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推动能源革命 促进经济持续健康发展

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推动能源革命 促进经济持续健康发展

发布日期:2016-09-05 作者: 点击:

 推动能源革命,为社会提供清洁、高效、智能且低成本的普遍能源服务,是实现经济可持续健康发展的必然要求与基本条件。曾经高企的石油价格推动了能源供给侧与需求侧的革命性进步,在美国产生了页岩气革命,页岩油产量也迅速增长。这一革命性的突破,使得石油价格以及整体能源价格普遍下降。在这一新的能源价格形势下,能源企业的利润空间缩小,可用于增加资源储量与供给能力的投资能力下降。然而,较低的能源价格,也促使能源企业更加致力于降低单位能源生产成本,或者在较低价格下致力于提高产量,以此来缓解财务压力。总体而言,社会和产业追求能源革命的动力不会消失,但是,在新的价格形势下,如何推动能源革命,包括供给侧革命与需求侧革命,如何利用技术进步和市场机制的变革来推动能源革命,是一个非常重要的课题。

  1 能源革命:主要要求与主要内容

  中国在1949年之后走了一条不同于其他大多数国家的能源发展道路,依托丰富的煤炭资源,中国在供给侧建立了以煤炭为主的能源供给结构,同时在需求侧形成了以工业需求为主的能源需求结构。2015年,煤炭在中国能源消费中的比例仍高达64%,工业需求占能源消费的69.4%(2014年数据)。因此,在中国推动能源革命,实现向清洁能源的转换,提高能源效率,降低能源服务综合成本,并以此推动经济的长期健康可持续发展,具有更加重要的意义,这也是中国承担全球应对气候变化大国责任的一部分。

  1.1能源革命的主要要求

  国民经济的可持续发展需要最优化的能源系统,这个系统应达到以下主要要求。

  1.1.1具备普遍服务的能力

  能源系统必须有足够大的规模、足够低的成本与价格、覆盖全体居民的网络输送能力,使得分布在世界任何角落的所有人口,哪怕是在边远的沙漠、海岛,甚至南极科考站,都能够享受到能源服务所带来的现代生活。

  1.1.2安全稳定

  能源系统关系到每一个家庭、每一个组织,甚至每一个经济活动,因此,安全稳定成为最基本的要求。

  1.1.3环境友好

  能源生产与消费过程的每一个环节都应该是清洁的、无害的。它的排放应该处于自然系统能够自净的范围之内,不能对地质、水资源、生物多样性造成损害。

  1.1.4智能化

  智能化的能源服务是对能源革命更新更高的需求,包括供给侧和需求侧两方面的要求。在供给侧,由于能源系统可能面对各种各样的扰动和波动,例如风电的波动性、水电的季节波动性、局部电源的生产事故等,因此要求整个能源系统能够自动化、智能化地应对这些扰动和波动;在需求侧,能源系统能够根据不同消费者的需求特性,自动改变服务模式,提高能源服务效率,实现节能与舒适的双重目标,例如智能楼宇系统、智能家电等。

  1.1.5自由、开放,社会友好

  能源系统具有自然垄断的属性与动力,可通过各种规制措施促使它形成一个自由、开放的市场,并且其行为是社会友好的,应避免垄断行为带来的效率低下与供给不足。能源的上游生产领域、中游的输配领域、下游的分销领域,都应该实现开放与有规制的自由准入,并进一步推动能源革命进程。在个别暂时需要集中的领域,也要实行充分的规制与信息公开。

  只要符合上述原则,就是一个优化的能源系统。不必去追究它是化石能源还是非化石能源,但必须符合环境友好、安全稳定、智能、经济的要求,并能一直提供我们所需要的服务。能源革命的本质是,消费者能够在不同的供给来源与方式、不同的消费结构与模式、不同的技术路径之间实现更为多样、自由的能源选择,可选择的能源组合既相互补充又充分竞争。这样的能源体系才更为安全,让人们能够无障碍地享受现代能源体系所带来的便利与自由。可以说,能源革命的基础就是为社会提供充分的能源选择。

  1.2能源革命的主要内容

  能源革命不是一次简单的技术革命,而是以技术革命为推动力的全面变革,涉及能源供给、能源消费以及能源市场与管理体制的各个环节、各个方面。同时,能源革命需要市场机制的激励与推动。

