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解析:电力需求增量的长期客观存在与能源系统的深刻变革

北极星电力网新闻中心  来源:中国电力企业管理  作者:陈敏曦  2019/3/18 9:26:04  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 煤电装机 电力工业 电力需求

北极星火力发电网讯:专访中国能源建设股份有限公司副总经理、国家电力规划研究中心常务副主任吴云

在二十余年前谈及我国发展,曾有相关人士认为,“中国发展将遇到两大重大问题,一个是台湾问题,另一个就是能源问题。”将二者相提并论,足见能源行业在国家发展和安全中所具有的重要地位和深刻影响。

(来源:中国电力企业管理 ID:zgdlqygl 作者:陈敏曦)

放眼历史,能源领域,尤其是电力工业的发展不仅关乎国民经济的振兴和社会发展的全局与变局,同时还关乎政治体系的根基与全球地位的稳固;聚焦现今,“十三五”时期电力发展的成就,更肩负着全面建成小康社会和顺利实现“两个一百年”奋斗目标的重任。

改革开放以来,在国家能源长期发展战略和各阶段电力规划目标的指引下,我国能源电力领域抢抓机遇期,以“一年新增一个发达经济体装机总量”的增速迅速摆脱能源供给短缺的桎梏,托举我国跃升至全球第二大经济体,成为世界最大的能源生产消费国。在推进“三去一降一补”供给侧结构性改革,深化能源“四个革命一个合作”的进程中,我国已经由满足能源基本供应和保障阶段逐步迈入绿色、清洁、高效的高质量发展全新里程。

“十三五”以来,在经济稳中有进,新旧动能加快转换,电能替代全面推进,高质量发展基础不断夯实等多重积极因素的推力下,我国电力总装机、全社会用电量双双实现了快速增长,人均装机和年人均用电量均已超过世界平均水平;在产业结构持续优化,能源转型战略深入推进下,我国非化石能源在一次能源消费中的占比从12%提高至14.3%,其发电量增量占全社会用电量增量的比重达到49%,非化石能源发展已经进入大规模“增量替代”阶段。但我国常规水电、抽水蓄能电站、核电、气电等电源投产规模则略滞后于“十三五”规划进度,在系统调节能力、产业布局调整、能效提升等方面仍有更进一步优化和拓展空间。

“总体来说,我国电力系统的发展在满足供需和安全保障方面取得了举世瞩目的成绩,阶段性的发展也在遵循规划的预期展开,这里面有些重要指标超额完成或仍需按计划进一步推进,其中还涉及到技术积累、体制机制等多方面的因素。但若在此时判定我国已经摆脱了能源供给的问题还为时尚早。2018年我国全社会用电量增长了8.5%,截止到今年2月份增长了约4.5%,我国的能源需求应当来说还是长期、并且大量存在的,那么这样的能源缺口如何解决?”中国能源建设股份有限公司副总经理、国家电力规划研究中心常务副主任吴云在接受本刊专访时谈到,“无论国家经济,亦或是能源的发展都需要遵从其客观规律,不仅需要我们从局部分析发展中暴露的问题,更需要我们从科学、长远的角度来看待和谋划能源的发展。”

在经历了多年高速、乃至超高速的能源、经济大发展,我国能源总体量已经远超以往任何时期的规模水平,但人均用电量等指标距离中等发达国家仍存在差距;随着经济、社会的不断演进,“调结构”、“稳增长”等政策目标持续发力,每年仍有大量的能源需求和缺口存在,同时电力系统发展的不平衡、不充分问题逐渐显现,制约效应也随之逐步凸显;近期国际外部形势深刻变化,经济全球化和多边贸易遭遇民粹主义冲击,地缘政治产生的影响已成为我国能源安全的最大隐患,这也时刻提醒着我们在为国家经济发展所取得的成就欢呼时,更应注重国家长期能源战略安全对实现“稳增长”、“防风险”等多重目标的重要性。

