中國中東部地區(qū)能源供需分析

中國中東部地區(qū)能源供需分析

中國的中部地區(qū)是一個相對發(fā)達、具有強大經(jīng)濟和能源負荷的地區(qū)。然而,中東部地區(qū)化石能源稟賦差,可再生能源發(fā)展緩慢,消費的煤炭、石油和天然氣等化石能源,以及很大部分電力需要外部供給。中東部地區(qū)能源結構的調整和優(yōu)化是中國能源革命的重要環(huán)節(jié),事關中國能源革命的成敗。長期以來,國家實施“西電東送”和“北煤南運”工程,重點解決中東部地區(qū)能源資源匱乏的問題,并給予了足夠的重視。“西電東送”在西部大開發(fā)的重點工程中工程量最大、投資額最多,從2001—2010年的10年間,總投資超過5200億元1以電力為主全樣本中東部地區(qū)是中國經(jīng)濟社會相對發(fā)達的地區(qū)。北京、天津、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、河南、安徽、江西、湖北和湖南等中東部省市的國土面積為175.32萬km相對于西部地區(qū),中東部地區(qū)的能源具有如下特征。特征一:化石能源嚴重依賴外部供給。2016年,中國中東部地區(qū)化石能源生產(chǎn)情況如表2所示。煤炭、石油和天然氣的產(chǎn)量分別為5.15億t、0.82億t和144.2億m特征二:電力不能滿足自給,并且本地電力以煤電為主。2016年,中東部地區(qū)的電力消費量為3.81萬億kW·h,占全國電力消費量的64.35%(見表1),而發(fā)電量為3.39萬億kW·h,占全國發(fā)電量的57.27%(見表2),電力不能滿足自給,但是缺口不是很大。從表4可以看出,除了安徽和湖北兩省在滿足本省需求有部分剩余電力可對外輸送,以及福建有少量剩余電力外,中東部其他省市的電力都需要輔以外部供給,尤其是北京和上海等一些省市的電力凈調入比重高達40%以上。總體來說,中東部地區(qū)電力平均自產(chǎn)量與凈調入量之比約為4∶1。然而,除了極個別省市的火力發(fā)電占比近總發(fā)電量的一半外,中東部其余省市火電占比相當之大,一半的省市火電占比達90%以上,基本上全部發(fā)電量來自火電。中東部省市的平均火力發(fā)電占總發(fā)電量的比例是80.61%。特別值得一提的是湖北和安徽,這兩個省產(chǎn)生的電力除了滿足本省需求外,還有一部分可以外供。對于湖北省來說,盡管本省的水資源非常豐富,然而火電的發(fā)電比例也占到全部發(fā)電量的42.04%。對于天津和上海來講,火電的比例更是達到驚人的98%。特征三:非化石能源利用比例過低。表5給出了2016年中東部各省市分電源發(fā)電裝機容量及占比?？梢钥闯?湖北、湖南、福建、江西、廣東、浙江水電相對豐富,尤其是湖北和湖南的水電裝機分別占到本省裝機容量總量的1/2和1/3以上;福建、廣東和浙江沿海地區(qū)的核電裝機占到本省的10%左右;而河北、山東、江蘇和江西的風能和太陽能的裝機占到本省的10%以上。可以說,這些省市利用本地不同資源稟賦的優(yōu)勢,在可再生能源開發(fā)利用方面有所建樹,然而,中東部各省市絕大部分以煤電為主,一半省市的煤電裝機容量占比在85%之上;只有湖北省的火電裝機容量占比低于50%,為39.94%。即使算上核電,除了河北和福建外,其他中東部省市的非水可再生能源發(fā)電裝機容量占比都低于15%,大部分只占百分之幾。如果按照發(fā)電量算(見表4),中東部很多省市的風電和太陽能等非水可再生能源發(fā)電量占比僅為1%～3%?？傮w來說,中國中東部地區(qū)經(jīng)濟社會較為發(fā)達,但化石能源稟賦差,可再生能源發(fā)展緩慢,消費的煤炭、石油和天然氣等化石能源,以及很大部分電力需要外部供給。為此,在保證經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的同時,是否可以通過充分發(fā)展本地能源尤其是可再生能源,逐步改變能源以外供為主的現(xiàn)狀?