改革開放40年來,我國能源的發(fā)展成就舉世矚目。目前,國家進入高質(zhì)量發(fā)展階段,我國能源也面臨著歷史性的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。創(chuàng)新始于思維改變,進步首先來自觀念轉(zhuǎn)換。以下6個方面能源觀的創(chuàng)新正在推動中國的能源轉(zhuǎn)型。
一、“能源革命”的提出引領(lǐng)能源新戰(zhàn)略
2014年,習(xí)近平總書記提出了“能源革命”的思想。這意味著,我國能源的發(fā)展必須有質(zhì)的變革、質(zhì)的轉(zhuǎn)型,需要革命性的新戰(zhàn)略。“四個革命”中,能源消費革命意味著由粗放、低效走向節(jié)約、高效;能源供給革命意味著由黑色、高碳走向綠色、低碳;能源技術(shù)革命是消費革命和供給革命的支撐;能源體制革命則是成功的保障?!澳茉锤锩钡乃枷胧窃诳偨Y(jié)國內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的,是我國高質(zhì)量發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求。
以能源消費革命為例,我國在發(fā)展初期,注重能源發(fā)展的量,并未強調(diào)能效問題。改革開放至本世紀(jì)初,我國能源消費彈性系數(shù)在0.4~0.6區(qū)間波動。2000年后,隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程,一次能源消費曾呈現(xiàn)不尋常的高速增長態(tài)勢,特別是2003年、2004年能源消費彈性系數(shù)超過1.5。
近年來,以能源強度、碳強度列入考核指標(biāo)為標(biāo)志,從消費端將能源效能列入國家五年計劃指標(biāo)和地方考核指標(biāo)。近十年,我國能源消費彈性系數(shù)逐步下降。“十一五”期間,能源消費彈性系數(shù)年平均為0.57,“十二五”時期,能源消費彈性系數(shù)年平均為0.43。這是明顯進步。但至今,我國的能源強度仍是世界平均水平的1.5倍,比世界先進水平相差更多,節(jié)能潛力巨大。節(jié)能提效是中國能源戰(zhàn)略之首。我國的“能源革命”任重道遠(yuǎn)。
二、能源安全觀的再思考
1. 能源供需安全觀
長期以來,我們理解的能源安全就是供需安全,即供應(yīng)跟不上需求,就是不安全。以至造成了以粗放的供給滿足增長過快需求的局面。隨著對經(jīng)濟發(fā)展方式理解的加深,我們對能源供需安全的理解有了更多新的思考:能源需求也有不合理的需求,如各種形式的能源浪費,比比皆是,由此提出了“抑制不合理需求”。同時,供給側(cè)也要改變粗放供給,以高質(zhì)量的科學(xué)供給滿足需求,因此,新的能源供需安全觀應(yīng)表述為:“以科學(xué)供給滿足合理需求”。
說到能源的供需安全,人們首先會想到煤、油、氣,這是很自然的,目前仍然是現(xiàn)實的問題,特別是我國油、氣的對外依存度高,其供應(yīng)安全是需要高度重視的問題。現(xiàn)在,我國能源進入了多元發(fā)展階段,需要做好煤炭的科學(xué)開采和利用、穩(wěn)油增氣,加強勘探、增加儲備、發(fā)展國際合作。也要做好化石能源與非化石能源的協(xié)調(diào)互補。
值得強調(diào)的是,可再生能源是本國可以掌控的、不受國際地緣政治變化影響的能源。隨著非化石能源比例的增大,它對能源供給安全和能源獨立將起到舉足輕重的作用。
2. 能源環(huán)境安全觀
能源安全已不僅限于供需安全了。
20世紀(jì)60年代以來,世界范圍內(nèi)的環(huán)境污染與生態(tài)破壞問題日益嚴(yán)重。生態(tài)環(huán)境安全和能源結(jié)構(gòu)密不可分,中國已經(jīng)把能源引起的生態(tài)環(huán)境不安全列入能源安全觀。
2013年1月,4次霧霾過程籠罩中國30個?。▍^(qū)、市),大氣環(huán)境的惡化影響百姓基本生活條件,已經(jīng)成為不能再忍受的環(huán)境問題。大氣環(huán)境污染與以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)和粗放的能源消費方式有直接關(guān)系。
