「中國式」能源優化之路

多元化是未來能源發展的方向,我國適合走一條多能互補、因地制宜、因時制宜的能源結構優化發展之路。

“中國式”能源優化之路

人們從大自然中獲取能源,初期必然是相對單一的。這以薪柴時代和煤炭時代最為典型。隨著科技進步和生產力的發展,石油時代後期已出現化石能源的油、氣、煤與非化石能源“四分天下”且新能源快速發展的局面。而即將進入的後石油時代,更以多能源並舉共同為清潔高效的需求做貢獻為特徵。能源的發展已突破了作為燃料和動力的侷限,已向化工原料方向大踏步前進,繼油氣化工之後煤化工也在艱苦探索中頑強地成長。

因時因地制宜

能源構成的優化、能源時代的更替是一個漸變的歷史過程。它主要是以量變的積累,去迎來快速變更期的躍進(革命)。後者的出現,則須以科技發展使新興能源產業趨於成熟、從而有能力以優勝劣汰在市場上較快替代曾居優勢的老能源為條件。我國目前尚居能源的煤炭時代。能源優化的進程不但受限於我國的資源稟賦,也在相當程度上受限於體制改革的進程和能源科技水平。在這樣的條件下,我國想在短期內達到石油時代後期的能源構成水平則需要付出很大的努力,關鍵是要創造必要的條件。實踐多次證明,欲速而不達,就像要預定十天的飯卻令久飢之人兩天去吃完一樣,會違背解困的初衷。

在我國這樣一個幅員遼闊、資源和經濟發展水平相差很大的國家,特別要強調因地制宜,切忌不顧實際情況的一刀切。這種差別突出表現在地緣上的東中西間、南北間,也表現城市群與邊遠鄉村間、沿海與內地間。每個特殊的地域可能有其能源的特長,也會有其特短。總而言之,發揮特長避免特短就是優化能源構成提高能源效率的初衷。

為此,筆者強調不僅要有全國的,也要有各大經濟區甚至各省的能源發展戰略和發展規劃。應該要求全國一盤棋、有統一的方向,但也要允許有各區的特點、發展重點和發展步伐,在統一的能源構成優化大方向上有各自的能源構成模式。應以農村和偏遠地區能源構成優化為十九大提出的鄉村振興戰略服務。有了這樣的指導思想,可能就不會在華北平原一方面為難以禁止的大量秸杆被棄置燃燒而發愁,另一方面出現因強令煤改氣卻無力將管輸氣和進口LNG導入分散的農村居民點的尷尬局面。

因地制宜的發展戰略,與搞地方保護主義有嚴格的不同。例如,我國南部在強調油氣煤貧乏的同時,從能源國產供應上則應強調沿海核電站的佈局、強調西南地區大型水電群的西電東輸,就不會有江西省拒絕接受長江上游水電群的高壓輸電線路的怪事。

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供應多元化

油氣發展中常規與非常規並舉且非常規油氣發展速度更快,已成為業內的新常態。廣義的非常規,還包括深和超深水油氣、超重(稠)油、瀝青砂和油頁岩等。值得強調的是,天然氣的概念在實踐中有所擴展:從地下資源上看包括了二氧化碳、氦氣,未來天然氣水合物也可投入商業開發;從可燃氣上看許多統計中包括了煤制氣(甲烷)、液化石油氣(LPG)甚至高爐煤氣。

認識中分歧較大的,是煤的未來地位。煤的大量非環保方式的利用,帶來了許多負面影響。因而,許多人望煤興嘆,恨不得去之而後快。實踐驗證了兩個基本認識:1.在本世紀相當長的一段時間內,我國社會的發展和經濟的運行還離不開煤炭。它作為一類寶貴的資源仍將做出巨大的貢獻。從國情的基本面上看,這在我國尤為突出。2.經過努力,特別是依託科技的發展和劣質煤從供應側剔除,煤炭的生產和消費是可以逐步做到與環境友好的。我國的許多大中型電廠,現在就己達到了環保和節能的要求。這種努力,正是資源型經濟轉型和能源構成優化中必須完成的任務。當然,在全國完全做到此點還要有一個過程。它在任何國家都不可能是一蹴而就的。

在能源時代更替過程中,煤炭消費總量和在能源構成中的比例趨於減少是不可避免的。但這種減少是市場運作的結果,應避免以行政命令方式規定某地區在指定時間內削減××萬噸這種一刀切式的簡單關閉。未來煤炭作用的發揮,還體現在深加工上。近年我國在煤制氣、煤化工、煤的電熱共軌多聯產上持續的攻關,已使其處於世界領先的水平,已經看到了煤制氣、煤化工可以進入能源市場的曙光。我國多單位組成的科研團隊正開展核能/可再生能源與煤炭耦合的低碳複合能源系統研究,以前者的制氫技術耦合煤氣化工藝生產燃料和化學品,從而取消了水煤氣變換工藝,大為減少了碳排放。

