDP能耗更能说明这种能源消费结构的经济意义。
图3显示,美国和日本这样的发达国家人均能耗远远高于我国,但是美国和日本的人均GDP能耗却非常之低,仅为我国的0.19倍和0.12倍。这主要得益于这些国家工业生产领域能源消费结构的合理性和能源的高效利用,也得益于这些国家的第三产业发展迅猛。印尼的工业特别是重工业发展迟缓,而人均GDP水平与我国较为接近,人均GDP能耗都比我国低很多,仅为我国的0.4倍。人民币币值过低是造成我国人均GDP能耗高的一个原因,但能源消费结构不合理、能源的低效利用仍是我国人均GDP能耗高的主要原因。
另外,从图1、图2对比看,美国民用部门的电消费比例为中国的3.3倍,而且电损耗的比例在4个部门中最高。美国民用部门的天然气消费比例为中国的1.8倍。并且2005~2008年美国能源消费总量年均为中国的1.5倍,美国人口数不及中国的1/4。可见美国的人均居民能源消费远比中国高。根据生产空间和二氧化碳处理空间(与能源消费成正比)算出的2005年人均生态足迹,美国人的为10公顷,世界平均为2公顷,中国人的仅为1公顷。美国的大量生产、大量消费的经济运行方式和生产高效、消费低效的国民文化,是促成美国民用部门能源消费比例较高的主要原因,这一点是不值得我们借鉴的。
下面将分析各类能源在中国42个细分的产业部门之间的消费结构,便于从中观层面掌握我国各类能源的消费结构,制定可操作的产业节能减排计划。
二、2005年中国42个产业部门的能源消费结构分析
参考《中国能源统计年鉴》对九类能源:煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力在48个产业部门的消费量统计,并对照中国2005年62个部门投入产出表的部门分类,根据项目研究需要将中国经济系统分为四大产业、42个部门,通过分析各类能源在各个产业部门间的消费结构以及各个产业部门的单位GDP能耗,便于从产业的角度更进一步研究如何提高能源的使用效率。
煤炭消费
2005年,煤炭消费量在中国各个产业部门间的分布差异很大。80%的煤炭消费量集中在如下几个产业部门中:电力、热力生产和供应业部门煤炭消费量最多,占煤炭消费总量的48.7%。黑色金属冶炼及压延加工业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的8.8%;石油加工、炼焦及核燃料加工部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的8.7%;非金属矿物制品业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的7.7%;煤炭开采和洗选业部门的煤炭消费量占煤炭消费总量的6%。4%的煤炭等用于生活消费。相对于煤炭的消费结构来说,焦炭消费量在各个产业部门间的分布更为集中。85.3%的焦炭消费在黑色金属冶炼及压延加工业部门中;6.9%的焦炭消费在化学原料及化学制品制造业部门。
中国煤炭消费较高的几个产业部门主要产品的单位能耗同美国、日本进行比较,2003年,中国和日本水泥的综合能耗之比为1.41,吨钢的可比能耗之比为1.12,火电厂供电综合能耗之比为1.22;1994年,中国和美国原煤耗电之比为1.84。相对于工业节能水平较高的日本和美国来说,中国这几个主要的煤炭消费部门仍存在很大节煤潜力。
各类液体燃料消费
中国86.5%的原油消费在石油加工、炼焦及核燃料加工业部门;8.4%的原油消费在化学原料及化学制品制造业部门。50.9%的汽油消费在交通运输、仓库和邮政业部门;18.9%的汽油消费在其他服务业部门;6.3%的汽油消费在生活消费部门;6.2%的汽油消费在批发、零售业和住宿、餐饮业部门。81.9%的煤油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门;9.9%的煤油消费在其他服务业部门。45.7%的柴油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门;16.7%的柴油消费在农业部门;9.3%的柴油消费在其他服务业部门。27.4%的燃料油消费在交通运输、仓库和邮政业部门部门;26.9%的燃料油消费在电力、热力生产和供应业部门;12.4%的燃料油消费在非金属矿物制品业部门;9.2%的燃料油消费在石油加工、炼焦及核燃料加工部门;7.6%的燃料油消费在化学原料及化学制品制造业部门。各类液体燃料在产业部门间的消费也非常集中,这说明,各类液体燃料的节能工作可以主要集中在其消费量大的几个产业部门。
天然气消费
中国33%的天然气消费在化学原料及化学制品制造业部门;17.8%的天然气消费在石油和天然气开采业部门;17.0%的天然气消费在生活消费部门(用于生活消费);5.6%的天然气消费在非金属矿物制品业部门。
电力消费
