能源消费可谓涉及生活的方方面面,本部分从工业、交通、民用三个角度分述能源消费革命的关键领域。
1.工业领域能源消费革命
工业是我国能源消费的主要领域,也是推动能源消费革命的主战场。工业领域能源消费革命有利于推动工业企业降本增效,主要通过实施结构节能、强化技术节能、提升管理节能等几个方面推进,具体可归纳为以下几个方面。
(1)扩大绿色能源供应使用
在企业厂房屋顶、公共建筑幕墙、停车棚等可利用区域大力推动分布式光伏发电系统和微风发电系统建设。在工业园区制定区域能源系统规划,开展基于清洁能源为主的能源微网系统建设,形成电网、天然气网、冷/热网等多能联动互补的能源网络,以终端能源利用效率为导向,构建与城市能源网络有机链接的智能化区域能源生产、调度、控制系统。以园区型售电区域为突破口,对接国家售电侧专项改革,降低企业用电成本。
(2)调整优化产业结构
加快调整淘汰落后产能。梳理工业园区高耗能、高污染、高危险的产品、工艺和不符合绿色发展要求的企业,制定推进产业能级提升、转型发展和节能环保的园区产业结构调整方案。同时,实施工业园区循环化改造。以土地节约集约利用、产业集聚和循环链接、公共基础设施共享为导向,优化企业、产业和基础设施的空间布局。
(3)提高终端能源利用效率
加快节能装备推广使用。大力推广磁悬浮技术、工业冷却塔用混流式水轮机、LED智能照明、纳米纤维保温、分布式热管冷却等成熟技术和产品,开展智慧节能的推广应用。对照国家发布的高耗能落后产品淘汰目录,全面淘汰低效变压器、风机、水泵、压缩机、电动机、机床等设备。同时,推行市场化绿色服务机制。引入第三方专业服务公司对企业进行节能环保咨询、评估、审核。鼓励企业采用合同能源(合同节水)管理模式对新(扩)建项目、既有项目进行节能(节水)改造。
(4)推进绿色产品生产采购
着力打造绿色产品。推进产品绿色设计试点示范,在设计中综合考虑节能、运输物流、可再生能源等各种因素,积极支持符合“节能产品认证”“低碳产品认证”等标准的产品研发生产;开展典型产品绿色设计水平评价试点,面向已有评价标准的产品,从资源消耗、能源消耗、环境影响、人体健康等角度开展产品绿色设计水平评价。同时,全面推行绿色采购。对于原材料的采购,应优先选用符合环境标准和节能要求、具有低能耗、资源利用率高、可回收再利用等各种良好性能的材料。积极推动各企业从节能减排等方面对供应商进行绿色伙伴认证、选择和管理。
(5)建设绿色在线监管平台
推进在线监控平台系统建设。加快工业企业和园区绿色在线监控平台建设。平台应具有完备的数据采集系统、计算机网络支撑系统、业务分析处理系统、数据传输和存储系统;应预留数据接口,保证监测数据的接入和互联共享。同时,构建绿色大数据服务平台。加快构建科学合理的绿色产业监测监控体系,聚焦重点企业、重点区域、重点设备及大型公共建筑,针对能源消费、污染物排放、环境质量、节能环保设施运行等不同要求布局实时监测点位,实现数据实时传输。利用云计算技术,为监管部门、园区管理机构、企业提供实时数据的分析、诊断服务,建立绿色预警预报发布机制,对异常数据实现监测与监管有效联动。
2.交通领域能源消费革命
交通领域也是能源消费的重要一环,未来相当长时间内,我国交通能源仍以汽柴油为主,在不断提高油品质量、减少排放的基础上,降低单车油耗、推广节能型汽柴油车是传统汽柴油车的发展方向。同时,随着电池储能技术的不断进步,电动汽车单次充电行驶里程已达到传统汽油车的30%—50%,加上国家新能源汽车鼓励政策的到位,近年来电动汽车发展很快,构建以电能为基础的交通能源体系已逐步成为可能,电能在交通燃料中的比例已在加速上升。
(1)提高单车燃油效率
对于传统汽柴油车辆来说,提高单车燃油效率对于我国汽车行业技术进步,促进汽车产品结构调整和节能减排具有重要意义。提高单车燃油效率主要针对乘用车和商用车。2017年下发的《关于2016年度、2017年度乘用车企业平均燃料消耗量管理有关工作的通知》明确了在燃料消耗量上对不达标乘用车企业的惩罚措施。
(2)发展新能源汽车
从图7-9看出,中国2017年新能源(纯电动和插电式混合动力)乘用车市场销量首次突破60万辆,同比增长70%,市场份额高达2.1%,远高于2016年1.5%的水平,也高于美国的1.2%和欧洲的1.9%。中国能在短期内发展成为电动汽车大国,主要是政府提供了强有力的政策扶持,消费者和企业均得到补贴。由于不断降低的电池成本和技术演进,各国减少汽车碳排放的政策法规压力,以及在电动化、智能化、轻量化、共享化的变革趋势下,汽车制造商所作出的承诺和战略等,预计未来电动汽车市场将继续保持乐观增长。(www.daowen.com)
图7-9 五国2017年与2016年新能源乘用车销量对比
(资料来源:第一电动研究院)