作为长期从事电力规划,亲历我国能源发展不同时期的资深电力专家,吴云在谈到未来能源发展时强调,“从中长期来看,我国能源问题并不是已经解决了,而是短时期内饱和了。我分析了国外所有国家的能源发展,无论是否已经迈入发达国家的行列,亦或进入工业后发展时期,这些国家的能源需求和建设都没有停滞。对于未来我国经济发展的布局,能源的体量和需求,产业结构的优化和升级,以及错综复杂的经济环境和百年未有的政治格局大变局,更需要我们以国家能源战略安全为命题,着眼基本国情,放眼未来发展,解析和谋划未来电力系统的形态。”

解析:电力需求增量的长期客观存在与能源系统的深刻变革

统观我国能源发展历程,我国的电力供需关系长期蛰伏于“宽-紧-宽-紧”的循环。究其原因,一方面是出于能源基础设施的建设与利用,存在周期性、需求性和实用性三个层面上的“错配”;另一方面,电力的商品属性和电力领域的市场化改革,都要求电力系统内部预留一定的建设裕度,以通过充分的市场化竞争实现技术、管理创新,进一步提质增效;同时,能源电力作为经济发展的基石,供给与需求存在相互依托,互相促进的共生关系,超前、完备的基础设施规划建设,才能更好地实现和完成经济发展的目标,并为后续投资奠定基础。

“电力的发输配用是同时完成的,但是电力基础设施的施工是有周期的,火电的建设周期在3~5年,核电要7~8年,水电甚至要上十年。一旦建设的惯性没有刹住,而需求下滑,就会造成电力供应饱和的假象,这也是目前很多人对‘能源问题已经一劳永逸地解决’的误解。”吴云判断,以目前我国的网源建设规划和经济发展趋势,今明两年后很有可能会再次出现用电紧张,而如果因为周期性错配和阶段性冗余而导致建设中断,回缩效应一方面会造成经济后续发展乏力、民生用电紧缺这两方面刚需所不能承受的后果,另一方面,在阶段性、地区性缺电的“恐慌”下,很有可能会引发无序建设的再度重演,扰乱我国能源转型和电力高质量发展的步伐。

根据国家统计局及中电联相关统计数据显示,2018年,我国国内生产总值突破90万亿大关,实现6.6%的增速,同年,我国全社会用电量达到6.84万亿千瓦时,增速达8.5%。2019年我国国内生产总值增速预期为6%~6.5%,全社会用电量预计有所回落,但增速仍将保持在5%左右的水平。

类对比国际发达国家在相同发展阶段的电力弹性系数表现,美国、日本、韩国等典型国家在近10年的经济增速换挡期中,电力弹性系数均超过1,甚至超过1.5,在完成转型后虽有所下降,但仍在一定时间内保持较高水平。

目前,我国总体仍处于工业化中后期、城镇化快速推进期。随着国家供给侧结构性改革深入推进,创新发展持续发力,工业生产转型升级效果显现,新技术、新产业、新业态、新模式已成为经济发展的新动能。制造业强国的发展目标决定了我国以高端制造业为代表的第二产业用电仍将维持电力的刚性需求,以大数据、互联网、人工智能为代表的战略性新兴产业将持续带动第三产业用电持续快速增长,人民对美好生活的向往还将不断推动我国居民生活用电稳步提升;同时,随着国家电能替代加速实施,在北方居民采暖、生产制造、交通运输和电力供应与消费四个领域开展“以电代煤”、“以电代油”,也将成为拉动用电增长的新动能。

考虑到中长期经济发展、能源技术进步、能源效率以及能源政策等影响因素,预计2025、2030、2035年我国全社会用电量将分别达到9.4、11.0、12.2万亿千瓦时,“十四五”、“十五五”、“十六五”期间年均增速分别为4.9%、3.2%和2.1%。

