我國能源革命的新思路

個人簡介

杜祥琬，應(yīng)用物理、強激光技術(shù)和能源戰(zhàn)略專家。1997年當(dāng)選為中國工程院院士，2002年當(dāng)選中國工程院副院長。主持了我國能源中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究和多個能源重大工程的戰(zhàn)略咨詢，提出了系列創(chuàng)新思想，為我國能源戰(zhàn)略研究和推動能源可持續(xù)發(fā)展作出了重要貢獻?，F(xiàn)任國家能源專家咨詢委員會副主任，第三屆國家氣候變化專家委員會名譽主任。獲國家科技進步特等獎一項、一等獎一項、二等獎兩項，部委級一、二等獎十多項。2000年獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進步獎。

能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，構(gòu)建一個可持續(xù)發(fā)展的能源體系是長遠之計，是經(jīng)濟和環(huán)境共贏的保證，是生態(tài)文明建設(shè)的戰(zhàn)略要素，也是社會發(fā)展進步的必然要求，能源轉(zhuǎn)型是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。習(xí)近平總書記2014年提出的關(guān)于“能源革命”的論述意義重大，從戰(zhàn)略高度指明了中國能源發(fā)展的方向。“革命”意味著不是一般的量的變革，更重要的是質(zhì)的轉(zhuǎn)型?！澳茉锤锩钡乃枷胍舱谥笇?dǎo)著我國能源2035年和2050年中長期發(fā)展戰(zhàn)略的制定及可持續(xù)發(fā)展。

新思路：“遠方來”和“身邊來”相結(jié)合

中國的經(jīng)濟社會發(fā)展已經(jīng)進入一個新階段，正從高速增長走向高質(zhì)量發(fā)展，即從一種外延擴張型的平面發(fā)展走向更注重質(zhì)量的立體發(fā)展。近些年來，國家能源主管部門出臺了一系列推動能源轉(zhuǎn)型的政策文件;我國的節(jié)能為世界節(jié)能做出了舉足輕重的貢獻;1980年以來，我國的能源強度下降了80%，能效提高了約5倍;我國已提前超額完成2020年的低碳發(fā)展目標(biāo);化石能源潔凈化利用進展顯著;非化石能源較快增長、勢頭良好;能源科技不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新成果;在復(fù)雜的國際形勢下，能源的國際合作有了新的發(fā)展。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國能源轉(zhuǎn)型成效顯著，已具備了一定的基礎(chǔ)，但在能源供應(yīng)、結(jié)構(gòu)格局、環(huán)境影響和管理體制等方面仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

長期以來，我國的能源生產(chǎn)和消費格局是：西電東送、西氣東輸、北煤南運。中東部地區(qū)是經(jīng)濟社會相對發(fā)達的地區(qū)，這里人口密度高，人均環(huán)境容量有限，同時也是能源負荷很重的地區(qū)。然而，中東部地區(qū)化石能源稟賦差、能源消耗強度高、可再生能源發(fā)展不充分，形成了對“西電東送”和“北煤南運”的較強依賴性。新形勢下，該如何推動我國能源轉(zhuǎn)型？中東部能源發(fā)展能不能有一點“革命”的思路？中東部的能源能否把遠方的和身邊的能源相結(jié)合？概括起來就是——“遠方來”和“身邊來”相結(jié)合，集中式和分布式相結(jié)合。

中東部能源高比例自給具有可行性

實現(xiàn)這一構(gòu)想的前提，是中東部的新增電力（能源）可以高比例自給。中東部發(fā)展自己的電源，西部發(fā)展經(jīng)濟和電力負荷，以此來緩解我國發(fā)展不平衡、不充分的問題，并以電源的新形態(tài)發(fā)展助推電網(wǎng)的新格局，進而逐步改變中東部長期以外來電為主、自發(fā)電用煤基本來自北煤南運的局面。

