“十二·五”期间中国能源供应结构的高效化
2011-04-12吴力波
吴力波
(复旦大学能源经济与战略研究中心复旦大学经济学院世界经济研究所,上海 200433)
“十二·五”期间,我国社会经济发展方式将面临一系列重大转型,其中能源供应结构的清洁化、高效化是其中的重要任务之一。在刚刚出台的“十二·五”规划纲要,明确提出要“推动能源生产和利用方式变革,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系”。这一目标的提出,表明我国的能源发展战略正在从“保障供应”向“高效供应”过渡,而这种“高效”应该是经济效益、社会效益、环境效益和生态效益的多赢。为此,“十二·五”规划纲要明确指出要“加快新能源开发,推进传统能源清洁高效利用,在保护生态的前提下积极发展水电,在确保安全的基础上高效发展核电,加强电网建设,发展智能电网,完善油气管网,扩大油气战略储备”。上述战略部署表明,要实现我国能源供应结构的高效化,关键是清洁能源的加速推广利用,以及电力、油气生产与输配过程的绿色变革。
要使这一转型战略落到实处,需要在科学的顶层设计的基础上细化行动方案,明确内外发展环境与基础条件,发挥政府先导、市场主导、社会参与的协同作用,从而最终推动我国能源供应体系朝着“安全、稳定、经济、清洁”的方向发展。本文将对“十一·五”以来,特别是“十二·五”开局年我国能源经济形势进行综合分析,对我国能源供应结构“高效化”战略的重点着力方向予以综合研判和深入剖析。
1 21世纪以来我国一次能源供应结构的“高碳化”倾向
中国的一次能源生产自21世纪以来保持快速增长。1990—2000年期间,我国一次能源生产的年均增速为2.25%,而2001—2009年期间攀升至8.81%。从能源类型来看,原煤生产年增速从20世纪90年代的1.98%上升至21世纪的8.89%,原油生产年增速基本不变,分别为1.67%和1.76%,天然气生产从25.74%上升至12.99%,水电则从6.72%上升至11.38%。由于原煤供应的高速增长,使得21世纪以来原煤占一次能源供应的比重从2000年的71.95%上升至2009年的77.30%,见图1。能源供应结构呈现“高碳化”。
煤炭占一次能源生产的比重之所以快速上升,主要来自于电力生产的需求。2009年我国的煤炭消费中,有53.86%用于发电和供暖,如果扣除用于工业原料的煤炭,则发电、供暖所消耗的煤炭占煤炭能源行消耗总量的近七成(69.86%)。图2是我国煤炭消费结构及发电煤耗占比示意。可以发现,发电煤耗在煤炭消耗总量中的占比持续上涨,尤其是在20世纪90年代,经济飞速发展带来用电需求的不断提高,历史数据显示电力消耗的经济增长弹性往往大于1,即电力消费增速高于经济增长速度。进入21世纪以来,随着电源结构调整、技术进步,发电煤耗占比增速有所放缓,但是目前依然已接近50%,由此可见,调整电源结构是优化我国一次能源供应结构的重要因素。电源结构的持续高碳化,是阻碍我国能源系统减排目标实现的主要障碍。
图1 中国一次能源生产构成
图2 我国煤炭消费结构及发电煤耗占比示意
与传统能源相比,我国新兴能源供给的增长相对缓慢。国际能源署统计数据显示,我国2000年到2007年,全部可再生能源(水利、地热、太阳能、海洋能、风能、生物质能源等)生产量从22.14万t标准煤增长到24.13万t标准煤,年均增速1.23%,尽管增速在逐渐提高但明显慢于能源生产总量的增长,可再生能源本来基数就小,在能源供应总量中的份额逐年下降,从2000年到2007年从20.84%下降到13.30%(中国能源发展报告2009)。
可再生能源发电是我国新兴能源开发利用的重要战略。近年来新能源、可再生能源、清洁煤发电技术得到了广泛的发展和应用。风电,太阳能光伏并网和分布式发电也有了一定的应用。随着“十二·五规划、可再生能源中长期规划的推进和落实,以及《可再生能源法》的出台,可再生能源在我国今后的能源结构中的地位必然会不断上升,但是在近期和中期,我国要单纯依靠可再生能源发电建立清洁的、高效化的能源供应结构具有一定的难度。在很长的一段时期内,我国还将采用“以煤为主”的能源发展战略,煤炭的清洁利用、综合利用技术将会得到大力推广,国务院最新发布的《石化产业调整振兴规划》也进一步明确了这个战略。不过,包括IGCC,CHP和分布式供能在内的一些煤炭清洁利用等技术,由于受限于成本和技术的限制在短期内尚无法大规模应用,“十二五”期间实现碳强度的下降困难很大,必须充分重视。
