再電氣化實現中國能源轉型發展的根本途徑

制藥設備2019年12月02日

  當前,受氣候變化、環境污染、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,在各國推進能源轉型過程中扮演著日趨重要的角色。可以說,全球范圍廣泛推進的能源轉型本質上是一次“再電氣化”的過程。不同于傳統工業化時期的電氣化進程,這一輪再電氣化進程具有三個突出特點:1是生產環節大規模開發利用清潔能源,實現對化石能源的替換和發電能源占一次能源消費比重的提升;2是消費環節電能的利用范圍大大擴大、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;3是以“大云物移”為代表的現代信息技術與能源行業的深度融合,使電能生產利用各環節的智能化、互動化水平顯著提升。

  中國作為世界上最大的發展中國家和以煤為主的能源生產及消費大國,在此輪能源轉型中,將面臨資源天賦、環境保護、技術瓶頸等諸多困難和障礙。特別是目前中國經濟發展進入“新常態”,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行結構優化調劑,需要更好地轉型路徑頂層設計。“再電氣化”發展戰略的提出,聚焦中國能源基本問題,給出了一條體現中國特色和發揮中國優勢的能源轉型之路。

  1“再電氣化”反映出當前中國能源轉型的“焦點”和“痛點”

  中國能源轉型必須統籌兼顧“資源可持續、環境友好、安全可靠、經濟可承受”,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,逐漸下降化石能源依賴,建立以低碳、清潔能源為主導的能源系統,實現能源、資源、環境的協調可持續發展,這是中國能源轉型的“焦點”。

  構建適應高比例新能源發展的能源系統是能源轉型的重心和關鍵。長時間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展面臨一系列的挑戰。新能源大規模集約開發,和分布式能源、微電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。客觀上還存在系統優化資源配置和安全穩定控制不足之處,如部分風光水資源富集地區棄風、棄光、棄水現象嚴重等。這也成為中國能源轉型的“痛點”。

  對癥能源轉型的“焦點”和“痛點”,需要將更多的風、光等清潔能源轉化為電能使用,即在生產和消費側同步提高電氣化水平。中國發電用能在一次能源供應中的比例已達42%,領先美國、日本、德國等發達國家( 5%——40%),電能占終端能源消費比例約22%,與美國、日本、德國等發達國家(2 %——28%)差距不大;但清潔能源發電占比約1 %,遠低于世界平均水平(約25%),人均用電量約4100小時,低于OECD國家平均水平(約6000小時),進一步提升電氣化水平的潛力巨大。因此,在生產環節大力發展風、光等清潔能源發電,加大對傳統化石能源發電的替換力度,在消費環節加大電能對其他終端用能形式的替換力度,積極推動新一輪電氣化進程,實現能源生產側和消費側的“再電氣化”,為中國未來成功實現能源轉型開出一劑良方。

  2“再電氣化”給出了破解當前能源基本矛盾的根本實現途徑

  能源是人類活動的物質基礎,其根本目的是滿足人民日益增長的高品質能量需要,能源供給與需求的不匹配、不適應,是能源發展的根本矛盾。當前,社會發展與人民生活對于能源的需求主要出現低碳、清潔、高效、智慧四大特質,如何以一種經濟、合理的能源供給方式滿足四大特質的能源需求,是破解中國當前能源基本矛盾的根本實現途徑。

  “再電氣化”有利于能源生產側與消費側的集中控碳與脫碳,增進能源低碳轉型。“再電氣化”在能源生產環節將更多的非化石能源轉化為電力使用,替換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. %,減排二氧化碳約1.7億噸;同時通過把煤炭以發電情勢集中利用,可采用碳捕獲、利用與封存(CCUS)等技術進行集中控碳與脫碳;另外,在消費環節用電能替代煤炭、石油等化石能源消費,實現消費環節的碳減排。

  “再電氣化”有利于大氣污染防治,支持能源清潔轉型。“再電氣化”在能源生產環節利用清潔能源發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,相當于減排煙塵、二氧化硫、氮氧化物約100萬噸、700萬噸、2 0萬噸。隨著我國火電機組除塵及脫硫脫硝升級改造,依照《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》規定,2020年全國所有具有改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放(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、 5、50毫克/立方米),可進一步實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,可有效下降煤炭等化石能源的消費量和由此帶來的污染物排放,實現能源體系向清潔化發展。預計“十三五”期間,我國通過居民采暖、生產制造、交通運輸等領域的電能替代,可新增電量消費約4500億千瓦時,減排煙塵、二氧化硫、氮氧化物約 0萬噸、210萬噸、70萬噸。

  “再電氣化”有利于提高整體能源利用效力,推動能源高效轉型。電力作為二次能源,可以由幾近所有一次能源轉化得到,可獲得性高,同時電能可以通過電動機等高效率轉化方式,便捷地轉化為機械能、熱能等一切人類活動需要的能源形式。另外,電能的終端利用效率最高,可以到達90%以上,燃氣的終端利用熱效率約為50%——90%,燃煤的終端利用效力最低,通常不高于40%。綜合來看,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個百分點,能源強度下落 .6%。2016——20 0年期間,預計電氣化水平平均上升1個百分點,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,可實現與互聯等信息技術更便捷和精準的互動。另外,通過與高級傳感、通信、自動控制等技術有機融會,電力具有自我管理與恢復、兼容性強等特點,滿足多元化的能源消費需求,推動能源消費從單向、被動的用電方式,向互動、靈活的智能化用電方式轉變。

