云南能源流向與系統(tǒng)優(yōu)化路線圖分析

陳旭東 潘克西 朱漢雄 沈倩倩 潘子依

復旦大學碳排放與環(huán)境大數(shù)據(jù)研究所

云南能源流向與系統(tǒng)優(yōu)化路線圖分析

陳旭東 潘克西 朱漢雄 沈倩倩 潘子依

復旦大學碳排放與環(huán)境大數(shù)據(jù)研究所

云南以水電為主的清潔能源發(fā)展迅速、成果顯著，但新興的天然氣產(chǎn)業(yè)，需求有限、舉步維艱。在對云南能源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況進行初步實地調研的基礎上，系統(tǒng)分析了云南能源流向關鍵節(jié)點數(shù)據(jù)的基本構成和內在聯(lián)系，分品種、分用途闡述云南能源生產(chǎn)調入、加工轉化，直至終端消費的主要模式和變化趨勢。以云南能源“十三五”規(guī)劃目標為基準，設定高、中、低三個情景，展現(xiàn)云南保水控煤、穩(wěn)油增氣的能源建設藍圖，探索能源系統(tǒng)優(yōu)化的可行路徑。

能源流向；系統(tǒng)優(yōu)化；情景分析；云南

Abstract: Hydropower as main clean energy in Yunnan province develops rapidly and has enormous effect, but there is limited demand for new emerging natural gas industry, which develops in a difficult way. The authors carry out preliminary field research on energy and industry development conditions in Yunnan province and analyze basic composition and internal relation of energy flow key node data in Yunnan province. The article introduces main modes and changing trend of energy production or inflow, processing or transformation till end users according to different types and purposes. The authors set high, middle, low scenarios to demonstrate energy construction blueprint of keepingwater, controlling coal, stabilizing oil and enhancing gas according to ‘13th 5year’ planning target as baseline and explore feasible roadmap of energy system optimization

Key words: Energy Flow, System Optimization, Scenarios Analysis, Yunnan

Fund Item: Chinese Energy Flow and Carbon Emission Spatio-Temporal Database (Fudan University Big Data Research Institute, 2017), Chinese Coal Flow and Sub-Sectors Coal-Consumption Quality Analysis (United Nations Climate Change the 3rd National Information Bulletin,National Development and Reform Committee, 2016), Yunnan Province Energy and Industry Development Survey under the Background of'One Belt One Road' (Fudan University Summer Holiday Social Practice College Level Special Item,2017), Countries along ‘One Belt, One Road’ Line Natural Gas Development and Chinese Clean Energy Analysis (Fudan University Xiyuan Project, 2017)

能源流向圖能清晰、直觀地展示從生產(chǎn)調入、加工轉化，直至終端消費的云南能源利用全景全程，能核算并系統(tǒng)闡明各個環(huán)節(jié)能源數(shù)據(jù)的基本構成與內在聯(lián)系，是研究云南能源問題、判斷云南能源形勢的理想工具和科學方法。云南能源流向圖始于本地的水電、煤炭生產(chǎn)和油氣的外部調入；經(jīng)加工轉化應用于鍋爐、車輛等終端設備。各個環(huán)節(jié)銜接密切、脈絡清晰，具有內在的系統(tǒng)性和數(shù)據(jù)相關性。如圖1所示[1]。

圖1 云南能源流向圖2015

1 云南能源流向的關鍵數(shù)據(jù)與主要環(huán)節(jié)

1.1 生產(chǎn)調入量

2015年，云南生產(chǎn)調入能源總量15 381.8萬t標煤（按電熱當量法折算，下同），其中云南本地生產(chǎn)一次電力（主要為水電）6 826.6萬t標煤，煤炭3 326.2萬t標煤；外部調入煤炭2 979.1萬t標煤、油品1987萬t標煤、原油0.1萬t標煤，天然氣104.1萬t標煤，電力44.3萬t標煤。

1.2 可供消費量

可供消費量是生產(chǎn)調入量扣減調出量（包括中轉、出口、境外輪船和飛機在境內加油等）和庫存變化之后，可供本地消費的能源量。作為以水電為主的清潔能源生產(chǎn)大省，云南向省外輸送大量電力。2015年，云南共計調出能源5 856.6萬t標煤，其中調出電力3 387.8萬t標煤，占電力生產(chǎn)總量的49.6%；調出煤炭1 311.2萬t標煤、焦炭365.3萬t標煤、油品333萬t標煤。