“从长远来看,我国的能源需求应当说是长期客观存在,并且大量存在的。那么这样的需求应该如何解决?目前我国能源结构已经发生了重大且深刻的变化,但经济的新旧动能转换是逐步实现的过程,且经济发展对电力的需求和依附性是长期、存续的。在向现代化工业强国迈进的过程中,基础性产业、加工制造业等产业仍对电能质量和负荷强度存在较高需求。”吴云介绍。

从电力系统的形态观察,我国电力供需已经从“电源—负荷”向“新能源电源+基础电源—负荷”转变。新能源电源正在以“增量替代”的形式,部分满足着工业和居民生活用电需求。在目前受制于技术等诸多因素,新能源的间歇性和经济性,以及致命的能量密度低的问题,使其还不足以作为基础能源支撑我国工业生产和居民生活用电。而水电、煤电等发电类型依然以存量基础电源的形式保障我国绝大部分用电需求。

从世界范围内推进能源转型的国家阵列分析,持续推进新能源发展的国家基本上都已解决能源供给问题,这些国家能源需求的增量整体较小,以新能源所发电量就可以基本满足增量需求。

无独有偶,近期作为能源转型先驱的欧洲国家纷纷重启煤电以保障负荷需求;美国退出巴黎协定,意图以更具经济性的电源品种作为基础电源以增加其外贸出口商品的价格竞争力,振兴本国经济。种种迹象或许足以暗示我们,在能源的“不可能三角形”里,作为基础能源,除强调其清洁属性外,还应兼顾经济性和安全性的考量。

“对于用电成本占到工业总成本三成左右的我国来说,基础能源作为经济、民生保障,一定是既经济又安全,既能保障稳定供给,又能发挥平抑电价水平作用的发电品种。基于我国的资源禀赋,水电和煤电兼具这两种天然优势,但是目前这两个发电品种的后续发展都受到了很大的制约。”吴云告诉记者,一方面,在国家倡导以绿色低碳为发展目标的能源转型战略下,煤炭的消耗总量受到严格管控,煤电的后续发展空间因此存在很大的制约性;另一方面,我国中东部地区水电已基本开发完毕,可开发资源量逐步向西部河流上游及西藏地区延伸,但由于自然环境恶劣,龙头电站造价水平高,梯级补偿机制缺位,电站和送出通道的建设成本和建设风险明显加大,投资意愿和建设速度随之显著下滑。

“作为基础能源,除了经济性,更为重要的,是还要考虑能源战略安全。出于国家体制和意识形态的不同,近期我国一直在被别国‘围追堵截’,迫使我国不得不,也必须将能源战略安全作为能源发展的首要命题。”吴云说,“保障能源战略安全,本质上就是确保能源的对外依存度不超过警戒线,这个警戒线是多少目前没有定论,之前说20%,去年好像已经超过了,现在有说25%,有说30%,我觉得这个问题非常重大,保证我国能源对外依存度不处在风险区域是非常必要的。”

据了解,目前我国的能源对外依存尽量给了具有不可替代性的石油和天然气,2018年我国原油和天然气的对外依存度已经达到或超过了70%和43%,而这两种一次能源大多用于交通运输和民生用气,这也导致了我国电力行业难以再分得更多的份额作为发电燃料。

“所以我国电源品种,必须要根据资源禀赋和国情来选择。从保障国家能源安全稳定供应的战略角度,在发展可再生能源的同时,还要充分发挥煤炭资源丰富性、经济性的优势。”对于未来我国能源形态的判断,吴云认为,未来我国能源发展将形成两条相辅相成的路径,一条是以新能源填补部分用电增量,另一条则是以气电、核电和煤电作为主要的基础能源满足供应。“目前我国对于煤电的认识还存在很大的误区,煤炭作为我国的第一大资源,不存在‘用不用’的问题,而是应该转换思维,如何更好地用,更清洁地用,如何与低碳能源的‘三驾马车’——核电、气电、新能源共同发力。而对于天然气,从规划产量加进口的总量来看,气源目前不存在太大问题,但是气价问题,由于体制和结构性的原因,还需要进一步理顺。实际上现阶段,乃至未来我国能源电力的发展,煤电、核电和气电三种能源将是主要的基础能源。它们的发展,必然是此消彼长的过程,其中一个品种的发展,必然占据其他品种的发展空间。如果核电和气电没能按照预期发展,必然会促成煤电的继续发展,并且基于煤电清洁技术的不断进步,这种可能性随之逐渐增大。”

