云南能源流向与系统优化路线图分析

陈旭东 潘克西 朱汉雄 沈倩倩 潘子依

复旦大学碳排放与环境大数据研究所

云南能源流向与系统优化路线图分析

陈旭东 潘克西 朱汉雄 沈倩倩 潘子依

复旦大学碳排放与环境大数据研究所

云南以水电为主的清洁能源发展迅速、成果显著，但新兴的天然气产业，需求有限、举步维艰。在对云南能源与产业发展状况进行初步实地调研的基础上，系统分析了云南能源流向关键节点数据的基本构成和内在联系，分品种、分用途阐述云南能源生产调入、加工转化，直至终端消费的主要模式和变化趋势。以云南能源“十三五”规划目标为基准，设定高、中、低三个情景，展现云南保水控煤、稳油增气的能源建设蓝图，探索能源系统优化的可行路径。

能源流向；系统优化；情景分析；云南

Abstract: Hydropower as main clean energy in Yunnan province develops rapidly and has enormous effect, but there is limited demand for new emerging natural gas industry, which develops in a difficult way. The authors carry out preliminary field research on energy and industry development conditions in Yunnan province and analyze basic composition and internal relation of energy flow key node data in Yunnan province. The article introduces main modes and changing trend of energy production or inflow, processing or transformation till end users according to different types and purposes. The authors set high, middle, low scenarios to demonstrate energy construction blueprint of keepingwater, controlling coal, stabilizing oil and enhancing gas according to ‘13th 5year’ planning target as baseline and explore feasible roadmap of energy system optimization

Key words: Energy Flow, System Optimization, Scenarios Analysis, Yunnan

Fund Item: Chinese Energy Flow and Carbon Emission Spatio-Temporal Database (Fudan University Big Data Research Institute, 2017), Chinese Coal Flow and Sub-Sectors Coal-Consumption Quality Analysis (United Nations Climate Change the 3rd National Information Bulletin,National Development and Reform Committee, 2016), Yunnan Province Energy and Industry Development Survey under the Background of'One Belt One Road' (Fudan University Summer Holiday Social Practice College Level Special Item,2017), Countries along ‘One Belt, One Road’ Line Natural Gas Development and Chinese Clean Energy Analysis (Fudan University Xiyuan Project, 2017)

能源流向图能清晰、直观地展示从生产调入、加工转化，直至终端消费的云南能源利用全景全程，能核算并系统阐明各个环节能源数据的基本构成与内在联系，是研究云南能源问题、判断云南能源形势的理想工具和科学方法。云南能源流向图始于本地的水电、煤炭生产和油气的外部调入；经加工转化应用于锅炉、车辆等终端设备。各个环节衔接密切、脉络清晰，具有内在的系统性和数据相关性。如图1所示[1]。

图1 云南能源流向图2015

1 云南能源流向的关键数据与主要环节

1.1 生产调入量

2015年，云南生产调入能源总量15 381.8万t标煤（按电热当量法折算，下同），其中云南本地生产一次电力（主要为水电）6 826.6万t标煤，煤炭3 326.2万t标煤；外部调入煤炭2 979.1万t标煤、油品1987万t标煤、原油0.1万t标煤，天然气104.1万t标煤，电力44.3万t标煤。

1.2 可供消费量

可供消费量是生产调入量扣减调出量（包括中转、出口、境外轮船和飞机在境内加油等）和库存变化之后，可供本地消费的能源量。作为以水电为主的清洁能源生产大省，云南向省外输送大量电力。2015年，云南共计调出能源5 856.6万t标煤，其中调出电力3 387.8万t标煤，占电力生产总量的49.6%；调出煤炭1 311.2万t标煤、焦炭365.3万t标煤、油品333万t标煤。

《易经》64卦，每一卦由阴爻和阳爻组成，阴爻“— —”为0，阳爻“——”为1；64卦“两两非覆即反”，既是相覆对峙或阴阳对称系统，又是数量平衡对称系统；阴阳消长就是数量增减，阴阳与数量为一体，即“定性”与“定量”为一体。孔子写《卦序传》时也许只知阴阳，而不知阴阳就是数量，数量就是阴阳，导致64卦卦序在数量平衡对称分布方面存在着缺陷。针对这个数千年存在的缺陷，本文将论述缺陷存在的原因，提出解决缺陷的路径和方法，修复与更正64卦卦序的数理逻辑缺陷。这也许会对《易经》的研究和应用产生划时代的重要意义。

