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【石油观察家】推动我国能源生产革命的途径分析
日期: 2016-07-29
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文|李振宇  黄格省   中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院


我国是世界能源消费大国,但我国能源自给量不足、结构不合理、利用效率不高,人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平,煤炭、石油和天然气的人均占有量仅为世界平均水平的67%、5.4%和7.5%,油气对外依存度逐年上升,成为社会经济可持续发展的掣肘,尤其是当前我国经济发展进入“新常态”,更加注重发展质量、环境保护和资源节约,为此必须从国家发展和安全的战略高度出发,推动能源生产与消费方式的变革。2014年6月13日,在中央财经领导小组第六次会议上,习近平总书记强调指出:面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势,保障国家能源安全,必须推动能源生产和消费革命;推动能源生产和消费革命是长期战略,必须从当前做起,加快实施重点任务和重大举措,并明确提出我国能源安全发展的“四个革命、一个合作”战略思想,标志着我国进入能源生产和消费革命的新时期。2014年12月25日,全国能源工作会议提出大力推进能源生产革命、能源消费革命、能源技术革命和能源体制革命,全方位加强能源国际合作,适应新常态,落实新举措,努力构建安全、稳定、多元、清洁的现代能源体系。推动能源生产与消费革命对于我国社会经济持续健康发展具有重大意义,是当前能源行业的热点话题和重大战略任务,本文重点对推动我国能源生产革命的途径及相关问题进行探讨分析。


1 推动我国能源生产革命的基本思路


能源生产革命,是指能源形态的变更以及人类能源开发和利用方式的重大突破。人类经历了两次重大能源生产革命,第一次是18世纪第一次工业革命中蒸汽机的发明使煤炭逐渐取代薪柴;第二次是20世纪初,内燃机的发明和汽车的普及使石油逐步取代煤炭。从20世纪中叶开始,世界能源进入多元化供给时代,多元供应、实现高效清洁利用成为当前世界能源发展总趋势。我国既是能源生产大国,更是能源消费大国,社会经济发展对能源需求量巨大,同时节能减排与环保问题突出,能源生产革命必须坚持“节约、清洁、安全”的战略方针,加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。

从煤、石油、天然气三大化石能源组成来看,煤的氢/碳原子比在0.2~1.0之间,而石油的氢/碳原子比达1.6~2.0,天然气为4。煤炭由于其组成中碳多氢少,以煤替代石油生产石化产品的过程必然伴随着氢/碳原子比的调整,其大规模、低成本来源只能是与水发生反应,从而不可避免地排放大量的CO2,消耗大量水资源并排放大量的污水,而石油和天然气组成中由于氢多碳少,其转化(或直接利用)过程中排放的CO2大大减少。为此,三大化石能源究竟该如何利用才能实现能源利用效率的最大化,这是能源行业值得深思的重要命题。能量转化效率是衡量化石能源是否得到有效合理利用的重要指标之一,需要采用全生命周期分析(简称LCA)方法,对从能源开采、运输、燃料(或电、热)生产、输送及利用(即“从矿井到车轮”,简称WTW)全产业链进行综合分析。由于能源开采及运输、燃料(或电、热)输送环节的能量消耗在WTW阶段的占比较低,作者借鉴LCA方法对WTW阶段的能量转化效率、燃料生产过程CO2排放以及新鲜水消耗等指标进行简要分析对比,相关参考数据见表1。

