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我国替代能源的现实选择
时间2014-06-05 11:13  来源:能源化学研究室  作者:admin

        以煤炭为主的能源消耗结构,是我国空气污染不断恶化的主要原因。在全国上下寻找治理污染特别是治理雾霾突破口的关键时期,发展清洁的替代能源,推动我国能源结构的调整优化,对大气污染防治具有至关重要的作用。
        一、调整能源结构已刻不容缓
        过去十余年,我国经济规模持续快速提升,能源消耗总量也随之迅速扩大,能源生产与能源消费总量均已居世界首位,且呈现“煤炭独大”的严峻格局。2004年国务院发布的《能源中长期发展规划纲要》(2004—2020)提出2020年煤炭消费总量为24亿吨,实际上2010年我国煤炭消费就已超过30亿吨,2013年更接近40亿吨,并以每年3亿吨的速度持续增长。自1984年成为全球最大的煤炭消费国始,到2012年我国已占全球煤炭消费量的47.8%,2013年进一步提升到接近全球一半。
        相比煤炭而言较为“清洁”的天然气和石油,在我国能源生产与消费总量中比重偏低,且对外依存度过高,使我国的能源安全面临着空前复杂的国际形势。
        我国境内经济活动并不均匀,95%以上的经济活动集中在1/3的国土,尤以京津冀、长三角、珠三角为甚。在经济活动密集的150万平方公里国土上,燃煤、燃油等能源消费占全国的70%以上,相当于在每平方公里土地上每年燃烧2000吨标准煤。如此大密度燃烧高污染的煤炭等能源,使空气质量持续恶化无法避免。加上每年新增近2000万辆机动车,我国大气污染日益呈现煤烟型污染与汽车尾气污染叠加的重度复合污染态势。
        历史事件及科学研究早已警告世人,雾霾等空气污染问题对健康极具危害。我国目前严峻的环境形势也表明,优化调整能源结构既是保证能源安全的需要,更是全体国民身体健康的需要。发展清洁“绿色”能源,加快能源替代的进程,优化能源结构已刻不容缓。
        二、选择替代能源要考虑“三重约束”
        优化能源结构,关键在于选择适合国情的可替代能源。替代能源的选择必须充分考虑我国能源领域的“三重约束”。
        化石能源资源结构与生态环境要求的脱节。选择我国的替代能源,躲不过多煤、少油气的能源资源约束。美国能源消费结构中,煤炭消费比重已缩至32%,天然气消费比重由20%增至32%,页岩气取代煤炭成为仅次于石油的第二大能源资源,能源结构总体比较“清洁”。我国化石能源资源呈现典型的“富煤、贫油、少气”特征,目前煤、油、气等一次能源消费比重约为8∶1∶1。2013年石油对外依存度达57.72%,天然气对外依存度达31.6%。经济发达的东部地区过度依赖西部输煤,消耗高品质能源来传输低品质能源。
        清洁能源环境优势与综合成本劣势的对立。近20年来,可再生能源发电技术不断取得突破,规模经济日益凸显。例如印度由于日照条件好,太阳能发电成本已降至历史新低,接近煤炭发电价位。我国东部经济发达地区日照条件并不理想,且雾霾天增多,难以大规模建立太阳能光伏电站,而分散的家用光伏发电系统需要20年才能回收成本。由于并网政策、补贴政策、信贷政策、规划政策落实不到位,导致我国风电企业成本高企,风电行业“弃风”现象依然严峻。
        能源需求刚性约束与能源替代目标的矛盾。近年来我国能源需求增速下降主要源于经济增长趋缓,而非能源弹性下降,一旦经济增长提速,能源需求仍有可能增长较快。经济增长对能源总量的刚性需求及短期内能源强度难以大幅下降的现实,使相对低廉的煤炭等化石能源产销较为强劲。非化石能源在我国一次能源中的消费比重从2009年的8%左右增至2013年的9.8%,历时五年仅提升1.8个百分点。“十二五”规划要求我国2015年非化石能源在一次能源中消费比重达到11.4%,此目标恐难完成,2020年15%的目标更难落实。