2015年，云南能源可供消费总量为9 478.3万t标煤。其中电力3 482.28万t标准煤，占可供消费总量的36.74%；煤炭4 193.4万t标煤，占可供消费总量的44.25%；油品1 597.1万t标煤，占可供消费总量的16.85%，天然气83.14万t标煤，占可供消费总量的0.88%。

1.3 终端消费量

2015年，云南能源终端消费总量为8 766.3万t标煤。农业部门能源消费量204.9万t标煤，占全省终端能源消费总量的2.3%。其中，焦炭消费量最大，为159.8万t标煤，占整个农业部门的79.0%；其次为电力42.56万t标煤，占21.0%；天然气消费量仅为0.13万t标煤。

工业部门的终端能源消费量由能源利用和非能源利用（主要作为工业原料、材料）两部分构成。2015年，云南工业部门终端能源消费量为6 106.3万t标煤，占全省终端消费总量的69.7%。其中，能源利用5 685.0万t标煤，占工业部门消费量的93.1%；用作原料、材料等非能源利用475.3万t标煤，占工业部门的6.9%。工业终端能源消费中，煤炭1 023.1万t标煤、煤制品1 114.8万t标煤（其中焦炭851.5万t标煤）、原油0.04万t标煤、油制品171.5万t标煤、天然气79.1万t标煤、热力18.4万t标煤、电力2 755.6万t标煤、其他能源71.0万t标煤。用作原料、材料等非能源利用消费中，煤炭431.7万t标煤、煤制品41.8万t标煤、油制品1.74万t标煤。

2015年，云南交通部门终端能源消费量1 335.8万t标煤，占全省终端消费总量的14.5%，其中98.9%为油制品。

2015年，云南商业部门终端能源消费量250.6万t标煤，占全省终端消费总量的2.9%。主要为电力（125.2万t标煤，占50%），消费油制品25.8万t标煤，占10.3%；煤炭86.8万t标煤，占34.6%；煤制品11.43万t标煤，占4.5%；天然气1万t标煤，占0.4%；热力0.09万t标煤，占比不足0.1%。

2015年，云南居民终端能源消费量637.6万t标煤，占全省终端消费总量的7.3%。主要为电力（363.2万t标煤，占57.0%）；消费油制品45.1万t标煤，占7.1%；煤炭214.0万t标煤，占33.7%；煤制品15.0万t标煤，占2.4%；天然气0.2万t标煤，占比不足0.1%。

2015年，云南建筑终端用能消费145.6万t标煤，占全省终端消费总量的1.7%。主要为电力（82.0万t标煤，占56.3），消费油制品40.0万t标煤，占27.5%；煤炭22.5，占15.5%；煤制品1.1万t标煤，占0.8%。

2015年，工业依然是云南最主要的终端能源消费部门，交通次之，然后是其他第三产业和居民，商业和农业用能占比较小，建筑业最少。

2 云南能源发展的基本特征与需求情景分析

2.1 发展历程与基本特征

在2010～2015年的5年时间里，云南能源消费总量从2010年的8 674.2万t标煤增加到2015年的10 356.6万t标煤，年均增长3.6%。其中，煤炭从9 027.6万t到8 840万t，年均为-0.4%的负增长，占比从2010年的56.7%下降到2015年的41.0%，呈总体快速下降态势，期间在2013年达到消费峰值的10 789.6万t；石油从899.1万t增加到1 108.3万t，年均增长4.3%，占比在15%上下微幅波动；天然气从3.64亿m3大幅增长到7.98亿m3，年均增长17%，占比从2010年的0.56%到2015年的0.76%，远低于预期；非化石能源（以水电为主）从457.6亿kWh到1161.0亿kWh，年均增长20.5%，比从24.0%迅猛上升到41.6%，取代煤炭成为云南第一大能源。参见表1和图2。