如果中東部地區(qū)的能源可以實現(xiàn)高比例自給,西部能源則可以集中助推本地產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展,這對緩解中東部和西部發(fā)展不平衡、不充分的現(xiàn)狀具有重要意義,也將決定著中國能源革命的成敗。為此,本文擬研究中東部地區(qū)高比例自給的可行性及其主要途徑。2我國中小型地區(qū)能源高比例跨區(qū)域能力顯著提高中國中東部地區(qū)能源自給具有很多優(yōu)勢,且面臨新的形勢。中東部地區(qū)是太陽能光伏、陸上風電、生物質、地熱、部分水電等可再生能源的潛力區(qū),是海上風電、海洋能發(fā)展的優(yōu)勢區(qū),是核能發(fā)展的優(yōu)先區(qū),是天然氣(含非常規(guī))和LNG的進口區(qū),是能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式能源網(wǎng)絡等信息技術與能源相結合的先行區(qū),是節(jié)能提效的帶頭區(qū),這些為中東部地區(qū)實現(xiàn)能源高比例自給提供了可行性。隨著可再生能源開發(fā)成本的逐漸下降,儲能技術的發(fā)展,可再生能源利用的經(jīng)濟性越來越高,這為中東部地區(qū)實現(xiàn)能源高比例自給創(chuàng)造了經(jīng)濟性。此外,隨著中國經(jīng)濟高質量發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結構不斷調整和優(yōu)化,節(jié)能技術和能源效率的不斷提升,新業(yè)態(tài)和新模式的不斷涌現(xiàn),中東部地區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)比重不斷下降,第二產(chǎn)業(yè)比重下降的同時,綠色低碳產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn),第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,這些都為中東部地區(qū)能源高比例自給提供了極大的可能性。2.1中央和地方資源潛力如表6所示,在考慮低風速區(qū)域資源潛力下,中東部地區(qū)陸上風能資源技術可開發(fā)量為8.96億kW。此外,海上風能資源主要分布在中國東南沿海,尤以臺灣海峽最為豐富。水深在5～25m范圍內的風電技術可開發(fā)量可以達到約2.1億kW根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所公布的數(shù)據(jù)測算,中東部地區(qū)集中式光伏電站可開發(fā)潛力為3.58億kW,這是基于中國氣象局風能太陽能資源評估中心太陽能光伏發(fā)電資源潛力,綜合考慮可利用土地、開發(fā)成本、送出條件等因素,對集中式光伏電站裝機潛力進行評估測算的結果,但山東省集中式光伏開發(fā)潛力數(shù)據(jù)缺失。分布式光伏裝機潛力為5.31億kW,其中建筑分布式光伏發(fā)電裝機潛力3.38億kW,其他分布式光伏發(fā)電裝機潛力1.92億kW。分布式光伏資源潛力包含建筑分布式和利用魚塘水面、農(nóng)業(yè)大棚、高速公路以及鐵路沿線等區(qū)域的其他分布式光伏。對于建筑分布式資源潛力,主要基于建筑面積統(tǒng)計(2014年500億m全國可作為能源利用的農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億tce。截至2015年,生物質能利用量約3500萬tce,即全國平均生物質能利用率為7.6%據(jù)國土資源部中國地質調查局2015年調查評價結果根據(jù)第二次全國沿海潮汐能資源普查和中國沿海農(nóng)村海洋能資源區(qū)劃的數(shù)據(jù),中國沿岸可開發(fā)潮汐能總裝機容量為2180萬kW,其中東部地區(qū)為2000萬kW。