此外,我國的煤炭與生物質、垃圾、汙泥,含油泥漿等耦合發電的成功,也為環保做出了貢獻。這些成果的出現,預示著我國的煤化工可以走中國式的穩健發展道路,在與環境友好的基礎上為經濟發展持續做出重要貢獻。

在水電上中國雖起步較晚,卻利用後發優勢取得持續發展。僅以2006至2016年期間的水電消費量而論,世界的平均年增速為2.85%、中國為10.31%,由佔世界的14.3%提高到28.9%,成為世界第一水電大國並使水電技術處於領先水平。而許多國家水電陷入停滯狀態(美國同期水電消費年增率僅為0.87%),甚至局部興起炸壩削減水電之風。我國在長江、黃河上游系統,已建成的和繼續建設的大中型水電站群令世界矚目。我國世界領先的超高壓長途輸電電網配合在能源供應上起著重要作用,部分電力還輸往東南亞鄰國。與水利結合的水電事業發展已成為我國能源發展中的特色之一,併為美麗中國做出貢獻。

與水電類似,我國核電也迅速發展。僅以2006至2016年期間的核電消費量而論,世界的平均年增速為0.70%、中國為14.54%,由佔世界的1.95%提高到8.14%,成為世界第三核電大國。居世界第一位的美國,同期核電消費年增率僅為0.23%。中國一直穩步發展核電,以科技進步推動其升級換代。我國第三代壓水堆核電的技術水平和成本,均居世界領先水平。特別是我國已列入《“十三五”國家戰略性新型產業發展規劃》的以鉛合金作冷卻劑的第四代核能系統走在世界前列,成立了鉛基堆產業創新戰略聯盟,形成了具有自主知識產權的技術系列。它已成為小、微型核動力的優選技術路線,開始示範性的商業應用。

核電和水電,已成為我國對外技術輸出的名牌之一。以地浸法開採的沉積型鈾礦勘探,我國也取得了重大進展。專家預計,2020年地浸採鈾產能將佔我國天然鈾產能的90%以上。這為我國核電的快速持續發展和能源優化造創了資源條件。中國正探索核能的小型化利用,中廣核和清華大學聯合利用已成熟的低溫供熱堆技術在華北建立了供暖示範。在實現了批量模塊化後,建設時間縮短至二三年,成本也大幅降低。這為我國園區供熱和消除霧霾,提供了新的選擇。

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消費結構多元化

多能互補協同發展的基本理念 經濟的發展在越來越大的程度上突破了簡單的供應-消費對應模式,形成了複雜而巨大的網絡。能源供應側因地因時制宜的發展、能源獲得方式的多元化必須在消費側統一,在形成穩定高效而的同時能適應消費量峰谷起伏的靈活供應方式。

眾所周知,一次性能源的相當大部分被轉化成了電力。而電網的平穩高效運行,就需解決某些能源上網的巨大峰谷差問題。當它與消費產生的峰谷差正向疊加時,保障供應的問題就更加突出。這就要求多能之間發展上的和諧互補、應用上的密切契合,從而形成現代能源系統的基本理念。科技發展所創造的雲數據系統和互聯網平臺,使這一基本理念的實現有了可能。

分佈式能源,可作為新的能源發展方式 經濟發展的巨大不平衡性,高耗能的城市群和工業區的出現,促使能源供應和消費間的空間分離越來越大。人們的應對思路也很明確,即建設強大的能源輸送網。事情總有兩面性。這種方式不僅建設耗資巨大、本身運行耗能高,而且運行不靈活,很難實現上述的能源互補作用。於是,人們另闢蹊徑,建設相對分散的分佈式能源。多種新能源的發展、經濟發展的區域均衡化,以城市群、城鎮化為特色的發展方式,為這一用能方式創造了條件。

靠近供應區發展能源消費,在規模不等的大、小能源消費中心附近因地制宜的發展多樣化的能源生產,成為優化能源佈局的基本思路之一。我國正在興建一些大型新城(如雄安),若干大城市內往往形成不同特色的片區,城市周邊正新興起一個個新區。新興經濟體發展和城鎮居民率的提高,將主要依託新型鎮區的發展,特別是成為我國發展特色之一的各種工業園區、自貿區、空港新城等等。研究認為,我國新增能源約50%集中於這些供應消費一體化的小區。