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从表1可以得出3个结论:①从煤电生产到电力消费,其最终能量转化效率为30%~35%,而煤制天然气从天然气生产到消费的最终能量转化效率仅为27%,从煤制油(间接液化)到油品消费(用作车用燃料),其最终能量转化效率仅为17%,说明煤炭用于发电的能量转化效率最高;②石油生产汽柴油的能量转化效率高达94%,而煤制油仅42%,二者同样用作交通燃料,最终能量转化效率前者(38%)是后者(17%)的2.2倍;③用开采天然气作民用燃料(如家庭炊事用气),其能量转化效率达到50%~55%,明显高于煤制气(27%)。开采天然气由于是直接利用,无论作为城市燃气、工业燃料或车船燃料,都要比煤制天然气(包括煤基天然气生产、利用两大环节)的能量转化效率高许多。此外,煤炭发电、煤制油、煤制气等煤炭加工转化路线的CO2排放量大、耗水量大,如果考虑CO2捕获与储存(CCS)、废水处理等环节的能量投入,其能量转化效率势必进一步下降,可见煤、石油、天然气的利用途径有其本质属性,必须理性发展、合理供应和消费,回归其利用方式的本质属性,即煤炭主要用来发电,石油用来生产清洁油品和石化产品,天然气主要作为民用、商用和工业燃料以及新能源汽车燃料等。

基于以上分析,作者认为推动我国能源生产革命的途径主要有4个方面:①立足当前能源资源禀赋条件,在用好国内现有能源资源的基础上,加强国际合作,持续推进油气资源进口,建立稳固的石油进口渠道,建立能源多元供应体系,同时加大商业和战略储备,扩大相对高效、清洁的非煤化石能源用量,实现开放条件下的能源安全;②大力推进煤炭资源清洁高效利用,实现主体能源利用的最大化;③把握能源消费发展趋势,加快汽柴油质量升级,提高天然气以及可再生能源消费比重,加快清洁能源发展,同时积极推动一次能源向以电力为主的二次能源的转变,实现能源生产与消费方式的转变,回归一次能源利用的本质属性;④实现能源和环境的协调发展,确保能源高效合理利用、生态环境持续向好。


2 推动我国能源生产革命的途径分析


2.1 立足国内能源资源禀赋条件,建立能源多元供应体系

目前,我国已成为世界上最大的能源生产国,形成了煤炭、电力、石油、天然气以及新能源和可再生能源全面发展的能源供应体系。我国能源资源总量丰富,但人均拥有量较低,仅为发达国家平均水平的1/3,而且能源分布不均衡、开发难度较大。我国化石能源禀赋总特点是富煤、缺油、少气,煤炭资源能够完全实现自给,但石油和天然气自给率分别仅有40%、68%。能源生产革命必须立足我国能源资源禀赋条件,在用好现有煤、油、气等化石能源资源及核电、水电、地热等传统能源基础上,积极开发风电、太阳能、生物燃料等新能源。煤炭是我国工业化进程中的基础性能源,长期以来在我国一次能源生产与消费结构中占70%左右,无论我国的能源形势如何变化,支撑我国能源消费需求的主体还是煤炭,因此能源生产革命必须首先打好煤炭资源这张牌。同时要打好天然气这张牌。目前天然气在我国一次能源消费中的比例仅占大约5.8%,远低于25%的世界平均水平,基于天然气资源的清洁环保优势和我国非常规天然气资源(页岩气、煤层气等)地质储量丰富的实际条件,有必要进一步加大页岩气、煤层气等资源的开发利用,大力提升非常规天然气开采利用量,以弥补常规天然气资源的短缺。

我国能源消费需求量大,同时环保压力巨大,能源生产必须以绿色低碳为方向,分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新,提高非化石能源比例,尤其是提高非煤能源的占有比例,建立煤、油、气、核、新能源多轮驱动的能源供应体系。近年来中国能源结构不断改善,天然气等清洁能源比重不断上升。2014年10月国土资源部发布的《中国矿产资源报告》显示,我国已经是世界第一大能源生产国和消费国,2013年全国石油新增探明储量10.83亿吨,天然气新增探明储量6159.11亿立方米,全国一次能源生产总量为34.0亿吨标准煤,从能源生产结构看:原煤占75.6%,原油占8.9%,天然气占4.6%,水电、核电、风电等占10.9%。能源消费总量达37.5亿吨标准煤,能源自给率为90.7%。消费结构为煤炭占66.0%,石油占18.4%,天然气占5.8%,水电、核电、风电等占9.8%。按照国务院《能源发展战略行动计划(2014—2020 年)》,到2020年,我国一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右,同时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。按照该规划,非化石能源将由2014 年末的11.1%提高到2020 年的15%。