  “再電氣化”全面契合黨中央治國理政的一系列部署,是五大發展理念對中國能源基本問題的一次聚焦

  5大發展理念是引領中國當前發展全局、更加有效應對各種風險和挑戰、不斷開辟中國發展新境界的根本思想保證。深入貫徹5大發展理念,是中國能源行業實現更高水平轉型發展的應有之義。“再電氣化”全面契合“創新、調和、綠色、開放、同享”的精神本質,是五大發展理念對中國能源基本問題的一次聚焦。

  契合創新發展理念,“再電氣化”不是“縱向”的也不是漸進式的提升,而是“橫向”的跨界乃至顛覆性的“重新定義”。傳統的電氣化更多的強調終端或“源、、荷”某一部分的技術升級帶來的電能指標變化,而新一輪電氣化是包括了從生產到消費全環節的系統升級。技術方面,需要對包括生物燃料電池、碳捕捉利用和封存等前沿技術,大規模儲能、大型先進壓水堆、高溫氣冷堆等重大關鍵技術的試驗示范項目,煤電節能減排、柔性直流輸電等先進成熟技術,和依托核電、特高壓輸電等重點能源工程進行技術創新;體制機制方面,需要對包括輸配電價改革、電力市場建設、政府簡政放權等一系列體制機制進行創新。

  契合協調發展理念,結構優化,綜合平衡,產業協同,孕育衍生新商業模式。“再電氣化”本質是以電為核心,尊重不同類型能源品質屬性,兼顧進行能源結構優化,綜合平衡和產業協同,將調和的理念貫穿于能源計劃、建設、運營的全過程。計劃層面,堅持能源系統優化,構成不同能源品種、不同專項、不同區域、上下調和的統籌規劃,提高協調發展水平。建設層面,通過能源產業布局的優化,實現調結構的目標,尤其要大力淘汰落后產能,化解傳統能源過剩產能。運營層面,發掘能源系統優化能力,實現轉型升級的目標。特別要增強電力系統的調峰能力,促進新能源和電的和諧共進,提高能源系統運行效率。另外,“再電氣化”將以電力為動力、數據為紐帶,將能源、信息、交通充分融合,由此孕育衍生的新商業模式將成為新型智慧能源系統的基礎。

  契合綠色發展理念,通過效率和效益提升,將“綠色含量”作為發展品質的度量。綠色是構筑人與自然和諧共生、可持續發展的基礎,也是電氣化發展的本色。這其中不但包括了以風、光、水等清潔能源為主的能源結構綠色化;還包括了煤炭綠色開采和清潔利用、煤電超低排放升級改造、能效升級等能效綠色化;同時,積極實施電能替代工程,提高電能在終端能源消費中的比重,培育良好的市場服務和運用環境,形成用能質量綠色化;通過用能習慣的不斷培養糾正,將節能意識潛移默化的根植于每個人心中,構成用能習慣的綠色化。最終,將“綠色含量”滲透到社會生活的點點滴滴,成為人類社會發展品質的度量衡。

  契合開放發展理念,統籌國際國內兩個大局,保障開放條件下的能源安全。中國在國際上率先提出以互聯電為核心的全球能源互聯概念,并與巴基斯坦、蒙古等周邊國家規劃建設互聯電,不斷擴大“核電走出去”等一系列跨國合作,并積極參與全球氣候治理和公共產品供給,提高中國在全球經濟治理中的制度性話語權。另一方面,國內市場開放度不斷提高,愈來愈多的民營經濟融入能源轉型與電氣化進程,諸多不適應的市場經濟障礙隨著新一輪改革被打破。“開放”的電氣化進程成為新時期改善民生、推動民主、增進和諧的助推器。

  契合共享發展理念,釋放改革紅利,不斷趨向人人享有資源可持續、經濟可承受的清潔能源供應的“全面電氣化”。“再電氣化”是“全面電氣化”的中間進程。一方面,要加大能源扶貧力度,通過光伏扶貧,重大能源工程扶貧等精準扶貧措施,提升能源普遍服務水平。另一方面,加快城鄉配電等能源基礎設施的建設與改造,為廣大人民群眾用上優良能源創造條件。同時,通過智慧能源系統,使愈來愈多的人在享用清潔能源的同時,也可以選擇成為清潔能源的生產者。隨著區塊鏈等新一代智慧化技術的不斷普及,將不斷釋放“共享”的力量,向著人人享有資源可持續、經濟可承受的清潔能源供應的“全面電氣化”時期不斷邁進。

  “再電氣化”是在對我國能源電力發展歷程高度總結、當前所陷桎梏深入洞察、未來演進趨勢有力把握的基礎上作出的科學判斷,通過生產環節的綠色電氣化,消費環節的廣泛電氣化以及全部系統的智能電氣化,總攬推動了能源革命的全面調和,兼顧謀劃了能源轉型的全面升級,成為構建中國清潔、低碳的新型能源體系的根本途徑。

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