中国14.8%的电力消费在电力、热力生产和供应业部门;11.3%的电力消费在生活消费部门(用于生活消费);10.2%的电力消费在黑金属冶炼及压延加工业部门;8.5%的电力消费在化学原料及化学制品制造业部门;5.9%的电力消费有色金属冶炼及压延加工业部门;5.7%的电力消费在非金属矿物制品业部门;5.4%的电力消费在其他服务业部门。电力的消费在产业部门间的分布相对平均。这说明,电力的节能工作涉及的行业较多,实施起来难度也较大。
三、可再生能源发展规划的减排效应
我国已公布的可再生能源中长期发展规划中,确定到2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量的比例为10%,到2020年可再生能源占到能源消费总量的15%。
至2006年底,中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤(不包括传统方式利用的生物质能),约占一次能源消费总量的8%,比2005年上升了0.5个百分点,其中水电为1.5亿吨标准煤,太阳能、风电、现代技术生物质能利用等相当于5000万吨标准煤。这为2010年实现可再生能源占全国一次能源消费总量的比例10%的目标迈出了坚实的一步。
假定2010年可再生能源占全国一次能源消费总量的比例为10%(比2005年增加了2.5个百分点),这些可再生能源全部用于替代一次能源消费中煤炭的消费,相当于2010年煤炭消费占全国一次能源消费总量的比例比2005年下降了2.5个百分点,而其他一次能源占全国一次能源消费总量的比例不变。
根据对中国各类能源消费量及其变动趋势分析、中国42个产业部门能源消费结构分析和中国各类能源消费排放二氧化碳的趋势分析,基于中国2005年能源投入占用产出表,在中国2010年实现可再生能源发展规划目标的条件下,可以测算42个产业部门因煤炭、石油和天然气消费而排放的二氧化碳量及可再生能源政策的减排效应(结果表1)。
由表1知,2010年,来源于煤炭消费的二氧化碳排放量中,排在前五位的产业部门及其占因煤炭消费而排放二氧化碳总量的比例分别是:电力、热力的生产和供应业,48.7%;黑色金属冶炼及压延加工业,8.9%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,8.7%;非金属矿物制品业,7.7%;煤炭开采和洗选业,6%。
来源于石油消费的二氧化碳排放量中,排在前五位的产业部门及其占因石油消费而排放二氧化碳总量的比例分别是:石油加工、炼焦及核燃料加工业,51.7%;交通运输、仓储和邮政业,18.9%;化学原料及化学制品制造业,5.9%;农业,4%;其他服务业,4%。
来源于天然气消费的二氧化碳排放量中,排在前五位的产业部门及其占因天然气消费而排放二氧化碳总量的比例分别是:化学原料及化学制品制造业,33%;石油和天然气开采业,17.8%;生活消费,17%;非金属矿物制品业,5.6%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,4.2%。
总的二氧化碳排放量中,排在前五位的产业部门及其占二氧化碳排放总量的比例分别是:电力、热力的生产和供应业,40.1%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,15.7%;黑色金属冶炼及压延加工业,7.3%;非金属矿物制品业,6.7%;化学原料及化学制品制造业,6%。总的二氧化碳排放量高的部门基本上是来源于煤炭消费的二氧化碳排放量高的部门。
如果2010年全国一次能源消费的比例结构与2005年相同,没有新增的可再生能源对煤炭的替代,2010年二氧化碳的排放量将增加19561.11万吨。即2010年可再生能源政策的减排效应可减少19561.11万吨二氧化碳。
四、重点耗能行业节能的减排效应
1.钢铁、有色、化工、建材行业
国办发〔2008〕80号文件“国务院办公厅关于印发2008年节能减排工作安排的通知”中,对重点领域节能提出如下目标:继续推动钢铁、有色、化工、建材等重点耗能行业节能,提高能源利用效率。深入开展千家企业节能行动,力争全年实现节能2000万吨标准煤。这个节能任务相当于2005年钢铁、有色、化工、建材能耗的3.5%。根据测算,如果该目标可以实现,2008年将可减少4592万吨二氧化碳的排放量。
2.电力、热力的生产和供应业
根据对我国产业部门间煤炭消费结构的分析,2005年电力、热力的生产和供应业的煤炭消费量最多,占我国煤炭总消费量的43.9%。如果2008年电力、热力的生产和供应业的煤炭消费相对于2005年节能3.5%,则可节能3696.2万吨标准煤,可减少8486.5万吨二氧化碳的排放量。在相同的节能比例下,电力、热力的生产和供应业比钢铁、有色、化工和建材4个行业总的节能量和减排效果明显很多。
五、政策建议
1. 着重加强各类能源在某些重点行业的节能减排工作