谋划:核电的大发展与煤电的再认识

从第一次工业革命,蒸汽机车代替了马车,能源就成为人类突破空间和时间的基础媒介,推动着人类社会、经济和科技的不断发展与演进。数百年来,随着火车、飞机、网络、通信等技术的迭代,能源与空间和时间的转换效率不断被突破,而可利用的能源品种却仍然停留在最初始的化石能源大规模应用层面。

吴云告诉记者,目前,在全世界范围内,人类对于一次能源的探寻还在不断的尝试中,一直都在以一种既清洁,又经济,既可再生,还可随时随地、取之不竭的能源作为最终追寻目标。“目前在这种‘终极’能源还没有出现之前,仍将维持各种能源争相发展,互为调节,互为补充的局面。核电在我国能源电力系统有着无可厚非的地位,一方面是出于核电极高的能量密度,在经济性和可持续性等方面都具有相对优势;同时,核电作为清洁能源,是本世纪末实现《巴黎协定》目标的关键能源形态,将在应对气候变化和大气污染防治行动中将发挥重要作用。”

根据电力规划设计总院研究结果表明,按照2035年我国全社会用电量12.2万亿千瓦时,常规水电、新能源、天然气等清洁能源装机分别达到4.3、13.0及3.1亿千瓦计算,煤电和核电发电量需要达到8.1万亿千瓦时,届时,若核电装机达到1.3亿千瓦,煤电装机则可控制在14亿千瓦以内。其中,核电发电装机及发电量占比将分别达到3.4%、7.4%,每年贡献17.5%的低碳电源。

从国际核电发展来看,欧盟28个成员国中有14个国家拥有核电,每年贡献低碳电源占比超过50%,法国核电占总发电量高达72%,斯洛伐克、比利时、匈牙利核电发电量占比总发电量超过50%。美国核电是其国内第一大低碳能源,2015年核能减排二氧化碳5.64亿吨,是同期水电、风电碳减排量的一倍以上。

从我国核电发展形势来看,目前核电技术已经完成三代AP1000技术引进消化吸收,在关键设备和材料国产化等方面已取得重大突破,形成了自主品牌的CAP1400和华龙一号三代压水堆技术,在技术创新应用和安全监管、保障等方面均已达到国际先进水平,上网电价已经和燃煤火电标杆电价相当,但核电装机和发电量占比依然较低,2018年核电发电量仅占全国总发电量的4.2%,“十三五”前三年的装机增速均明显滞后于“十三五”电力规划目标。

吴云分析,核电是现阶段我国唯一可以大规模替代煤电,为电网提供稳定可靠电力的能源品种。目前我国核电发展正处于蓄势待发的阶段,前几年核电发展相对缓慢,一方面是全世界共同面对的核安全问题,在没有确切的解决方案前,我国采取了稳重稳妥的态度来处理。另一方面,我国核电人才问题依然突出,不仅是尖端人才,日常运行和维修人员也不能适应超常规模的发展。

“核电的发展需要一个积蓄的过程,发展的过快反而会造成更为严重的后续影响,所以一定要有技术、人才的积累,才能更好的厚积薄发。我认为到2020年以后,核电将会迎来大发展时期。而届时,如果核电和气电没有按照预期发展走,那么一旦出现用电缺口,没有了抓手,很有可能会导致煤电的反弹,并且我认为,煤电出现反弹的可能性很大。”吴云补充道,按照预期规划,尽管未来核电将可能会取代很大一部分煤电的占比,但在第三代核电技术没有取得极大成功之前,从安全角度考虑近几年在内地发展核电仍不现实,未来核电将更多地围绕沿海地区建设;而同时,气电的电价结构,以及气源的机制放开等问题仍需要一段较长时间来理顺和解决。

