能源现实与能源革命 ——论能源领域的十大矛盾（上）-第2页-北极星火力发电网

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四、能源利用效率依然偏低和节能提效的矛盾

面对石油天然气对外依存度愈来愈高、煤炭去产能并限产、优质水电资源开发殆尽、内陆核电发展受限的能源供给侧形势，节能、提高能源利用效率是事半功倍的选择。世界主要经济发达国家在经历了经济粗放发展阶段之后，都十分重视能源效率的提高。

改革开放以来，中国通过开展节能月、节能周等活动，提升公众的节能意识，能源利用效率已经大为提升，但是由于发展阶段、发展方式和产业结构的特点，和世界先进水平相比，还有很大的改进空间。

能源利用效率，通常选用能源消费弹性系数、能源消耗强度、以及单位产品能耗来分析和比较。

能源消费弹性系数是指能源消费增长速度与国民经济年均增长速度之间的比例关系，其计算公式为：能源消费弹性系数=能源消费量年均增长速度/国民经济年均增长速度。一般说来，发展中国家在发展初期能源利用效率较低，其能源消费弹性系数往往大于1或接近1，而发达国家的能源消费弹性系数一般不超过0.5。

能源消耗强度是指国民经济在生产中的单位能耗水平，通常量化为生产单位国内生产总值所消耗的能源量，综合反映了生产过程中的能源利用效率，是衡量经济增长质量的重要指标之一。影响因素有经济结构、产业结构、技术水平、消费结构等。

单位产品能耗是衡量企业和行业生产技术和管理水平的一个指标，反映了微观领域能效状况。因其计量单位相同，不存在单位、汇率折算等因素，因此单位产品能耗的国际对比更为科学可信。

2019年3月，国务院总理李克强作的政府工作报告中提到，2018年经济结构不断优化，单位国内生产总值能耗比上一年下降3.1%。国家统计局还发布了中国2017年单位GDP能耗比上一年下降3.7%。

这组数据说明了中国由于经济结构和产业结构的调整，整体上能源效率有所提升。发改委发布的“十三五”规划《纲要》，要求到2020年全国单位GDP能耗比2015年降低15%，这是一个约束性指标，能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内，这是一个预期性指标。

中国能效经济委员会于2019年1月份发布的《中国能效2018》指出，近年来，中国的能源消费强度下降较为明显，但是工业部门特别是高耗能行业很多产品的单位产品能耗水平与国际先进水平相比，仍有10%-30%的差距，如钢材、水泥、乙烯、平板玻璃、烧碱等。工业节能依然存在较大潜力，是中国节能工作的重中之重。从工业产品结构来看，中国有200多种工业品的产量位居世界首位，但多为能耗高、附加值低的中低端工业产品，高附加值工业品占比较少。

中国地域之辽阔，导致东中西部经济和科技发展水平不同，产业结构布局分工不同，高耗能产业以及初级工业品的生产对于中西部地区的招商引资需求还是有很大的吸引力。需要改进和提升的，就是提高产品的科技含量和附加价值，降低单位产品能耗。

五、可再生能源比例渐高与电网运行安全的矛盾

电源和电网是相生相克、相辅相成的关系。传统的电源，无论是火电厂、水电厂、还是核电厂，发电机组都是通过发电机转子的旋转惯量来发电的，交流电频率自然产生而且稳定。光伏发电是零转动惯量，风力发电是弱且乱的转动惯量，光伏发电和风电通过电力电子装置转换成近似交流电上网，被统称为电力电子电源。电网公司方面不断表示，上网比例逐渐增高之后，就会降低电网的抗干扰能力和稳定性。

据珠海清英智能电网研究院文章介绍，电力电子设备大规模并网，主要带来两个方面的问题：一是各类电力电子设备涉网性能标准偏低，其频率、电压耐受能力与常规火电相比较差，事故期间易因电压或频率异常而大规模脱网，引发连锁故障。该问题随着新能源的大规模集中投产而日益突出；二是风、光等新能源发电均通过电力电子装置并网，其多时间尺度的控制特性与电网自身特征相互作用，可能引发次同步频率到谐波频段内传统电力系统中没有的控制不稳定和震荡问题。

清华大学胡泽春、罗浩成发表在《电力系统自动化》杂志的论文中也指出：以风电、光伏为代表的可再生能源通常通过电力电子变换器接入电网，对系统转动惯量没有贡献。而随着可再生能源装机容量和渗透率的不断提升并逐步替代传统机组发电，电网在线机组的总惯量减小，有功功率扰动情况下电网的频率响应性能将随之恶化。

2015年新疆哈密地区风机引发次同步震荡导致多台60万千瓦火电机组跳闸事件曾引起广泛关注。

2019年8月9日晚高峰时段发生的英国大停电事件，大约100万人受到影响，停电时间持续了50分钟。这次雷击诱发的大停电事件揭示出高比例可再生能源电网安全稳定运行正面临着前所未有的风险。故障前，英国风电出力1330万千瓦、直流馈入230万千瓦，电力电子并网非同步电源占比高达47%。非同步发电较同步电机存在无功能力弱、故障电流小、转动惯量缺乏等缺点，导致英国电网成为一个稳定性较弱的电力系统。

从国家层面和电力系统层面统筹考虑，风电、光伏可再生能源一定不是愈多愈好，既要考虑本身的产业安全性和运行经济性，又要考虑与电力系统中其他电源以及电网的协调和配合。值得注意的是，局部最优不等于整体最优，当前最优不等于长远最优。

（作者是中国电力发展促进会核能分会副会长）

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