        三、发展替代能源的优先顺序
        综合对上述三重约束的分析,我国发展替代能源的优先顺序应该是:
        以电为主,电为中心。加大电力生产是我国电力行业的一项中长期战略任务,由核能、可再生能源转化的电能全面取代化石能源只是时间问题,未来应大力推广大城市以电代煤、以电代油。相比电煤,散烧煤才是雾霾的主要源头,应以集中煤电取代分散低效的散烧煤使用,在终端尽快普及用电。以电代煤、以电代油会加剧东部地区电力供需矛盾,虽可加大新一代核电投资,但其建设周期长,新能源短期内规模难以突破,建设特高压电网调入西部能源基地富余电力不失为一个快速见效的办法。2014年国家电网投资将超过3800亿元,其中特高压电网投资约占1/3,其建设将有利于全国范围内能源资源的优化配置。
        推广用氢,气为支撑。氢是宇宙中最为丰富的元素,在构成宇宙的物质中约占75%。与化石能源相比,氢具有很多优点:资源丰富,水就是地球上名副其实的“氢矿”;环保、高效,是一种能量密度与质量比值极高的能源,且燃烧零污染。只要按章操作,氢气和其他燃料一样安全。目前,氢制备、氢储存、氢使用的安全性都已解决。氢是很好的储能载体,利用电网富余电力制氢并储能是一举两得。日本已开发出较完善的运用太阳能等可再生能源制氢并供燃料电池车(FCV)使用的系统,利用生物质能产业化制氢也已取得突破。除了可再生能源制氢,大力发展页岩气、煤层气、煤制气等气体能源,用于交通、发电、供热,也将是我国能源替代的重要支撑。
        推广分布式能源,以新能源生产消费为补充。2010年之前全球累计新增发电容量的25%~30%为分布式发电。美国是世界上开发新能源和可再生分布式能源发电最多的国家,到2020年将有一半以上的新建商用或办公建筑使用分布式电源,同时有15%的现有建筑改用分布式电源。分布式能源技术也是我国可持续发展的必然选择,随着技术的成熟、规模的扩大以及相关政策的扶持,未来分布式能源电力的成本将变得更具吸引力,分布式能源即将进入规模实施阶段。
        四、要从战略高度形成替代能源发展的合力
        要从民族存亡角度“限煤”,确保煤炭峰值提前。英国伦敦通过“限煤”摆脱“雾都”称号的经验表明,减少煤炭依赖、优化能源结构至关重要。目前,我国的煤炭使用量已大大超过环境容量,因此煤炭峰值的出现不宜太晚,最好到2020年前后。有必要借鉴美国大规模制定清洁能源法律法规的经验,以法律的形式严格限制高污染能源的使用。近期内煤炭可以集中用于发电,逐步减少直至不再用于供热,并优先淘汰终端直接分散燃烧的用煤方式。像北京这样的特大城市,应借鉴伦敦、纽约煤炭占比为零的经验,彻底将燃煤发电及供暖退出历史舞台。
        要运用多种经济手段,提高清洁能源的经济可行性。美国、德国与日本等发达国家的经验表明,价格调整、政府补贴、直接投资、优惠信贷和减免税收等政策实施能够有效地推动新能源产业的发展。我国应尽快运用定价、税收、补贴、信贷等多种经济政策,通过在能源供应和需求领域产生经济杠杆效应,发挥对清洁能源的激励和对传统能源的约束作用,提高清洁能源替代传统能源的经济可行性,加速实现非化石能源的替代目标。
        要建设智能电网,为可再生能源的发展提供技术可行性。从本世纪初开始,基于新能源技术、分布式发电技术、大规模储能技术、超远距离超大规模输电技术和智能控制技术的快速发展,世界电网进入智能电网阶段。发展智能电网,能够有效解决我国新能源和分布式电源的并网问题,改善能源结构,保护自然生态,有利于最大限度实现对化石能源的替代。未来必须加快我国智能电网的发展,在凝聚共识的基础上,科学规划、统筹推进、重点突破。

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