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重構中國能源戰略新格局

2019-03-26 14:36:11 中國能源網   作者: 韓曉平  

剛剛開啟的2019年將是格局重構的一年。不僅世界將重構地緣政治和國際利益格局,經過改革開放40年的中國也將歷史性地全面重構發展的戰略新格局,以應對國際國內以及新技術革命帶來的重大變局。

能源是人類文明的動力之源,每一次能源革命都為世界的大局重構提供了最具顛覆性的驅動力。今天,能源革命的新驅動力將為中國為世界的進步提供什么樣的新動能?當我們正在跨入大數據、云計算、人工智能、深度學習、物聯網、區塊鏈、智能駕駛和人機共存的新時代,“創新、協調、綠色、開放、共享”不僅是驅動中國經濟社會進步的新理念,也將是構筑中國能源革命戰略新格局的指向。

電力需求空間何在

 年前,國家電網能源研究院量化研究所發布了他們對《我國電力中長期發展的預判》,認為雖然增速逐步放緩,電力需求仍有較大增長空間。2035年達10.9~12.1萬億kWh;2050年達到12.4~13.9萬億kWh,人均用電量將達到8800~10000kWh。能不能實現這一目標?需要看我們如何重構能源市場和發電結構,也要重構我們的體制機制和觀念。

 我們現有的能源和電力系統、管理體系和利益格局都是工業時代形成的,是按照工業化的規模經濟和規模效益、分工細化、工廠制度和機器體系建立的,但是它已經是不能適應新技術發展的需要并阻礙新技術革命的步伐。

2018年全年數據雖然還沒有發布,但是全年的中國社會用電量很可能超過7萬億kWh這一歷史峰值。盡管國家開放了“二孩”政策,但上半年人口增速還在持續下降。2017年實際出生人口1723萬人,僅新增737萬人。預計情景更加嚴峻,有專家估算2018年新增人口或將低于700萬。若果真如此,中國人均用電量將超過5000kWh這一歷史性結點。2017年英國人均發電量為5078kWh,而這些年英國電力消費實現了持續下降的趨勢。所以,中國的人均用電量很可能超越英國這一工業革命曾經的領旗人。

其實,多年來我們一直在質疑國家電網人均1萬kWh的目標。法國是一個能源結構高電能比重的國家,僅核電就占全國能源比重的37.9%,人均用電只有8255kWh。日本和德國是相當發達的國家,也都是工業制造國家,也是高載能產品汽車的主要出口國,日本人均用電8044kWh,德國7911kWh。

雖然美國的人均用電達到13146kWh,但美國的人均用電卻持續下降。2007年美國人均用電14712kWh,2017年比2007年下降了1566kWh,降幅10.64%。其主要原因是能效的不斷提升和各種節能產品的普及。僅美國能源部高度重視的LED燈,因為每一個LED燈泡可以節約85%的電量和負荷,而現在LED燈已經在美國市場上完全取代了傳統的白熾燈泡。如果按照過去10年平均每年人均用電降低1%來推算,到2050年美國人均用電量將可能降低到9436kWh。

當然,特朗普推動美國重新發展制造業的再工業化努力若能如愿以償,或許美國的人均用電量或可逆轉?但是,由于頁巖氣革命導致美國的天然氣供應極為充足,且價格非常低廉,致使大量使用電采暖的耗電較多的用戶,也在改用天然氣,并持續擠壓發電企業的市場。

各國人均電量

注:各國均為2017年數據,中國2018為預測數據

轉型勢在必行

中國改革開放40年來,經濟實現長足發展,能源與電力持續穩定增長。2017年能源總量比1980年增加了7.31倍,發電量增長21.35倍。中國的能源和電力不僅滿足了中國人民日益增長的需求和國家經濟發展需要,也向全世界提供了大量物美價廉的產品,使中國成為全球最大的商品出口國。同時也造成,中國人均能源消費超過全球平均水平的1.22倍,人均電力消費超過全球平均水平1.36倍,而人均GDP仍未達到世界平均水平,說明中國能源電力提效仍有巨大空間。