  1.2.1供给革命

  能源供给革命的目的是建立更为安全、高效、经济、清洁和低碳,以及供给更加灵活多样、更能提供普遍服务的能源生产与输送体系。

  对中国来说,能源供给革命要建立多元供应体系。在2014年6月13日的中央财经领导小组会议上,习近平主席提出,要立足国内多元供应保安全,大力推进煤炭清洁高效利用,着力发展非煤能源,形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系,同步加强能源输配网络和储备设施建设。

  1.2.2消费革命

  能源消费革命的目的是提高能源消费利用过程中的效率,有效降低能源消费水平,提高绿色能源消费比重,同时能够享有更加自由、更加廉价的能源服务。

  中国已经成为世界最大的能源消费国,更需要推动能源消费革命,抑制不合理的能源消费。中国要坚决控制能源消费总量,有效落实节能优先方针,把节能贯穿于经济社会发展的全过程和各领域,坚定调整产业结构,高度重视城镇化节能,树立勤俭节约的消费观,加快形成能源节约型社会。

  1.2.3技术革命

  能源技术革命是推动经济升级的重要方式之一。主要方向是实现更加高效、清洁、灵活、安全的能源生产方式。中国推动能源技术革命的目的还包括带动产业升级。

  中国能源技术革命要立足国情,紧跟国际能源技术革命新趋势,以绿色低碳为方向,分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新,并同其他领域高新技术紧密结合,把能源技术及其关联产业培育成带动中国产业升级的新增长点。

  1.2.4体制革命

  能源行业是国民经济的重要领域。能源体制革命的目标是构建有效竞争的市场结构和市场体系,形成主要由市场决定能源价格的机制,转变政府对能源的监管方式,建立健全能源法治体系。

  1.2.5国际合作

  通过加强与能源出口国、能源进口国、能源过境国的合作,可以有效地保障中国的能源安全,降低能源综合成本,优化资源配置,提高经济整体效率。

  本文将主要讨论供给侧与需求侧的能源革命及其措施。技术革命、体制革命、国际合作等将分别体现在供给侧与需求侧的能源革命之中。

  2 能源选择:成本与环保压力下的能源转换

  回顾历史,1973年第一次石油危机之后有一个明显的能源转换过程,石油和煤炭的比例下降,而天然气与核能的比例上升。煤炭比例的下降,来自社会对能源清洁化的需求;石油比例的下降,则是由于石油价格上涨对经济合作与发展组织国家带来了巨大的成本压力,这些国家努力摆脱对中东石油的依赖。

  2.1全球能源发展新趋势

  2000年之后,全球煤炭在一次能源消费结构中的比例出现逆势上升。1999年煤炭所占比例为25.1%,2011年达到最高值30.5%。2011年之后,煤炭所占比例再次开始下降,2015年下降到29.2%。这一变化主要是来自中国因素的影响,中国经济在2000年之后高速增长,贡献了世界煤炭需求上升的主要部分。

  随着中国经济进入新常态,世界煤炭需求的增长速度已经慢下来。可以预期,未来世界能源需求结构中煤炭所占比例将进一步下降。但是,世界能源结构向非煤能源的转换过程仍然存在一个变数——印度对能源和煤炭的需求近期出现了较快的增长。2011年以来,世界能源需求增速趋缓。作为世界能源需求增长发动机的中国,能源需求增速从2011年的8.06%下降到2015年的1.47%;全球能源需求增速从2010年的5.03%下降到2015年的0.97%。全球主要经济体中唯一的例外是印度,印度的能源需求在2011-2015年保持了较高的增长速度,年均为5.26%,显示出印度经济比较强劲的增长。同期发达国家的能源需求保持了接近于零增长的趋势,其中经合组织国家的年均增速为0.33%,美国为0.58%,欧盟年均下降0.58%,6年中仅有2010年和2015年为正增长。

  较高的石油价格,一方面具有降低能源结构中的石油所占比例的作用,另一方面会提升煤炭的经济性。高油价在中国和印度导致了煤炭在能源结构中所占比例的提高,而在经合组织国家则导致了天然气和可再生能源所占比例的上升,这是因为经合组织国家历史上大多经历过大量利用煤炭所带来的空气污染。可见,如果单纯由市场做出选择,较高油价对于世界能源结构向更清洁方向发展的作用以及转向可再生能源的作用都是不确定的。如果不能在环境规制和提高非煤能源经济性方面做出努力,清洁能源革命的目标未必能够实现。

