从弃电、气荒教训看能源优化进程(下)


来源:能源杂志   时间:9058-11-06 15:41:48


北极星火力发电网讯:改革是项系统工程,其实施和在经济上获得“改革红利”也需要一定时间。但如果不能及时到位,就会影响到原拟的能源构成优化目标。

(来源:微信公众号“能源杂志” ID:energymagazine 作者:张抗)

能源发展的因时因地制宜

我国目前尚居能源的煤炭时代。能源优化的进程不但受限于我国的资源稟赋,也还在相当程度上受限于体制改革的进程和能源科技水平。我国的新能源在装机总量上可居世界前列,但有许多核心科技上却还受制于他国,在其与替代能源间的市场竞争力上尚有很大差距。在这样的条件下,我国想在短期内达到石油时代后期的能源构成水平则需要付出很大的努力,关键是要创造必要的条件。实践多次证明,欲速而不达,就像要预定十天的饭却令久饥之人两天去吃完一样,会违背解困的初衷。

在我国这样一个幅员辽阔、资源和经济发展水平相差很大的国家特别要强调因地制宜,切忌不顾实际情况的一刀切。这种差别突出表现在地缘上的东中西间、南北间,也表现城市群与边远乡村间、沿海与内地间。每个特殊的地域可能有其能源的特长,也会有其特短。进而言之,发挥特长避免特短就是优化能源构成提高能源效率的初衷。为此,笔者强调不仅要有全国的,也要有各大经济区甚至各省的能源发展战略和发展规划。应该要求全国一盘棋、有统一的方向,但也要允许有各区的特点、发展重点和发展步伐,在统一的能源构成优化大方向上有各自的能源构成模式。

笔者强调,应以农村和偏远地区能源构成优化为19大提出的乡村振兴战略服务。有了这样的指导思想,可能就不会在华北平原一方面为难以禁止的大量桔杆被弃置燃烧而发愁,而另一方面却出现因强令煤改气而无力将管输气和进口LNG导入分散的农村居民点的尴尬局面。因地制宜的发展战略与搞地方保护主义有严格的不同,如我国南部在强调油气煤贫乏的同时,从能源国产供应上则应强调沿海核电站的布局、强调西南地区大型水电群的西电东输,就不会有江西省拒绝接受长江上游水电群的高压输电线路的怪事。

多元化是能源发展的必然

新能源之特别有生命力就在其新。目前仅有风能、太阳能、生物质能、地热能进入其统计报表。可以预见,本世纪中期他将大为突破上述局限,许多目前尚在实验室研究、甚至若干仅为理论设想的能源类型将在本世纪末进入规模性的商业生产。

氢能就是一个实例。作为能源和燃料电他,氢能己在若干发达国家进入实用,我国也开始将其作为战略性新兴产业布局、建立了一系列的制氢和加氢站,数十家产学研单位成立了中国氢能联盟。此外,某些风力和光伏电站可就近生产电解氢、氧,他可充分利用高峰产出期难以输入电网的电量。

生物质能这一人类最古老的用能方式,现今以全新的姿态进入商业性运营并以多种形式参与能源供给,其贡献将日趋加大。我国生物质能的现代利用开始较早,虽走了一段弯路,但却在很少得到直接财政补助的条件下顽强发展。这使他以“接近燃煤的价格、接近天然气的排放”而具有适应市场要求的生存能力。从而在今后环保要求强化时更具有大发展的潜力。2017年我国有一定规模的生物基燃料生产、供热服务企业已逾千家,小型企业近万家,每年生物质成型燃料用量超过1000万吨且以年增率大于50%的高速增长。这进一步启发我们能源构成优化的道路、方法是多元的,消除雾霾也不一定只是煤改气。即使在京津冀地区的偏远地区的县、镇也可利用其经济合理运输半径内大量的生物基能供热,特别是发展热电联供。

