我国能源发展既受全球能源革命影响,同时也有着自身的特点。新时期下,我国能源发展不平衡不充分的矛盾正逐步得以显现。分析研究能源发展现状与趋势,对于推动我国能源转型升级与变革,促进能源更好服务于经济社会和民生发展有着重要的意义。
一、发展现状
1.能源生产和供应
1)能源生产和消费总量平稳增长,2018年超过37亿吨标准煤,同比增长超过3%。
2)能源供应结构进一步优化,原煤生产占比持续下降,从2008的76.8%下降到2017年的68.6%。水电、核电、风电从9.5%升至18.3%。
3)电力装机持续保持高增长,2018年增速达到6.5%。
4)能源贸易持续增长,2018年煤炭进口增长3.9%,达到2.8亿吨;进口原油达4.62亿吨,继2017年后再创历史新高,石油对外依存度超过70%;天然气进口上涨32%,增幅较2017年继续提升。
2.能源消费
1)能源消费连续多年位居世界前列,2018年能源消费总量46.4亿吨标准煤,同比增长3.3%;
2)煤炭消费占比持续下降2018年首次实现低于60%,,较2017年下降1.4个百分点,但煤炭消费产量和消费量同比上涨明显;
3)2018年全社会用电量同比增加8.5%,继2017年后再次增速提升明显;
4)清洁能源消费比例持续上升,占比达到22.1%,未来仍然有相当大的发展空间;
清洁能源转型,特别是北方清洁供暖项目引起天然气产量、消费量、和进口量激增,产量超过1600亿立方米,消费量达到2800亿立方米。
煤炭产量及消费近两年来增速由负转正,反应出能源需求回暖,钢铁、水泥、电解铝等耗煤行业出现反弹。
图1 2006—2017年我国煤炭表观消费量及增速统计
图2 2012—2017年我国原煤产量】消费量产量增速、消费量增速统计
2.能源效率
1)能效水平提升,万元GDP能耗持续下降,2018年同比下降3.1%;
2)供电煤耗进一步下降,全国平均供电煤耗低于310克/千瓦时;
3)水能、风电、光伏消纳问题正逐步解决,“三弃”下降,2018年弃风率7%,弃光率3%,弃水率5%,弃风率和弃光率分别下降5和2.8个百分点;
4)终端用能结构改善,北方清洁供暖持续推进,电能替代取得积极进展,电动汽车产业发展势头良好。
3.能源科技
1)技术装备水平提升,清洁发电技术,风电、光伏发电装备特高压输变电装备研发制造,第三代核电,深海油气开发技术等方面都走在了世界前列。
2)互联网技术、大数据、云计算同传统能源系统融合的智慧能源系统建设迈出了坚实的步伐,综合能源系统、泛在电力物联网、智能发电技术等项目展开了积极的研究探索。
3)储能及电动汽车技术研发持续升温,正在形成世界范围内最大的应用市场。
4.能源改革
1)能源管理部门持续推进“放管服”改革,下放具体项目行政审批权限,优化项目审批流程,注重规划制定和政策引导,强化事中事后监管。
2)电力体制改革持续深入推动,售电侧市场逐步开放,增量配电网试点项目逐步推进,省级电网输配核价基本完成,电力现货交易启动试点。
3)中共中央、国务院印发《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》,油气管网公平开放逐步实施。
4)能源行业央企重组整合扎实推进,企业优势互补特征明显,将进一步增强市场话语权和竞争力。
综上,我国能源发展取得了举世瞩目的成就。能源供给质量显著提升,能源消费结构积极转型,能源科技创新取得显著成绩,装备制造能力不断增强,能源体制机制改革得到稳步推进,电力油气体制改革逐步走向深入,能源国际合作取得重大成果,资源引进能力逐步提高,国际能源治理体系影响力和话语权不断增强。
当然,我们也要清醒的看到,尽管取得了很大的成绩,能源发展改革仍然面临着诸多问题与挑战,突出表现在清洁低碳转型压力较大,能源生产利用总体效率不高,能源科技水平亟待提升,能源安全保障仍面临较大挑战等方面。分析研究我国未来的能源发展趋势,对于明确发展方向和着力点,推动能源转型升级有着重要的意义和价值。
二、发展趋势影响未来能源发展趋势的几个因素:
1.经济发展因素
1)GDP总量持续稳步提升,预计到2030年将达到130万亿。
2)人均GDP持续增长,但是短期内和西方发达国家差距明显。
3)产业结构调整,进入后工业化阶段,重工业发展放缓,第三产业占比将持续增加。
2.社会发展因素
1)人口总量在2021年左右可能达到峰值,随后进入持续平稳阶段。
2)人口老龄化问题日渐突出,可能提前进入老龄化社会。
3)城镇化进程持续推进,城镇化率有望在2030年达到70%。
3.环境保护因素
1)环境压力持续,环保标准提高,空气、水、土壤污染物排放受到严格限制。
2)二氧化碳排放日渐受到重视,2030年碳排达到顶峰。
3)环保产业持续发展,碳交易、绿证交易等市场调节机制不断健全。
4.国际能源市场因素
1)国家能源市场供应总体宽松,能源供应结构将呈现多极化发展。
2)美国页岩气革命成功,美国能源将在未来基本实现自给自足。
3)欧洲持续推动能源清洁低碳转型,新增化石能源需求主要满足新兴国家发展。
我国未来能源需求分析(2030):