2.2 能源需求总量与情景设置

综合考虑经济增长、环境保护、节能减排等多种因素，设置高、中、低三个情景，基于能源消费弹性系数法及相关产品产量和单耗测算得到2020年云南能源及分品种消费数据。

建设“国家清洁能源基地”是云南省“十三五”时期的重点任务和主要抓手，对接国家战略（“生态文明”和“一带一路”）、拓展市场需求（本地消纳、国内东送、跨国外输），云南将引领全国的能源增长。与此同时，铁路等“五网”大型基础设施的集中大规模建设，将实质性提升云南经济的发展水平，带动电力、钢铁、建材、化工等主要用能行业快速发展。高情景下，设置GDP年均增速为10%，能源消费弹性系数为0.5，到2020年全省能源消费总量将达到13 200万t标煤，年均增长率为5%。

中情景以云南能源“十三五”规划目标为基准设置，到2020年全省能源消费总量为12 300万t标煤，年均增长率3.5%，能源消费弹性系数0.4，GDP年均增速8.5%左右。

低情景下，全省能源消费总量为11 700万t标煤，年均增长率2.5%，能源消费弹性系数0.3。详见表1和图2。

2.3 煤炭：消费量变化趋于平稳，占比微幅下降

表1 云南省一次能源消费关键数据表

图2 云南能源消费变化趋势图（2010～2020年，万t标煤）

作为传统的主体能源，煤炭以长时间的大占比有力地支撑和推动了云南经济社会的发展。在经历了最近3年的快速下降之后，未来云南煤炭消费量的变化将趋于平缓，占比年均下降1%左右。到2020年，低情景下占比约为35.5%，消费量约为8 307万t，年均增长-1.2%；中情景下占比约为36.0%，消费量约为8 856万t，呈现零增长；高情景下，考虑到铁路网、能源保障网等大规模的建设，以及天然气消费的有限增长，预计煤炭消费量将微幅增加到9 504万t，年均增长1.5%，占比仍为36.0%。

2.4 石油：消费量、占比都将有所上升

云南石油消费在经历了“十二五”前期的快速增长之后，近年来逐渐趋于平稳，占比维持在15%左右。到2020年，低情景下消费量为1503万t，年均增长6.3%，占比为18.5%；中情景下，消费量为1 538万t，年均增长6.8%，占比18.0%；高情景下，消费量为1558万t，年均增长7.1%，占比17.0%。

作为“一带一路”中缅油气管道的中国第一接受省，加之中石油云南石化炼油工程项目的建成和逐步达产，云南将彻底改变完全由华南、西北炼油厂提供成品油的对外依存局面，重构云南乃至西南地区的石油供应格局，促进省内石油化工和交通运输产业的发展，但短期内的油品消费主要是供应渠道和方式的串换，消费量总体平稳增长。

2.5 天然气：资源充裕、消费高增，但份额依然有限

2013年10月中缅天然气管道正式投运，不仅结束了云贵高原没有管道天然气的历史，也为云南带来了充裕的天然气资源。但如全国一样，高速增长的消费量总是无法满足预期。2015年，云南天然气消费增长率高达41%，但消费总量仅为8亿m3、占全省一次能源消费总量的比重不足1%，与政府蓝图的消费总量35亿m3、占比3.5%[2]相去甚远。研究显示，在天然气利用的四大领域中，①由于云南水电、煤电的产能大幅过剩和价格低廉，在中短期内，大型燃气发电不会成为新建选项，分布式天然气项目会逐步发展，但用气量有限；②工业用气已成为云南的重中之重[3]，且价格低于民用气，但从较为薄弱的工业基础起步，增量扩大将需要一段较长的时间；③城市用气受益于燃气管网的通达和燃气初装费的补贴，在一定程度上激励了用户的积极性，但由于云南宜人的气候，居民基本没有制冷取暖的需求，加之洗浴用太阳能热水器的普及，极少量的炊事用气凸显出又一主要需求渠道的缺失；④交通用气在云南乃至西南地区有比较好的基础，如若能够将建设天然气车完整产业链作为当地经济发展的主要手段之一，则天然气消费量的增长尚可期可盼，特别是在长途客车、载重车和水运船舶领域。预计到2020年，低情景下云南天然气消费量为35亿m3，年均增长34.5%，占比3.0%；中情景下，消费量为37亿m3，年均增长35.8%，占比为3.0%；高情景下，消费量为40亿m3，年均增长37.8%，占比为3.0%。