中國改革開放以來能源電力增長

注:數據來源,中國能源網研究中心匯集

 自中美貿易沖突以來,讓我們深刻認識到中國靠出口拉動經濟的增長模式難以為繼,靠“鐵公雞”(鐵路、公路、基建)也無法繼續推進成長,經濟結構轉型勢在必行。而經濟結構轉型,繼續企望靠傳統經濟模式拉動電力需求的難度非常之大,幾近不可能。我們必須在經濟結構轉型的大背景下思考中國電力的新發展,以新的模式和新的電源結構去占領新的市場。

 還需要考慮的另一個要素是氣候變化問題。聯合國氣候變化卡托維茲大會12月15日在波蘭閉幕,由除特朗普政府代表之外的世界各國共同努力,眾多國家在全體會議上要求在規則書文件中使用“歡迎(welcome)”取代“注意到(note)”,來表達對兩個月前政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發表的《1.5℃特別報告》結論的態度。也就是說由于地球氣候已經出現的急劇變化,人類將可能把地球溫升從2℃降低到1.5℃作為努力的新目標。要實現這一目標,世界必須實現“迅速、深刻和史無前例的變革”,包括在2030年前將溫室氣體排放比2010年水平降低45%,到2050年實現零凈排放。

 中國目前是全球溫室氣體排放最多的國家,排放量占全球的27.6%,幾乎接近美國、歐盟和日本的總和。盡管美國推出氣候變化巴黎協議,但是美國的溫室氣體排放這些年來一直在下降。中國在2014、2015和2016連續三年實現溫室氣體排放下降之后,2017年小幅逆轉。2018年前三季度煤炭消費增長3%,天然氣全年將新增消費量超過400億立方米,石油消費同比增加3.4%,溫室氣體排放將出現大幅度的反彈。

2017年各國二氧化碳排放量

注:數據來源《BP2018世界能源統計年鑒》

根據國網《我國電力中長期發展的預判》,“隨著清潔能源發電量占比逐漸提升,電力系統二氧化碳排放總量在2025年前后出現峰值,峰值水平約為45~50億噸,2050年排放量約18~19億噸,占全國二氧化碳排放的比重降至30%以下。2050年單位電量二氧化碳排放強度約為當前水平的22%-26%。”顯然這一目標與《1.5℃特別報告》的要求仍相距甚遠,需要我們做出極大的革命性的努力和突破。

電能替代促進轉型

 在今天的背景下,我們并不能,也不應該反對國家電網人均1萬kWh的目標。因為,中國要實現《1.5℃特別報告》的目標,就必須大力發展清潔電能替代,也只有依靠清潔電能替代,靠增加電力對其他化石能源的直接替代。矛盾主是集中在我們如何生產出足夠的沒有溫室氣體排放的清潔電能,并將這些清潔電能用好。

可再生能源對化石能源的替代,需要借助電力系統的通道。因為無論太陽能、風能、水能,還是先進核能,絕大部分的無碳能源都將轉化成為電能進入我們的能源體系。電能按照目前的技術,基本可以替代作為燃料的煤炭、石油、天然氣等各種化石能源。

要想擴大電力替代市場,就需要電力跨入那些非傳統的用電市場,這就要推進能源消費革命。其中最大的市場還在于煤炭和天然氣的替代,在很多的工業部門需要燃煤或燃氣生產大量工業蒸汽或高溫熱水,多是為工藝流程提供溫度或壓力,大多都是電能可以替代的,而且會為企業帶來更加清潔、更加高效、更加先進的工藝進步。

電力加熱導熱油為工藝提供溫度,而且導熱油可以儲熱,關鍵是提供能源綜合服務的機制能夠深入企業的工藝流程,與行業專家一起幫助企業解決問題,實現精品精用。但問題是如何要讓電力比煤炭和天然氣更有競爭力,這取決于價格機制的科學構架,也取決于電力成本的降低。光伏產品的價格在“531新政”之后大幅度下降,光伏系統平均造價已經從2017年的5.5~6.5元/W,降至2018年的3.5-4元/W,預計2019年將進一步下降到2.5-3元/W,此后仍然有降價空間,一些國內光伏企業在國外的系統報價以不到2元/W,光伏電價與燃煤火電平價是沒有懸念的。如果這樣的電能來自用戶側分布式光伏所生產,成本將會更加低廉,產品將更具競爭力。