這裡不但可以有遠源的電力、油氣等能源規模輸入,也可有近源的多種新能源(風能、光伏、生物質熱電聯產、地熱能)生產和利用,甚至一些人夢想的屋頂發電、後院風電……多種用戶與電網雙受益的方式,都有可能逐步實現。這種發展方式,更適合大量秸杆類生物質能的就近利用。2018年初,國家能源局《關於開展“百個城鎮”生物質熱電聯產縣域供熱示範項目建設的通知》得到熱烈響應,第一批就推出了涉及20個省市和新疆生產建設兵團的136個項目。實踐證明,這是最合理的發展模式。在許多地方為光伏發電上網而等待中央補貼和上網照顧時,江蘇提前兩年實現了“十三五”光伏裝機容量中的指標上限,實現了100%的本地消納,其中分佈式利用佔41.7%。

能源互聯網為變化著的能源供應側和消費側合理的互補式生產與利用提供了技術支持,依託大數據平臺的智能化調節,更容易保障能源系列的高效清潔運行。能源的分散化、智能化,為能源轉型開闢了新路。

多種形式的蓄能,是重要的高效運營和調節手段 欲維持現代能源系統的高效持續運行,除了及時的調節調度外,蓄能是不可或缺的環節。正是從這點出發,被譽為“未來學家”的裡夫金在其名著《第三次工業革命》中提出的五大支柱中的兩個為能源互聯網和能源儲存方式。它的實際應用關乎供應和需求兩方面,要求雙方密切配合。從微觀上說,有多種類的蓄電池。它可以是固定式的,也可裝置於移動載體(如電動汽車)上。從宏現上說,常見的有蓄能水庫,在電力富餘時將水抽蓄至上水庫,需要時再驅動水輪機發電將水還存於下水庫中。目前,我國已完成了多套蓄能水庫的建沒。而起作用最大的是油氣的儲備,可把它按用途和管理方式分為戰略性和戰術性儲備兩類。前者為應對重大突發事件所造成的重大供應短缺,往往由國家層面去實施基礎建設和管理;後者一般由各類公司和經營單位進行,許多國家對其儲備量(相對規模)有明確的下限規定(低於下限後必須補足),卻不干涉其具體運作。上述的分類管理在石油上表現更為明顯,在經歷了上世紀的兩次石油危機後趨於完善。經合組織國家(OECD)建立了龐大的石油戰略儲備,在必要時可按其國際能源署(IEA)的規定進行統一的應對、調度。但近年由於突發重大供應短缺的可能性趨小,兩類儲備的界線有所模糊,如美國就允許戰略性儲備用於經營性調節,甚於用於平抑油價波動。國際上天然氣儲備的重點放在戰術性儲備上,主要用於調峰。但對歐洲來說,戰略性儲備體現在陸上最大的格羅寧根氣田的作用上。它大量產能平時不動用,保障了整個歐盟出現大幅度的供應缺口時的應對。

我國多種蓄能方式的研究,目前尚處於起步階段。油氣的儲備己有所發展,但與歐美相比、與需求相比,石油特別是天然氣的儲備顯得滯後。我國石油的戰略儲備水平明顯低於IEA對其成員國的規定,對各級戰術儲備也缺乏明確的法規約束,更缺乏調控進而無法具備影響價格的能力,致使我國在國際市場上的話語權受到影響。這與我國作為世界頭號油氣進口大國和主要生產、消費國的地位是不相稱的。如前所述,這也是缺乏調峰手段,是冬季氣荒“常態化”的重要原因之一。

顯然,能源儲備運輸基礎設施的不足已成為我國能源系統明顯的短板,為其創造適合發展的金融和營運條件成為改革中必須解決的問題。對多種能源的蓄備,不應再限於“頭痛醫頭,腳痛醫腳”的被動應付,應從經濟和能源轉型、從能源發展戰略的高度予以重視,既要有短期的應急計劃,又要有中長期的發展規劃,不能再走只重視能源數量而忽視配套設施從而影響其發展質量的老路了。

從目前的實踐和認識看,各方面一致的是必須加快能源構成的優化,有所分歧的是這個過程需要多長時間(或者當前能達多高的速度)、用什麼方法去完成。這就必然涉及能源發展的戰略問題。

“中國式”能源優化之路

利用國內外兩種資源

不同國家有不同的國情:有的國家(如日、韓)能源特別是油氣,難以自給,只能走依賴進口之路;歐佩克國家油氣資源豐富且國內需求不高,是傳統的出口國。美國能源(特別是油氣)資源豐富,是世界名列前茅的能源生產和消費國,曾一度高度依賴油氣進口,但近些年來得力於頁岩油氣的大發展,反而成為能源(包括油氣)的淨出口國並可能對國際能源市場產生重大影響。應該說,美國基礎能源和新能源並重、充分利用清潔高效的基礎能源(包括優質煤),堅持廣義多元發展的“新能源現實主義”(New Energy Realism),是符合其國情、有利於其經濟發展的。