2.2 全方位加强国际合作,实现开放条件下能源安全

我国在油气、电力等领域开展能源国际合作的潜力十分巨大。通过加强能源领域的国际合作,一方面输出我国的能源装备与成熟技术,另一方面保障我国油气资源进口份额和国外市场持续拓展,实现开放条件下能源安全。在油气领域,坚持石油合作多元化战略,以西亚、中东油气合作为重点,同时加强与非洲、俄罗斯、拉美以及北美能源合作;推进以中亚为重点的天然气合作,加强输送管道建设,同时扩大与俄罗斯的天然气合作,拓宽进口渠道;加快沿海LNG接收站(包括浮式LNG接收站)建设,保障进口LNG供应。在电力领域,发挥我国技术水平与装备制造优势,通过技术和装备输出、工程项目建设合作等方式,进一步提升我国国际地位,实现互利共赢。

当前,我国“一带一路”建设为全方位加强能源国际合作创造了良好机遇。在“一带一路”建设中,我国与俄罗斯、中亚、中东等地区开展能源合作具有广阔空间,通过油气贸易可以带动我国西部油气工业发展,进一步保障我国能源安全。除了油气合作外,“一带一路”沿线许多国家都是发展中国家,电力比较缺乏,而我国在电力装备、电力规划、电力工程施工和电站应用等方面技术实力强,通过国际合作可以促进有关国家电力工业发展,同时带动我国电力装备出口和技术输出。

加强能源国际合作是实现开放条件下能源安全的重要保障。随着全球经济发展与社会进步,“能源安全”的含义也在不断发生变化。一般而言,能源安全是指一个国家经济、社会制度和生活方式能够以可以接受的成本依赖充足的能源供应,重点包括3个方面:一是国家的进口能源供应必须数量充足,但是进口不能危及国家安全;二是进口能源供应必须持续,能源进口中断和暂时性短缺会严重影响工业国的经济和政治稳定,资源丰富的国家也就有了影响能源进口国的实力;三是进口能源必须价格合理。谈及我国能源安全问题,通常着重考虑石油对外依存度、进口渠道等方面,当前我国能源安全形势已经发生较大变化,由于国际能源市场供大于求、美国页岩油气革命及主要经济体国家新能源的发展,从2014年下半年开始,国际原油价格大幅下跌,目前布伦特原油价格仍在60美元/桶低位震荡,预测2020年布伦特原油价格将降至每桶55美元/桶。石油价格长期低位运行,从根本上讲是由供求关系决定的。可以肯定,高油价时代已经结束,未来油价低位运行、能源价格走低将是长期趋势,成为一种“新常态”,在此新形势下,我国能源行业正面临重要战略机遇期。从这个角度来说,我国油气对外依存度问题并非影响能源安全的“软肋”。作者认为,当前谈论“能源安全”应该被赋予新的含义,即不仅仅是能源数量、价格上可靠而合理的供应,还应包括能源结构的合理分配以及清洁能源使用的比例和效率。为保障新时期我国能源安全,能源行业应有所作为,对内而言,以煤为主的能源结构不利于环境保护,需要调整能源结构,化解煤炭产能过剩矛盾,扩大相对高效清洁的石油和天然气用量以及发展新能源,同时提升能源技术水平,提高能源自给能力,并提高能源利用效率;对外而言,以较低代价加大石油、天然气进口,并且需要加快油气商业和战略储备设施建设、提高油气储备数量。从我国能源供应与消费的实际情况来看,目前仅是在能源供应数量上基本安全,但在能源价格、消费结构、利用效率方面仍有很大提升空间。总体而言,我国作为能源消费大国和油气资源进口大国,能源安全形势不容乐观,关键是能源结构和清洁能源比例仍不尽合理,需要持续推进能源结构调整。