依据测算结果,在按规划发展可再生能源的情景下,二氧化碳的排放量主要集中在几个产业部门,而且重点耗能行业的节能减排效果明显好于其他行业。建议煤炭的节能减排工作重点集中在:电力、热力的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业和石油加工、炼焦及核燃料加工业。石油的节能减排工作重点集中在:石油加工、炼焦及核燃料加工业和化学原料及化学制品制造业。汽油、煤油、柴油、燃料油的节能减排工作重点集中在交通运输、仓储和邮政业。
2.加强清洁煤技术的研发与国际合作
根据可再生能源的发展规划,2020年可再生能源占到能源消费总量的15%。长期来看,可再生能源离未来替代传统能源与改善环境重任的角色还有很远的距离。我国可开采的煤炭资源比石油资源多一到两个数量级。大力发展清洁煤技术,用我国相对丰富的煤炭资源弥补石油等能源的不足,是可再生能源替代传统能源的发展过程中,解决我国能源和环境问题的可行选择。美国政府组织并支持对煤炭的洁净利用研究已有30多年的历史,已投入十几亿美元的经费,1986年开始实施洁净煤技术示范计划(CCTDP),2002年开始实施创新技术示范项目——洁净煤发电计划(CCPI)。中国和美国可以在该领域加强技术研发的合作与交流。南非在该领域也有很多成功的经验值得我国借鉴。
3.进一步修改和完善《可再生能源法》
20世纪70年代两次石油危机后,许多国家纷纷加强了能源立法。其中,《美国能源政策法2005》长达1720多页,不但内容非常充实,而且可操作性强,在将各项政策目标尽可能量化的同时,还制定出具体的财税措施、管理程序和奖惩办法。我国现行的《可再生能源法》是部指导性和原则性的法律,可操作性亟须改进。建议各相关部委和各省进一步出台与现行《可再生能源法》条款相匹配的细则;制定有关标准和规范(包括主机、部件、配件、可靠性、使用寿命等方面的标准,以及检测设施及质检手段的配套完善等),增强可再生能源法的可操作性。
4.增加我国对可再生能源的投入
目前,我国能源研究开发费用占GDP的比例非常低,只有日本的1/70、法国的1/30、美国的1/25,占全国研究开发费用比例也大大低于发达国家。由于缺乏足够的资金进行研究和开发,很多可再生能源的关键技术和设备依赖进口。建议将可再生能源的技术难点纳入国家自然科学基金、“973”、“863”和产业化攻关计划;同时将可再生能源的建设项目纳入各级政府的财政预算和计划。走一条自主研发和自主创新的道路。
刘秀丽 汪寿阳(作者分别系中国科学院预测科学研究中心副研究员,预测科学研究中心主任助理;中国科学院数学与系统科学研究院副院长,预测科学研究中心主任,研究员,博士生导师。
本项研究受中华人民共和国住房和城乡建设部课题“建筑节能标准对国民经济和社会发展影响的模型测算”、国家自然科学基金(70701034,60874119)、中国科学院数学与系统科学研究院院长科研基金和中国科学院知识创新工程重大项目(KSCX1-YW-09-04)资助。
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。
在第二章主要任务中,确定了山东省“十四五”期间能源发展主要任务。其中重点论述了实施可再生能源倍增行动,到2025年,可再生能源发电装机规模达到8000万千瓦以上,力争达到9000万千瓦左右。
2020年底山东省可再生能源总装机为5003万千瓦,其中风电、光伏、核电装机分别为1795万千瓦、2273万千瓦、570万千瓦。
根据规划至2025年风电装机容量达到2500万千瓦,总量是2020年的1.4倍,年均计划新增装机141万千瓦,较2019年降低约30%。风电发展在山东省的进入了较低强度,主要受制于建设条件、风电造价、并网受限等。“十四五”期间,近海风电成为山东风电发展的重点。
根据规划至2025光伏发电装机容量达到5700万千瓦,总量是2020年的2.51倍,年均计划新增装机685万千瓦,较2020年高出5%,山东省的光伏发电进入了更快的发展阶段,分布式光伏发电建设规模更是一骑绝尘,领跑全国。
根据规划绘制了“十四五”山东省风电和光伏发电年度装机构想图,如下:
规划中还确定积极有序开发利用核能行动,核电在建在运装机将由2020年的570万千瓦发展至2025年的1300万千瓦,核能也将迎来较大发展。
目前风电、光伏项目均进入了平价发展时代。光伏项目技术进步快,成本得到进一步降低,建设规模灵活,逐渐成为山东省可再生能源发展的主力。
2021年我国可再生能源发电量稳步增长,全国可再生能源发电量达2.48万亿千瓦时,占全社会用电量的29.8%。
其中,水电13401亿千瓦时,同比下降1.1%风电6526亿千瓦时,同比增长40.5%光伏发电3259亿千瓦时,同比增长25.1%生物质发电1637亿千瓦时,同比增23.6%。
能源
关于能源的定义,约有20种。例如:说:“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”;《大英百科全书》说:“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。