中國和印度這樣的資源稟賦特殊、人口眾多的發展中大國,則必須走國內外兩種資源並重的道路。首先,要盡力挖掘本國能源供應的潛力,基礎能源和新能源並重,優先利用符合資源特點和生產力發展水平的基礎能源。這之中包括利用廉價的煤炭,並盡力使之符合環保要求。其次,要注重油氣公司的國際化經營運作,充分利用進口大國在供需基本平衡甚至供大於需的國際市場上的話語權保障油氣的進口。

在進口油氣上,我們要避免兩種傾向。一種傾向是,誇大進口的“危險性”。這種傾向認為,進口等於讓敵對勢力卡住了我們的脖子,使我國陷入被動局面,危及國家安全。冷戰後的國際形勢表明,和平和發展是主流。在中國強大的經濟和軍事實力面前,沒有人願意也沒有人能夠阻斷向中國出口油氣和大宗商品。油氣輸出國唯恐失掉中國這個最大的市場,會不斷加強雙方的貿易往來。特別是我國實行和平友好的外交政策、秉持平等互利的能源集體安全觀,與油氣出口國和運輸過境國之間的友好關係、互利的貿易往來為能源安全創造了條件。另一種傾向是,忽視國際政治中的不確定性和自然災害等突發事件的影響。無論是在國際油氣開發還是在國際貿易中,我們都要有應變的準備,要注重援助輸出國經濟發展和加強基礎設施建設,在各界人民中深耕細作,鞏固友好合作。在油氣進口中深受“亞洲溢價”之苦、缺乏定價權的狀況必須改受。中國原油期貨在上海國際能源交易中心正式掛牌交易,意味著有可能扭轉這一態勢,實現中國的議價權並改變國際交易中的被動局面。

應對突發事件、增加進口選擇主動權的重要措施,是進口來源的多元化。從不同地區不同國家進口不同品種(如天然氣中管道氣和LNG)的油氣,與鄰近的進口國(如日本、韓國)相比,我國還是做得比較好的。

節能放在首位

從經濟的高質量發展上看,能源大系統的各子系統各環節都存在提高效率即節能的問題,多種文件上都曾把它列為“能源戰略之首”,有人曾從強調重要性出發稱其為“第一能源”,意為其地位在各個具體的能源種類之上。節能提效不但使整個國家、各類企業、各個家庭少花錢多受益,而且從根上保障了經濟的高質量持續發展,利於保護環境、社會和諧。但在過分強調高速發展的情況下,首先關注的是“有沒有”(如有無電、氣可用)的問題、關注GDP增速,而未能充分關注能源生產和使用的效率,以致我國單位GDP的耗能量(能源強度)直到2016年仍是世界平均水平的1.55倍,是典型發達國家的數倍。導致我國對節能關注不夠的原因之一還在於缺乏具體的考核指標和監督方式,無法把節能與業績優劣聯繫在一起。即使是宏觀的指標(如全國的能源消費強度)也僅只是附帶性的在年末提及,無法落實到具體部門和單位。在經濟轉型、要求高質量發展的新時期,這種粗放型的發展方式必須改變,即把節能是能源首要工作的理念真正落到實處。

從工作的重點看,多把經濟的結構型節能、大型企業運營中的節能放在首位,無疑是正確的,是節能工作的大頭。這一工作的成效,也容易用能源生產/消費彈性係數、單位GDP耗能量等宏觀指標審視和管理。但過去的工作對消費側包括佔能源消費較大比例的民用和建築節能注意很不夠,似乎先注意有無房子可用,尚無力顧及是否合乎現代節能的要求。

國家能源專家諮詢委員會委員江億,在討論供暖中提出的例子發人深省。如以電取熱,經過煤到電、電經輸送和熱效率不高的電熱器變熱的幾次轉換,只有很少一部分能量被有效利用,至少使用電動空氣熱源泵就可減少相當部分的電耗。如果農村房子不保暖,無論是氣用還是用電都事倍功半。從我國從高速發展向高質量發展、從長期和可持續角度看,應該而且現已有能力在全國各領域中、在包括建築民居等各方面認真注意節能了。短期內增加的少量投資,將換來長久的效益和實惠。令人高興的是,我國已有許多專門的節能蓄能研究、諮詢機構,有許多企業通過市場機制實行著這方面的運作。

在能源發展上強調節能和高質量,在能源的供應和消費上強調多種能源多方式的高效、互補,強調充分利用國內外兩種資源,並在進口中力求來源、品種、方式的多元化。這就是筆者倡導的能源發展戰略思維的“廣義多元化”。


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