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传统增量近极限 经济发展亟待能源变革

来源:中国工业报 发布日期:2013-02-28

      现状:能源结构亟待优化

      今年是贯彻落实党的十八大精神的开局之年,也是实施“十二五”规划承前启后的关键一年。可以预见,随着工业化、城镇化程度的快速提高;消费结构的迅速升级;社会结构转型加快,社会主义市场经济体系不断完善,城乡二元结构向城乡一体化格局转变等,这些因素将直接推动能源需求,从现在起并在未来较长时间内都会保持较快增长态势。

      在能源需求不断增加的同时,资源环境等因素对提升能源供应能力的约束却是越来越强。受生态环境容量、开发条件、技术能力等诸多因素的限制,未来国内能源供应提升潜力较为有限,保障供应的压力不断增大。

      当前,我国能源对外依存度持续走高。由于我国能源供应能力特别是油气供应能力远低于未来需求,要保障我国未来经济社会发展所需能源,则必须依靠国际市场。数据也表明,这种程度正在不断加深。从2009年开始,我国原油对外依存度已突破了50%,2010年则达到了54.8%。

      这种对外依存趋势对我国的能源安全已产生重大威胁。国际原油价格的波动已经能够时刻影响到我国经济发展。据测算,国际油价每上涨1美元,我国就需要多支出14亿美元。与此同时,价格高企的原油也是我国输入性通货膨胀的根源之一。原油价格的上涨会直接造成交通运输、石化、轻工等相关产业成本的增加,并引发煤炭、电力、建筑等其他基础性产业,以及众多终端消费品价格的升高,压低企业利润和产品的国际竞争力。

      从战略全局来看,中国的能源结构亟待优化。与发达国家相比,我国煤炭消费比重偏高,而油气及清洁能源比重偏低。

      按照国际可比口径统计,2009年我国一次能源消费结构中,煤炭所占比重比美国高出约45个百分点,比日本高约46个百分点,比世界平均水平高约40个百分点;油气所占比重比美国低约42个百分点,比日本低约39个百分点,比世界水平低约34个百分点;清洁能源所占比重比美国低约3个百分点,比日本低约 7个百分点,比世界平均水平低约7个百分点。而终端能源消费结构中,我国煤炭所占比重又比美国高34个百分点,比日本高28个百分点,比世界高26个百分点。由此可见,以煤为主的能源消费结构给中国带来了多方面的困扰和压力。

      国际金融危机以来,世界主要国家竞相加大能源科技研发投入,着力突破节能、低碳、储能、智能等关键技术,加快发展战略性新兴产业,抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争的制高点。高效、清洁、低碳已经成为世界能源发展的主流方向,非化石能源和天然气在能源结构中的比重越来越大,世界能源将逐步跨入石油、天然气、煤炭、可再生能源和核能并驾齐驱的新时代。

      为此,我国急需进行深层次的能源结构变革,不断调整和优化,开拓新的市场空间,降低煤炭比重,提高天然气、核电、可再生能源等低碳和无碳能源比重,实现能源结构的多元化和清洁化,是我国当前乃至今后很长时期能源工业都会面临的重大课题和挑战,也是未来发展方向。

      火电:合理利用煤炭资源 实现清洁使用综合利用

      中国富煤少油的资源禀赋条件决定了,煤炭在未来很长时间内仍将是重要的能源形式之一。那么,合理利用煤炭资源就是中国当前最核心也是最亟待解决的问题。清洁燃烧技术为煤炭的充分利用提供重要的技术手段和途径。

      实现煤炭的清洁使用和综合利用,是我国煤炭产业发展的必然选择,也是实现我国能源清洁、高效、低碳发展的关键。未来我国应通过提高煤炭选洗加工比例,推广清洁燃烧,积极发展资源综合利用,控制污染物及温室气体排放等多种途径,提高煤炭开发利用。

      清洁燃烧技术中,超超临界发电技术较为成熟,效率比同容量的常规超临界机组可以提高5%以上,污染物排放率较低,是提高煤炭发电效率的现实有效途径。目前,超超临界机组的发展方向是提高蒸汽参数,进一步降低发电煤耗。新一代超超临界机组蒸汽温度将提高到700℃,热效率达到50%~55%,二氧化碳排放量将比目前投运的超超临界发电机组减少15%左右。“十二五”期间,我国将研发具有自主知识产权的超超临界60万千瓦等级和100万千瓦等级各系列机组设计、制造和运行技术,逐步开展120万千瓦~150万千瓦等级的超超临界机组研究。