《日本大百科全书》说:“在各种生产活动中,我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功,可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体,称为能源”;我国的《能源百科全书》说:“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光。
热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见,能源是一种呈多种形式的,且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说,能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。
1979~2004年中国能源消费弹性系数为0.490,但不同时期波动较大,1981~1985年为0.461,1986~1990年为0.658,1991~1995年为0.488,1996~2000年为-0.016,2001~2004年为1.23。从某种意义上说,近几年中国经济增长是靠增加能源消耗取得的,特别是高耗能产业的发展使能源消费量急剧增加。
从能源资源和生产供应情况看,中国能源消费增长不可能超前和同步于经济增长。在实现到2020年国内生产总值比2000年“翻两番”的宏伟目标中,中国能源领域再次面临“以能源翻一番确保经济产值翻两番”的严峻任务,即2001~2020年能源消费弹性系数将维持在0.5左右,但随着工业化进程的推进及节能工作的大力开展,预计中国的能源消费弹性系数“十五”期间为0.45,2010~2020年为0.4。
“十五”期间中国经济增长的年平均速度达到9.5%,这个速度高出“十五”计划确定的7%的增长速度。“十一五”期间,中国经济计划保持7.5%左右的增长速度。
依据能源消费弹性系数进行计算,中国“十一五”期间的能源消费增长速度将维持在3.375%的水平;如果设定2010~2020年的中国GDP平均增长速度在7%左右,则计算得出的2010~2020年期间中国能源消费的增长速度为2.8%。
推测可知,2010年中国能源需求将达到25.47亿吨标准煤,2020年中国能源需求将达到33.57亿吨标准煤,结合中国目前能源消费结构、发展趋势及国际能源消费结构演变的特点,我们可以推测出2010、2020年各种类型能源的需求量。
2003年中国一次能源消费中,煤炭占67.6%,石油占22.7%,天然气占2.7%,一次电力占7.0%。2004年中国一次能源消费中,煤炭占67.7%,石油占22.7%,天然气、水电、核电、风能、太阳能等清洁能源总计所占比重上升到9.6%,其中天然气占2.6%,水电、核电占接近7.0%左右,风能、太阳能等可再生能源的消费量目前仅占很小的比例。
世界主要发达国家的能源消费结构则比较均衡,石油基本上是各国的主要能源,但其占能源消费总量的比例一般在30%~40%左右,比例高一些的国家在50%左右,低一些的国家在20%左右;煤炭在世界其他国家的能源消费总量中仅占到10%或20%左右,仅有产煤大国——澳大利亚的煤炭消费占能源消费总量的43.4%;相比中国天然气消费仅占能源消费总量的2.7%而言,其他国家的这一比例要高出很多,俄罗斯天然气消费占能源消费总量的比例高达54.4%,相对较少的韩国也占能源消费总量的11.4%,可见中国的天然气开发利用还存在较大差距;一次电力在能源消费总量中的比例法国为44%,加拿大为29.3%,其他国家一般在10%左右,相对较少的有澳大利亚占3.2%、意大利占5.5%,中国应该也属于比例较小的国家之一。
未来20年仍将是中国经济增长的关键时期,要保证能源需求,支撑经济持续、快速、健康增长,必须优化能源消费结构。目前中国能源结构优化战略为:逐步降低煤炭消费比例,加速发展天然气,积极发展水电、核电和可再生能源的利用。用20年的时间,初步形成结构多元化的局面,使优质能源的比例明显提高。能源结构的优化有助于提高能源利用效率,对能源需求总量影响很大。有研究表明,中国天然气的平均利用效率比煤炭高30%,石油利用效率比煤炭高23%;能源消费结构中煤炭的比重每下降1个百分点,相应的能源需求总量可降低2000万吨标准煤。
预计到2010年,煤炭占能源消费总量的比例为61.2%,石油占25.2%,天然气占5.3%,一次电力占8.3%。预计2010年中国能源消费总量为25.47亿吨标准煤,煤炭、石油、天然气和电力的消费量分别为15.59亿吨标准煤、6.42亿吨标准煤、1.35亿吨标准煤、2.11亿吨标准煤。
预计到2020年,煤炭占能源消费总量的比例为54%,石油占27%,天然气占9.8%,一次电力占9.2%。预计2020年中国能源消费总量为33.57亿吨标准煤,煤炭、石油、天然气和电力的消费量分别为18.13亿吨标准煤、9.06亿吨标准煤、3.29亿吨标准煤、3.09亿吨标准煤。
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。