理论教育 构建多元化能源新格局

构建多元化能源新格局

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:国务院办公厅在2014年11月19日印发《能源发展战略行动计划》,提出“到2020年,非化石能源占一次能源消费比重将达到15%,天然气比重将达到10%以上,煤炭消费比重将控制在62%以内”。2012年3月1日,国土资源部发布我国页岩气资源潜力首次评价成果:我国页岩气地质资源潜力为134万亿立方米,可采资源潜力为25万亿立方米。天然气、核能、风能、水电、太阳能将会分担传统能源至少一半的负荷,成为能源多元化的新坐标。

构建多元化能源新格局

煤炭主宰我们的生活是因为英国一位叫瓦特的人发明了蒸汽机,一个以“吃煤”为主的机器很快应用到了火车轮船、发电等上来,带来了19世纪灿烂繁荣的煤铁时代。进入20世纪后,德国人奥托发明的“内燃机”很快应用到了汽车、轮船、飞机等设备上,替代了“吃煤”的蒸汽机,这个以“吃油(气)”为主的机器让石油登上了历史的舞台,因而刺激了对石油的需求,迎来了繁荣的石油时代。

20世纪后期由于多次石油危机以及这种化石能源分布的参差性,各国努力寻求与本国自然条件相适应的能源多元化。欧洲发展核电最为积极,世界上主要的核电国家几乎是清一色的欧洲国家(表3-1)。其中法国核电占总发电量高达77.7%,它拥有57座核电站,总装机容量6 200万千瓦。

表3-1 主要核电国家核电占总发电量的比例

水电是加拿大和拉美一些水资源丰富的国家普遍采用的,巴西的水电占总发电量的90%。

进入21世纪以来,面对碳排放的压力国际社会开始不遗余力地发展更为清洁的可再生能源,一个是太阳能,另一个是风能

美国则不遗余力地发展页岩气技术,2014年年底美国已经摆脱了对石油进口的依赖,其中页岩气功不可没。1973年,美国能源消费结构中煤炭占45.5%,石油16.9%,天然气18.3%,水电14.8%,核电4.5%。到2011年,能源消费结构中煤炭占42.2%,石油减少至0.7%,天然气增加至24.8%,水电减少至7.8%,核电增加至19.2%,风电2.9%,光伏发电1.4%。传统的煤炭和石油占比由1973年的62.4%下降到2011年的42.9%,下降了约20%,天然气和核电由1973年的22.8%上升到2011年的44%,已经和传统能源各占半壁江山了。

我国的能源结构其实很不合理,国土资源部2014年底发布的《中国矿产资源报告(2014)》显示,2013年我国能源消费结构为:煤炭占66.0%,石油占18.4%,天然气占5.8%,水电、核电、风电等占9.8%。传统能源(煤炭和石油)还是占到84.4%,刚好是美国的一半。我国煤炭和石油资源禀赋和美国相当,而人口又是美国的4倍,显然我们的能源结构需要调整。

国务院办公厅在2014年11月19日印发《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》,提出“到2020年,非化石能源占一次能源消费比重将达到15%,天然气比重将达到10%以上,煤炭消费比重将控制在62%以内”。《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》明确提出要“加快发展风能、太阳能、生物质能等清洁能源”,要求“到2020年风能达到2亿千瓦时、太阳能达到1亿千瓦时、生物质能达到3 000万千瓦时”。要求“到2020年,核电装机容量达到5 800万千瓦,非化石能源也将占到一次能源消费比重的15%”。

对比2014年,全年光伏发电累计并网装机容量2 805万千瓦,风能累计并网装机容量9 637万千瓦,与2020年规划要求还相差甚远。要达到2020年的要求,从2015年起,风能年装机容量增长率要超过18%,太阳能年装机容量增长率要超过42%。

经过10多年来的快速发展和技术改进,风能发电和光伏发电的成本下降很快,商业价值越来越开始显现。

一个不可确定的因素是页岩气,它的开发利用取决于两个因素,一个是技术层面的,另一个是经济层面的(通俗点就是价格)。技术层面决定页岩气可采规模的大小和如何规避污染,经济层面决定开采的可行性。我国从2011年12月经国务院批准页岩气为新发现矿种以来,对其规划和勘探都极为重视。2012年3月1日,国土资源部发布我国页岩气资源潜力首次评价成果:我国页岩气地质资源潜力为134万亿立方米,可采资源潜力为25万亿立方米。2012年3月8日,中石化勘探南方分公司四川元坝区获高产页岩气流,从此打开了又一扇新能源之门,担心的是在距地表1 000米以下进行岩石压裂取气对我们赖以生存的地下水有何影响。

如果加上天然气证实储量为3.03万立方米和煤层气预测资源量37万亿立方米,合计可采储量可能达到65万亿立方米。2013年我国天然气表观消费量达1 676亿立方米,据此可以计算出现有储量可以供应我们消费超过300年。

