技術創(chuàng)新--實現(xiàn)我國能源可持續(xù)供應的根本途徑

1、2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇1l鄭健超2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇22022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇32022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇435.7435.747.857.853.523.5213.313.314.8614.860 05 510101515202025253030353540402000年2000年美國美國中國中國前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)日本日本印度印度德國德國巴西巴西法國法國英國英國 億噸標準煤l 總量巨大、人均很低、增長率高2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇50 01 12 23 34 45 56 67 720002000美國美國西歐西歐日本日

2、本前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)中國中國印度印度世界均值世界均值挪威挪威2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇6l由于工業(yè)化和城市化的驅(qū)動，中國能源需求預計將顯著增長，按照經(jīng)濟高增長方案，2020年能源需求將達到31億噸標準煤 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇749.349.310.710.74.284.2831.931.927.427.40 01010202030304040505060602020年2020年美國美國中國中國前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)日本日本印度印度德國德國巴西巴西法國法國英國英國 億噸標準煤2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇800.511.522.533.544.552020美國美國西歐

3、西歐日本日本前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)中國中國印度印度世界均值世界均值世界均值的倍數(shù)2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇9360536055095509524272427143414343413414664663428342811891189111811189449440 01000100020002000300030004000400050005000600060002000年2000年2020年2020年美國美國中國中國前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)日本日本印度印度巴西巴西德國德國法國法國英國英國億 kWh 102022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇100 02 24 46 68 81010121214141616

4、1818202020002000美國美國西歐西歐中國中國前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)日本日本印度印度l占全球 6.3 % 百萬桶/日2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇1110.810.80 05 51010151520202525303020202020美國美國西歐西歐中國中國前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)日本日本印度印度4 .5億噸,占全球 8.5 % l百萬桶/日2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇12l奔向全面小康的中國人爭取享用接近世界均值的能源一點也不過份。但是，由于我國國情決定，要滿足這樣低水平能源消費也是極其困難的。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇13 需要新增的能源供應能力煤炭 凈增 26 個

5、 兗州煤礦石油 凈增 6 個 大慶天然氣 凈增 8 個 西氣東輸水電 凈增 4.3 座 三峽電站核電 凈增 20 座 大亞灣核電燃煤發(fā)電 凈增 400 X 900 MW 超臨界機組。天然氣發(fā)電50 GW ，風力發(fā)電、太陽能發(fā)電20 GW2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇14l需要開展大規(guī)模的輸配電網(wǎng)、油氣管路、燃料運力建設 l 美國花了50年擴建的電網(wǎng)2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇15l1、是否超出資源的承載能力 ？l2、是否超出環(huán)境的承載能力 ？l3、規(guī)?？涨暗哪茉椿A設施建設如何收到實效？2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇16l按照中央提出的科學發(fā)展觀的要求，我們應當

6、更加關注影響我國能源發(fā)展的制約因素，如實估計在可持續(xù)發(fā)展的前提下能源的可供應能力，認真研究符合國情的對策。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇17l我國能源可供應能力的增加受到諸多因素的嚴重制約，如：l 有限資源、 環(huán)境條件、l 資金投入、 建設周期、l 科技水平、 管理水平2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇180 050050010001000150015002000200025002500MtMt19901990199919992010201020202020ChinaChinaIndiaIndiaKoreaKoreaOther AsiaOther Asia2022-6-14電力

7、與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇190 05 510101515202025253030353540404545MtMt20002000201020102020202020502050無控制措施無控制措施全面推行潔凈煤全面推行潔凈煤二氧化硫排放逐年增加2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇20 40% 國土受酸雨威脅2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇21l包括氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物（PM 10, PM2.5 )、重金屬等的污染l主要來源：煤炭燃燒；車輛尾氣排放；2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇22l經(jīng)濟可采量少,環(huán)保型資源少,可供開發(fā)的資源少;l重點煤礦可采儲量430億噸, 在建的

8、煤礦235億噸 , 國有地方煤礦187億噸,l在尚未利用的資源中，可經(jīng)濟開采建礦井的只有227億噸；l極限供應能力：21-23億噸標準煤；l小煤礦掠奪性開采問題l 煤炭資源不容樂觀2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇23l人均化石燃料資源為世界均值的56%；l石油、天然氣的人均可采儲量為世界均值l的 8 %；l2020年預測石油生產(chǎn)能力為 2億噸；l需要進口 2.5億噸，對外依存度超過60 %2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇24l屬于可再生能源，替代煤炭首選；屬于可再生能源，替代煤炭首選；l目前開發(fā)程度低，需要加快開發(fā)；目前開發(fā)程度低，需要加快開發(fā)；l未來需求量巨大，可供水電有限未

9、來需求量巨大，可供水電有限經(jīng)濟可開發(fā)的水電（經(jīng)濟可開發(fā)的水電（290 GW290 GW）全部開發(fā)完畢，）全部開發(fā)完畢，可滿足可滿足20202020年電力需求的年電力需求的28%28%，能源需求的，能源需求的 11%11%2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇25l一座 1000 MW 火力發(fā)電廠耗水1立方/秒，相當于一個中小城市的生活用水2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇262022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇27l由于我國人口眾多、資源十分有限，解決我國由于我國人口眾多、資源十分有限，解決我國能源可持續(xù)供應比其他任何國家都要困難得多。能源可持續(xù)供應比其他任何國家都要困難得多。一次