2 我国电源结构与电力系统的发展
“十一·五”期间电力需求增长迅速,尤其是末期,随着经济形势的恢复,电力需求也恢复到金融危机冲击前水平,并保持较快的增长幅度。2010年全社会累积用电4.19万亿kW·h,创下历史新高,同比增长14.56%,单位产值用电量同比上升3.9%。在电力生产总量中,水力发电量6863亿kW·h,同比增长38%;火力发电量为34145亿kW·h,同比增长14.2%;核电768亿kW·h,同比增长为9.6%。图3是中国电力生产总量构成,可以看到我国发电能源依然以煤炭为主,虽然“十一·五”期间火电占比有所下降,但始终维持在80%以上,电源结构高碳化严重。
图3 中国电力生产总量构成
从长期看,随着经济增长和居民生活水平的提高,生产方式、生活方式的转变将带来能源消费结构的电气化趋势。十一五期间,电力生产量和消费量年均增长率分别为9.03%和9.01%,而电力在能源消费总量中的比重也从2000年的7.2%增加到了2007年的8.2%。随着电气化趋势的不断加深,电源结构的变化将对我国能源结构有着更加直接、显著的影响。强化电源结构清洁化、低碳化,是实现“十二五”期间能源结构转型,推进节能减排的主要工作。图4表示了中国1980年至2009年用电量的分部门构成。可以看到零售餐饮业用电量逐年递增,1980—2009年间年均增长率达116%,成为年均增长最快的部门;增长率第二位的是居民用电部门,年均增长率达114%。
图4 中国用电量分部门构成
电力系统的发展也是我国能源系统建设的重要部分,自2000年起全国能源系统投资总额中有超过70%的部分投入电力系统,包括电网和电源建设。2010年电源工程完成投资3641亿元,由此带动,2010年新增装机容量9127万kW,使总装机容量扩充为96219万kW(见图5)。要降低电源结构中传统的煤炭所占比例,就需要在水电、核电、新能源发电以及智能电网方面加大投资。
图5 2010年电源工程投资与建设情况
3 传统化石燃料市场运行情况
近年来我国经济的高速增长带来了对传统化石燃料的巨大需求,图6是近年来中国原煤需求量。在日趋紧迫的资源约束下,各种能源价格高企,而且价格不确定性陡增,结果一方面增加了经济运行的不确定性,另一方面也将为新兴能源、可再生能源等高成本清洁能源带来发展的契机和空间。作为我国重要的基础能源和原料,煤炭在国民经济发展中长期具有重要的战略地位。2009年煤炭在我国一次能源生产和消费结构中占比在70%上下,而同期世界平均水平大约为27%~30%。中国煤炭产量占世界煤炭产量的比重由1998年的27.4%上升到2009年的45.56%,见图7。我国电力燃料的76%,钢铁能源的70%,民用燃料的80%和化工燃料的70%,均来自于煤炭。中国“富煤贫油少气”的能源资源特征和进入“重化工业主导型”经济发展阶段的特点,决定了在较长时期内,煤炭在我国一次能源消费结构中占主导地位的格局将长期保持不变。
图6 中国原煤需求量
图7 中国原煤产量(1980—2008)
相较其他能源产品,煤炭市场化程度最高,我国的能源市场化改革也从煤炭市场发端。《能源发展“十·一五”规划》中明确我国的能源发展方针是“坚持节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展”。尽管世界市场对煤炭的依赖程度远远低于中国,但近年来国际煤炭市场价格大幅上涨,这也是世界总体供需平衡趋向紧张的一种反映。尽管中国是世界第一煤炭生产大国,然而自2009年2月我国成为了煤炭净进口国,据估计2010年我国煤炭进口总量将达到1.6亿 t,比2009年增长40%,并将继续保持上升趋势。尽管我国的煤炭进口仅仅占总产量的2%,并且进口目的主要以调剂品种、满足个别地区短期需求为主,但由此所释放出来的“中国需求”信号对世界市场的冲击仍然是巨大的。国际能源署分析认为到2015年之前煤炭价格还将维持在110~120美元之间的较高的水平,而以中国为代表的新兴经济体工业化进程所带来的需求增长,以及煤炭清洁化利用所带来的成本增加是推高煤炭价格的主要原因。尤其是2011年3月日本发生地震海啸,进而导致福岛核电站多个反应堆发生核泄漏事故,使得世界各国重新考量发展核电的安全风险。在这样的背景下,传统能源发电技术重新受到了重视,而对煤炭需求上涨的预期导致了煤炭价格进一步上涨,价格风险不断扩大。