此外,通過電力可以成等離子火焰,燃燒溫度高達8K-9K的超高溫,可以滿足各種工業對高溫工藝的需求,這一溫度大大高于化石燃料直接燃燒溫度,是丙烷火焰溫度的3倍,乙炔火焰溫度的2.5倍。高溫帶來高效和高質量,同時沒有化石燃料燃燒的污染和排放問題,甚至簡化工業流程和生產配套系統,降低生產成本。

這些年來,越來越多的企業開始使用工業機器人,中國是工業機器人使用最多的國家。根據《2019-2025年中國工業機器人現狀調研及市場前景預測》,2017-2020年,全球工業機器人銷售額將從每年147億美元增長至199億美元,年均增速11.02%,銷量將從每年34.6萬臺增長至52.1萬臺,年均增速為15.35%。中國自2013年開始成為全球工業機器人最大市場,2016年銷量約為8.7萬臺,占全球比重30%,接近于歐洲和北美銷量之和。2017-2020年,中國工業機器人銷量將從11.5萬臺增至21萬臺,年均增速約為25%,占全球比重將從33%提升至40%。工業機器人本身就需要大量電能,它們工作的車間廠房也需要大量的電力維持。一起有人了生產,車間廠房用不著空調,給工人發電防暑降溫費就行,使用機器人就不得不采用空調恒溫,甚至還要恒濕和空氣凈化除塵,都需要大量消耗電力。

另一個電能替代巨大的市場在交通。中國的原油的對外依存度逼近70%,若考慮成品油和LPG的進口,石油對外依存度在2017年就已經超越70%。美國歷史最高的石油對外依存度是67%,而就此他們已經發動多場戰爭布局石油安全。中國的油氣安全壓力空前巨大,直接威脅到我們的經濟社會安全和國家自信,使我們在很多國際博弈中陷入被動。同時,燃油污染還是我們城市污染的主要來源,危害著人民的健康。

根據中石化《2019年能源化工產業發展報告》,2018年全國汽油表觀消費1.25億噸,柴油1.61億噸,這些成品油若按熱值計算相當于2.476萬億kWh;即便按動能轉換效率換算,也相當于7068億kWh,這是一個非常巨大的市場。世界上已經有多個國家宣布將在2025-2040年之間實現燃油車完全退出市場,連印度都提出到2030年實現這一目標。而全球電動汽車技術發展最快,普及最快的中國,不可能比印度還有落后,否則我們的雄心壯志將何以體現。

未來在于三農現代化

最大的新增電力市場將在三農現代化上。習近平總書記說“沒有農業農村現代化,就沒有整個國家現代化。”看一個國家的現代化程度,不是看它的城市,而是看它的鄉村,振興鄉村和美麗鄉村建設將是未來中國最大的發展空間。如果中國的城鎮化率達到65%,到2030年全國人口峰值是14.5億人時,仍有農村人口超過5億人,這是一個巨大的市場。

2018年中國消費了38.5億噸原煤,6.1億噸石油,2770億立方米天然氣,6.7億噸標煤的可再生能源,近7萬億kWh電力,折合總能耗46.6億噸標煤。其中用于三農的總能耗僅占2%,汽油的1.9%,柴油的8.9%,天然氣的0.1%,電力的2.1%。也就是說98%的能源支撐了中國的城市化和工業化,實現了8億多人口的現代化。

所有的發達國家在發展到一定階段之后,都出現了一個“逆城市周期”,大量城市人口開始反向遷往鄉村。未來中國城鎮化的標準將不會再是戶口所在地或長期居住地是否在城市,5億農民將實現就地的城市化,而鄉村現代化進程將會促成大量人口返遷回鄉村。習近平同志提出的“讓農業成為有奔頭的產業,讓農民成為有吸引力的職業,讓農村成為安居樂業的家園。”將會有越來越多的人會向往安居樂業在美麗田園的自然景色中。