  2.2短期内国际油价将维持较低水平

  2015年,世界经济整体复苏疲弱乏力,增长速度放缓,发达国家经济复苏缓慢,新兴经济体增速进一步回落。世界工业生产低速增长,贸易持续低迷,金融市场动荡加剧,大宗商品价格大幅下跌。在新兴市场经济体增长乏力和美元升值的大背景下,未来全球能源需求增长有限,短期内国际油价大幅上涨的可能性不大。

  从供求关系看,市场没有出现供应量或者消费量大幅度上涨的基本面变化,供给能力的增长仍然快于消费的增长。2015年,世界石油和其他液体燃料的供给为114873万桶/日,高出消费量(112448万桶/日),供应富余约2.16%,远高于2014年的0.87%,供大于求的局面甚至有所加剧,这是2015年石油价格继续下跌的市场基本面。

  随着国际油价持续下跌,经合组织国家和俄罗斯等非欧佩克(石油输出口国组织)国家开始讨论如何应对,但各方很难达成一致的约束性产量意见。影响油价前景的另一个重要因素是伊朗,2015年7月,伊朗与六大国就核问题达成协议,持续多年的对伊朗制裁开始解禁。由于多年制裁造成生产设施落后,伊朗因素对全球石油供给的增量并不会立即表现出来,然而从长期来看,对油价毫无疑问是一个压制力量。

  另外,目前美国经济形势明显好于其他经济体,导致美元汇率升值,以美元计价的国际石油价格出现下跌是非常正常的事情。随着美元进一步升值,石油价格保持在低价位是可以预见的。

  在低油价下,推动能源革命不应靠提高石油价格,而应该通过机制创新与技术进步,让清洁能源有更好的经济性。只有在经济性上有充分的提高,各种替代能源才会有长远的发展前景。

  3 借力“一带一路”,推动亚太地区的能源合作

  利用国际优质能源资源,有利于中国推动国内的能源市场化改革和资源优化配置。通过实施“一带一路”战略,加强与世界能源出口国、进口国、跨境国的合作,有利于维护区域的和平与稳定,推动周边地区与世界的融合发展。

  3.1亚太地区能源合作具有重要意义

  美国页岩气革命之后,国际能源版图发生了巨大变化。不断增长的油气产量使美国从全球最大的油气进口国转型成为全球最大的油气生产国之一,这一转变正在重塑能源贸易流向和与之相关的地缘政治格局。美国能源对外依存度的持续下降,提高了其他能源进口国家在全球范围内的可获取量。

  亚太地区已经成为世界上最大的能源消费地区,世界主要能源供给者也都瞄准了亚太市场,东亚地区更是主要的能源买方。亚洲是世界能源市场的重要组成部分,也是中国石油、天然气、煤炭进口的主要来源地。

  目前,中国已经成为世界第二大油气消费市场,中国的能源需求对国际市场的依存度逐年提高,中国市场是俄罗斯、中东和非洲产油国的竞争对象,在美国原油出口解禁之后,中国也成为美国石油的买家。中国对煤炭和天然气也都有很大的进口需求。

  虽然中国的能源资源并不丰富,但巨大的市场可以成为中国的优势,中国可以利用世界范围内的优质资源,实现自身能源供给与消费结构的优化,降低综合能源成本,实现绿色能源,保护国内资源与环境,提升能源安全保障水平,促进中国经济的持续健康发展。但是,长期以来亚洲和中国在全球能源价格上的话语权不足,导致亚洲的能源成本明显高于欧美地区。

  “一带一路”是中国和亚太地区的发展机遇。发展亚太能源合作机制,推动亚太能源市场的一体化,增强亚太地区在全球能源市场上的话语权,对于提高中国能源安全保障,降低能源成本,推动能源生产革命、消费革命、技术革命、体制革命都有着重要的意义,是中国能源对外合作战略的重要组成部分。

  3.2推动亚太天然气市场一体化

  全球天然气长期供应潜力巨大,未来价格将保持较低水平。目前,澳大利亚、俄罗斯、挪威、卡塔尔、伊朗甚至美国都已经或正在建设天然气产能(包括LNG),欧洲也有可能发展页岩气,未来国际市场天然气供应充足。天然气价格与石油价格脱钩的趋势日益明显,未来甚至会低于煤炭价格。