10、能源短缺將成為長期制約我國經(jīng)濟社會發(fā)一次能源短缺將成為長期制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素。解決我國能源可持續(xù)供應的難展的重要因素。解決我國能源可持續(xù)供應的難度不亞于用有限的耕地解決度不亞于用有限的耕地解決1313億人的吃飯問題億人的吃飯問題的難度，因為農(nóng)作物可以年復一年從地上生長的難度，因為農(nóng)作物可以年復一年從地上生長出來，而我們主要依賴的化石能源一旦耗盡則出來，而我們主要依賴的化石能源一旦耗盡則不復存在。我們在制訂發(fā)展戰(zhàn)略時必須正視這不復存在。我們在制訂發(fā)展戰(zhàn)略時必須正視這樣的嚴峻現(xiàn)實。樣的嚴峻現(xiàn)實。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇28Intensive energy efficie

11、ncy Intensive energy efficiency 強化能源效率強化能源效率Intensive clean coal Intensive clean coal 強化潔凈煤強化潔凈煤Intensive nuclear power Intensive nuclear power 強化核能強化核能Intensive renewable power Intensive renewable power 強化可再生能源強化可再生能源2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇29l我國沒有選此棄彼的余地，四大戰(zhàn)略必需兼容并蓄；能源效率必須放在首位； 我國可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略的定位： 以能源效率為中心

12、，整體強化潔凈煤、核電、可再生能源戰(zhàn)略2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇30能源強度 (energy intensity)經(jīng)濟結構 能源效率 生活方式 地理位置 能源進口 貨幣匯率2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇310 00.50.51 11.51.52 22.52.53 32000年 EI2000年 EI2020年 EI2020年 EITce/1000 USDTce/1000 USD前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)中國中國印度印度巴西巴西美國美國法國法國德國德國英國英國日本日本2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇3213.313.38.928.926.616.614.794.795.515.5

13、14.144.142.112.112 22.112.111.711.711.331.331.211.211.271.271.071.071.331.331.071.071 11 10 02 24 46 68 81010121214142000I2000I20202020前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)中國中國印度印度巴西巴西美國美國法國法國德國德國英國英國日本日本2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇33l過去幾年，由于大規(guī)模基礎設施建設和房地產(chǎn)的驅(qū)動，高能耗產(chǎn)品（鋼鐵、有色金屬特別是電解鋁、建筑材料包括水泥、平板玻璃、建筑陶瓷）高速增長，產(chǎn)量均居世界首位。高能耗產(chǎn)品的生產(chǎn)成為我國能源消耗大戶。能源強度20年內(nèi)

14、再降低50%難度很大。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇342302308738733003009809800 010010020020030030040040050050060060070070080080090090010001000MtMt2003200320042004鋼鐵鋼鐵水泥水泥鋼鐵鋼鐵 2004年全球水泥貿(mào)易總額的5.8倍2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇35l2004年僅水泥生產(chǎn)一項的耗煤達2.3億噸，相當于5.8個兗州集團全年的煤炭產(chǎn)量；l2002生產(chǎn)了545萬噸電解鋁，耗電826億千瓦時，相當于6個大亞灣核電站全年的發(fā)電量；l 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)

15、發(fā)展論壇36l1)應時刻牢記：l我國是一次能源非常短缺的國家; l2)應牢固樹立:“量入為出，以能定產(chǎn)“的觀念，l3)絕不能一味為滿足當前需求而透支我 國的稀缺資源和環(huán)境容量;2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇37l建筑節(jié)能、電力儲存技術、高效照明、高效電器、工業(yè)余熱利用、需求側(cè)管理、小區(qū)供熱供冷優(yōu)化、新的工業(yè)流程 等領域節(jié)能潛力巨大；l節(jié)能新技術的規(guī)模應用不能單靠市場機制，需要政府政策的引導和支持； 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇382022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇39l基礎設施建設的質(zhì)量、有效性和使用壽命對能源效率有重大影響，因為基礎設施建設本身就要耗費巨量能源。如

16、果基礎設施建設的質(zhì)量不能保證，不能發(fā)揮預期的功效，將造成能源的重大浪費。l科學論證、統(tǒng)一規(guī)劃、精心設計和精心施工，建設優(yōu)質(zhì)高效的基礎設施 ； 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇402022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇41高溫燃料電池技術、聯(lián)合循環(huán)技術和固碳技術集成起來，可以實現(xiàn)零排放的高效發(fā)電。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇42l我國政府最近制定在2020年建成4000萬千瓦核電的目標。核電的發(fā)電量也只能達到4 % 的比例。l我國核電發(fā)展的步伐還要更快一些、規(guī)模更大一些才能滿足未來能源的需求。問題是如何才能使我國的核電發(fā)展得更快、更穩(wěn)妥。 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)