      循环流换床技术具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物易于处理和调节性好等优点,可以燃用煤矸石、煤泥、洗中煤等劣质燃料,是国际公认已商业化的洁净煤燃烧技术。世界上单机最大容量循环流化床锅炉发电机组已经达到60万千瓦,我国自主研发的60万千瓦超临界循环流化床锅炉发电示范工程也于2011年7月开始建设。发展更大容量和超临界蒸汽参数的循环流化床锅炉技术将成为下一步研究的主要目标。循环流化床技术的广泛应用将使我国西北、东北、西南等地区的煤矸石、洗中煤、褐煤以及高硫煤资源得到更有效的利用。

      IGCC发电是将煤气化和燃气—蒸汽联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术。IGCC实现了能量的梯级利用,能够大幅度提高热效率,在目前技术条件下,热效率已达43%~45%,今后有望达到更高。同时IGCC机组的环保特性良好,污染物的排放量仅为常规燃煤电站的十分之一。世界范围内,大型 IGCC机组已经运行10年以上,我国也已经开始了首座IGCC示范电站运行,在总结运行经验后,该技术在我国的西北、东北、西南地区将会进入大规模发展的阶段。

      核电“坚持“热堆—快堆—聚变堆”发展路径 加快技术进步

      我国人口众多,能源需求总量巨大,但人均能源资源较为缺乏。大力发展核电是缓解我国能源供应紧张局面、提高自主供应能力、应对气候变化的必然选择。
当前我国在核电设计领域已经形成了一支专业配套、结构合理的核电设计队伍,具备自主设计30万千瓦、60万千瓦和百万千瓦级压水堆核电站能力,以及承接多个项目的设计力量,也具有成套出口30万千瓦级压水堆核电机组的能力。

      目前,核电设备的最核心部件,如反应堆压力容器,以及堆内构件、控制棒驱动机构、核电主泵、爆破阀等,中国相关企业已开始生产研发,通过依托第三代核电AP1000技术项目,以及中国具有自主知识产权的三代核电技术、项目,中国核电设备制造企业有望实现更大的突破。

      在发展思路上,为适应我国核电的大规模建设需求,必须加快我国核电技术进步。坚持“热堆—快堆—聚变堆”的技术发展路径。在适度发展二代改进型压水堆核电站的基础上,加快引进和消化吸收第三代核电技术;持续推进快增值中子反应堆等第四代核电技术研发和示范项目,确定我国第四代核电技术的发展方向;积极参与核聚变的国际合作研究。加强关键设备的科研攻关,尽快实现设计自主化和制造自主化,提高批量化生产能力,保证主要原材料和关键零部件国产化。

      国家有关部门已经明确,“十二五”时期我国只安排沿海厂址的建设,同时提高技术准入门槛,新建机组必须符合三代安全标准。今后一段时期,核电产业将致力于全面提升我国装备制造业水平。加快建设现代核电产业体系,打造核电强国。到2015年,运行核电装机达到4000万千瓦,在建规模1800万千瓦。

      风电:规模化开发格局初步形成 并网成最大难题

      我国风能资源十分丰富,且风能是目前最具有利用前景和技术最为成熟的一种新能源,它已经呈现出规模化发展态势。截至2011年底,我国风电并网装机容量达到4505万千瓦,是2005年的49倍,占我国发电装机容量的4.3%。2011年我国风电发电量732亿千瓦时,占全国发电装量的1.6%。目前我国已经建成多个连片开发地区,装机规模达到数百万千瓦的风电基地,规模化开发格局初步形成。

      风能并网发电是全球普遍采用的一种新能源利用形式。不过迄今为止,全球几乎所有的大规模电网均是依据火电特征设计的,具有十分苛刻的技术要求。而风能的特点是,密度每时每刻都在发生变化,风电这种不稳定和非连续性,已经成为风电并网的最大难题。

      大规模储能的提出,给风电并网并实现规模化大发展提供了最现实的可靠保障。此外,风电直接利用也是风电开发的一种重要形式,这种应用方式可以适用于某些用电负荷较大,同时对电力质量要求不高的企业,如海水淡化、电解工业等。因此,将风能发电、大规模蓄电以及风电直接使用三者综合考虑,是发展适合我国国情的风电技术与利用重要方向。

      发展新能源是我国能源结构以及安全战略的必然选择。但当前,与太阳能发电技术相比,我国规模化高效蓄电技术装备的发展水平和支持力度都是相对滞后的。以风力发电为代表的可再生能源开发过程,包括电力生产、运输、使用过程,对于大规模蓄电储能技术均提出了最为迫切的研发要求。研究开发高效、清洁、环境友好的蓄电储能技术,特别是液流电池技术,进行风电直接应用模式的创新,是我国风电发展的重要途径。

      “十二五”主要项目建设:酒泉基地,规划到2015年装机容量将达到1200万千瓦。哈密基地,规划到2015年装机容量将达到500万千瓦。河北基地,规划到2015年装机容量将达到1100万千瓦。蒙西基地,规划到2015年装机容量将达到1300万千瓦。吉林基地,规划到2015年装机容量将达到 600万千瓦。山东沿海基地,规划到2015年装机容量将达到800万千瓦。