生物质能的商业利用传统项目是生物基燃料乙醇。目前全球生产方式还主要依靠由玉米、木署、甜高粱等粮食作物,为消化陈化粮、重金属超标粮、霉变粮,也为调整粮食构成创造了条件。

业内更加关注的是以纤维素制乙醇的第二代生物基燃料技术,其不与粮食类作物争地和广阔的原料前景引人入胜。此种利用方式在美国和巴西已有重大进展,我国在某些项目上也达到先进水平,但在使其具备市场竞争力上还要做大量工作。我国在上述目标中也要求到2020年实现纤维素燃料乙醇5万吨级装置示范运行,2025年实现规模化生产,关键是要求开发出具有中国知识产权的成套技术。

全球2000至2014年地热利用总量的地热泵产能分别增长4.64倍和9.46倍,简便易行的中、浅层地热利用倍受重视。我国在地热资源利用上整体处于滞后状态,但近年已开始全国性的地热资源调查,显示有巨大的发展潜力。针对其特点,因地制宜的发展中低温地热资源利用,作为多能源互补的重要手段值得关注。目前在雄安新城的建设中已将其列为专题去研究,特别期待在东部农村地区供暖中发挥作用。

基础能源供应的多元化

油气发展中常规与非常规并举且非常规油气发展速度更快成为业内的新常态,而广义的非常规还可包括深和超深水油气、超重(稠)油、沥青砂和油页岩等。值得强调的是天然气的概念在实践中有所扩展:从地下资源上看还包括了二氧化碳、氦气,未来天然气水合物也可投入商业开发;从可燃气上看许多統计中包括了煤制气(甲烷)、液化石油气(LPG)甚至高炉煤气。

认识中分歧较大的是煤的未来地位。煤的大量非环保方式的利用带来许多负面影响。因而许多人望煤兴叹、恨不得去之而后快。实践验证了两个基本认识:

1、在本世纪相当长的一段时间内,社会的发展和经济的运行还离不开煤炭,他作为一类宝贵的资源仍将做出巨大的贡献。从国情的基本面上看,这在我国尤为突出;

2、经过努力,特别是依托科技的发展和劣质煤从供应侧剔除,煤炭的生产和消费是可以逐步做到与环境友好的,我国的许多大中型电厂现在就己达到了环保和节能的要求。这种努力正是资源型经济转型和能源构成优化中必须完成的任务。

当然,在全国完全做到此点也还要有一个过程,他在任何国家都不可能是一蹴而就的。在能源时代更替过程中,煤炭消费总量和在能源构成中的比例趋于减少是不可避免的。但这种减少是市场运作的结果,而应避免以行政命令方式规定某地区在指定时间内削减多少万吨这种一刀切式的简单关闭。未来煤炭作用的发挥还体现在其深加工上。

在水电上中国起步较晚,但却利用后发优势取得持续发展。仅以2006至2016年期间的水电消费量而论,世界的平均年增速为2.85%、中国为10.31%,由占世界的14.3%提高到28.9%、成为世界第1水电大国并使水电技术处于领先水平。而许多国家水电陷于停滞状态(美国同期水电消费年增率仅为0.87%),甚至局部兴起炸坝削减水电之风。我国在长江、黄河上游系统已建成的和继续建设的大中型水电站群令世界瞩目,与世界领先的超高压长途输电东送电网配合在能源供应上起着重要作用,部分电力还输往东南亚邻国。

与水电类似,核电也迅速发展。仅以2006至2016年期间的核电消费量而论,世界的平均年增速为0.70%、中国为14.54%,由占世界的1.95%提高到8.14%、成为世界第3核电大国。居世界第1位的美国同期核电消费年增率仅为0.23%。值得注意的是国外多年来一直存在反核电的舆情,有时此问题竟沦为选举中煽动民粹的工具。在日本福岛核电事故后此风又有所抬升,使世界核电大国法国、韩国的核电近年有略减之势。但中国一直稳步发展核电,以科技进步推动其升级换代。