城市燃气是天然气的第一大用气领域,2000—2012年,城市燃气从43亿立方米增至578亿立方米,比重由18%上升至39%;工业燃料比重由41%降至29%;发电供热比重由4%升至18%;化工用气由37%降至14%。

汽车是石油的最大用户之一,随着天然气基础设施的进一步完善和石油价格居高不下,天然气汽车将会有爆炸式的增长。数据显示,截至2010年,全球天然气汽车保有量占比仅为汽车保有总量的0.99%(排名第一的巴基斯坦为61.14%),中国天然气汽车占比仅为0.32%(大多是出租车),美国也仅为0.04%。到2014年年底全球天然气汽车保有量超过了2 700万辆,预计到2035年,天然气在美国交通领域能源结构中的比重将超40%。到2020年我国的天然气汽车保有量将达到300万辆,未来5年复合增长率估计将高达27%。(www.daowen.com)

除此之外,天然气在发电、化工等领域也会大规模代替煤炭和石油,煤炭和石油等传统化石能源消耗比例将会越来越小,21世纪后半叶将是煤炭和石油的黄昏。

天然气(含页岩气、煤层气)、核能、风能、水电、太阳能将会分担传统能源(石油和煤炭)至少一半的负荷,成为能源多元化的新坐标。

什么样的能源结构决定了什么样的生活方式。蒸汽机时代以煤炭能源为主,火车与轮船把我们用线串起来,人口向线(火车道轨)方向集中,城市化开始加快。内燃机时代以石油能源为主,飞机、汽车、高铁、轮船等用线把我们地球网格化和立体化,人口在网格的节点上集中,城市化加速推进,生活中所有的要素都倾向于向城市集中。

过度城市化会为人类带来灾难,雾霾开始为地球上的人类敲响警钟。

21世纪的今天,聪明的人类用电子信息技术改变着目前的生态。我们不管处在何处,走到了哪里,一部手机把我们和一切与工作有关、与生活有关的事情联系在了一起。信息互联网、能源互联网和物联网三者合并后,我们的工作和生活无需“扎堆”。快速交通以及交通网格的加密改变了我们的生活,巨大的城市轨道交通网把机场、车站、码头、社区、商场和工厂等连接在了一起,我们只需要一张卡在手,就可以非常便捷地去想去的任何地方。住在哪里已经不重要了,也就是说,城市化率不重要了,重要的是城乡一体化。

住在乡村的交通问题解决了,信息互联互通解决了,分布式发电也可以解决能源的问题,美丽的城乡一体化构建完全具备了条件。中国的城市化道路在新能源架构下一定会出现与西方发达国家不一样的模式。

以下是笔者对中国未来新的城市化的构想,也当是新能源坐标系中我们的人类生活的新方式吧。

我国的现实情况是,2014年底,全国共有657个设市的城市,其中,中等城市有239个,小城市有261个,中小城市占了全国城市总数的76.1%。全国有30个城市的常住人口超过800万人,其中13个城市超过1 000万人。全国目前有建制镇19 600多个,还有17 000多个乡镇,有260多万个自然村。

按照最小容量值进行计算,5 000人以上的乡镇36 600个,可以容纳1.83亿以上人口;超过1 000万的城市13个,可以容纳1.3亿以上人口;超过800万的城市30个,可以容纳2.4亿以上人口;239个中型城市(一般指地级市,按50万人计算),至少可以容纳1.195亿人口,小城市有261个(一般指县城,按10万人计算),可以容纳2 610万人口。从现有城市格局看至少可以容纳6.986亿人口,城市化率最小值也超过51%。

因此,中国的城市化不需要大动干戈,只需要城市化改造,也就是说把集中居住人口在5 000人以上的所有村、镇或居民点全部纳入城市规划,政府主要配套公共设施,包括道路、桥梁、供电、供水、供气、垃圾处理厂、学校、商场(超市)、医院、公园、银行网点和加油(气)站、充电桩等,把这些村、镇居民全部纳入社保。重要的是小城镇不需要高楼,生活成本低才是小城镇发展的法宝,这是一个性价比的问题。最重要的是把这些美丽的小镇用公路或铁路甚至小机场连接起来,构成大城市与大城市之间的一些“神经元”,共享城市便捷生活。

我们需要长远的城市化战略,而不是快速的“摊大饼”的为城市化而城市化,即城市化“大跃进”。对城市化率的顶礼膜拜该到头了,我们必须静下心来,把这些数以万计的“神经元”建设好才是我们的正道。

小市镇建设对大宗矿物资源的推动要比大城市小很多,也不会造成大宗矿物资源的供应问题引起价格的大幅上涨。只有这样,才不会引起世界对资源危机的恐慌。

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