  借助天然气输配网络建设,天然气可以像电力网络那样连接到各地,为城乡提供清洁、高效、相对廉价的优质能源。转向天然气的能源转换将创造出巨大的经济机会,带动相关产业快速发展。建设连接进口来源、覆盖全国城乡的天然气管输网络,将使中国和亚太地区的居民生活质量和能源安全得到显著改善。

  东亚地区在中国市场的带动下,有形成一体化天然气市场的潜力。这里天然气资源丰富,有充裕的管道天然气和LNG供给保障,将是未来天然气需求增长最快的地区。通过天然气市场一体化,有利于推动全球能源互联网的形成。为促进东亚地区天然气市场的一体化进程,中国需要在这一领域实施实质性的市场化改革。中国的天然气供给,既可以通过开发国内常规天然气资源和各种非常规天然气资源,例如煤层气、致密气、页岩气、酸气等,也可以利用进口资源。从进口渠道看,既可以通过跨境管道进口天然气,也可以通过海上进口LNG。

  3.3重点推动东亚、东南亚建立天然气交易和定价中心

  东北亚地区是全球天然气消费需求增长最快的地区,天然气通过陆上管线与海上LNG进口,但是这一地区没有一个天然气交易中心,天然气价格依赖于其他定价机制。中俄签署东线天然气合作项目协议,为改变这一状况提供了契机。目前,中国除了国内生产的天然气,还从中亚和俄罗斯进口管道气,以及来自东南亚、澳大利亚、西亚地区的进口LNG。

  东亚和东南亚地区是世界主要的能源消费区,却没有形成统一的天然气价格,也没有对进口天然气的定价权。不过2009年以来,全球天然气供应过剩导致美国、欧洲和亚太三大天然气市场价格互动。目前,东北亚、中亚、西亚、南亚、东南亚统一的天然气管网正在建设和完善,东亚和东南亚地区已经具备建立天然气交易和定价中心的条件。

  建设东亚、东南亚天然气交易与定价中心,是解决地区天然气市场多年来供求关系不稳的关键。这一天然气定价中心不是一个地理中心,而是一个由交割中心和金融结算中心组成的多中心虚拟网络。大连、唐山、天津、上海、广州、基隆、新加坡都可以建设为交割中心,新加坡、香港、上海、基隆、釜山等都拥有较好的建设金融结算中心的条件。

  建设东亚和东南亚天然气定价中心,前提是建设统一的天然气管网,核心是完善市场竞争,需要分步骤、分阶段逐步实施。首先,需要完善东北亚、中亚、西亚、东南亚天然气管网,形成互联互通的、统一的市场。可借鉴欧美天然气储备库建设经验,完善天然气储备库的建设,实施管输分离、独立运营的管理办法,调节市场终端价格和井口价格。

  第二,降低市场准入门槛,鼓励更多的民营企业进入市场尤其是上游生产领域参与竞争,加强天然气资源上、中、下游企业的竞争性。

  第三,设计和发展天然气金融衍生品,加快天然气现货、期货贸易的电子交易和实货交易平台建设,设计天然气现货和期货产品及合约,发挥市场发现价格的功能,为建立具有影响力的天然气基准价格打牢基础。

  第四,培育具有市场影响力的报价和指数机构,建立天然气市场的报价体系,为天然气贸易商签订合同提供定价依据。探索天然气价格与其他可替代能源和竞争性能源的比价关系,引导天然气资源合理配置,推动与其他能源的合理竞争。

  4 能源供给侧革命:主要方向与突破

  能源供给侧革命的目标:更为清洁、成本更低、创造新的能源选择,从不清洁的能源转向清洁能源,开发新的可用能源,让消费者有更为自由的选择。

  4.1能源供给侧革命的历史与现状

  能源供给侧革命是能源革命的最重要部分。历史上,能源供给革命一般来自资源压力,例如,农业文明时期,薪柴的快速消耗使得人们转向泥煤和煤炭。工业文明时期,能源供给革命的驱动因素多元化,从煤向石油的转变源自对能源效率的追求;从石油向天然气的转换源自对更清洁能源的需求,以及对资源利用效率的考虑;从化石能源转向非化石能源,既源自对资源可持续的担忧,也源自对环境风险和气候变化的考虑;从常规油气转向非常规油气,则是源自对常规能源资源约束的技术突破。