1)一次能源消费总量约为53亿吨标准煤,到2030年均增长1.4%。
2)非化石能源比重将达到22%,煤炭消费将下降至50%,碳排放峰值有可能提前出现。
3)用能结构调整,工业用能占比下降,第三产业和生活用能显著增加。
4)单位GDP能耗下降40%(同比2017年),,能耗强度达到美国当前水平,能源效率进一步提升。
综合考虑影响能源发展的几方面因素,以及我国能源发展的现实需求,未来能源将越来越体现出清洁化、低碳化、智能化的发展趋势:
1)清洁化
(1)核心是降低污染物排放,对环境的影响力降到最低。
(2)实现路径是降低终端能源消费中煤炭直接燃烧,加快推进电能替代,提升电力在终端能源消费的比重,推广应用洁净煤发电技术,加快发展环保产业,提升油品质量等。
2)低碳化
(1)核心是降低温室气体排放,践行国际承诺,为全球碳排控制作出表率。
(2)一是控制源头,即着力提升核、水、风、光等低碳甚至零碳能源的比例,控制碳排总量;二是控制排放,研究碳补集和碳封存技术推广应用;三是构建机制,建立健全碳交易市场。
3)智能化
(1)核心是促进互联网、“云大物”、人工智能等前沿技术与能源生产、储运、消费全过程的深度融合,打造智慧能源系统。
(2)能源智能化的发展方向一是能源供应领域的智能化,做到智能生产、智能供应、智能平衡。二是要建立在能源消费领域的智能化,对用能环境和场景做到智能感知和智能适应,进一步提高能源利用效率。
未来能源发展将展现出相对于传统能源的新特征:
1)传统能源的特征
(1)基于资源分布与需求重点区域分布不平衡。
(2)科学技术与装备发展与大电厂、长距离运输相对应。
(3)自然垄断:铁路公路网、电网、油气网。
(4)时代合理性:人口大国、制造业高速发展、重化工发展。
(5)保障供给、经济性。
2)未来能源的特征
(1)发展呈现出终端化、分布化趋势;技术突破加快能源利用方式转变。
(2)跨越自然垄断:因地制宜、能源产消一体化。
(3)分布式生产与利用与投融资模式的创新突破。
(4)跨越行业壁垒:多能互补、互惠。
(5)最终实现环境友好、均衡发展的目标。
能源发展趋势下,能源形态也将发生转变。
1)传统的单一能源发展模式向综合能源发展模式转变
未来能源生产消费模式将实现能源行业内部各环节以及不同能源行业之间,能源行业和其他行业之间的相互融合,跨越多个时间、空间尺度,实现传统气网、电网、热网、油网与交通网等多种能源网络互联互通,形成一体化的新型能源供应消费网络,具备完整的能源资源利用和能量循环耦合结构。
图3 综合能源系统的基本形态
2)集中式能源系统向集中式与分布式相协调的能源系统转变
未来能源系统的平衡首先通过能源就近利用,实现分散化的自我平衡,然后通过远距离输送,实现不平衡能量的交换。通过多种能源“供-需-储”自平衡体的灵活介入和退出,实现局部整体之间的友好互动和最优,在能源结构方面形成集中式与分布式协调发展、相辅相成的能源消费供应模式。
图4 未来能源结构
三、发展新动能
1.分布式能源提升清洁能源比重
1)分布式能源具备清洁、低碳、高效的特征,有助于降低并网损失和传输损耗。
2)智慧能源条件下,分布式发电项目同储能设备、电动汽车充电设施等综合运用,可以有效降低综合成本,带来更大的社会效益。
3)国家能源局印发《开展分布式发电市场化交易试点》,为分布式发电市场化运营创造了条件。
2.电动汽车产业将改变电力生产消费模式
1)2018年全国电动汽车销售超过130万辆,保有量超过250万,乐观估计到2030年,电动汽车保有量将达到或者超过8000万辆,接近总体汽车保有量1/4,充电桩建设也已经进入快车道。
2)国内外汽车生产厂商加速电动汽车战略转型,“双积分”政策促进汽车主机厂加大对电动汽车的研发和销售力度。
3)随着电动汽车保有量增加和充电设施逐渐完善,电动汽车V2G、5G通信和自动驾驶技术的成熟应用,电动汽车在改变终端电能消费格局同时,将同电网深度融合,作为电能存储和消耗终端,改变电能生产消费和电网运行模式。
3.储能产业发展优化能源系统运行方式
1)电化学储能成本已经连年实现较大幅度下降,较2013年下降一半,预计到2020年还将降低50%。
2)储能参与系统调频在现有政策下已经实现经济效益,现有条件下部分地区储能项目已经取得电量收益,未来市场将长期看好。
3)高比例可再生能源平价接入系统并参与市场竞争的情况下,将引起调频、备用等辅助服务需求和价格的显著提升,储能电站的电量价值(利用峰谷差)、调频价值、调峰价值将会进一步凸显。
4.能源互联网技术打造智能能源系统
1)能源互联网以电力系统为核心,以电能为主要二次能源,将推动从化石能源转向可再生能源,从集中式转向分布式产能,从封闭转向更为开放的电力系统网络。
2)通过互联网信息技术、人工智能技术、大数据、云计算技术同传统电力设施相结合,能源生产、输送和消费模式将更加智能,有利于提升清洁能源接入和消纳水平,提升用户参与电力市场竞争意愿,并推动广域能源协调优化配置,催生出新的能源交易模式。
3)国家电网公司实施建设泛在电力物联网战略,进一步提高电网智能化水平,同时促进相关产业发展。