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能源转型怎么了?更新时间:2016-05-11    浏览次数:

作者:朱成章,清华大学电机工程系毕业,曾在燃料工业部,电力工业部,水利电力部下属的水电施工、设计、规划、计划部门及水利规划部门工作。现为教授级高级工程师,政府特殊津贴获得者,中国电力企业联合会业务咨询,中国能源研究会副秘书长,学术委员会主任,能源经济专业委员会副主任,中国国际工程咨询公司专家委员会委员,国际能源经济协会中国分会委员。

能源转型照理说应当用可再生能源替代化石能源,在化石能源中首先应当淘汰的是煤炭,但是实际情况是煤炭的比重在增加。原来全世界一次能源消费中,石油是第一资源,煤炭居第二位,天然气占第三位,据国际能源署(IEA)的统计, 2013年************次能源消费构成中,已改变为煤炭第一、石油第二、天然气还是第三,煤炭复辟了,又一次成为“能源皇帝”。

01 煤炭可能复辟?

在2014年莫斯科召开的石油大会上,卡迪尔哈斯大学教授沃肯˙艾迪加说,过去两百 年,人类经历了两次大的能源转型,1881年前后,煤炭在一次能源中的比重超过50%,开始替代薪柴,能源进入了煤炭时代,煤炭当之无愧登上了“能源皇帝”的宝座。1965年,石油比重超过煤炭,能源进入了石油时代,石油成为新的“能源皇帝”。

煤炭时代为84年,石油时代才50年,石油产量的顶峰在1973年,峰值为45%。石油 市场份额连续14年出现下滑。目前的一次能源消费份额是自1965年以来的最低值 。当石油退位让出“能源皇帝”,大家都以为由天然气接班。但是,沃肯˙艾迪加教授的答案却与众不同:“煤炭也许是复辟皇位,中国因素至关重要。”沃肯 ˙艾迪加展示的PPT上清晰显示,2015年石油与煤炭能源占比曲线将再次相交,交汇点为30%——31%之间。石油比例下降,煤炭比例上升,煤炭将重登“能源皇帝 ”的宝座。BP的2012年至2013年能源展望报告,也部分支持艾迪加的结论。中国是世界上消耗煤炭最多的国家,一般都认为中国因素对煤炭消费影响最大,实际上中国最近几年煤炭消费量在下降,沃肯˙艾迪加教授的预言能实现吗?

02 煤炭真的复辟了吗?

按沃肯˙艾迪加教授预测要到2015年煤炭才会超过石油,复辟“能源皇帝”,但据IEA的统计,2013年煤炭已经超过石油,复辟了“能源帝国”,但BP的统计,到 2014年煤炭还没有超过石油,石油还是“能源皇帝”。煤炭真的复辟了吗?

最近读到两篇文章,都谈到全球能源消耗和能源结构。一篇是《可再生能源是否 可“再生”——IEA最新数据解读》(刊载在《南方 能源观察》2015年11期,编译者为林之琳)。这篇文章的附图均系原文复制,看来不会是编译过程中弄错了数 字,后来又从《国际能源和电力统计手册2013年上册》中找到两年历史数据 (2010及2011年),并找到2012及2014年,2010、2011及2013年全球能源消费总量及比例构成,见表1 。在表中,石油2011年为31.5%,2010年为32.1%,一年里比重仅下降0.6个百分点,但2013年为27.3%,2011年为31.5%,两年间却下降了 34.2%,年均降2.1%,位2010至2011年降幅的3倍多,为什么2011年至2013年石油消 费大降?再者煤炭2010年为27.9%,2011年为28.8%,一年里煤炭比重上升了0.9个百分点,煤炭2011年比重为28.8%,2013年比重上升为30.5%,上升了31.7个百分点,年均升8.5个百分点,比2010年和2011年升0.9个百分点,可认为合理。如果石油降幅与上年同,每年降0.6个百分点,两年降1.2个百分点,则2013年石油比例为30.3%,也低于煤炭的30.5%。按照IEA的统计,2013年石油让位于煤炭似乎是合理的。让我们等待IEA和BP正式公布全球能源消费总量及比例构成来证实吧!


另一篇文章是中国能源研究会主办的《能源研究参考》2015年第7期,《我国能源发展进入转型期后面临的问题和发展重点》,后来又从《国际能源和电力统计手 册》找到BP统计的2011年核2012年的资料。BP的统计直到2014年仍然是石油比例高于煤炭,石油是32.6%,煤炭是30%,石油比煤炭高2.6个百分点。BP的统计数字如下表:

03 怎么折算?