《易經(jīng)》64卦，每一卦由陰爻和陽爻組成，陰爻“— —”為0，陽爻“——”為1；64卦“兩兩非覆即反”，既是相覆對峙或陰陽對稱系統(tǒng)，又是數(shù)量平衡對稱系統(tǒng)；陰陽消長就是數(shù)量增減，陰陽與數(shù)量為一體，即“定性”與“定量”為一體?？鬃訉憽敦孕騻鳌窌r也許只知陰陽，而不知陰陽就是數(shù)量，數(shù)量就是陰陽，導致64卦卦序在數(shù)量平衡對稱分布方面存在著缺陷。針對這個數(shù)千年存在的缺陷，本文將論述缺陷存在的原因，提出解決缺陷的路徑和方法，修復與更正64卦卦序的數(shù)理邏輯缺陷。這也許會對《易經(jīng)》的研究和應用產(chǎn)生劃時代的重要意義。

2015年，云南能源可供消費總量為9 478.3萬t標煤。其中電力3 482.28萬t標準煤，占可供消費總量的36.74%；煤炭4 193.4萬t標煤，占可供消費總量的44.25%；油品1 597.1萬t標煤，占可供消費總量的16.85%，天然氣83.14萬t標煤，占可供消費總量的0.88%。

1.3 終端消費量

2015年，云南能源終端消費總量為8 766.3萬t標煤。農(nóng)業(yè)部門能源消費量204.9萬t標煤，占全省終端能源消費總量的2.3%。其中，焦炭消費量最大，為159.8萬t標煤，占整個農(nóng)業(yè)部門的79.0%；其次為電力42.56萬t標煤，占21.0%；天然氣消費量僅為0.13萬t標煤。

工業(yè)部門的終端能源消費量由能源利用和非能源利用（主要作為工業(yè)原料、材料）兩部分構成。2015年，云南工業(yè)部門終端能源消費量為6 106.3萬t標煤，占全省終端消費總量的69.7%。其中，能源利用5 685.0萬t標煤，占工業(yè)部門消費量的93.1%；用作原料、材料等非能源利用475.3萬t標煤，占工業(yè)部門的6.9%。工業(yè)終端能源消費中，煤炭1 023.1萬t標煤、煤制品1 114.8萬t標煤（其中焦炭851.5萬t標煤）、原油0.04萬t標煤、油制品171.5萬t標煤、天然氣79.1萬t標煤、熱力18.4萬t標煤、電力2 755.6萬t標煤、其他能源71.0萬t標煤。用作原料、材料等非能源利用消費中，煤炭431.7萬t標煤、煤制品41.8萬t標煤、油制品1.74萬t標煤。

2015年，云南交通部門終端能源消費量1 335.8萬t標煤，占全省終端消費總量的14.5%，其中98.9%為油制品。

2015年，云南商業(yè)部門終端能源消費量250.6萬t標煤，占全省終端消費總量的2.9%。主要為電力（125.2萬t標煤，占50%），消費油制品25.8萬t標煤，占10.3%；煤炭86.8萬t標煤，占34.6%；煤制品11.43萬t標煤，占4.5%；天然氣1萬t標煤，占0.4%；熱力0.09萬t標煤，占比不足0.1%。

2015年，云南居民終端能源消費量637.6萬t標煤，占全省終端消費總量的7.3%。主要為電力（363.2萬t標煤，占57.0%）；消費油制品45.1萬t標煤，占7.1%；煤炭214.0萬t標煤，占33.7%；煤制品15.0萬t標煤，占2.4%；天然氣0.2萬t標煤，占比不足0.1%。

2015年，云南建筑終端用能消費145.6萬t標煤，占全省終端消費總量的1.7%。主要為電力（82.0萬t標煤，占56.3），消費油制品40.0萬t標煤，占27.5%；煤炭22.5，占15.5%；煤制品1.1萬t標煤，占0.8%。

2015年，工業(yè)依然是云南最主要的終端能源消費部門，交通次之，然后是其他第三產(chǎn)業(yè)和居民，商業(yè)和農(nóng)業(yè)用能占比較小，建筑業(yè)最少。

2 云南能源發(fā)展的基本特征與需求情景分析

2.1 發(fā)展歷程與基本特征

在2010～2015年的5年時間里，云南能源消費總量從2010年的8 674.2萬t標煤增加到2015年的10 356.6萬t標煤，年均增長3.6%。其中，煤炭從9 027.6萬t到8 840萬t，年均為-0.4%的負增長，占比從2010年的56.7%下降到2015年的41.0%，呈總體快速下降態(tài)勢，期間在2013年達到消費峰值的10 789.6萬t；石油從899.1萬t增加到1 108.3萬t，年均增長4.3%，占比在15%上下微幅波動；天然氣從3.64億m3大幅增長到7.98億m3，年均增長17%，占比從2010年的0.56%到2015年的0.76%，遠低于預期；非化石能源（以水電為主）從457.6億kWh到1161.0億kWh，年均增長20.5%，比從24.0%迅猛上升到41.6%，取代煤炭成為云南第一大能源。參見表1和圖2。