目前我国国内市场煤炭有效供给不足,特别是近年来国家加大宏观调控力度,清理煤矿在建项目、控制新开工项目,抑制了煤炭产能的扩张。铁路运力分布不均衡特点决定了区域性煤炭供求关系失衡长期存在。在有效供给不足的条件下,以较高的煤炭价格推动能源结构调整、抑制浪费、倡导节约将是我国煤炭消费的大势所趋。图8是2010年主要电厂煤炭到场价格;可以看到,2010年国内市场煤炭价格在 700~800元/t上下波动,已经接近国际市场价格。随着我国煤炭市场与国际市场进一步接轨,受国际流动性较大推动,国际市场石油等大宗商品价格上涨势必将带动我国煤炭价格同步上涨。国际国内煤炭市场价格的上涨对下游生产部门形成了很大的成本压力,发电部门在煤价放开,电价管制的双重挤压下,亏损十分普遍。
图8 2010年主要电厂煤炭到场价格
除了总体价格上涨外,煤炭价格的波动性也日趋激烈。从图8中可以看到,2010年间我国国内煤炭价格受天气、季节、政策以及国际市场价格的影响,出现了三次大幅涨跌。这种价格的大幅波动,不仅给企业的生产经营带来不确定性,而且也给我国的宏观经济的平稳运行造成了巨大的困难。但是从另一个角度看,高企的传统化石燃料价格为可再生能源、新兴能源以及其他高成本的清洁能源技术提供了发展的空间与条件。包括《十二·五规划纲要》中提出重点发展的煤制气、煤制油和煤基多联产技术、热电联产、分布式供能、智能电网、风能、太阳能、生物质能、地热能等其他新能源,这些成本较高的新兴能源产业在煤炭、石油价格高企的市场环境下,将更有利于实现市场化,提高企业研发和推广动力。
4 “十二·五”能源供应结构高效化前景展望
2011年《十二·五规划纲要》颁布,在《纲要》中提出要实现资源节约环境保护,单位国内生产总值能源消耗降低16%,单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。规划纲要同时明确要推动能源生产和利用方式变革,坚持节约优先、立足国内、多元发展、保护环境,加强国际互利合作,调整优化能源结构,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。在《十二·五规划纲要》出台前后,各级政府能源、资源主管单位也先后制定了大量的政策对《纲要》的要求进行细化,指导落实。
4.1 燃煤发电的清洁化和高效化
电力部门是我国能源系统中的重中之重,发电部门的清洁化、高效化对我国总体的能源结构、节能减排工作具有至关重要的作用,但是在目前和可见的将来,我国电源结构都将继续保持以火电,尤其是燃煤发电为主,因此推进新型的能源利用技术,将是实现电力部门清洁化、高效化的最有效、最可行的方法。《十二五规划纲要》指出,在未来五年中,我国要重点发展清洁高效、大容量燃煤机组,优先发展大中城市、工业园区热电联产机组,以及大型坑口燃煤电站和煤矸石等综合利用电站。各种传统化石燃料的清洁利用技术,包括洁净煤发电技术超超临界机组和IGCC,热电联产和分布式供能等技术都将成为近中期发展的重点方向。
不过应当看到,尽管在“十一·五”期间,国家和各级地方政府都颁布了有关能源发展和可再生能源发展的规划文件,希望能够扶持各类高校清洁的新兴能源产业,但目前推进效果并不理想。究其原因主要这些新兴能源产业的成本过高,目前的超超临界、IGCC和CHP技术尚处于试点示范阶段,难以大规模推广,市场推进动力不足。尤其是金融危机以后,全球经济增速放缓导致能源需求下降,传统能源价格随之下跌,进一步削弱了新兴能源技术的发展动力。
进入“十二·五”阶段,随着全球经济复苏与我国经济的持续稳定较快增长,能源需求与能源价格也已经逐渐恢复,能源价格大有持续上扬的趋势。不仅如此,国际和国内节能减排呼声日渐高涨,也对清洁能源技术提出了更高的要求。这些因素对于我国电力部门的清洁化、高效化发展都将起到显著的促进作用。
4.2 在保证安全的前提下发展先进核能技术
由于核电具有零排放、高稳定性、发电效率高规模大的特点,曾经受到了一些发达国家的青睐,特别是在温室气体减排得到各国政府充分重视后,作为实现电力系统清洁化、高效化的重要途径的核电近年来再次受到青睐,核电装机容量重新出现了快速增长的趋势。应当说日本福岛核电站事故对各国核电的发展会有一定的影响,特别是一些发达国家例如法国、德国等核电扩张计划可能被搁置。但是正确的做法不是因噎废食,而是要选择先进的、合适的技术,并加强安全管理,在确保安全的基础上高效发展核电。根据我国《核电中长期发展规划》以及《十二·五规划》的要求,我国将重点推广更安全的第三代压水反应堆技术,并在选址、工程设计建设过程中充分考虑和避免核泄漏风险,同时还要研发更先进更安全的第四代反应堆技术。