  2003-2013年,世界范围内能源供给能力与快速增长的需求之间的矛盾,导致能源价格的快速上涨,同时催生了新的能源供给侧革命。这一次革命发生的领域,并不是各国政府高度重视的可再生能源,例如,美国小布什政府时期推动的生物乙醇,中国和欧洲推动的风电、光伏,而是发生在美国政府几乎没有给予任何补贴的页岩气、页岩油领域。这也表明,能源供给侧革命主要依靠以技术为核心的市场力量,而非政府补贴。

  4.2供给侧革命的主要方向

  4.2.1以清洁化应对环境污染问题

  在涉及能源的所有经济活动中,包括规划、设计、开发、生产、消费、输送等过程,都应树立环境优先的原则,不仅要控制污染物的排放,更要注意对生态环境、土地利用方式等方面的影响。

  传统能源的清洁化与发展新型清洁能源是应对能源环境效应的两个重要方面。能源本身并无脏洁之分,污染主要发生于能源生产和利用过程。如果实现能源清洁化利用,能源使用并不一定造成污染。

  在可预见的未来,传统能源仍将是能源供给与消费的主体,目前还看不到传统化石能源被其他能源大规模取代的前景。2012年,中国能源消费结构中煤炭占68.5%,印度为52.9%。可再生能源难以大规模替代传统化石能源的另一个重要原因,是目前除水电外的可再生能源不可能满足现代工业对大规模稳定能源的需求。无论是风电、光伏发电,还是风光互补发电,用于城乡居民点照明和一般家用能源还可行,但是难以想象为大规模工厂提供持续的能源供应。因此,实现化石能源生产与利用的清洁化,是减少污染物排放和改善环境的关键。

  4.2.2以低碳化应对全球气候变化

  全球气候变化是人类共同面对的重大挑战,发展低碳能源是能源革命的重要方面。低碳能源既包括传统能源的节约与低碳化替代,也包括核能、水电、风电、太阳能、地热能等非化石能源。在安全、高效、清洁的前提下,发展低碳能源是应对全球气候变化与化石能源资源挑战的重要方面。

  4.2.3以智能化增强可再生能源的经济性

  可再生能源对能源革命有着重要意义,发展智能电网是实现可再生能源大规模发展的前提。目前电网调控技术已经比较成熟,但还有进一步提高的空间。虽然智能电网对电网企业提出了较高的要求,但是,为了中国的环境改善和能源结构的优化,电网企业应该承担起这份责任。

  4.2.4以分布式供给提高能源服务的自由度

  相对于传统的集中能源系统,分布式能源系统是指分布在用户端的能源综合利用系统,具有能源利用率高、节能环保等优点,有助于实现能源体系的多元清洁发展。一般来说,分布式系统一次能源投入主要以天然气等气体燃料为主,可再生能源为辅;二次能源投入以冷热电联供为主,其他中央能源供应系统为辅。分布式能源的主要特点就是通过能源梯级利用,提高能源利用效率,满足用户对冷、热、电的需求,中央能源供应系统可以对分布式能源提供支持和补充。分布式能源系统可为那些不适合建设集中电站的地区、输电网末端用户与输配电系统提供电力服务,而且由于分布式能源靠近用户端,相比中央能源集中供应,可大大降低热、冷、电等的输送损失。

  4.3供给侧革命的主要突破方向

  4.3.1非常规化石能源的发展

  尽管可再生能源经常成为关注的焦点和政策的新宠,但是非常规化石能源,例如页岩油、页岩气、致密气、煤层气、油砂等的潜力可能更大,其生产和供应上的经济性会优于分布密度非常低的风能、太阳能、生物质能等可再生能源。可再生能源资源的分布几乎全是分散的,不像化石能源往往集中分布在狭小地域。

  美国以页岩气、页岩油的成功开发,表明非常规化石能源资源还有很大的开发潜力。2013年7月,美国超过俄罗斯和沙特阿拉伯成为全球最大的油气生产国,石油及其他能源的自给率大幅上升。2014年,美国非常规油气供应占油气供应总量约50%,为增加世界能源供应做出了巨大贡献。此前业界普遍估计美国页岩气产业的油价盈亏平衡点在60~80美元/桶,目前来看,美国有很多页岩气生产井的盈亏平衡点在60美元/桶之下,有的甚至低至30美元/桶。这说明非常规油气资源已经具备与常规油气资源竞争的条件。