2.3 推进煤炭资源清洁高效利用,实现主体能源利用的最大化

煤炭是我国的主体能源,也是我国最大的空气污染源,我国每年约80%的CO2、85%的SO2、67%的NOX、70%的悬浮物排放来自于燃煤,燃烧煤炭还造成了土壤污染。在我国雾霾治理压力加大和实现碳减排国际承诺的迫切需求下,控制煤炭消费、解决煤的不合理利用成为共识。煤炭资源的利用,应回归其本质属性,采用坑口煤发电,通过特高压输送电力能源通道给下游用户(如电动汽车),以实现煤炭资源的高效利用。目前,我国煤炭实际利用效率低,且环境问题突出,尤其是在经济新常态下,煤炭行业进入需求增速放缓期、过剩产能与库存消化期、环境制约增强期和转方式调结构攻坚期,加快煤炭资源清洁高效利用成为当今煤炭行业可持续发展的必然趋势。具体而言,实现煤炭资源的清洁、高效、最大化利用,需要改进传统粗放式利用方式,例如加大煤炭洗选的推广应用、采用先进燃煤发电技术、加快燃煤工业锅炉升级改造、做好煤矿瓦斯清洁高效利用、做好现代煤化工战略试点和技术储备,为煤炭行业的转型升级和效益提升找到突破口。

2.3.1 加大煤炭洗选比例

长期以来,煤炭消费一直占我国能源消费总量的70%左右,84%的火力发电燃烧煤炭,火力发电是我国第一大耗煤用户。随着煤炭开发布局战略西移和集中度提高,带来了低阶煤种(褐煤、长焰煤)总量增大、煤质逐渐变差、运输距离大大延长等一系列新的问题。煤炭洗选是提高煤质、降低运输成本的重要措施,通过原煤洗选提高煤炭质量,可提高煤炭的燃烧利用效率和降低燃煤污染物排放。目前我国许多企业仍在使用原煤,未使用经过洗选调质的优质动力煤,因而造成严重的燃煤污染、用煤设备的加速磨损和大量运力的浪费。我国动力煤平均灰分28.6%,平均硫分1.01%,洗后混配的优质动力煤平均灰分15.5%,平均硫分0.66%。每入选1亿吨原煤,可排除灰分1300万吨,硫分35万吨,减少SO2排放49万吨。如果每年22亿吨动力煤全部入选,将就地排除灰分2.86亿吨、硫分770万吨,可以减少SO2排放1078万吨。此外,通过煤炭洗选可以就地排除大量煤矸石(约占入选原煤量的15%~20%),与运输原煤相比,运输洗选煤可以节约运力18%。

2.3.2 采用先进燃煤发电技术

煤炭在发达国家主要用来发电。2012年,美国、德国的发电用煤分别占本国煤炭总消费量的比例高达93.3%、83.9%,而2012年我国电力行业耗煤量占全国煤炭总量的比例仅52.8%,可见我国在集中利用煤炭方面还有提升空间。传统火力发电的能量转化效率低(10%~30%),SO2污染排放严重,是我国最大的污染排放产业之一。目前国际上正在研发、推广的先进燃煤发电技术主要有配备污染物排放控制技术的超超临界燃煤发电技术、大型火电机组空冷技术,以及整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)。超超临界燃煤发电技术是将水蒸气的压力、温度提高到超临界参数以上,从而大幅度提高机组的热效率、降低供电煤耗、减少污染物排放,发电机组热效率可超过45%以上,在技术经济性方面比亚临界(热效率38%)、超临界(热效率40%)机组有较大的提高。我国超超临界机组技术经历了10年左右的引进消化发展,目前机组数量居世界首位,并且远超其他国家的总和。大型火电机组空冷技术直接用空气来冷却汽轮机排汽,与传统水冷机组相比可节水80%以上,适合我国北方“富煤缺水”地区大规模建设火电厂。目前,超超临界燃煤发电技术和大型火电机组空冷技术已在我国取得重大突破,并快速推广普及,促进我国发电行业实现跨越式发展。IGCC技术还处于商业化试验阶段,技术经济性能有待进一步验证。