4.3 可再生能源利用技术
《可再生能源发展“十二·五”规划》确定了七个战略新兴能源产业发展规划,指出水电将继续发挥可再生能源的主体作用,风电是可再生能源的重要新生力量,太阳能发电是后续潜力最大的可再生能源产业,同时推动生物质能多元化发展。根据《可再生能源发展“十二·五”规划》,未来5年我国要实现核电总装机1174万kW、新增风电装机超过1400万kW,光伏电站装机50万kW的目标。
2010年全国风电投资 891亿元,形成了1399万kW的并网发电能力,累计装机容量达到了3107万kW,风电并网发电经历了快速的增长。但是值得注意的是,在风电产能扩张的背后,受电网技术的限制真正能够并网的发电量非常有限,大部分风电场的风机开工不足,产能闲置较为严重。在十二·五期间促进风电发展的工作重点,应该是开发风力风速稳定的风电资源,如近海风电、海上风电技术,以及开发智能电网、直流输电技术,提高电网的智能化和适应能力。
相比之下我国目前太阳能发电的规模小得多,这是因为光伏发电的成本过高,太阳能热发电的技术不成熟,因此太阳能利用技术的发展重点是降低成本,开发建筑物结合的太阳能发电技术。
4.4 智能电网和电力部门其他新兴技术
电力是能源系统中的重点部门,电力部门的高效化和清洁化是整个能源供应系统高效化的核心,电力部门可以利用各项新技术把各个能源消耗部门有机地整合起来,实现系统化、集约化管理,达到更高效地节能减排效果。目前发展较为成熟、影响较为深远的技术包括电动汽车以及相关配套技术、智能电网技术等。
随着电动汽车整车和电池技术的不断发展,发展和推广电动汽车已经成为许多国家政府和交通部门推行低碳化交通工具的重点任务。我国的电动汽车在整车和电池技术已经开始走向成熟,今后还要加强充电设施的建设,以及相关的电池和充电接口标准的制定,并通过V 2G技术提高电网的适应性和稳定性。
智能电网的建设对电力系统清洁化、高效化发展具有重要意义,与传统电网相比,智能电网能够更好地实现可再生能源接入、智能用电管理等功能,将终端用电部门、输配电部门,以及可再生能源发电有机地整合在一起,为清洁电力发展提供了载体和技术平台,将各部门、各环节的节能技术整合,实现系统性、集约性的管理和控制。
5 能源市场化改革前景
近期国内电力市场化改革呼声日高,改革的第一步就是要将发电、输电和配电环节分开、明确上下游的利益主体和分配机制;上下游一旦放开,由于发电行业的亏损将不能由下游输配供环节补偿,如果煤炭价格持续高位运行,那么电价上涨将是不可避免的必然结局。然而必须看到,电力部门市场化改革所存在的争议要远远大于石油、煤炭部门,网络化生产模式具有天然垄断特性,打破垄断确实可以提高部分生产环节的效率,但是对整个系统的技术经济效率的影响则存在很多不确定性,特别是市场化改革所带来的价格不确定性会直接影响对电力系统长期投资收益率稳健性的判断,从而影响电网的中长期建设。相信处于工业化中期的中国肯定会在电力市场化改革方面审慎前行,电力价格在短期和中期之内应该会保持相当的稳定性。
6 结语
电力部门是我国能源系统中的重中之重,发展智能电网对电力系统清洁化、高效化发展具有重要意义。煤炭在我国一次能源消费结构中占主导地位的格局将长期保持不变,虽然“十一·五”期间火电占比有所下降,但始终维持在80%以上,电源结构高碳化严重,发电部门的清洁化、高效化,福岛核电站事故后传统能源发电技术将重新受到了重视,发展洁净煤发电技术,对我国的节能减排总体工作具有至关重要的作用。
福岛核电站事故使得世界各国重新考量发展核电的安全风险,我国发展核电的合理战略,应该重点推广第三代压水反应堆技术,同时研究开发先进的第四代反应堆技术,并在选址、工程设计建设过程中充分考虑和避免核泄漏风险。可再生能源技术是低碳经济的重要组成部分,目前发展潜力最大的是风电和太阳能发电技术。电力市场化改革第一步就是要打破垄断将发电、输电和配电环节分开,提高部分生产环节的效率,但是这种改革也可能给整个系统的技术经济带来不确定性,特别价格不确定性,会直接影响对电力系统长期投资收益率稳健性的判断,从而影响电网的中长期建设。