能源轉換-中國能源轉型發(fā)展之路--再電氣化
當前,受氣候變化、環(huán)境污染、能源安全等因素影響,全球能源正在向綠色、低碳、智能的方向加速轉型。電能作為清潔、高效、便捷的二次能源,在各國推進(jìn)能源轉型過(guò)程中扮演著(zhù)日益重要的角色??梢哉f(shuō),全球范圍廣泛推進(jìn)的能源轉型本質(zhì)上是一次“再電氣化”的過(guò)程。不同于傳統工業(yè)化時(shí)期的電氣化進(jìn)程,這一輪再電氣化進(jìn)程具有三個(gè)突出特點(diǎn):一是生產(chǎn)環(huán)節大規模開(kāi)發(fā)利用清潔能源,實(shí)現對化石能源的替代和發(fā)電能源占一次能源消費比重的提升;二是消費環(huán)節電能的利用范圍大大擴展、利用程度不斷深化,對其他終端能源消費品種呈現出廣泛替代的趨勢;三是以“大云物移”為代表的現代信息技術(shù)與能源行業(yè)的深度融合,使電能生產(chǎn)利用各環(huán)節的智能化、互動(dòng)化水平顯著(zhù)提升。
中國作為世界上最大的發(fā)展中國家和以煤為主的能源生產(chǎn)及消費大國,在此輪能源轉型中,將面臨資源稟賦、環(huán)境保護、技術(shù)瓶頸等諸多困難和障礙。特別是目前中國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”,能源需求放緩,在以煤為主的龐大存量空間和趨窄的增量空間進(jìn)行結構優(yōu)化調整,需要更好地轉型路徑頂層設計。“再電氣化”發(fā)展戰略的提出,聚焦中國能源基本問(wèn)題,給出了一條體現中國特色和發(fā)揮中國優(yōu)勢的能源轉型之路。
1“再電氣化”反映出當前中國能源轉型的“焦點(diǎn)”和“痛點(diǎn)”
中國能源轉型必須統籌兼顧“資源可持續、環(huán)境友好、安全可靠、經(jīng)濟可承受”,這就要求我們不僅是在現有能源體系中單純提高清潔能源或非化石能源比重,更重要的是要有能源體系的結構性變化。這就需要尊重能源資源的自然屬性,并不斷提高能源利用品質(zhì),逐步降低化石能源依賴(lài),建立以低碳、清潔能源為主導的能源系統,實(shí)現能源、資源、環(huán)境的協(xié)調可持續發(fā)展,這是中國能源轉型的“焦點(diǎn)”。
構建適應高比例新能源發(fā)展的能源系統是能源轉型的重心和關(guān)鍵。長(cháng)期以為中國的能源系統與化石能源特性高度耦合,非化石能源的快速發(fā)展面臨一系列的挑戰。新能源大規模集約開(kāi)發(fā),以及分布式能源、微電網(wǎng)和各種新型用能設施大量接入,熱、冷、氣等多種能源品種與電能的深度耦合,增加了電力系統的包容性、隨機性、不確定性??陀^(guān)上還存在系統優(yōu)化資源配置和安全穩定控制不足之處,如部分風(fēng)光水資源富集地區棄風(fēng)、棄光、棄水現象嚴重等。這也成為中國能源轉型的“痛點(diǎn)”。
對癥能源轉型的“焦點(diǎn)”和“痛點(diǎn)”,需要將更多的風(fēng)、光等清潔能源轉化為電能使用,即在生產(chǎn)和消費側同步提高電氣化水平。中國發(fā)電用能在一次能源供應中的比例已達42%,領(lǐng)先美國、日本、德國等發(fā)達國家(35%~40%),電能占終端能源消費比例約22%,與美國、日本、德國等發(fā)達國家(23%~28%)差距不大;但清潔能源發(fā)電占比約13%,遠低于世界平均水平(約25%),人均用電量約4100小時(shí),低于OECD國家平均水平(約6000小時(shí)),進(jìn)一步提升電氣化水平的潛力巨大。因此,在生產(chǎn)環(huán)節大力發(fā)展風(fēng)、光等清潔能源發(fā)電,加大對傳統化石能源發(fā)電的替代力度,在消費環(huán)節加大電能對其他終端用能形式的替代力度,積極推進(jìn)新一輪電氣化進(jìn)程,實(shí)現能源生產(chǎn)側和消費側的“再電氣化”,為中國未來(lái)成功實(shí)現能源轉型開(kāi)出一劑良方。
2“再電氣化”給出了破解當前能源基本矛盾的根本實(shí)現途徑