2013年9月10日,國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》,要求加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu),增加清潔能源供應(yīng)。2015—2016年,《中華人民共和國大氣污染防治法》《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》相繼出臺,對能源領(lǐng)域污染物排放提出更加嚴(yán)格要求。將煤炭的清潔高效利用視作國家戰(zhàn)略,大力發(fā)展新能源及可再生能源,環(huán)境可持續(xù)發(fā)展要靠能源革命來保障。能源的環(huán)境安全觀已成為能源安全觀的重要組成部分。
3. 能源氣候安全觀
由于人類活動的加強,環(huán)境容量問題已經(jīng)延伸到氣候容量,氣候變化對化石能源活動的約束性明顯加大。全球既面臨人類活動造成的氣候變化的強度和規(guī)模激增,又面臨氣候變暖造成的氣候容量空間的明顯萎縮。
目前全球許多地區(qū)氣候容量空間正在趨于飽和,有些地區(qū)還出現(xiàn)了超載,氣候風(fēng)險總體正在不斷升高?!吨袊鴩易灾髫暙I(xiàn)》在充分考慮了我國的發(fā)展階段和實際能力后提出,將于2030年左右使碳排放達(dá)到峰值并爭取早日實現(xiàn)。實現(xiàn)這一目標(biāo)首先是我國自身可持續(xù)發(fā)展的需要。
氣候變化主要原因在于化石能源燃燒排放溫室氣體。為了應(yīng)對氣候變化,中國必須進行碳約束下能源安全管理。2018年,我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放較2005年降低45.8%,提前達(dá)到2020年的目標(biāo)。我國非化石能源消費占一次能源消費比重從2010年的9.4%,提高至2018年的14.3%。
盡管如此,必須注意到,從2006年以來,我國已是全球排放二氧化碳最多的國家,節(jié)能減排、改變能源偏煤尚需作出艱巨努力。重要的是,應(yīng)對氣候變化推動能源的低碳轉(zhuǎn)型,不僅助推新能源的發(fā)展,而且能推動新型的經(jīng)濟增長,促進經(jīng)濟和環(huán)境的雙贏。
以國際視野和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略眼光審視我國的能源安全,需要看到能源科技蓬勃發(fā)展,技術(shù)正在取代資源成為能源安全的保障,必須立足于增強能源現(xiàn)代化的核心競爭力,占領(lǐng)未來能源科技的戰(zhàn)略制高點,靠能源科技創(chuàng)新保證能源安全。
三、能源資源觀向非化石能源開拓
在傳統(tǒng)觀念中,能源資源是指煤、油、氣、水。2007年中國工程院開展中國可再生能源研究。當(dāng)時能源界認(rèn)可水電,但對非水可再生能源普遍的認(rèn)定是“微不足道”。經(jīng)過研究后,中國工程院2009年提出,“舉足輕重”將代替“微不足道”,并認(rèn)為非化石能源可以讓我們擁有未來。
說起中國的能源資源稟賦,只說“富煤、缺油、少氣”,已經(jīng)跟不上發(fā)展了。豐富的可再生能源資源,是中國重要的能源資源稟賦。
進一步拓寬到非化石能源,則應(yīng)包括核能和可再生能源。2019年,在我國電力裝機中,非化石電力裝機占41%,在發(fā)電量中,非化石電力已占32.6%。2019年,我國風(fēng)電裝機達(dá)2.1億千瓦,光伏裝機也達(dá)到2.04億千瓦,都不到技術(shù)可開發(fā)資源量的十分之一。
高成本曾經(jīng)是非水可再生能源的障礙,近二十年來,光伏和風(fēng)電的成本已下降了幾十倍。另一方面,儲能技術(shù)也在快速發(fā)展,從物理儲能(抽水蓄能、壓縮空氣儲能),到多種類型電池的化學(xué)儲能。獲益于材料科學(xué)的進步,化學(xué)儲能技術(shù)進步迅速而且持續(xù)降價。儲能技術(shù)不僅可以解決太陽能、風(fēng)能的間歇性,還能推動新能源汽車及小區(qū)微網(wǎng)發(fā)展,因而儲能被賦予多重意義。