  此外,加拿大油砂和委内瑞拉重油的资源量也非常大,北极地区和全球深海地区的油气资源蕴藏量也非常可观,中国、阿根廷、东欧地区也都有丰富的非常规化石能源资源。在生产技术日益成熟、成本逐步下降的背景下,未来非常规化石能源很可能承担全球能源供应的重要角色。

  4.3.2传统化石能源清洁化

  实现传统化石能源的清洁化有很多途径。近年来,由煤炭转向天然气是能源转换的一个重要内容,这也导致全球尤其是中国对天然气的需求增长非常迅速。

  由于中国的能源生产与消费结构以煤炭为主,洁净煤技术是就地实现环境改善的重要技术手段。煤洁净燃烧技术是通过燃前净化达到减少污染排放的目的,也可以通过燃烧过程的控制减少污染物排放量,包括改变燃料性质、改进燃烧方式、调整燃烧条件、适当加入添加剂等方法来控制污染物的形成,从而实现减排。具体的技术路线有很多种,但目前有较多争论,有的水资源消耗较高,有的仍然存在一定量的污染物排放。但是,只要坚持环境优先的原则,通过筛选技术路线来改进工艺,就能够推动煤炭的清洁利用。

  提高燃油标准是能源清洁化的另一项重要内容,中国在这方面还有很大的提升空间。以车用汽油硫含量标准为例,美国为10ppm,中国国Ⅳ汽油的硫含量标准为≯50ppm;美国柴油硫含量标准为10ppm,中国为2000ppm。中国《大气污染防治行动计划》要求2017年柴油硫含量达到137ppm,仍然是美国的10倍多,而且这个标准也不一定能完全得以实行。因此,即使中国与美国的汽车保有量相近,且每车平均行驶里程相似,中国的车辆硫排放量仍将是美国的5倍,而二氧化硫在空气中的存在与雾霾的形成有直接关系。

  中国的大气污染物排放控制标准低。除电厂、钢铁厂等大型用户外,大多数用煤散户排放标准低、管理不严。中国好的燃煤电厂烟尘的排放可达到每立方米30微克,二氧化硫的排放可以控制在30ppm或以下,但是国家控制标准是国际先进水平的3~4倍。

  4.3.3发展以柔性消纳为主要特点的智能电网

  尽管智能电网目前还处于概念和试验阶段,但是电网的智能化无疑是发展的方向。提高电网消纳能力成为大规模风电基地良性运转的必要条件,也是解决存在多年的弃风弃光问题的主要抓手,而提高消纳能力的核心在于电网的智能化。

  根据美国能源部《Grid2030》计划,一个完全自动化的电力传输网络,能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动。电力消费是总能源消费中最重要的组成部分。利用智能电网技术,可最大程度地实现可再生能源电力上网,是有效降低可再生能源成本、实现能源转换的关键。同时,通过智能电网的超强预测能力、计算能力,能够实现最大程度的节能。

  由于电网的垄断属性,建设智能电网的任务只能落在电网公司身上。但是,发展智能电网的许多障碍涉及监管问题。不仅在中国,世界上许多国家的现行监管机构和监管权限只能松散地协调关系,电网公司和政府部门建设智能电网的意愿都是不确定的。发展智能电网迫切需要建立一个能调动投资意愿的体制和机制,要求加快电力监管体制与电力投资体制的改革。

  可再生能源电力接入智能化电网的关键是发电预测系统,只有对不稳定发电出力的未来发展做到准确把握,才能及时采取有效的调峰调频措施,保障电网的安全稳定运行。要做到准确预测虽然有一定难度,但是在现代气象预测能力条件下还是能够实现的。

  可再生能源发电出力具有波动性,因此调峰调频电站就显得非常重要。由于燃煤电厂不适合作为调峰调频电源,对建设智能电网来说,发展天然气发电或者抽水蓄能电站十分重要。从中国北方的几大风电基地来看,蒙西和河西走廊两个基地可以与黄河上的水电站形成调峰调频组合,其他几个基地虽然没有这一条件,但是可以利用附近煤矿的煤层气作为燃气调峰电厂。目前蒙东煤炭基地、晋陕蒙煤炭基地的煤层气资源都没有好好利用,未来可以考虑这一用途。

  互联网技术与应用模式的发展为智能电网提供了重要的技术保障,海量气象数据、能源消费者数据等全过程、全周期的大数据支持系统,将推动智能电网加速成为现实。可再生能源的经济性与发展前景会因此有较大改善,并可能对传统能源形成相当的竞争力。