 三農現代化將是中國承載未來新技術最廣闊的天地,而且這些技術很多都將與電有關。到2018年,中國仍有5.73億農村人口,大約是2億個家庭,擁有2億個屋頂,加上7000萬在農村擁有“老宅”但已長期居住在城市的家庭,農村集體用房約3000萬座,合計大約3億個屋頂。每座建筑平均不少于100平米,按最新的技術充分利用可以安裝20kW光伏,年發電2.4萬kWh。總裝機容量60億kW,是現有裝機的3.38倍;總發電量將達到7.2萬kWh,超過現在的總發電量。這些能源不僅可以在完全沒有溫室氣體排放的前提下,滿足未來農民的全部生活用電需要,還可以滿足農業生產、農產品加工的全部能源需求,同時解決農村發展和承載逆城市化需要的能源保障。

 除光伏外還有小水電、風電、沼氣發電、分布式太陽熱發電等,這些不確定和不穩定的可再生能源需要配套足夠的儲能系統,但這些系統是可以和農業生產深度融合的。電動拖拉機、電動貨車等各種電動農機和一些農村水利設施都可能兼顧儲能,此外農舍的采暖也是可以通過儲熱儲冷保障。我們可以在三農現代化中構筑一個全電能社會,而所有的電能全部就地取材來自可再生能源。我們可以采用能源互聯網技術實現網絡化互助供電,采用區塊鏈技術解決彼此的結算,通過區塊鏈建立農村和農民的信用體系,實現自主投資自主結算解決投資問題,并實現新興的合作化機制將農村和農村組織起來,促進社會的整體進步。

由于中國城市居住密度過高,發展智能無人駕駛非常困難,可能延遲這一技術在中國的發展普及。但農村道路流量低,給發展這一技術提供了廣闊的應用場景。無人駕駛拖拉機正在成為一種熱門的創新產品,包括著名的“東方紅”拖拉機廠在內很多國內外廠家都推出了自己的產品,應用人工智能、地理信息系統、高精度衛星定位、深度學習等技術,實現無人化智能耕種。

如若可以實現無人駕駛,為什么還要停留在地面交通?無人駕駛智能飛行技術實際上比無人駕駛道路交通更簡單。在中國的城市高密度的環境下發展這種技術比道路無人駕駛更困難,而在鄉村的環境中更加容易。中國多家企業研發的載人無人駕駛電動直升機已日益成熟,就技術而言無人駕駛載人飛行器比汽車更加簡單,規模化生產后成本更低。智能飛行還為可再生能源發電制氫提供了對口的出路。氫能遭遇了電池技術的突飛猛進,形成既生瑜何生亮的尷尬局面。氫能轉換動能具有更高的能量密度,可以是我們飛的更遠、飛的更快、運的更多,為智能飛行創造了很好的能源動力解決方案。

而智能飛行是能耗更低、效率更高、安全性相對更好的交通方式,將會從根本上改變鄉村的時空格局,給人們更興奮的體驗感,也提供了更高的出行效率。無人機還可以完成噴藥、灑除草劑、農產品運輸、農業機械搬運等多種任務,大大降低農業勞動的強度。還可以執行智能放牧任務,極大地提高了農牧業生產效率,而所有的能源都可以借助于可再生的電力。

 京東集團將和日本三菱化學在植物工廠方面展開合作,在北京、上海、廣州郊區等地建設大型植物工廠,向市場提供沒有污染的蔬菜產品,并直接進行到戶配送。植物工廠是一種高能耗的蔬菜生產工藝,需要對蔬菜照明、噴灌、收割、打包等,還有智能感應和智能控制,甚至智能收割,以及智能轉運配送等系統都需要靠電力來實現。

 在新的時代,需求是可以創造的。需求就在各個行業之間的結合部,只要我們為人們帶來便利、健康、質量和體驗,通過新的能源供需模式與信息、交通、建筑、金融和生態系統深度融合,我們就可以創造各種新的需求。我們必須有足夠的智慧完成另外近6億中國人的現代化,不僅要解決他們現代化的能源,而且不能再增加環境負擔,實現他們的參與和共享,讓他們在參與中成為真正的主人翁,提升他們的公共意識并得到持續的經濟收益,成為真正的“生產投資型消費者”,以此推進整個中國社會的整體進步。




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責任編輯: 張磊

標簽:能源戰略