现在统计世界能源生产量和消费量的有BP和IEA,这是我们经常接触的两个单位,从前面列举的两个数字可以看到,两个单位的统计数字总量和结构是不同的,同是2011年,一次能源消费总量IEA是131.11亿吨油当量,BP只有122.24亿吨油当量,BP比IEA少了8.87亿吨油当量,结构比例也有出入,这是什么原因呢?

一是各种能源折算成碳当量和油当量的折算标准不同,石油、天然气、煤炭、核能和水电质地各不相同,只有折算成统一的计量单位才能相加得出一次能源的消费总量,比如一吨石油、一立方米天然气、一公斤煤炭、一千瓦时核电、一千瓦时水电如何折算成标准煤、标准油。世界各国都有自己的折算标准;BP和IEA在折算时也有自己的标准,因此最后得出的一次能源消费总量和能源结构也有差异,所以如果有十个单位分别来统计世界一次能源的产量和一次能源的消费量就可以有十种不同的数字。


在IEA和BP的世界能源消费总量及构成中,至少有两个方面的差别:一是IEA在一次能源消费量中除计入水电和风能、太阳能光伏发电之外,还计入秸秆、薪柴等固体生物燃料。还计入液体生物燃料、气体生物质燃料;而BP则没有计入固体生物质燃料和液体、气体生物燃料。IEA统计中,把可再生能源分成三大块。

一块是水电,占全球2013年一次能源总供给的2.5%,占可再生能源总供给的17.8%;第二块是固体生物燃料,占全球2013年一次能源总供给的10.4%,占可再生能源中比例达到73.4%,第三块是其他可再生能源,包括地热能、液体生物质燃料、气体生物质、太阳能、风能和潮汐能等其他可再生能源,占全球2013年一次能源总供给的1.3%,在可再生能源中的比例在10%左右。在BP的统计中只计算了水电、风电和太阳能光伏发电的主要问题是没有计算固体生物燃料。我国在非化石能源统计中,最主要的问题是没有计算固体生物燃料,这一块在我国能源消费中比重也是比较大的。

二是在水电结算中,按IEA水电发电量折算中采用热工当量法折算,与BP水电发电量折算按火力发电煤耗折算比较。IEA水电折算油当量比BP大致相差3倍,如2011年BP水电为6.50百万吨油当量相应的IEA水电仅为2.3百万吨油当量。同样也会影响风电、太阳能光伏发电,发电量折算标准。我国非化石能源是以核电、水电、风电、太阳能光伏发电为主,而这些电源中以水电、风电、太阳能光伏发电为主的,我们采用火力发电煤耗折算,2020年能达到20%,如果用热当量折算,那么2020年非化石能源要达到20%是有困难的。

04 结语

能源转型是个大问题,前两次转型比较顺利没有出现“复辟”的情况,2013年煤炭复辟虽然还不能肯定,但只要石油和煤炭都在30%左右,随着石油比重的下降,煤炭比重的上升,总有一天煤炭的比重会超过石油,按IEA的统计口径可能会来得快些,煤炭是否会重登“能源皇帝”宝座并不重要,但相关的几个问题值得注意。