2.3.3 加快燃煤工业锅炉升级改造

燃煤工业锅炉是我国第二大燃煤用户,其保有量大、分布广、能耗高、污染重,整体能效水平较低,是耗能最多的设备之一。截至2012年底,我国在用燃煤工业锅炉达46.7万台,总蒸发容量达178万吨/小时,年消耗原煤约7亿吨,占全国煤炭消耗总量的18%以上。同时,燃煤工业锅炉污染物排放强度较大,年排放烟尘、SO2、氮氧化物分别占到全国排放总量的33%、27%、9%。近年来,我国出现的大范围、长时间严重雾霾天气,与燃煤工业锅炉区域高强度、低空排放的特点密切相关,加快燃煤工业锅炉升级改造,对于节能降耗和环境保护意义重大。2014年10月国务院国有资产监督委员会等7部委发布《燃煤锅炉节能环保综合提升工程实施方案》,提出了加快推广高效锅炉、加速淘汰落后锅炉、提升锅炉系统运行水平和污染治理水平、推进燃料结构优化调整等一系列措施,尤其是在推进燃料结构优化调整方面,要求推广使用洗选煤,燃煤锅炉不得直接燃用高硫高灰分的原煤;在燃气管网覆盖且气源能够保障的区域,可将燃煤锅炉改为燃气锅炉;在供热和燃气管网不能覆盖的区域,可建设大型燃煤高效锅炉或背压热电实现区域集中供热,或改用电、生物质成型燃料等清洁燃料锅炉。燃煤锅炉属于分散用户,比集中发电会产生更多的烟尘、硫氧化物和氮氧化物;而燃煤发电属于集中用户,其大气污染物控制技术比较成熟,单位燃煤的污染物排放强度较低。业内专家认为,治理我国大气污染,必须提高煤炭在电力、钢铁等行业的集中利用程度,降低其在终端分散利用的比例。为合理利用好现有不同质量的煤炭资源,作者认为集中用煤可考虑用差煤,鼓励分散用煤采用灰分少、硫含量低、挥发分少的优质煤,政策性补贴可考虑向分散用户使用优质煤倾斜。

2.3.4 做好煤矿瓦斯高效清洁利用

加快煤矿瓦斯有效利用是煤炭行业实现清洁发展的重要问题。矿井抽排的煤层气又称矿井瓦斯,这种煤层气甲烷浓度低(70%以下),回收利用难度大、效益低,近年来山西等地煤矿企业将其作为汽车燃料,或通过管道运输民用或作为工业辅助燃料用于发电,但总体来说煤矿企业对其利用的积极性不高,实际利用率较低,因此大部分排空,加剧了温室效应,对大气环境造成极大影响。近十几年来,煤矿企业及有关科研单位也在开发矿井瓦斯的高附加值利用途径,例如经过甲烷提浓作为化工原料或生产管输天然气及LNG,这就必须经过脱氧、脱氮等净化浓缩处理。目前正在开发中的浓缩技术主要有低温精馏、变压吸附、膜分离、水合物提纯技术等,但均未达到成熟应用阶段。根据实际现状,应重点推广瓦斯发电就近利用,同时需要尽快突破低甲烷浓度煤矿瓦斯利用的技术瓶颈,提高利用率,节约资源、保护环境。

