混合设备:低碳电力拥抱未来

  • 2021-07-08 16:11:18
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2015年3月18日,天津市中心城区的燃煤电厂全部关停;3月20日,北京市长安街沿线的*后一家燃煤热电厂关停。

这种能源领域壮士断腕般的重大举措,不仅是京津冀一体化合作中,降耗减排、治理雾霾的需要,也是我国优化能源结构,实现能源发展低碳化和能源供给多元化的必然选择。

为此,我们约请中国工程院院士杜祥琬、中国煤炭经济研究会副秘书长牛克洪,结合我国能源结构的现实情况,从京津冀能源结构调整的区域性能源结构变化出发,分析经济新常态背景下,我国能源革命面临的新任务和新挑战,以及我国能源结构变化的新态势。以期对我国以电力为主的能源企业发展有所借鉴和启迪。

改革开放以来,我国经济、社会发展成就巨大。然而,这一巨大成就的取得具有非常明显的高碳特征。中国单位GDP能耗要比世界平均水平高出将近1倍。2013年,中国GDP占全球总量的12.3%,却消耗了全球能源的21.5%。当年全球平均每人排放5吨二氧化碳,中国人均排放了7.2吨。特别是我国一些经济发达的地区,人均碳排放已经超过了这一平均值,并且还在持续增长。造成中国目前这种高碳特征的主要原因是高耗能产业发展过多、过快,并伴有诸多浪费和不合理需求,此外,还有一个重要原因就是中国以煤为主的能源结构。

我国每年要消耗全球煤炭总量的50.4%,仅我国经济*发达的东部地区,就消耗了这其中的40%,其煤耗空间密度是全球平均值的12倍。更加严重的是,东部地区消耗的煤炭,约有一半被用于直接燃烧,排放出大量的二氧化碳和有害气体。其次是东部地区的人口密度是全国平均值的5倍,其汽车空间密度已经超过了汽车大国美国,油耗空间密度则是全国平均值的3倍。可以说,我国东部地区的环境负荷远远高于世界平均水平,而环境容量则明显小于全球平均值。我国经济的高碳特征已经产生了严峻的环境后果,已经踩上了环保红线。由此可见,粗放发展难以为继,向低碳转型时不我待。

化石能源:高效清洁利用

中国的未来乃至世界的可持续发展,迫切要求我们由工业文明走向生态文明,也就是要求我们转变生产、发展方式。而转变生产、发展方式的基础就是新的能源革命,即能源生产革命和能源消费革命。直白点说,就是要由黑色高碳走向绿色低碳,由粗放低效逐步走向节能高效。实践证明,中国要实行绿色低碳、节能高效发展,需要三个支柱:一是节能优先;二是煤炭和石油的高效洁净化利用;三是改善能源结构,发展非化石能源,包括可再生能源和核能。

今后几十年,煤炭和石油在一次能源结构中的占比虽然会逐步下降,但仍将是主导能源之一。因此,化石能源本身的高效洁净化利用具有重要的现实意义。特别是煤炭和石油一定要有天花板的概念,节能优先、控制总量。

相对于缺油、少气而言,中国的煤炭资源较为丰富。但是,相对于世界平均值而言,中国并不富煤。中国人均探明的可采煤炭储量只占世界人均平均值的67%,而中国煤炭储采比大约是35,世界平均值是118,这两个数据已经足以说明相对于世界平均值而言,中国的煤炭资源远远低于世界人均占有水平。因此,用煤也必须控制总量,既要高效、洁净、低碳使用,还要严格控制不合理需求。

特别是燃煤发电,一方面要提高燃煤电厂的清洁化,做好煤炭的脱硫、脱硝、除尘;同时也要提高燃煤发电的能效,即降低每千瓦时的发电用煤量。

终端能源中,直接燃烧的这一部分煤要用电或者气替代,这同汽车燃烧的油用电来替代一样,都是非常正确的方向,这方面有关的技术、标准、监管都是很重要的,这也是重要的能源变革。