與此同時,中國目前核電技術(shù)與世界先進水平保持同步,成熟的三代技術(shù)、四代核電技術(shù)、模塊化小型堆、先進核燃料與循環(huán)技術(shù)在穩(wěn)步發(fā)展,受控聚變技術(shù)(人造太陽)正在取得進展。未來,地面上的核聚變(輕核聚變)和太陽內(nèi)的核聚變(太陽能)很可能會成為人類長期可以依靠的能源。
由于對能源資源稟賦認(rèn)識的局限性,一些能源負(fù)荷很重的地區(qū),長期以來認(rèn)為自己“負(fù)荷重、資源缺”,卻沒有認(rèn)識到自己身邊就有豐富的可再生能源資源可以開發(fā),形成了對外來電、外來煤的依賴。這是一個影響能源政策和能源戰(zhàn)略的實際問題。
重新認(rèn)識我國的能源資源稟賦,是正確認(rèn)識本國國情的要素。對于確保國家長遠(yuǎn)的能源安全、引導(dǎo)能源轉(zhuǎn)型具有方向性、戰(zhàn)略性的意義。
四、能源轉(zhuǎn)型既有能源自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化又有空間格局的轉(zhuǎn)型
世界能源低碳化進程進一步加快,天然氣(含非常規(guī)天然氣)和非化石能源成為世界能源增長的主要方向。
能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃明確建設(shè)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系。在各方努力下,煤炭在我國一次能源消費總量中所占比例逐年下降,從1990年的76.2%,下降至2019年的57.7%,與此同時,我國非化石能源發(fā)電量占比不斷提高,1978年我國非化石能源發(fā)電量即水電發(fā)電量比重為17.4%,2019年我國非化石能源發(fā)電量占總發(fā)電量的32.6%。國家發(fā)布的《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略(2016—2030)》提出,到2050年非化石能源在一次能源中占比將達(dá)到50%,煤炭在一次能源中占比將降至30%以下。
黨的十九大提出我國發(fā)展不平衡不充分,也體現(xiàn)在我國能源空間格局上。中國的東部是用能大戶,西部是產(chǎn)能大戶。通過西部發(fā)展經(jīng)濟來提升消納能力,東部增加產(chǎn)能的能力,可緩解發(fā)展的不平衡、不充分。東部地區(qū)可以將“遠(yuǎn)方來(如西電東送)”的能源與“身邊來”的能源相結(jié)合,高度重視發(fā)展和調(diào)動身邊的能源。
我國中東部地區(qū)技術(shù)可開發(fā)的海上和陸上風(fēng)能資源量有11億千瓦,集中加分布式太陽能可開發(fā)量有9億千瓦。而中東部已經(jīng)開發(fā)的占比不到技術(shù)可開發(fā)量的10%。倘若中東部省份把身邊能源調(diào)動起來,結(jié)合遠(yuǎn)方來的能源,不僅使發(fā)展更平衡和充分,而且自控水平和安全性更高。
經(jīng)濟性方面,經(jīng)過天津大學(xué)和華北電力大學(xué)研究組測算,與西部發(fā)運送電的每度電成本相比較東部自發(fā)電更便宜。再考慮到生物質(zhì)能、地?zé)?、水電、核電和天然氣,東部能源高比例自給是完全可能的。考慮到東部的儲能、節(jié)能技術(shù)和信息化技術(shù)較為先進,煤電在提供電力的同時,以靈活性改造起到調(diào)峰作用。我國東部由能源“消費者”變成能源的“產(chǎn)消者”不僅是必要的,也是可能的。
能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源空間格局轉(zhuǎn)型相互促進,將增強我國能源的獨立性和韌性,促進經(jīng)濟與環(huán)境的雙贏。
五、集中式與分布式結(jié)合將改變能源系統(tǒng)的模式
過去長期習(xí)慣集中式概念。近些年,發(fā)展光伏、天然氣、風(fēng)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿确植际侥茉矗呀?jīng)成為我國應(yīng)對氣候變化、保障能源安全的重要內(nèi)容,分布式的重要性日益受到人們重視。