      水电:2015年全国常规水电装机可达2.6亿千瓦

      当前我国发展水电的基本思想是坚持“积极有序发展”。尽管水电开发涉及到的问题很多,但是在能源变革中,其未来在能源机构中的所占比重及重要意义都不容小觑。

      下一步,我国将计划全面推进金沙江中下游、澜沧江中下游、雅砻江、大渡河、黄河上游、雅鲁藏布江中游水电基地建设,有序启动金沙江上游、澜沧江上游、怒江水电基地建设,优化开发闽浙赣、东北、湘西水电基地,基本建成长江上游、南盘江红水河、乌江水电基地。统筹考虑中小流域的开发与保护,科学论证、因地制宜积极开发小水电,合理布局抽水蓄能电站。到“十二五”时期,开工建设常规水电1.2亿千瓦、抽水蓄能电站4000万千瓦。到2015年,全国常规水电、抽水蓄能电站装机分别达到2.6亿千瓦和3000万千瓦。

      太阳能:加大太阳能热发电技术设备研发投入

      太阳能资源在我国较为丰富。太阳能发电方式,主要有光伏发电和光热发电两种,目前我国以光伏发电为主。综合两种发电的性能特点分析,近期我国大型太阳能发电基地建设可以光伏发电为主;但中长期来看应以光伏和光热并举的技术发展路线,在条件适宜的地区,开展大规模太阳能热发电站的建设。

      下一步要在推进太阳能光伏发电建设的同时,加大对太阳能热发电技术和设备的研发投入,开展试验示范电站建设,尽早启动太阳能热发电市场,推动技术和设备的进一步成熟,使太阳能热发电在我国能源结构调整和节能减排中发挥积极作用。

      目前,光伏发电产业仍存在许多问题,其中最主要的问题就是“材料”、“市场”两头在外,即每年我国95%的高纯多晶硅需要进口,而95%以上的太阳能电池销往国外。光伏产业链中我国仍处于低端。此外,光伏发电产业尚缺乏设备组制造核心技术和专利,部分关键部件技术和设备制造需要引进,设备与工艺研究脱节,人才匮乏,企业自主创新能力严重不足。政府相关部门应当给予政策支持,加快研究强制性立法、财政补贴、税收政策等,促使行业的不断发展。

      非常规天然气:有望成为未来天然气供应重要组成部分

      我国煤层气、页岩气等非常规天然气资源非常丰富,具有很好的勘探开发前景。据统计,深埋2000米以内的浅层煤层气可采资源量为363.81万亿立方米,陆域页岩气可采资源潜力为25.08万亿立方米。如果给予合理引导开发,非常规天然气有望成为未来我国天然气供应的重要组成部分,缓解我国优质能源资源相对不足的局面。因此,我国应积极开展非常规天然气资源的勘探,并将煤层气、页岩气等纳入到矿产资源序列,实行国家一级管理。由于非常规天然气开发投资大、单晶单井产量低、见效慢、收益低,我国可适当给予非常规天然气生产企业优惠和政策支持。

      具体来看,煤层气是我国近中期非常规天然气中最为现实的气源,具有巨大开发潜力。经过十几年的勘探时间和理论研究,煤层气开发已进入了规模化开发阶段。但我国煤层气开发中还面临着矿业权与煤炭矿业权重叠、配套运输和利用设施缺乏、行业管理规范缺失等问题,需要国家出台相关产业政策予以解决。

      国际上页岩气开采技术已经趋于成熟。当前,美国已进入了页岩气快速发展阶段,页岩气产量已接近其天然气总产量的五分之一。通过大力开采页岩气,美国实现了天然气产量的持续增长,并在2009年成为世界上最大的天然气生产国,大大减少了对进口天然气的需求。

      与美国等国家相比,我国页岩气开采的一些关键性技术还有待突破。虽然在钻机等装备制造方面已经具备了较强的技术和生产能力,但在系统成套技术和一些单项配套技术方面还存在差距。我国页岩气普遍埋藏较深,开采难度较大。为推动我国页岩气开发,应合理借鉴美国等国家模式,选择成熟矿区,通过与国外公司技术合作,构建页岩气技术开发体系,尽快掌握符合我国页岩气特点的勘探开发配套技术。

      “十二五”主要项目建设:非常规天然气开发区块:建成沁水盆地寺河、潘河、成庄、潘庄、赵庄和鄂尔多斯盆地柳林、韩城-合阳煤层气地面开发项目,推进山西、辽宁、安徽、河南、重庆、四川、贵州等省市重点矿区煤层气井下规模化抽采。

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