非化石能源:逐步成为支柱

要实现能源的低碳化,让非化石能源逐步成为能源结构的支柱,必须靠可再生能源、核能和天然气这“三匹马”来拉动。只有这“三匹马”形成合力,互联互动,互相补充,共同努力,才能推动能源低碳化,才能较早实现对煤炭等化石能源的替代。

在可再生能源的利用中,比较成熟的是水电,并且还有一定的发展潜力,但会逐步趋于饱和。在一次能源结构中,水能大概能贡献10%左右,现在则是7%-8%的样子。非水的可再生能源,包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等,资源比较丰富,原理上没有障碍,但是,还有一些具体问题需要解决,发展可再生能源是全球共同的努力方向。

核能是未来地球可持续发展的能源,日本福岛核事故以后中国和全球核电发展受到一定影响,但是,各个主要核电国家通过认真分析,都确定了继续发展核电的方针,全球核电格局基本上是稳定的,这主要有三个原因:**,对核事故认识充分,分析、总结、吸取经验教训,核电安全的技术水平和管理水平进一步提高;第二,核电作为洁净、低碳、稳定、高能量密度能源,其基本优点并没有改变;第三,人类对低碳能源的客观需求。我国目前有核电机组21台,装机容量1902万千瓦,发电量约只占全国发电量的2%,在建机组27台,装机容量2953万千瓦。安全、稳定、规模发展核电是中国的理性选择。从目前核裂变电站到未来的受控核聚变电站,是一个必然的科学发展方向和历史过程。

低碳电力:未来能源发展方向

电力发展的水平,要用发电量来衡量,装机容量的多少跟电源的结构有关,如果都是太阳能、风能,就要多一点装机,因为运行时数少;

如果都是核电的话,就不用装那么多机,因为运行时数长,我们*终要的是电量,以发电量作为衡量标准才是科学的。

目前电力在终端能源中的比例大概是20%多一些,直燃煤和直燃油的使用要尽量用电替代。因此,应调整电力结构,提高非化石能源发电比例。人类未来必须依靠可再生能源,这是世界发展的共同趋势,也是我国未来的战略选择。

因此,中国要制定合理的电力发展战略和目标。如果把世界各个发达国家的电力和能源消耗数据进行分析,就会产生这样一个概念,即“两类发达国家”——美国、加拿大是**类发达国家;欧洲和日本则是第二类。从用电情况来看,美国、加拿大人均耗电量超过1.3万千瓦时,欧洲和日本各国人均电耗则是约7000千瓦时。这两类发达国家的能耗、电耗,很值得我们思考。欧洲国家和美国现代化水平是相近的,人均GDP水平接近,都达到了约5万美元,但是,经济增长和能源增加并不是####的正比关系,同样的发达水平,低能耗才是先进指标,说明能效高。因此,中国走向现代化绝不能拿美国的耗能和耗电量做标准,否则是非常危险的。

我们应该争取少耗能、少耗电,这样的社会才是符合我们通常所说的资源节约、环境友好型的社会。能源电力的消耗,不是越多越好:如果以欧洲、日本国家为参照,我国还有不到1倍的人均发电量增长空间,而从欧洲、日本等国的发展经验来看,等到一定发达程度后,经济继续发展,但人均能耗、电耗不再提高且基本稳定,甚至还能下降,这得益于产业结构调整和能效提高。对我国而言,全社会都要倡导高效、节能、低碳的生产和生活方式,这对社会生活水平的提高和老百姓(603883,股吧)素质的提高都是大有好处的。

当前,全世界都在向绿色、低碳、可持续转型,我们必须以战略眼光和国际视野积极面对和参与这场竞赛,切实加强基础性和应用性研究,抓住历史的机遇,争占能源新科技革命的战略制高点。这是建设创新型国家、实现中华民族伟大复兴的必然要求。

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