2.3.5 做好煤化工战略试点和技术储备

近几年,由于我国天然气消费量不断增长、替代能源快速发展以及国内生产总值增速放缓等多种因素的影响,煤炭价格大幅下滑,给企业经营带来严峻挑战,许多企业将发展现代煤化工作为转型升级、摆脱困境的战略选择,然而,煤化工与石油化工相比,并不具备能够减少碳排放和提高能量转化效率等方面的优势。从煤制天然气来看,由于煤炭本身是发电燃料,将煤转化为天然气,相当于用高投资、高二氧化碳碳排放量和煤、水资源消耗将煤从一种燃料形式转变为另一种燃料形式(能量转化效率52%~56%),与可直接利用的开采天然气(能量转化效率98%)相比,煤制天然气相当于损失了约45%的能量,在近年天然气市场供应日益宽松的形势下,煤制天然气项目的利弊需要重新审视。从煤制油来看,其CO2排放量约为4~6t/t,约为石油基汽柴油的1.5倍;能量转化效率40%~45%,不到石油基汽柴油的50%。从煤制烯烃来看,其CO2排放量为5~11t/t,是石油制烯烃5~6倍;能量转化效率仅有35%,约为石油烯烃的45%。另外,煤化工装置投资高、生产过程耗水量大,废水、废渣等污染物处理问题也未得到有效解决,已建部分项目由于发生环境污染问题屡遭诟病。可以断定,未来不断严格的环境执法和必然大幅上升的环境成本以及碳排放税,使得煤化工企业将面临更大挑战。

当前,我国煤化工的发展之路仍在探索之中,需要深入研究、稳步试点、慎重推广,严格控制煤化工的大规模发展,尤其是要牢牢掌握现代煤化工技术的自主权,通过不断努力,探索出一条提高能源利用效率、减少污染排放的可持续发展道路。根据我国政府部门提出的煤化工产业发展原则,要按照清洁高效、量水而行、科学布局、突出示范、自主创新的原则,以新疆、内蒙古、陕西、山西等地为重点,稳妥推进煤制油、煤制气技术研发和产业化升级示范工程,掌握核心技术,严格控制能耗、水耗和污染物排放,形成技术储备和示范能力。

2.4 把握能源消费发展趋势,实现能源生产与消费方式转变

能源生产与能源消费密不可分,传统能源消费过程中的环保、成本问题十分突出,清洁化、低成本是未来能源消费必然趋势,推动能源生产革命必须把握好能源消费趋势,加快汽柴油质量升级,持续增加天然气、生物燃料等清洁能源消费比例,积极推动一次能源向以电力为主的二次能源的转变,通过这些重大举措的实施,实现能源生产与消费方式转变。

2.4.1 加快汽柴油质量升级

在今后相当长的一段时期内,汽柴油仍将是主要的交通运输燃料,其消费需求将持续增长,但由于环保标准的日趋严格,加快油品质量升级,使用标准更高、更清洁的汽柴油产品成为世界许多国家的必然选择。我国于2013年2月发布了油品质量升级时间表,油品质量升级工作步入快车道。目前,在汽油标准方面,除了北京实行京Ⅴ、上海实行沪Ⅴ标准,江苏、浙江、广东等多个城市实行国Ⅳ标准外,其他地区仍实行国Ⅲ标准;柴油标准方面,2014年已经发布国Ⅳ标准,但只有少部分城市开始供应国Ⅲ柴油,大部分城市仍在使用硫含量不超过2000g/g 的普通柴油。2015年4月,我国政府确定进一步加快成品油质量升级的3 项措施:一是将2016年1月起供应国Ⅴ标准车用汽柴油的区域,从原定的京津冀、长三角、珠三角等区域内重点城市扩大到整个东部地区11个省市全境;二是将全国供应国Ⅴ标准车用汽柴油的时间由原定的2018年1月提前至2017年1月;三是增加高标准普通柴油供应,分别从2017年7月和2018年1月起在全国全面供应国Ⅳ、国Ⅴ标准普通柴油。

2.4.2 持续提高天然气消费比例

天然气是公认的清洁能源,我国天然气消费需求逐年上升。为使有限的天然气资源得到更有效利用,依照2012年10月国家发展与改革委员会发布的《天然气利用政策》,需要优先发展城市燃气、公共服务设施、天然气汽车(重点是双燃料及液化天然气汽车)、集中式采暖、燃气空调、分布式能源、船用LNG、城镇应急及调峰储存、煤层气(瓦斯)发电、天然气热电联产等的推广应用。