分布式能源是能源發(fā)展的重要方向,分布式能源的技術(shù)進步和應(yīng)用推廣將極大改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和消費方式、消費模式。這不僅是能源、電力的重大變化,而且有助于城鄉(xiāng)一體化能源轉(zhuǎn)型。低碳能源網(wǎng)絡(luò)(太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)?、天然氣),不論是農(nóng)村還是城市,都可以由集中式的大電網(wǎng)和分散的微網(wǎng)進行互動。
微網(wǎng)可以通過大數(shù)據(jù)等信息化手段,把星羅棋布的自發(fā)電小產(chǎn)能和儲能進行管理,虛擬電廠(VPP)的概念應(yīng)運而生。未來,一系列低碳能源網(wǎng)絡(luò)概念和大電網(wǎng)、大能源基地結(jié)合起來,配電網(wǎng)中的分散發(fā)電和有源負(fù)荷將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢,更多電力用戶將由單一的消費者(consumer)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)型消費者,即產(chǎn)消者(Prosumer),寓電于民可培育大面積產(chǎn)消者。
產(chǎn)消者依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù),把分布式電源、儲能、負(fù)荷等分散在電網(wǎng)的各類資源聚合,進行協(xié)同化運行控制和市場交易,對電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。另外,走向現(xiàn)代化和美麗中國所面臨的垃圾圍城、垃圾圍村難題,可以通過固廢資源化利用解決。垃圾、固體廢棄物,通過分布式利用,如堆肥、沼氣、焚燒發(fā)電等進行能源化利用,成為可再生能源之一。如果我國有了高比例的產(chǎn)消者,中國能源的局面將會發(fā)生革命性的變化。
六、能源與信息技術(shù)的結(jié)合改變能源業(yè)態(tài)
近年來,移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字信息技術(shù)得到迅猛發(fā)展,全球經(jīng)濟社會正在形成新的發(fā)展圖景,數(shù)字經(jīng)濟作為新生業(yè)態(tài)正在成為經(jīng)濟社會發(fā)展的新動力,世界各國和企業(yè)紛紛開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
在此浪潮下,“大云物智移”等數(shù)字化技術(shù)日益融入能源產(chǎn)業(yè),重塑能源業(yè)態(tài)。能源、電力、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成能源物聯(lián)網(wǎng)(IoT),實現(xiàn)橫向多能互補、電熱協(xié)同,縱向源、網(wǎng)、荷、儲、用協(xié)調(diào)優(yōu)化,具有全面互聯(lián)、全面感知、全面智能、全面協(xié)調(diào)特征的新型能源生態(tài)體系(智慧能源)。
人工智能AI技術(shù)與能源領(lǐng)域也在結(jié)合。這個結(jié)合就是一個多能能源服務(wù)業(yè),提高能效和高質(zhì)量個性化服務(wù)是其特征。能源業(yè)要成為能源業(yè)+能源服務(wù)業(yè),不僅提供能源,還有服務(wù),而且服務(wù)的功能會越來越強,這是需求側(cè)推動的供給側(cè)能源革命。
能源轉(zhuǎn)型是產(chǎn)業(yè)革命的一部分。能源轉(zhuǎn)型具有長期性、艱巨性,但方向是清晰的,需要立足現(xiàn)實,放眼未來。上述六個方面能源觀的創(chuàng)新將引領(lǐng)能源革命,共同成就能源的新常態(tài)、高質(zhì)量、新體系。