能源消费结构的多元化

经济的发展在越来越大的程度上突破了简单的供应-消费对应模式,形成了复杂而巨大的网络。能源供应侧因地因时制宜的发展、能源获得方式的多元化必须在消费侧统一,形成稳定高效而同时又能适应消费量峰谷起伏的灵活供应方式。

众所周知,一次能源的相当大部份被转化成电力,而电网的平稳高效运行就需解决某些能源上网的巨大峰谷差问题,当他与消费产生的峰谷差正向叠加时保障供应的问题就更加突出。这就要求多能之间发展上的和谐互补、应用上的契合密切,从而形成现代能源系统的基本理念。科技发展所创造的云数据系统和互联网平台使这一基本理念的实现有了可能。

经济发展的巨大不平衡性,高耗能的城市群和工业区的出现使能源供应和消费间的空间分离越来越大。人们的应对思路也很明确,即建设强大的能源输送网。但事情总有两面性,这种方式不但建设耗资巨大、本身运行耗能高,而且运行不灵活、更难实现上述的能源互补作用。于是另寻蹊径,建设相对分散的分布式能源。

多种新能源的发展、经济发展的区域均衡化和以城市群、城镇化为特色的发展方式为这一用能方式创造了条件。靠近供应区发展能源消费,在规模不等的大、小能源消费中心附近因地制宜的发展多样化的能源生产,成为优化能源布局的基本思路之一。

能源互联网为变化着的能源供应侧和消费侧合理的互补式生产和利用提供了技术支持,依托大数据平台的智能化调节便容易保障能源系列的高效洁运行。能源的分散化、智能化为能源转型开辟了新路。

欲维持现代能源系统的高效持续运行,除了及时的调节调度外,蓄能是不可或缺的环节。正是从这点出发,被誉为“未来学家”的里夫金在其名著《第三次工业革命》中提出的五大支柱中的两个为能源互联网和能源储存方式。他的实际应用关乎供应和需求两方面,要求双方的密切配合。

我国多种蓄能方式的研究尚处于起步阶段。油气的储备己有所发展,但与欧美相比、与需求相比,石油,特别是天然气的储备显得滞后。石油的战略储备水平明显低于IEA对其成员国的规定,对各级战术储备也缺乏明确的法规约束,更缺乏调控、进而无法具备影响价格的能力。致使在我国在国际市场上的话语权受到影响,这与我国作为世界头号油气进口大国和主要生产、消费国的地位是不相称的。如前所述,这也是缺乏调峰手段,使冬季气荒“常态化”的重要原因之一。

显然,能源储备运输基础设施的不足已成为我国能源系统明显的短板,为其创造适合发展的金融和营运条件也成为改革中必须解决的问题。对多种能源的蓄备,不应再限于“头痛医头”的被动应付,应从经济和能源转型、从能源发展战略的高度予以重视,既要有短期的应急计划,更要有中长期的发展规划,不能再走只重视能源数量而忽视其配套设施从而影响其发展质量的老路了。

不同国家有同的不同国情:有的国家(如日、韩)能源,特别是油气,难以自给,只能走依赖进口之路。美国能源(特别是油气)资源丰富,是世界名列前茅的能源生产和消费国,曾一度高度依赖油气进口,但得力于页岩油气的大发展,已经成为能源(包括油气)的净出口国并可能对国际能源市场产生重大影响。应该说,美国基础能源和新能源并重、充分利用清洁高效的基础能源(包括优质煤),坚持广义多元发展的“新能源现实主义”(New Energy Realism)是符合其国情、有利于其经济发展的。

中国和印度这样的资源禀赋特殊、人口众多的发展中大国则必须走国内外两种资源并重的道路。首先尽力挖掘本国能源供应的潜力,基础能源和新能源并重,优先利用符合资源特点和生产力发展水平的基础能源,这之中包括利用廉价的煤炭并尽力使之符合环保要求。同时注重油气公司的国际化经营运作,充分利用进口大国在供需基本平衡甚至供大于需的国际市场上的话语权保障油气的进口。

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