2014年我国天然气表观消费量为1800亿立方米,同比增长7.4%,其中进口天然气580亿立方米,对外依存度达32.2%。根据国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》,到2020年,我国一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤,天然气消费比重在10%以上,相当于3600亿立方米;国产常规天然气、页岩气、煤层气总计目标为2450亿立方米;天然气对外依存度由此控制在32%以内。鉴于市场存在诸多不确定因素,我国要实现天然气发展目标面临严峻挑战:一是国产天然气供应不足。目前老气田产量将逐年递减,储采比下降问题已经显现,常规天然气增储上产难度加大。二是页岩气虽有良好前景,但产量与预期存在较大差距。页岩气开采不仅工程技术难度大,而且在油价中低位运行的情景下,经济性面临巨大挑战。三是煤层气仍未走出困局,产量也低于预期。长期以来,因勘探开发投资严重不足、矿业权重叠等因素影响煤层气开发,同时管网等基础设施薄弱也增加了煤层气开发项目的成本和风险。而我国煤制天然气由于甲烷化催化剂等核心技术、设备等方面对外依赖性太强,已投产装置运行状况并不理想。鉴于此,必须加大页岩气、煤层气等非常规天然气开发技术自主创新,掌握成熟技术,早日实现非常规天然气的规模化利用。

2.4.3 持续提高生物燃料、光伏等可再生能源消费比例

我国是农业、林业大国,生物质资源极为丰富,发展生物燃料潜力巨大。一般认为我国液体生物燃料发展的重点是以农林生物质为原料的纤维素乙醇、以餐厨废弃油脂(地沟油)及木本作物油料为原料的生物柴油或航空生物燃料、藻类生物燃料以及开发基于生物质热解的生物原油技术等。近年来,我国液体生物燃料发展取得一定进展,但由于原料收集、生产技术、成本、市场、公众认知等方面的原因,我国生物燃料消费量很低,产业化发展速度依然较慢。胡徐腾等提出推动我国液体生物燃料产业的发展需要创新产业发展模式,重点是利用甜高粱、农林生物质、木本油料作物、城市生活垃圾等4种资源,建设4个“绿色大庆油田”,构建现代能源农业循环经济产业链,受到行业关注。我国液体生物燃料产业发展之路还很漫长,实现产业化发展尚需能源、农业、交通运输等多个行业的共同努力。

太阳能光伏发电是利用太阳能最主要的一种方式,具有资源可持续性和环境友好两大优势,从长远来看具有广阔前景。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成,其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分,太阳能电池板的质量和成本直接决定整个系统的质量和成本。通过自主创新与引进消化吸收再创新相结合,我国已形成了具有自主特色的光伏产业体系,多晶硅、电池组件及控制器等制造水平不断提高,制造设备的本土化率已经超过50%,光伏发电效率不断提高,组件价格也在持续下降,电池的质量和技术水平也逐步走向世界前列。但是相比其他发电方式,我国光伏发电的成本仍然居高不下,其中,火力发电成本约0.4元/kW·h,水电0.2~0.3元/kW·h,核电0.3~0.4元/kW·h,风电0.6元/kW·h,但光伏发电的成本却高达0.9~1.0元/kW·h。在目前的技术水平条件下,光伏发电仍然严重依赖政府补贴支持,还没有具备独立参与电源市场竞争的能力,需要持续降低成本(尤其是电池生产成本),提升光伏产业市场竞争力。

除了生物燃料和太阳能之外,还有水电、风电等可再生能源。水电属于传统能源,发电成本较低,已在我国得到大规模发展;风电近年来在我国也得到了快速发展,风电建设规模逐步扩大,发电成本接近传统火力发电成本,但风电机组的设计和关键技术仍主要依赖从国外引进,低层次技术的同质化竞争比较严重,需要持续加大技术创新、提高核心竞争力。