年發(fā)電量為624億kW·h,其中東部地區(qū)為570億kW·h。主要集中在東南沿海,以福建、浙江最多。本統(tǒng)計數(shù)據(jù)只包含港灣內的資源,在港灣外沿岸廣闊的灘涂上還有數(shù)量可觀的潮汐能資源尚未統(tǒng)計在內。中國沿岸的波浪能資源平均理論功率為1284.3萬kW,其中東部地區(qū)為750萬kW,近海及毗鄰海域實際可供開發(fā)的波浪能有效功率為5.74～57.4億kW。中國沿岸潮流能資源理論平均功率為1395萬kW,其中東部地區(qū)為993萬kW。中國近海及毗鄰海域溫差能資源可開發(fā)裝機容量約為3.595～3.73億kW,其中90%以上分布在南海,其次是東海。全國沿岸鹽差能理論功率約為1.14億kW,其中東部地區(qū)為1.11億kW總體來講,中東部地區(qū)的風能、太陽能、生物質能開發(fā)利用量僅占可開發(fā)資源量的百分之幾,開發(fā)潛力巨大;地熱和海洋能的開發(fā)潛力極其巨大;還有部分水電也有潛力可挖。隨著技術的不斷進步,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展飛速,成本不斷下降,這為可再生能源的發(fā)展奠定了很好的基礎。此外,中東部地區(qū)是中國工業(yè)較發(fā)達地區(qū),工業(yè)余熱的利用也是一大優(yōu)勢。同時,根據(jù)《中國能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,到2020年,中國核電裝機將達到5800萬kW,主要集中在東南沿海地區(qū)2.2風能發(fā)電技術基礎隨著技術的不斷進步,太陽能光伏的技術可行性已得到社會認可,低風速區(qū)和遠海地區(qū)風能發(fā)電技術也取得了重大突破,儲能技術以及火電調峰技術取得長足進展,這些都為可再生能源發(fā)展提供了良好的技術基礎并降低了成本。囯際可再生能源署(IRENA)研究表明2.3在中國推進“中—發(fā)達國家和地區(qū)的經(jīng)驗值得借鑒當前,以可再生能源為代表的非化石能源發(fā)展已經(jīng)成為世界能源供應體系的重要組成部分,成為許多國家推進能源轉型的核心內容以及應對氣候變化的重要途徑。根據(jù)BP統(tǒng)計德國是全球能源轉型的先行者與可再生能源發(fā)展的領頭羊日本是能源消費大國,但其傳統(tǒng)能源的資源量十分有限。福島核事故之前,日本強調大力發(fā)展核能,構建以核電為主的低碳電源。福島核事故之后,2014年,日本修訂了《能源戰(zhàn)略計劃》,以“3E+S”(能源安全保障、經(jīng)濟性、環(huán)境適宜性原則和安全)為能源政策基礎,構筑“多層次、多樣化的柔性能源供應結構”。2018年,日本制定了“第5次能源基本計劃”,指出日本面向2030和2050能源中長期轉型戰(zhàn)略的新目標、新路徑和新方向,提出未來發(fā)展方向是壓縮核電發(fā)展,降低化石能源依賴度,舉政府之力加快發(fā)展可再生能源,推進能源轉型。到2030年要實現(xiàn)零排放電力占比44%的目標,其中可再生能源發(fā)電在總發(fā)電量中占比要提升至22%～24%,核電占比將要降至20%～22%,化石燃料電力占比減少至56%。計劃溫室氣體排放2030年要比2013年削減26%,到2050年則要削減80%,實現(xiàn)從“低碳化”邁向“脫碳化”的新目標中國中東部的可再生能源資源量不亞于德國和日本,它們的發(fā)展思路有很好的參考價值。比如,浙江省是中國東部沿海的重要省份之一,2017年GDP產(chǎn)值為9.2萬億元,位居全國前列。然而,浙江省化石能源稟賦很差,化石能源消費全部由外供解決,本省火電占全部電力的74%。湖州市是浙江省下轄地級市,2016年GDP產(chǎn)值為2243.1億元,人口為264.84萬。