2.6 非化石能源：占比稳定，供应保障力影响日大

2015年，清洁能源发电量占云南全省发电总量的90.65%，其中水电占比85.3%。2016年，以水电为主的清洁能源发电量更是占到总量的92.7%，全球领先。 “十三五”是云南建设“国家清洁能源基地”的决胜时期，也是铁路等“五网”集中拓展时期，预计到2020年，低情景下非化石能源消费量将达到1342亿千瓦时，年均增长2.9%，占比43.0%；中情景下，消费量将达到1 410亿kWh，年均增长4.0%，占比43.0%；高情景下，消费量将达到1 549亿kWh，年均增长5.9%，占比44.0%。

云南省水力资源丰富，金沙江、怒江、澜沧江穿越全境，加之独特的地势地貌，具有得天独厚的水电发展优势。水电发电量从2010年的814亿千瓦时增加到2015年的2 177亿kWh，年均增长21.7%，水电在发电总量中的占比从2010年的59.6%增加到2015年的85.3%，水电装机也将从2015年的5 782万kW增加到7 000万kW。在主体能源地位日益巩固的同时，水电对全省能源供应保障力的影响也将更加直接，举足轻重。

3 结语

（1）当前及今后一段时期，云南一次能源消费仍将以水电和煤炭为主，水电在经历了前几年集中建设、集中投产的大发展之后，将进入温和增长期，提高水电供应的安全保障能力是云南能源发展的第一要务；煤炭消费在2013年达峰并经历了过去3年的大幅回落之后，将进入小幅平稳的递减期，烤烟、钢铁等行业是控制煤炭消费总量的关键领域；随着“一带一路”中缅油气管道的常态化运营，油品消费会有所增加，天然气消费进入上升通道，但难以满足预期。

（2）目前，云南正处于工业化、城镇化进程中的关键阶段，将发展以水电为主的清洁能源作为优化能源结构的主攻方向，增强能源供应保障能力的主要抓手，正当其时。

（3）坐拥水能资源禀赋优势，借势“一带一路”中缅油气管道地利，云南应加快具有调节能力的龙头水库电站的建设，完善区域集控中心功能，优化水库联合调度，最大限度减少弃水、弃风、弃光，最大化地拓宽天然气的利用途径。

（4）煤炭消费仍将持续减少，但短时间内降幅过大，不仅会给煤炭、煤电生产企业造成难以承受的困难，同时也会埋下能源和电力供应的安全隐患，煤电的稳定性、可控性无可比拟，应科学设置最低煤电装机的安全底线。

（5）优化的能源系统应该是清洁高效利用的化石能源、大比例的可再生能源与多能互补、互联网以及人工智能技术的高度融合。注重分享各地的政策经验与教训，共商合作机制、共享关键数据，适合本地区能源系统优化之路的选项将更多、成果将更丰富。

1.《云南统计年鉴（2016）》，云南省统计局

2.《中国电力年鉴（2016）》，中国电力出版社

3.《云南省能源发展规划（2016—2020年）》，云南省发改委、省能源局

4.《关于加快天然气利用发展的意见》，云南省政府

5.《加快推进工业领域天然气利用的意见》，云南省政府

Analysis on Yunnan Province Energy Flow and System Optimization Roadmap

Chen Xudong, Pan Kexi, Zhu Hanxiong, Shen Qianqian, Pan Ziyi Fudan University Carbon Emission and Environment Big Data Research Institute

中国能源流向与碳排放时空数据库（复旦大学大数据研究院，2017）、中国煤炭流向与分行业用煤质量分析（联合国气候变化第三次国家信息通报、国家发改委，2016）、“一带一路”背景下云南能源与产业发展调查（复旦大学暑期社会实践校级专项，2017）、“一带一路”沿线国天然气发展与中国能源清洁程度分析（复旦大学曦源项目，2017）

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.09.008