1 转型不是一帆风顺的转型,转型会有反复

转型出现反复的根本问题在于作为替代能源一方存在着这样那样的难题,而且这些问题不是那么轻易可以解决的,我们应当花力气去攻克这些难题。一是煤电,作为核电、水电、风电、太阳能光伏发电的配套能源,辅助电源是必不可少的,但它存在两个问题,一是煤电排放大气污染物,二是排放二氧化碳造成温室效应,引起气候变化,现在看来采取超低排放、近零排放,头一个问题是可以解决,但第二个问题解决起来比较困难;二是风电、太阳能光伏发电也有两个问题,一是电能成本太高,第二个问题是电能的随机性、间接性、不稳定性问题,头一个问题有人认为随着科学技术水平的提高,风电很快就可以低于煤电的成本,风电的直接成本可以降低,但考虑风电的消纳成本,恐怕很难做到低于煤电,第二个问题很难解决,三是利用天然气,天然气是化石能源中最干净的能源,可以称为准清洁能源,而且天然气资源很丰富,有的专家估计天然气可供人类使用1000到2000年,问题是一个是天然气价格太高,按同等热量比价,它比煤炭高4-5倍,用天然气发电,其上网电价为煤炭的一倍左右,比风电上网电价还高;另一个问题是天然气使用中要排放二氧化碳,这两个问题都很难解决。四是水电,水能资源是可再生能源,水电的质量比风电、太阳能光伏发电好,水电开发的问题是,一个是水电开发影响生态环境问题,另一个问题是水电弃水问题。头一个问题在水电规划设计上注意也是可以解决的,第二个问题要解决就比较困难,主要由于我国水电调节性能差,河流来水又季节性变化明显,过去靠水电、火电配合来解决,现在水电多的四川、云南不可能提供很多火电来配合,水火比例失调,在这种情况下,只能依靠需求侧设置季节性用户来适应。五是核电,近年来日本福岛核事故后,一些国家认为核电不安全,要去核化;我国一直认为核安全是可以解决的,发展核电是能源清洁化得途经,所以核电头一个问题是核安全,另一个问题是传统的核电在我国只能发展1.5-2亿千瓦,不能满足我国能源的需求,要加快研究快堆和聚变堆等新一代核电使他们尽快实现商业化。现在看来头一个问题是可以解决的,第二个问题还需要努力。六是储能,要发展新能源电力(风电和太阳能光伏发电),就要想办法解决随机性、间接性和不稳定性问题,解决办法有煤电配合、天然气发电配合,智能电网把新能源发电和用户响应配合,(由新能源发电解决电力消费)和储能。目前大规模储能还停留在理论上可行,并没有解决商业化问题,目前储能上做得比较多的是抽水蓄能电站。抽水蓄能电站是适应常规电站运行中削峰填谷,只能适应日负荷少量去峰电转移之用,由于储能的电量有限,不能适应风电、太阳能光伏发电大容量和大电量的转移。大规模储能技术的发展也是当前需要解决的问题。七是用户实现智能用电,将“面向用电的发电”改造为“面向发电的用电”,换句话说,就是要把过去根据用电的需求来发电,改为按新能源发电的可能来用电。要改造智能电网,改造智能电表,使用电紧跟新能源发电走,这样就不需要火电配合,不需要储能,依靠智能用电消纳新能源电力。这里的问题是如何改造智能电网和智能电表,另一个问题是如何将一般用户改造为智能用户,需要有什么样的电价鼓励机制。这是第三次能源转型中出现的新问题,需要探索。

能源转型需要研究的问题很多,不解决这些问题转型的速度和经济性就会受到影响,我们希望一些关键技术性问题要争取尽快取得突破。

2 一次能源总量计算中的折算标准问题

石油、天然气、煤炭、核电、水电和可再生能源如何折算成统一的一次能源数量,折算标准是个大问题。世界各国折算标准不同BP和IEA的折算标准也不同,最突出的问题是电力如何折算成标准燃料?IEA核电按一个标准折算,大致与BP相同,核电以外的电力按电力的热工当量860千卡/千瓦时计算,BP则将将所有电力都按火电煤耗计算,大致为按热工当量计算的3倍左右。我国可再生能源,非化石能源,主要是电力,非电可再生能源和非电非化石可再生能源的比例较小,因此用什么标准折算关系比较大。比如我国2020年要求非化石能源占一次能源消费的比重达到15%,按电力折算按火电煤耗计算可能超额完成,如按热功当量折算可能只完成6%-7%,故建议全球应规定可再生能源,包括电力、固体、液体、气体可再生能源有一个统一的折算标准。

3 可再生能源中固体燃料比重很大,应当计入。

IEA与BP在全球一次能源统计中,关键差别在于IEA计入固体可再生能源,BP则未计入固体可再生能源,据IEA统计,2013年全球一次能源总供给燃料构成中,可再生能源占14.2%,其中:水电2.5%,固体燃料10.4%,其他可再生能源1.3%,说明可再生能源中固体燃料所占比重最大,这部分燃料不计入,使全球一次能源总供给失真。我国可再生能源、非化石能源统计中也没有进入固体燃料,值得注意。

未来我们只能寄希望于新一代核电、新一代太阳能发电、天然气和化石能源清洁高效利用。能源面前难题很多,急需创新、创新、再创新,只有在创新中能源转型才能顺利进行,煤炭也不可能复辟。(《粤电集团》2016年第1期)

(本文转载自北极星电力新闻网)