能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎,其根本目的是滿(mǎn)足人民日益增長(cháng)的高品質(zhì)能量需要,能源供給與需求的不匹配、不適應,是能源發(fā)展的根本矛盾。當前,社會(huì )發(fā)展與人民生活對于能源的需求主要呈現低碳、清潔、高效、智慧四大特質(zhì),如何以一種經(jīng)濟、合理的能源供給方式滿(mǎn)足四大特質(zhì)的能源需求,是破解中國當前能源基本矛盾的根本實(shí)現途徑。
“再電氣化”有利于能源生產(chǎn)側與消費側的集中控碳與脫碳,促進(jìn)能源低碳轉型。“再電氣化”在能源生產(chǎn)環(huán)節將更多的非化石能源轉化為電力使用,替代高碳的化石能源可以有效減少碳排放。2016年我國非化石能源消費占一次能源比重較2015年提高1.3%,減排二氧化碳約1.7億噸;同時(shí)通過(guò)把煤炭以發(fā)電形式集中利用,可采用碳捕獲、利用與封存(CCUS)等技術(shù)進(jìn)行集中控碳與脫碳;另外,在消費環(huán)節用電能替代煤炭、石油等化石能源消費,實(shí)現消費環(huán)節的碳減排。
“再電氣化”有利于大氣污染防治,支撐能源清潔轉型。“再電氣化”在能源生產(chǎn)環(huán)節利用清潔能源發(fā)電可有效降低二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物等大氣污染物排放。2016年,我國消納清潔能源電量約15000億千瓦時(shí),相當于減排煙塵、二氧化硫、氮氧化物約100萬(wàn)噸、700萬(wàn)噸、230萬(wàn)噸。隨著(zhù)我國火電機組除塵及脫硫脫硝升級改造,按照《全面實(shí)施燃煤電廠(chǎng)超低排放和節能改造工作方案》規定,2020年全國所有具備改造條件的燃煤電廠(chǎng)力爭實(shí)現超低排放(即在基準氧含量6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米),可進(jìn)一步實(shí)現污染物排放的高效集中控制。另外,消費側電能對散燒煤等終端化石能源消費的深度替代,可有效降低煤炭等化石能源的消費量和由此帶來(lái)的污染物排放,實(shí)現能源體系向清潔化發(fā)展。預計“十三五”期間,我國通過(guò)居民采暖、生產(chǎn)制造、交通運輸等領(lǐng)域的電能替代,可新增電量消費約4500億千瓦時(shí),減排煙塵、二氧化硫、氮氧化物約30萬(wàn)噸、210萬(wàn)噸、70萬(wàn)噸。
“再電氣化”有利于提高整體能源利用效率,推進(jìn)能源高效轉型。電力作為二次能源,可以由幾乎所有一次能源轉化得到,可獲得性高,同時(shí)電能可以通過(guò)電動(dòng)機等高效率轉化方式,便捷地轉化為機械能、熱能等一切人類(lèi)活動(dòng)需要的能源形式。另外,電能的終端利用效率最高,可以達到90%以上,燃氣的終端利用熱效率約為50%~90%,燃煤的終端利用效率最低,通常不高于40%。綜合來(lái)看,電氣化水平提升可有效降低能耗。據統計,1990~2015年,我國電氣化水平平均上升1個(gè)百分點(diǎn),能源強度下降3.6%。2016~2030年期間,預計電氣化水平平均上升1個(gè)百分點(diǎn),能源強度下降2.6%。
電氣化有利于用能精細化控制,保障能源智慧轉型。電力具備靈活可控、多元可變特性,可實(shí)現與互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)更便捷和精準的互動(dòng)。另外,通過(guò)與高級傳感、通信、自動(dòng)控制等技術(shù)有機融合,電力具有自我管理與恢復、兼容性強等特點(diǎn),滿(mǎn)足多元化的能源消費需求,推動(dòng)能源消費從單向、被動(dòng)的用電方式,向互動(dòng)、靈活的智能化用電方式轉變。
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