在被问及煤电出现反弹是否会影响到我国能源转型的效率和大气污染防治的进程时,吴云笑谈,“我经常开玩笑地说,想要消除雾霾,就要着力推动煤碳资源的集中利用,大力发展清洁煤电。很多人士都表示不理解,也有很多人士都在呼吁弃煤,而如果盲目弃煤,我们这些高度依赖煤电的传统行业将以何种资源作为基础能源保障?实际上近段时间雾霾、煤污染的‘锅’让煤电来背,也实在是冤枉的。煤炭作为我国第一大资源,对于其定位应该有冷静客观的认识,对于利用方式应该有清晰的思路,对于煤电需要有再认识的过程。”

根据相关机构预测,在我国宏观经济继续保持稳中向好的发展态势下,能源消费总量将适度持续增长,未来我国煤炭消费总量仍将有一定增长空间,到2020年将保持在40亿吨左右,电力行业将是煤炭消费增量的主要需求方。

观察近几年的电源结构统计数据,在严控煤电装机总量和煤炭消费总量的政策下,煤电的新增装机总量呈现明显的下降趋势,而总发电量的占比依然保持在60%以上。多年来,通过不断的结构优化和技术升级,煤电装机已由大容量、高参数、节能环保型机组为主逐步替代高煤耗,低能效的落后产能,供电平均煤耗已实现低于308克/千瓦时,其经济性优势将作为关键性因素长期支撑我国低电价水平。

通过先进的减排技术,我国70%的煤电机组实现了超低排放,二氧化硫等主要污染物排放指标已优于欧美等先进经济体的污染物排放指标,平均除尘率达到99.9%以上。电力行业以总煤炭消耗五成的占比,却仅贡献全国污染物排放总量一成左右占比。作为全球最大的清洁煤电供应体系,有效缓解了能源供应和环境保护的矛盾。

长期的环保实践进一步印证,散烧煤是导致雾霾的主要成因之一。因此不难窥见,在我国长期工业化进程中,煤炭资源的利用和消费方式仍存在结构性问题。煤电是煤炭最清洁、高效的利用方式,既可以通过集中掺烧提高使用效率,同时还可有效降低“黑色动力”的污染程度。类比同样富煤的美国,该国已实现90%的煤炭资源用于发电,而目前我国煤炭发电利用率却仅保持在50%左右水平。

吴云认为,近几年我国煤电清洁化发展的水平有目共睹,煤电已经可以实现近零排放,常规污染物排放水平基本与气电持平,相信在未来,随着碳捕捉技术和碳市场等机制的摸索实施,煤电将一以贯之地秉承保障我国电力供给,支撑整体经济发展的重任,迎来从高碳重污染能源向低碳清洁能源转变的重大机遇。

“根据我国政府在应对全球气候变化作出的承诺和‘十三五’能源规划,我国将逐步降低煤炭消费总量,从2017年起在长三角等地区施行的能源消费‘双控’政策,也对控制煤炭消费总量起到了积极的促进作用。预计在2035年或者更早,我国煤电装机将会达峰。但需要明确的一点是,降低煤炭消费总量和提高煤炭用于发电的比例并不冲突,需要同时坚持,更不可混淆‘控煤’与‘控煤电’的概念,避免为实现控煤目标而简单限制清洁煤电生产,进而造成用电紧张的情况发生。只要保持清醒的头脑、屏蔽杂音、胸怀全局,我国必将走好能源保障和电力高质量发展之路。”吴云说。

本文刊载于《中国电力企业管理》2019年02期,作者系本刊记者

原标题:在国家能源安全战略下谋划电力发展——专访中国能源建设股份有限公司副总经理、国家电力规划研究中心常务副主任吴云

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