下面從資源、技術(shù)、經(jīng)濟可行性三個方面來簡要論證中東部新增電力（能源）高比例自給可行性。

資源可行性：風(fēng)電方面，在考慮低風(fēng)速區(qū)域資源的潛力下，東部地區(qū)陸上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量是8.96億千瓦，水深在5-25米范圍內(nèi)海上風(fēng)能資源達2.11億千瓦，合計11億千瓦;光伏方面，集中式光伏電站可開發(fā)的潛力是3.58億千瓦，分布式光伏裝機潛力是5.3億千瓦，合計近9億千瓦。

由于東部各省比較發(fā)達和先進，應(yīng)是節(jié)能提效的先行區(qū)。核能明確以沿海地區(qū)優(yōu)先發(fā)展，東部是核能發(fā)展優(yōu)先區(qū)，也是海上風(fēng)電、海洋能發(fā)展優(yōu)勢區(qū);東部還是天然氣（含非常規(guī)）、LNG進口接收區(qū);東部地區(qū)工業(yè)發(fā)達，有豐富的工業(yè)余熱可以利用，再加上太陽能、部分水電、生物質(zhì)（含固廢資源化）、地?zé)岬荣Y源，把這些都算起來，東部的資源相當(dāng)豐富，它們?yōu)闁|部能源的高比例自給提供了資源基礎(chǔ)。至于這個“高比例”具體能達到多高，則要根據(jù)各地的實際情況做出定量的規(guī)劃。而目前東部地區(qū)可再生能源的已開發(fā)利用量僅占可開發(fā)資源量的百分之幾，還不到1/10。

國際比較研究也能說明問題：德國計劃到2025年電力45%來自于可再生能源，2035年要提到55%到60%。目前德國每平方公里風(fēng)電裝機容量約為156千瓦，每平方公里光伏裝機容量約為120千瓦，而中國東部14個省的平均值只有這兩個數(shù)據(jù)的11%。因此，中國相比德國現(xiàn)在的水平還有將近10倍的提高空間，而德國現(xiàn)在的水平還在進一步提高。美國太陽能供電自發(fā)電已經(jīng)達到1000萬戶，美國有3億人口，大概就是現(xiàn)在美國1億個家庭中有1000萬個家庭做到了自發(fā)電，這樣的規(guī)模對我們還是很有啟發(fā)的。

實際上，我國很多地方已經(jīng)在大力開發(fā)身邊的能源。比如，浙江湖州靠10萬座家庭屋頂光伏行動，要在2020年把煤電在電力中的占比降到37%;浙江嘉興風(fēng)、光和核三類發(fā)電量已經(jīng)占到電力的62.5%。這兩個城市應(yīng)該說在浙江是具有代表性，如果這兩個城市可以做到，那其他的城市也應(yīng)該可以做到。當(dāng)然也有一些特殊的地方，比如上海、蘇州等，人口密度、工業(yè)密度、負荷密度都很高，必須要有一定的外來電。但是這兩個城市自產(chǎn)自用的可再生能源也已經(jīng)啟動，它們自產(chǎn)低碳能源的潛力有多大，值得好好研究。

技術(shù)可行性：風(fēng)電和光伏等可再生能源技術(shù)可行性已經(jīng)基本解決，這些年發(fā)展相當(dāng)快，技術(shù)也在不斷進步。風(fēng)電和光伏都需要儲能的配合，隨著材料與技術(shù)的不斷創(chuàng)新進步，儲能技術(shù)進步也很快，可能會有顛覆性的突破，化學(xué)儲能成本下降很快，已經(jīng)接近抽水蓄能的價格水平;火電在東部繼續(xù)發(fā)揮供電作用的同時，其調(diào)峰技術(shù)也在不斷進步。另外，東部地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)、智能化、大數(shù)據(jù)與云計算等技術(shù)迅速發(fā)展，以及“虛擬電廠”的興起和發(fā)展，節(jié)能、提效技術(shù)也有很好的基礎(chǔ)。這些都為東部地區(qū)發(fā)展可再生能源提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

