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(gè)相對發(fā)達(dá)、具有強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)和能源負(fù)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(fèi)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(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化是中國能源革命的重要環(huán)節(jié),事關(guān)中國能源革命的成敗。長期以來,國家實(shí)施“西電東送”和“北煤南運(yùn)”工程,重點(diǎn)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?！拔麟姈|送”在西部大開發(fā)的重點(diǎn)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(jì)社會相對發(fā)達(dá)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(yán)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(fèi)量為3.81萬億kW·h,占全國電力消費(fèi)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(diào)入比重高達(dá)40%以上?？傮w來說,中東部地區(qū)電力平均自產(chǎn)量與凈調(diào)入量之比約為4∶1。然而,除了極個(gè)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(dāng)之大,一半的省市火電占比達(dá)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(gè)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(dá)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(jī)容量及占比。可以看出,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(jī)分別占到本省裝機(jī)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(jī)占到本省的10%左右;而河北、山東、江蘇和江西的風(fēng)能和太陽能的裝機(jī)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(jī)容量占比在85%之上;只有湖北省的火電裝機(jī)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(jī)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(fēng)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(jì)社會較為發(fā)達(dá),但化石能源稟賦差,可再生能源發(fā)展緩慢,消費(fèi)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(jì)社會持續(xù)發(fā)展的同時(shí),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(shí)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(jì)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(fēng)電、生物質(zhì)、地?zé)帷⒉糠炙姷瓤稍偕茉吹臐摿^(qū),是海上風(fēng)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(jìn)口區(qū),是能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式能源網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)與能源相結(jié)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(shí)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(shù)的發(fā)展,可再生能源利用的經(jīng)濟(jì)性越來越高,這為中東部地區(qū)實(shí)現(xiàn)能源高比例自給創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)性。此外,隨著中國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和優(yōu)化,節(jié)能技術(shù)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(shí),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(fēng)速區(qū)域資源潛力下,中東部地區(qū)陸上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為8.96億kW。此外,海上風(fēng)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(nèi)的風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)量可以達(dá)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(fēng)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(jī)潛力進(jìn)行評估測算的結(jié)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(jī)潛力為5.31億kW,其中建筑分布式光伏發(fā)電裝機(jī)潛力3.38億kW,其他分布式光伏發(fā)電裝機(jī)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(jì)(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(jī)廢棄物等生物質(zhì)資源總量每年約4.6億tce。截至2015年,生物質(zhì)能利用量約3500萬tce,即全國平均生物質(zhì)能利用率為7.6%據(jù)國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評價(jià)結(jié)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(jī)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(jì)數(shù)據(jù)只包含港灣內(nèi)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(jì)在內(nèi)。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?qū)嶋H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(jī)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(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)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?zé)岷秃Ｑ竽艿拈_發(fā)潛力極其巨大;還有部分水電也有潛力可挖。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)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(chǔ)。此外,中東部地區(qū)是中國工業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū),工業(yè)余熱的利用也是一大優(yōu)勢。同時(shí),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(jī)將達(dá)到5800萬kW,主要集中在東南沿海地區(qū)2.2風(fēng)能發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,太陽能光伏的技術(shù)可行性已得到社會認(rèn)可,低風(fēng)速區(qū)和遠(yuǎn)海地區(qū)風(fēng)能發(fā)電技術(shù)也取得了重大突破,儲能技術(shù)以及火電調(diào)峰技術(shù)取得長足進(jìn)展,這些都為可再生能源發(fā)展提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)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(jìn)“中—發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒當(dāng)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(yīng)體系的重要組成部分,成為許多國家推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的核心內(nèi)容以及應(yīng)對氣候變化的重要途徑。根據(jù)BP統(tǒng)計(jì)德國是全球能源轉(zhuǎn)型的先行者與可再生能源發(fā)展的領(lǐng)頭羊日本是能源消費(fèi)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(qiáng)調(diào)大力發(fā)展核能,構(gòu)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(jì)劃》,以“3E+S”(能源安全保障、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適宜性原則和安全)為能源政策基礎(chǔ),構(gòu)筑“多層次、多樣化的柔性能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)”。2018年,日本制定了“第5次能源基本計(jì)劃”,指出日本面向2030和2050能源中長期轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的新目標(biāo)、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(jìn)能源轉(zhuǎn)型。到2030年要實(shí)現(xiàn)零排放電力占比44%的目標(biāo),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(jì)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(shí)現(xiàn)從“低碳化”邁向“脫碳化”的新目標(biāo)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(jià)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(fèi)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(jié)構(gòu),推動全市生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè),使光伏發(fā)電融入百姓生活,提高居民生活質(zhì)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(shè),湖州市出臺了《關(guān)于推進(jìn)湖州市家庭屋頂光伏工程建設(shè)的實(shí)施意見》。實(shí)施意見提出:通過增加對居民屋頂光伏的財(cái)政支持,推進(jìn)鄉(xiāng)村既有屋頂家庭光伏發(fā)展,推進(jìn)新建建筑屋頂家庭光伏發(fā)展,推進(jìn)光伏小康工程,創(chuàng)新建設(shè)推進(jìn)商業(yè)模式。到2020年末,全市家庭屋頂光伏建設(shè)10萬戶,總裝機(jī)規(guī)模30萬kW左右,屆時(shí)煤電占比將下降到37%通過對資源開發(fā)潛力、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性及國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)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(dá)到多少,需要因地制宜,但這并不排斥與西電東送相結(jié)合。考慮到中國的基本國情,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(jì)性和安全性,中國中東部地區(qū)應(yīng)充分開發(fā)和使用“身邊來”的能源,同時(shí)再加上西電東送的“遠(yuǎn)方來”能源,把東部能源自給與西電東送相結(jié)合,讓中東部地區(qū)從能源的“消費(fèi)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(yùn)的壓力,這是解決中國新時(shí)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(shí)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(shù)優(yōu)勢分布式發(fā)電技術(shù)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(jié)構(gòu)與運(yùn)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(shù)與微網(wǎng)技術(shù),發(fā)揮它們的技術(shù)優(yōu)勢,真正實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、環(huán)保與高效運(yùn)行3.3電力系統(tǒng)構(gòu)成變革的原因風(fēng)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(jié)構(gòu)、形態(tài)與運(yùn)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(nèi)的整個(gè)電力系統(tǒng)都需要與之相適應(yīng)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(fèi)革命的重要部分,中東部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的優(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(yuǎn)方來”模式和自發(fā)自用這種“身邊來”模式相結(jié)合。逐步降低煤電比例,提高可再生能源的比例,這是一個(gè)漫長的過程,需要各方下定決心付出巨大努力,更需要切實(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念和習(xí)慣。同時(shí),也需要國家有關(guān)部門科學(xué)評估、認(rèn)真規(guī)劃、理順體制和政策支持。4.1缺乏支撐國內(nèi)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(shí),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(yuǎn)目標(biāo)。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(yán)重缺乏,但能源需求很大,盡管本地的水電、風(fēng)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(fēng)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(yīng)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(fèi)的壓力。為此,建議國家加強(qiáng)頂層設(shè)