  4.3.4形成燃料之间的竞争,推动能源体制改革,提高市场效率

  竞争性原则是市场经济的基本原则,垄断制约创新,导致抬高价格、降低服务水平,对少数供应商和商品的过度依赖是能源不安全的重要原因。供给竞争意味着有更多的选择空间,可以促进企业加大对创新的投入,抑制个别厂商、个别行业哄抬价格,有利于降低能源组合的整体成本。

  在能源领域,不仅应在石油、天然气、煤炭、热力、电力等每一个细分市场实现市场竞争,打破少数企业的垄断,还应通过消费端的技术手段,实现不同能源品种之间的竞争。例如,对汽车领域来说,除传统燃油汽车之外,还可以有天然气汽车、纯电动汽车、混合动力汽车,以后还可以有基于太阳能的汽车供选择。更进一步,如果通过发动机技术的改造,使单辆汽车可以在较大范围内实现燃油、醇醚燃料、电力的自由选择,那么石油对车用燃料的垄断地位就有望被打破。

  5 能源需求侧革命:主要方向与突破

  化石能源是有限的可枯竭资源,可再生能源在工业技术层面上也不是无限供应的,它只是可再生而已。即使能源限制可以突破,人类生存环境的约束也是不可逾越的,只有节约使用才是最大的能源安全选项。能源需求侧革命要求,改变能源消费模式,优化能源消费结构,在相关领域,例如城市、建筑、人居、交通体系,从智能设计上实现节能,提高能源消费的效率,减少无效的能源消费。

  5.1需求侧革命的主要方向

  5.1.1以节能为能源消费革命的最重要目标

  在工业节能方面,2013年1月,“世界经济论坛”与埃森哲咨询管理公司(Accenture)共同推出了《2013—全球能源工业效率研究》报告。该报告对世界不同国家的能源强项和弱项从经济、生态和能源安全观点角度进行了评估,中国位列第74位,说明中国在工业节能方面的潜力依然巨大。

  工业能耗占中国总能源消费的68.5%(2011年),是节能工作的重点领域。在结构节能空间日趋缩小的情况下,技术节能更具实效性。《工业节能“十二五”规划》圈定的三项节能工程——工业锅炉窑炉节能改造、电机系统节能改造、余热余压回收利用,成为工业节能重点领域。中国工业锅炉和窑炉年煤炭消耗量分别约占全国煤炭总消耗量的25%和14%,但是锅炉平均运行效率较国外先进水平低15%~20%;余热余压回收利用工程可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%;中国电动机耗能占终端设备耗能的比例达60%以上,但是电机系统运行效率比国外先进水平低10%~20%。

  中国工业部门的升级换代工作还远未结束,大量技术落后产能的产品仍然充斥市场。未来伴随着中国产业升级的步伐加快,工业节能潜力还可以继续挖掘。即使是国际上的先进国家,提升能源效率也大有可为。

  在家庭能源设备节能方面,家庭产品和各种能源设备的能源效率也有很大的提升空间。以家庭烧开水为例,用天然气作燃料,从初始到把水烧开,能源利用效率为31%;如果使用煤炭为燃料,能源利用效率仅为19%。如果从燃煤转变为燃气,能源利用效率就可以提高12个百分点。

  广义节能是最大的节能。减少过度消费,体现的就是广义的节能。以酿酒为例,每吨白酒的综合能耗约为1.3吨标准煤,同时每生产1吨白酒会产生基本等量的二氧化碳。2010年,中国各种酒类消费中的纯酒精含量约为400万吨,而同期生物乙醇燃料的产量约为200万吨。可见“新八项规定”(中共中央关于改进工作作风密切联系群众的八项规定)能够给中国带来多么大的能源节约。

  奢华建筑的材料生产能耗与建设运行能耗都很高。以中国2011年的统计数据为例,在当年房屋建设面积中,住房建设只占55.5%,在竣工面积中,住房面积只占60%,这表明大量的投资不是用于必要性的住房建设支出,而是投向了各种办公楼宇。有资料显示,中国建筑的平均寿命只有30年,国外则普遍达到了100年,造成了巨大的能源与资源浪费。