2.2 能源需求總量與情景設置

綜合考慮經(jīng)濟增長、環(huán)境保護、節(jié)能減排等多種因素，設置高、中、低三個情景，基于能源消費彈性系數(shù)法及相關產(chǎn)品產(chǎn)量和單耗測算得到2020年云南能源及分品種消費數(shù)據(jù)。

建設“國家清潔能源基地”是云南省“十三五”時期的重點任務和主要抓手，對接國家戰(zhàn)略（“生態(tài)文明”和“一帶一路”）、拓展市場需求（本地消納、國內東送、跨國外輸），云南將引領全國的能源增長。與此同時，鐵路等“五網(wǎng)”大型基礎設施的集中大規(guī)模建設，將實質性提升云南經(jīng)濟的發(fā)展水平，帶動電力、鋼鐵、建材、化工等主要用能行業(yè)快速發(fā)展。高情景下，設置GDP年均增速為10%，能源消費彈性系數(shù)為0.5，到2020年全省能源消費總量將達到13 200萬t標煤，年均增長率為5%。

中情景以云南能源“十三五”規(guī)劃目標為基準設置，到2020年全省能源消費總量為12 300萬t標煤，年均增長率3.5%，能源消費彈性系數(shù)0.4，GDP年均增速8.5%左右。

低情景下，全省能源消費總量為11 700萬t標煤，年均增長率2.5%，能源消費彈性系數(shù)0.3。詳見表1和圖2。

2.3 煤炭：消費量變化趨于平穩(wěn)，占比微幅下降

表1 云南省一次能源消費關鍵數(shù)據(jù)表

圖2 云南能源消費變化趨勢圖（2010～2020年，萬t標煤）

作為傳統(tǒng)的主體能源，煤炭以長時間的大占比有力地支撐和推動了云南經(jīng)濟社會的發(fā)展。在經(jīng)歷了最近3年的快速下降之后，未來云南煤炭消費量的變化將趨于平緩，占比年均下降1%左右。到2020年，低情景下占比約為35.5%，消費量約為8 307萬t，年均增長-1.2%；中情景下占比約為36.0%，消費量約為8 856萬t，呈現(xiàn)零增長；高情景下，考慮到鐵路網(wǎng)、能源保障網(wǎng)等大規(guī)模的建設，以及天然氣消費的有限增長，預計煤炭消費量將微幅增加到9 504萬t，年均增長1.5%，占比仍為36.0%。

2.4 石油：消費量、占比都將有所上升

云南石油消費在經(jīng)歷了“十二五”前期的快速增長之后，近年來逐漸趨于平穩(wěn)，占比維持在15%左右。到2020年，低情景下消費量為1503萬t，年均增長6.3%，占比為18.5%；中情景下，消費量為1 538萬t，年均增長6.8%，占比18.0%；高情景下，消費量為1558萬t，年均增長7.1%，占比17.0%。

作為“一帶一路”中緬油氣管道的中國第一接受省，加之中石油云南石化煉油工程項目的建成和逐步達產(chǎn)，云南將徹底改變完全由華南、西北煉油廠提供成品油的對外依存局面，重構云南乃至西南地區(qū)的石油供應格局，促進省內石油化工和交通運輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但短期內的油品消費主要是供應渠道和方式的串換，消費量總體平穩(wěn)增長。

2.5 天然氣：資源充裕、消費高增，但份額依然有限

2013年10月中緬天然氣管道正式投運，不僅結束了云貴高原沒有管道天然氣的歷史，也為云南帶來了充裕的天然氣資源。但如全國一樣，高速增長的消費量總是無法滿足預期。2015年，云南天然氣消費增長率高達41%，但消費總量僅為8億m3、占全省一次能源消費總量的比重不足1%，與政府藍圖的消費總量35億m3、占比3.5%[2]相去甚遠。研究顯示，在天然氣利用的四大領域中，①由于云南水電、煤電的產(chǎn)能大幅過剩和價格低廉，在中短期內，大型燃氣發(fā)電不會成為新建選項，分布式天然氣項目會逐步發(fā)展，但用氣量有限；②工業(yè)用氣已成為云南的重中之重[3]，且價格低于民用氣，但從較為薄弱的工業(yè)基礎起步，增量擴大將需要一段較長的時間；③城市用氣受益于燃氣管網(wǎng)的通達和燃氣初裝費的補貼，在一定程度上激勵了用戶的積極性，但由于云南宜人的氣候，居民基本沒有制冷取暖的需求，加之洗浴用太陽能熱水器的普及，極少量的炊事用氣凸顯出又一主要需求渠道的缺失；④交通用氣在云南乃至西南地區(qū)有比較好的基礎，如若能夠將建設天然氣車完整產(chǎn)業(yè)鏈作為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的主要手段之一，則天然氣消費量的增長尚可期可盼，特別是在長途客車、載重車和水運船舶領域。預計到2020年，低情景下云南天然氣消費量為35億m3，年均增長34.5%，占比3.0%；中情景下，消費量為37億m3，年均增長35.8%，占比為3.0%；高情景下，消費量為40億m3，年均增長37.8%，占比為3.0%。