為更好地優(yōu)化能源結構,推動全市生態(tài)文明先行示范區(qū)建設,使光伏發(fā)電融入百姓生活,提高居民生活質量,樹立全民綠色能源生活的理念,加快推動家庭屋頂光伏工程建設,湖州市出臺了《關于推進湖州市家庭屋頂光伏工程建設的實施意見》。實施意見提出:通過增加對居民屋頂光伏的財政支持,推進鄉(xiāng)村既有屋頂家庭光伏發(fā)展,推進新建建筑屋頂家庭光伏發(fā)展,推進光伏小康工程,創(chuàng)新建設推進商業(yè)模式。到2020年末,全市家庭屋頂光伏建設10萬戶,總裝機規(guī)模30萬kW左右,屆時煤電占比將下降到37%通過對資源開發(fā)潛力、技術可行性、經(jīng)濟可行性及國內外的經(jīng)驗分析可以看出,中國中東部地區(qū)完全有可能做到能源較高比例自給。中東部地區(qū)各省市的可再生能源比例具體能達到多少,需要因地制宜,但這并不排斥與西電東送相結合?？紤]到中國的基本國情,中東部地區(qū)本地資源優(yōu)勢以及電力自發(fā)自用的經(jīng)濟性和安全性,中國中東部地區(qū)應充分開發(fā)和使用“身邊來”的能源,同時再加上西電東送的“遠方來”能源,把東部能源自給與西電東送相結合,讓中東部地區(qū)從能源的“消費者”變?yōu)槟茉吹摹爱a(chǎn)消者”,寓電于民。如果中東部的能源開發(fā)和自給做得好,就能大幅減少西電東送和北煤南運的壓力,這是解決中國新時期不平衡、不充分發(fā)展矛盾的重要途徑之一。3中國東部實現(xiàn)能源過度自給自足的主要途徑如下3.1節(jié)能環(huán)保優(yōu)先節(jié)能、提效、合理控制能源需求是能源戰(zhàn)略之首3.2智能配電網(wǎng)的技術優(yōu)勢分布式發(fā)電技術將成為未來一種重要的電能生產(chǎn)方式,它與微網(wǎng)和智能配電網(wǎng)一起將改變電力系統(tǒng)在中低壓層面的結構與運行方式,即以智能配電網(wǎng)為平臺,有效地整合分布式發(fā)電技術與微網(wǎng)技術,發(fā)揮它們的技術優(yōu)勢,真正實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、環(huán)保與高效運行3.3電力系統(tǒng)構成變革的原因風電、太陽能發(fā)電等大規(guī)模新能源電力在電力系統(tǒng)中的比重不斷增加,使傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的結構、形態(tài)與運行控制方式隨之產(chǎn)生根本性變革,包括發(fā)電廠、電網(wǎng)及用戶在內的整個電力系統(tǒng)都需要與之相適應4推動區(qū)域能源的發(fā)展中東部能源發(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)能源結構的優(yōu)化事關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”模式相結合。逐步降低煤電比例,提高可再生能源的比例,這是一個漫長的過程,需要各方下定決心付出巨大努力,更需要切實轉變傳統(tǒng)觀念和習慣。同時,也需要國家有關部門科學評估、認真規(guī)劃、理順體制和政策支持。4.1缺乏支撐國內可再生能源發(fā)展的體制資源近年來,國家出臺了一系列政策扶持可再生能源的發(fā)展并取得了很好的效果。同時,國家也制定了中長期能源發(fā)展規(guī)劃,提出了可再生能源發(fā)展的長遠目標。但是中國各地區(qū)發(fā)展程度不一,資源稟賦不同,需要制定與之匹配的政策和制度,而不是“一刀切”。具體而言,中國中東部地區(qū)化石能源資源嚴重缺乏,但能源需求很大,盡管本地的水電、風電和太陽能光伏等可再生能源資源相對于西部地區(qū)較差,但開發(fā)潛力巨大。中東部地區(qū)有些省市盡管在水電、核電、太陽能和風能等可再生能源開發(fā)利用方面占比相對于其他省市較高,但也應該最大限度開發(fā)利用本地可再生能源,以緩解本地以及全國化石能源消費的壓力。為此,建議國家加強頂層設