  此外,城市建设过程中的过度设计与过度建设也是广义节能的重点领域。城市建设过程中的地面过度硬化是一个重要领域,与西方国家相比,中国城市地面的硬化率过高,大面积使用水泥、沥青进行地面硬化,有些城市地面硬化率高达90%以上。地面过度硬化,不仅大量使用能源投入强度很高的水泥等建筑材料,也是造成城市排水不畅的主要原因。

  最重要的是加强能源消费的自律行为,既包括个人减少能源消费的努力,也包括其他能源消费终端减少能源消费的能力,例如智能楼宇系统可以有效利用太阳能、地热能,可以在无人时减少空调的耗电量。

  5.1.2以智能化为实现节能与用户友好目标的主要手段

  在需求侧,能源系统面临多种多样的消费者和消费需求。历史上能源系统几乎是对各种需求一视同仁,没有个性化定制。在信息技术和信息系统能力日新月异的今天,各种新理念、新技术为个性化能源服务提供了可能,也为进一步提高能源消费、实现节能目标提供了潜在空间。能源系统可以根据消费者多样性的需求特性,自动地改变服务模式,提高能源服务效率,实现节能与舒适的双重目标,例如智能楼宇系统、智能家电等。

  5.2需求侧革命的主要突破方向

  5.2.1灵活的燃料能源单元

  能源单元是指每一个进行能源最终消费的单元,例如锅炉、汽车、电脑、家用电器等。随着工业技术的进步,设计能够适应多种燃料的设备已经不是问题,例如,汽车发动机经过改造,可以在一定范围内实现汽油与甲醇、乙醇燃料的任意比例混合,有的卡车的发动机可以适应柴油和甲醇在一定范围内的混合;有的工业锅炉燃料可以在天然气、煤制气之间转换;发电机组可以接受煤炭与煤矸石、生物质燃料在一定比例内的混配。在新能源发电领域,风电、光伏发电与天然气发电相结合,可以建立高效的分布式供电系统。灵活燃料是未来能源利用技术的一个重要发展方向,这种技术不但能够有效降低对少数能源的依赖,而且能够催生新的经济增长点,建议各国政府出台对灵活燃料技术的支持政策。

  5.2.2能源互联网技术

  能源互联网作为第三次工业革命的核心内容,对未来电力工业体系形成有着极为重要的作用。能源互联网可以保证分布式可再生电源和电动汽车的大规模接入,实现各类型分布式可再生电源、储能设备以及可控负荷之间的协调优化控制,从而平抑分布式可再生能源间歇特性对局部电网的冲击。

  能源互联网可以提高需求侧精细化管理,适应用户个性化用电需求。基于高度信息化的基础设施和大数据分析技术,售电企业能够对不同消费群体的用电习惯进行分析,制定有针对性的个性化用电服务模式,用电客户也将有更多的用电模式可以选择,通过移动智能终端调整自身的用电行为。

  未来能源互联网的电力网络结构应该是大电网与微电网相结合的形式,各个区域、各种形式的可再生能源都能够通过能源互联网柔性接入,从而进一步推动广域电力资源的协调互补和优化配置。

  5.2.3分布式与集中供应相互融合的自由能源

  工业时代的能源供应虽然以大规模集中网络式供应为主,但是,随着能源生产技术的发展和能源效率的提高,在局部地区利用本地能源资源发展分布式能源越来越具有优势。分布式能源供应与大规模供应并不冲突,而是互相调剂、互为补充,可以有效提高能源效率,降低输送损耗。同时分布式能源还可以与资源循环利用和环境保护相结合,例如污水发电、森林与农业废弃物能源化利用、离网小风电、离网太阳能发电等。

  毫无疑问,向社会供电的主体仍然是大型电网,但如果所有地区的电力都由主干电网供电,则未免成本太高,而且随着电网覆盖地区的增加,其复杂程度也在迅速提高,风险在迅速累积。对那些偏离主干电网的地区和相对独立的地区来说,发展分布式电力和微电网供电,是既经济又安全的办法,既能有效利用各种可再生能源,又能与主干电网实现互联。

  在后工业时代,人们更注重享受自由,个体活动的随意性增大,未来分布式能源将向更加微型化方向发展,随时随地提供人类活动所需的能源服务,例如车载能源设备、野外能源设备等。

  (本文节选自《国际石油经济》2016年第八期文章《推动能源革命促进经济持续健康发展——创造更自由的能源选择》,作者:刘强(中国社会科学院数量经济与技术经济研究所)。)


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