2.6 非化石能源：占比穩(wěn)定，供應保障力影響日大

2015年，清潔能源發(fā)電量占云南全省發(fā)電總量的90.65%，其中水電占比85.3%。2016年，以水電為主的清潔能源發(fā)電量更是占到總量的92.7%，全球領先。 “十三五”是云南建設“國家清潔能源基地”的決勝時期，也是鐵路等“五網(wǎng)”集中拓展時期，預計到2020年，低情景下非化石能源消費量將達到1342億千瓦時，年均增長2.9%，占比43.0%；中情景下，消費量將達到1 410億kWh，年均增長4.0%，占比43.0%；高情景下，消費量將達到1 549億kWh，年均增長5.9%，占比44.0%。

云南省水力資源豐富，金沙江、怒江、瀾滄江穿越全境，加之獨特的地勢地貌，具有得天獨厚的水電發(fā)展優(yōu)勢。水電發(fā)電量從2010年的814億千瓦時增加到2015年的2 177億kWh，年均增長21.7%，水電在發(fā)電總量中的占比從2010年的59.6%增加到2015年的85.3%，水電裝機也將從2015年的5 782萬kW增加到7 000萬kW。在主體能源地位日益鞏固的同時，水電對全省能源供應保障力的影響也將更加直接，舉足輕重。

3 結語

（1）當前及今后一段時期，云南一次能源消費仍將以水電和煤炭為主，水電在經(jīng)歷了前幾年集中建設、集中投產(chǎn)的大發(fā)展之后，將進入溫和增長期，提高水電供應的安全保障能力是云南能源發(fā)展的第一要務；煤炭消費在2013年達峰并經(jīng)歷了過去3年的大幅回落之后，將進入小幅平穩(wěn)的遞減期，烤煙、鋼鐵等行業(yè)是控制煤炭消費總量的關鍵領域；隨著“一帶一路”中緬油氣管道的常態(tài)化運營，油品消費會有所增加，天然氣消費進入上升通道，但難以滿足預期。

（2）目前，云南正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中的關鍵階段，將發(fā)展以水電為主的清潔能源作為優(yōu)化能源結構的主攻方向，增強能源供應保障能力的主要抓手，正當其時。

（3）坐擁水能資源稟賦優(yōu)勢，借勢“一帶一路”中緬油氣管道地利，云南應加快具有調節(jié)能力的龍頭水庫電站的建設，完善區(qū)域集控中心功能，優(yōu)化水庫聯(lián)合調度，最大限度減少棄水、棄風、棄光，最大化地拓寬天然氣的利用途徑。

（4）煤炭消費仍將持續(xù)減少，但短時間內降幅過大，不僅會給煤炭、煤電生產(chǎn)企業(yè)造成難以承受的困難，同時也會埋下能源和電力供應的安全隱患，煤電的穩(wěn)定性、可控性無可比擬，應科學設置最低煤電裝機的安全底線。

（5）優(yōu)化的能源系統(tǒng)應該是清潔高效利用的化石能源、大比例的可再生能源與多能互補、互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術的高度融合。注重分享各地的政策經(jīng)驗與教訓，共商合作機制、共享關鍵數(shù)據(jù)，適合本地區(qū)能源系統(tǒng)優(yōu)化之路的選項將更多、成果將更豐富。

1.《云南統(tǒng)計年鑒（2016）》，云南省統(tǒng)計局

2.《中國電力年鑒（2016）》，中國電力出版社

3.《云南省能源發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，云南省發(fā)改委、省能源局

4.《關于加快天然氣利用發(fā)展的意見》，云南省政府

5.《加快推進工業(yè)領域天然氣利用的意見》，云南省政府

Analysis on Yunnan Province Energy Flow and System Optimization Roadmap

Chen Xudong, Pan Kexi, Zhu Hanxiong, Shen Qianqian, Pan Ziyi Fudan University Carbon Emission and Environment Big Data Research Institute

中國能源流向與碳排放時空數(shù)據(jù)庫（復旦大學大數(shù)據(jù)研究院，2017）、中國煤炭流向與分行業(yè)用煤質量分析（聯(lián)合國氣候變化第三次國家信息通報、國家發(fā)改委，2016）、“一帶一路”背景下云南能源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展調查（復旦大學暑期社會實踐校級專項，2017）、“一帶一路”沿線國天然氣發(fā)展與中國能源清潔程度分析（復旦大學曦源項目，2017）

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.09.008