2.4.4 积极推动一次能源向以电力为主的二次能源的转变

电力是最清洁的二次能源,“新常态”宏观发展环境下,随着我国工业化、城镇化以及生态文明建设的推进,一次能源向以电力为主的二次能源的转变将成为必然趋势,主要体现在3个方面:①煤炭的大量终端消费是引起我国环境问题的主要因素之一,将煤炭集中转换成电力再投入终端使用是减轻煤炭对生态环境破坏的有效途径,这也是美国等发达国家煤炭的主要或者唯一的利用形式。发电是煤炭资源利用的最好方式,未来煤电仍将在我国电力资源结构中占据主导地位。②传统二次能源如汽柴油的消费增长速度将逐渐放缓,而以电动汽车为主要代表的新能源汽车将得到快速发展。③随着城镇化的快速推进,人们日常生活用电量越来越大,对电能的依赖将不断增加,而对一次燃料的使用将逐渐下降。

2.5 实现能源和环境的协调发展

能源约束和环境约束越来越成为我国社会经济发展的刚性约束。从能源约束角度分析,一方面能源需求持续增长对能源供给形成很大压力。我国正处于工业化、城镇化进程加快的时期,能源消费强度较高。随着经济规模进一步扩大,能源需求还会持续较快地增加,对能源供给形成很大压力,供求矛盾将长期存在,石油天然气对外依存度将进一步提高。另一方面,我国资源相对短缺制约了能源产业发展。我国能源资源总量不小,但人均拥有量较低。资源勘探相对滞后,影响了能源生产能力的提高。同时,我国能源资源分布很不平衡,大规模、长距离地运输煤炭,导致运力紧张、成本提高,影响了能源工业协调发展。从环境约束角度分析,一方面煤炭是我国的基础能源,富煤、缺油、少气的能源结构较难改变。我国煤炭清洁利用水平低,煤炭燃烧产生的污染多,给生态环境带来很大压力。另一方面,我国能源技术相对落后影响了能源供给能力的提高。尤其是可再生能源、清洁能源、替代能源等技术的开发相对滞后,节能降耗、污染治理等技术的推广应用亟待加强,一些重大能源技术装备自主设计制造水平尚有待提高。此外,由于我国高能耗产业比重大,单位国内生产总值能耗排放高于世界平均水平,能耗强度高出世界水平近1倍,每人年均二氧化碳排放达到6t,接近欧洲、日本的水平,而且还在不断增长;在比较发达的东部地区以及一些西部地区,人均每年二氧化碳排放已经达到10t,超过欧洲和日本历史上的最高水平。

环境约束已对我国当前社会经济发展和人们的生活环境带来极大影响,近几年我国中东部地区出现的大范围雾霾充分说明了这一点。雾霾的产生与我国的能源结构、产业结构密切相关,解决雾霾问题必须加快调整以煤为主的能源结构、加快调整产业结构,必须抓住污染重点环节,实现煤炭清洁化利用,逐步提高天然气、LNG、电能等清洁能源的利用,加快推进城市煤改气、煤改电工程,严格控制新建、扩建高耗能产业,加快成品油质量标准升级,加快推广新能源汽车,加速淘汰老旧机动车;同时,加强区域联动,全社会共同参与应对雾霾,改善空气质量。


3 结语


能源生产革命是我国经济发展进入“新常态”形势下提出的一项重大战略举措,是一项长期性的艰巨任务,需要与国家发展战略、行业发展规划密切结合,需要我国政府部门统筹规划,提出目标、任务与具体措施,与能源消费革命、技术革命、体制革命同步实施,需要煤炭、电力、石油、天然气、交通运输、装备制造、工程建设等多行业、多部门分工协作、全社会共同推动。通过能源生产革命,不断调整、优化我国能源产业结构,提高能源利用效率,实现能源清洁生产与高效利用,保障我国新时期能源安全,实现社会经济可持续发展。相信能源生产革命、消费革命、技术革命、体制革命重大战略的实施,必将为我国能源行业发展乃至全社会经济发展产生重大影响,开创更加美好的未来。(来源:《化工进展》,2015 年第34 卷第10 期)

 

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