17、展論壇43l無 GHG排放的大規(guī)模發(fā)電；l安全性、經(jīng)濟性進一步提高；l核燃料價格波動對電價影響少；l鈾資源豐富2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇442022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇45l第二代核電站翻版加改進和第三代核電站技術引進同步推進戰(zhàn)略。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇462022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇47l全世界已運行第二代壓水堆核電站技術，已積累了10000堆年的成功運行經(jīng)驗，部分電站還準備升級延壽。國內(nèi)也積累了第二代壓水堆核電站建設和運行、逐步實現(xiàn)技術改進和自主化的成功經(jīng)驗。因此，第二代核電站翻版加改進應當作為核電快起步的首選方案。2022-6-14

18、電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇48l第三代核電技術的國際招標和引進工作正在積極推進中。目的是通過引進消化吸收第三代核電技術，大幅度提高核電站的安全性和經(jīng)濟性。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇49l以更加充分利用鈾資源為目標的快中子增值堆的試驗工程正在建設中。l高溫氣冷堆的試驗工程也將納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇502022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇51l煤基液體燃料被認為是我國最有希望的交通運輸?shù)奶娲剂?。l通過液化和氣化將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術已臻成熟。l二甲醚；以上這些都擺脫不了對化石能源的依賴；l從長遠看，隨著制氫技術、燃料電池和儲氫技術的

19、進步，以氫為燃料的電動車將成為未來的綠色交通工具。 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇522022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇53l來源豐富；我國每年有6-7億噸標準煤當量的生物質(zhì)能可資利用。更重要的是，能源植物可以采用農(nóng)業(yè)工程新技術不斷提高產(chǎn)量；l環(huán)保性能優(yōu)良 ；l車輛驅(qū)動系統(tǒng)、燃料的配送系統(tǒng)不需要作重大改變；2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇54Geothermal 0.442%Solar 0.039%Wind 0.026%Tide 0.004%Coal23.5%Gas21.1%Nuclear6.8%Oil34.8%Other*0.5%Hydro2.3%Combustibl

20、e Renewables and Waste(CRW)11.0%Renewables13.8%2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇55l美國替代 5 % 的汽油，需占用8 %的耕地；l我國如果要替代目前車用的汽油的10 %，需要消耗 3-4 % 谷物年產(chǎn)量；2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇56l從糖類和淀粉通過發(fā)酵制取燃料乙醇的技術已是成熟技術;l從植物的纖維素制取生物燃料技術是目前的研究熱點。加拿大已經(jīng)開發(fā)成功大規(guī)模從植物的纖維素制取燃料的裝置，計劃在2006年投運。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇57l氫不能視為一次能源，而應看作是一種能源載體。l氫能經(jīng)濟（Hydrog

21、en Economy） l“氫-電系統(tǒng)” 將一次能源轉(zhuǎn)換為電力，一部分電力可用來電解水制氫；或者用這個系統(tǒng)直接制取氫。氫作為高能量密度的能源載體可以儲存、運輸，用分布式電源再轉(zhuǎn)換為電能。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇58以氫為燃料的電動車將成為未來的綠色交通工具。 2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇59l先進的質(zhì)子交換膜燃料電池堆，如Stack 2000，最大功率已達到94 -129 kW, 功率密度達到 0,94 kW/kg, 工作溫度為800 C C。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇60 儲氫主要辦法：l壓縮儲氫（氫儲存在高強碳纖維合成材料的壓力容器內(nèi)）； l冷凍儲

22、氫（冷凍到-2530 C）；l金屬氫化物固態(tài)儲氫；l納米材料吸附儲氫。2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇61 200Carbons MaterialsDOE Hydrogen Plan/GoalGasolineDieselHigh Pressure 0.512510201020501005MetalHydridesLiquid HydrogenHigh Pressure (2002); 5,000-10,000 psiFreedom Car GoalAlanates (2002)Carbons Materials (2002)Chemical Hydride/Organic Slurry

23、Specific Weight, % H2Specific Volume, kg H2/m3儲氫技術的進展儲氫技術的進展2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇622022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇63Hydro 17%Combustible Renewables and Waste1%Nuclear 17%Gas 17%Coal 39%Oil 8%Renewables19%Other1%2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇642022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇652022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇662022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇67l電力系統(tǒng)是國家關鍵的基礎設施；l電力系統(tǒng)可靠性是國家能源安全的重要組成部分；l由于電力負荷以高于電網(wǎng)能力的速度增長，保障電網(wǎng)安全面臨許多挑戰(zhàn)性問題；l許多新技術的應用可以應對這些挑戰(zhàn)；2022-6-14電力與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展論壇681、發(fā)展遠距離大容量交直流輸電技術，增加輸送能力、強化電網(wǎng)骨架；2、應用高新技術，例如現(xiàn)代電力電子技術，提高電網(wǎng)的有效性和運行的靈活性；3、發(fā)展現(xiàn)代電網(wǎng)控制技術，保證大電網(wǎng)的運行安全；2022-6-1