東部的電力格局是否能考慮將集中式的智能電網(wǎng)和分布式的微網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來？二者可雙向互動，后者也可以獨立運行。分布式可以使東部既是電力的消費者，也是電力的生產(chǎn)者，促使東部從能源“消費者”變?yōu)椤爱a(chǎn)消者”。

經(jīng)濟可行性：高成本曾是制約可再生能源發(fā)展的因素之一，但是近年來成本在不斷下降。從1980年到2013年，風(fēng)電成本下降了90%，到2020年將與煤電相當(dāng);光伏發(fā)電成本也在快速下降。國際數(shù)據(jù)顯示，從2010年到2017年，光伏發(fā)電成本從0.36美元/千瓦時降到了0.1美元/千瓦時，下降幅度達到了73%，且還將進一步下降，在我國也是這樣的情況。囯際可再生能源署（IRENA）研究表明，與化石燃料發(fā)電相比，生物質(zhì)發(fā)電、水力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和陸上風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)在都能提供具有競爭力的電力。有關(guān)專家組的研究表明：東部1千瓦時的自發(fā)電成本，低于特高壓西電東送1千瓦時的電力成本。

通過以上對資源開發(fā)潛力、技術(shù)可行性、經(jīng)濟可行性以及國內(nèi)外的經(jīng)驗分析可以看出，我國中東部地區(qū)完全有可能做到能源較高比例自給。隨著中東部電源的發(fā)展，對“西電東送”和“北煤南運”的壓力會減少，西電東送的增量有可能會出現(xiàn)一個拐點，這一點是非常重要的能源轉(zhuǎn)型的標(biāo)志。至于拐點出現(xiàn)的具體時間，取決于國家規(guī)劃和政策引導(dǎo)等因素。所以說，能源轉(zhuǎn)型不僅是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，空間的結(jié)構(gòu)和格局也會有重要的變化。

事關(guān)中國能源革命的成敗

中東部能源發(fā)展戰(zhàn)略是中國能源生產(chǎn)和消費革命的重要部分，中東部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，事關(guān)中國能源革命的成敗。中東部地區(qū)能源要從現(xiàn)在的“外供為主、煤電為主”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤案弑壤越o、多元并舉”，把西電東送這種“遠方來”模式和自發(fā)自用這種“身邊來”模式相結(jié)合。上述中東部能源發(fā)展的新思路符合電力轉(zhuǎn)型和能源革命的方向，有利于電力更平衡、充分地發(fā)展，有利于電力系統(tǒng)本身的經(jīng)濟性、安全性和靈活性，同時也符合綠色、低碳、高效、智慧這一方向和趨勢，體現(xiàn)從“政府辦電、大企業(yè)辦電”向“政府+大企業(yè)+人民辦電”的轉(zhuǎn)變，有利于社會進步。這個新思路對中國能源的供需安全和能源的環(huán)境安全，具有重要意義。

實現(xiàn)上述能源格局的轉(zhuǎn)型，是我國“能源革命”的重要戰(zhàn)略舉措，是一項低碳、美麗而艱巨的事業(yè)，需要轉(zhuǎn)變觀念、轉(zhuǎn)變習(xí)慣、下定決心、確定戰(zhàn)略，認(rèn)真規(guī)劃全國和中東部地區(qū)的電力和能源（包括源、網(wǎng)、荷、儲、管、服），堅持付出巨大努力。

能源轉(zhuǎn)型具有長期性、艱巨性，但方向是清晰的，趨勢是明確的。希望我國中東部帶頭確立能源高比例自給的觀念，堅持“遠方來”和“身邊來”相結(jié)合并強化后者，在行動上為全國能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出示范。

本文由中國工程物理研究院崔磊磊執(zhí)筆整理

編輯|王秋蓉? qiurong.wang@wtoguide.net