从新能源汽车的发展现状看,目前主要是发展纯电动汽车与混合动力汽车。2015年2月16日,科学技术部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,计划在现有技术基础之上,到2020年建立起完善的电动汽车动力系统科技体系和产业链,为2020年实现新能源汽车保有量达到500万辆提供技术支撑。该实施方案提出,今后需要不断提高电池蓄电能力,轿车动力电池的单体比能量2020年计划达到300 Wh/kg,提高驱动电机技术水平,提高续时里程和电池使用寿命;解决废旧电池回收问题。同时,加快充电站建设,形成完善的产业链,实现商业模式创新。
(3)推进港口岸电
船舶用能也是交通能耗的重要组成部分。通常,船舶靠泊后需要开启辅机发电,为船舶提供日常电力需求。大型船舶特别是油船和集装箱船使用燃油发电,燃油燃烧过程中产生大量硫化物和氮氧化物,对周边环境造成污染。国际海事组织(IMO)数据表明:全球以柴油为动力的船舶每年向大气排放1 000万吨NOx、850万吨SOx。此外,船舶使用燃油发电机产生的噪声也会对环境造成污染。因此,为减少污染物排放量,船舶岸基供电技术应运而生。
一方面,港口利用储能技术实现峰谷电能的转移,能够在港口内部供电网络中实现对负荷用电功率的控制,不会影响到上级电网的稳定性,同时能够降低港口装机容量,节约大量成本。另一方面,通过岸基供电减少污染物的排放,促进港口节能减排目标的实现。
3.民用领域能源消费革命
民用能源体系的能源消费,应立足于能源利用方式和组织模式的优化,主要包括:深入推进民用建筑节能,积极开发低品位未利用能源,探索构建以人为本的终端能源管理平台等。
(1)深入推进民用建筑节能
随着人民生活水平的提升以及城乡建设的推进,民用建筑相关能耗占全社会总能耗的比例还将进一步上升,因此,控制建筑领域能源消耗的总量与增量已成为我国节能减排工作的重中之重。提高建筑能效标准、实施建筑用能限额管理被认为是控制建筑领域能源消耗总量与增量的行之有效的重要手段。同时,除了继续加强传统被动式与主动式建筑节能技术的开发外,可再生能源的应用效率提升也是建筑节能的重点内容。结合具体的生态环境、地域特征、建筑特征和运营效果对可再生能源技术适宜性进行研究,形成可再生能源适宜技术选择方案,建立可再生能源建筑应用运行管理、系统维护的模式,最终促进太阳能发电等新能源和可再生能源建筑规模化应用。
此外,预制装配式建筑具有绿色、低碳、安全和标准化的优势,将建筑信息模型(BIM)技术与物联网技术应用于预制装配式建筑中,代表着未来建筑建造的新模式,值得在未来建筑节能领域进行重点研究、应用与推广。
(2)积极开发低品位未利用能源
在一般服务型城市的终端能耗中,电能、热能的比例约各占半壁江山,热能的合理、高效利用是城市节能减排不可忽视的主要环节。为此,在努力创造新兴能源与充分挖掘虚拟能源的同时,我们还可以关注大量可以被利用而没有被利用的能源,这里称之为“未利用能源”。
未利用能源主要以热能为主,从产生源的角度大致可分为两类:一类为工厂、发电厂、垃圾焚烧厂等排出的废热,称之为排热能;另一类为河水、海水等地表水所赋存的热能,称之为温差能。低温发电技术、热泵技术和蓄热技术是未利用能源高效利用的三大核心技术。高温排热型未利用能源大多远离城市负荷中心,需要由远而近建立供需间快捷通道;而低温温差型未利用能源则是以低密度广域分布于城市内部,需要由外而内建立能量收集与管理系统。为了破解未利用能源利用过程中供需间的时空脱节问题,对于高温热源,可基于“Off-line”型移动供热模式;对于低温热源,可基于“Pipe-line”型总线供热模式,从而充分挖掘城市未利用能源的潜力。
(3)探索构建以人为本的终端节能体系
民用能源的消费其最终目的都是为了满足人类的生活、休闲等各方面需求。同时,考虑到能源资源的社会属性,并结合“以人为本”的生态设计准则,非常有必要将能源生态链上的各主体融入整个网络体系,并让他们积极主动地参与到“节能减排”等各项生态活动中,达成“环境友好”和“生活舒适”的多元共生型能源、社会体系。
另外,要促使人们更好地管理、节约、监控和使用能源,需要将能源使用的决定权交给消费者,由他们决定何时、何地以及如何使用何种能源。为此,可以通过双向的信息传递、分时电价、动态电价等,改变终端用户的用能行为。为实现上述目的,可以充分应用移动互联、大数据、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现能源系统各环节万物互联、人机交互,构建具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧用能、节能体系。
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