中国能源革命战略与政策取向——以山西省为例

张建民

（国家发展和改革委员会能源研究所，北京 100038）

1 世界能源革命的发展

人类文明的诞生得益于人类对能源有意识地利用，从收集、保存和利用天然火到人工取火，是人类发展史上的一大飞跃，木材、秸秆等薪柴成为人类社会生产和生活的主要能源。“火使我们的祖先成为动物界和植物界的王者，成为整个大地的主宰，而这种权力是此前的动物无法拥有的”。火与薪柴的结合，结束了人类茹毛饮血、食不果腹的生活，学会了烹煮。

人类以“慢跑”方式经历了漫长的薪柴能源时代，进入工业社会的“黑色文明”。十六世纪至十九世纪四五十年代，以文艺复兴、宗教改革、新航路开辟和启蒙运动为先导，以蒸汽机的发明和改进为标志，欧洲发生第一次工业革命。1769年瓦特改良蒸汽机掀起工业革命的篇章，蒸汽机的推广应用让以薪柴为主的生物质能不能满足需要，煤炭由于易于开采、燃烧热量高、便于储藏运输等优点，一跃成为驱动蒸汽机的动力源，蒸汽机的广泛使用又提高了煤炭大规模勘探开采的效率，煤炭工业成为工业化进程中最早发展起来的以蒸汽机为核心技术的机械化产业，煤炭能源时代是人类社会进入化石能源时代的第一个阶段。

十九世纪是煤炭和蒸汽机的时代，二十世纪则是石油与内燃机的时代。“与煤炭相比，同质量、同体积的石油产生的能量是煤炭的2倍，直接使用效果达到3倍左右；而且石油极易气化，可以实现连续性燃烧。”1876年，法国尼考罗斯·奥古斯特·奥托发明四冲程内燃机，石油作为内燃机的动力源正式走上舞台，之后福特的T型车和莱特兄弟的飞机革新了人类交通的方式。内燃机及在此基础上发明的运输工具锁定石油、天然气的能源需求，带动石油化工和天然气行业的发展，石油、天然气逐步成为继煤炭之后最重要的能源品种和化工原料来源，能源发展第三阶段在此意义上被称为“油气时代”，也是人类社会进入化石能源时代的第二个阶段。

从薪柴到煤炭，再到石油、天然气，是人类历史上经历的三次能源革命，它与社会生产力发展紧密联系在一起，换言之，没有能源革命作为支撑，便没有人类文明的进步。目前，世界范围内能源第四次革命及与之一致第三次工业革命已初露端倪[1]。

2 中国能源革命的产生与内涵

2.1 中国能源革命的产生

“能源革命”一词进入中国政策话语体系是在2014年。2014年6月，在中央财经领导小组第六次会议上，中共中央总书记习近平指出，“能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。”习近平总书记针对推动能源生产和消费革命还提出5项要求：1）推动能源消费革命，抑制不合理能源消费；2）推动能源供给革命，建立多元供应体系；3）推动能源技术革命，带动产业升级；4）推动能源体制革命，打通能源发展快车道；5）全方位加强国际合作，实现开放条件下能源安全。“四个能源革命+加强国际合作”的重要论述，使中国能源战略的顶层设计发生了根本性的变化。

党的“十九大”报告指出：“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。推进资源全面节约和循环利用，实施国家节水行动，降低能耗、物耗，实现生产系统和生活系统循环链接。倡导简约适度、绿色低碳的生活方式，反对奢侈浪费和不合理消费，开展创建节约型机关、绿色家庭、绿色学校、绿色社区和绿色出行等行动。”[2]

2.2 中国能源革命的内涵

当前进行的第四次能源革命与前三次截然不同，能源开发已由地下转到了地上，其核心是以太阳能、风能等可再生能源的利用为重点，最终替代化石能源的利用，补偿前三次能源革命造成的环境污染，实现人类新的文明与经济的可持续发展。但在其步骤上，绝不能像前三次能源革命那样简单地用一种能源替代另一种能源。这次能源革命面临的形势与问题比前三次更为复杂，不能视为一次简单的革命运动，而是要分步骤分阶段稳步推进。第一步需要树立综合概念，一要将节能作为第一能源看待；二要使煤炭实现洁净化利用，不能总认为能源革命就是对煤炭的革命；三要大力发展清洁能源；四要积极推进可再生能源发展，为可再生能源完全取代化石能源利用做好铺垫。第一步持续多久，就要看这一环节的可再生能源技术成熟的程度如何。第二步，待到可再生能源利用技术完全成熟，达到大规模广泛利用时，实现对化石能源的彻底替代，完成第四次能源革命。

3 山西省能源革命的战略与政策取向

山西省能源革命的战略应与国家同步，也应采取两步走战略，第一步需要综合推进，为可再生能源完全取代化石能源利用做好铺垫；第二步，待到可再生能源利用技术完全成熟，达到大规模利用程度时，完成此次能源革命。

3.1 山西能源革命第一步需综合推进

山西能源革命第一步需综合推进，具体内容包括：

1）要将节约能源作为第一能源看待。第四次能源革命必须将节能作为第一能源看待。这是因为节能在此次能源革命中将起到重要作用。在过去30多年中，我国节能事业取得举世瞩目的成就，为支撑经济持续高速增长发挥了重要作用。今后30多年，我国面临实现全面小康和现代化目标艰巨任务，既要发展能源产业保障经济持续增长，又要解决能源开发利用带来的环境污染、生态破坏、气候变化等问题，面临的挑战前所未有。要从根本上转变传统粗放能源发展道路，必须发挥节能在我国经济发展中的战略地位，保障“两个一百年”奋斗目标顺利实现[3]。

2016年，我国节能降耗工作取得积极进展，能耗强度下降5%。按照2010年不变价格计算，万元GDP能耗为0.68 tce；按照2015年不变价格计算，万元GDP能耗为0.61 tce，2010-2016年我国单位GDP能耗变化情况见表1。

从世界范围看，我国能耗强度与世界平均水平及发达国家相比仍然偏高。按照2015年美元价格和汇率计算，2016年我国单位GDP能耗为3.7 tce/万美元，是2015年世界能耗强度平均水平的1.4倍，是发达国家平均水平的2.1倍，是美国的2.0倍，日本的2.4倍，德国的2.7倍，英国的3.9倍，世界及部分国家单位GDP能耗比较见表2。

表1 2010-2016年我国单位GDP能耗变化情况

表3列出的是2010－2015年按照2010年不变价计算的山西省单位GDP能耗，从表3看出，按照2010年不变价计算，2015年山西省GDP能耗为9.613 tce/万美元,我国平均水平为3.7 tce/万美元，是其的2.6倍，世界平均水平为2.6 tce/万美元，是其的3.7倍。由此说明，山西省节能存在巨大潜力。

当前节约能源最主要的是科技进步，没有科技的进步，就不会有突破性的能耗降低。如在工业部门，电力行业要以世界最高水准火电技术为准，尽早实现煤气化联合循环发电（IGCC）、先进超超临界（A-USC）等技术的实用化与普及。供热行业要通过高效热电联产等技术，实现供热效率的进一步提高。交通运输部门应使用自动控制系统，加快ITS的推广和普及。民用部门要推广大容量高速通讯技术、待机电力削减技术、高效半导体照明技术、热泵技术和高效空调技术等[4]。

表2 世界及部分国家单位GDP能耗比较

表3 2010-2015年按照2010年不变价计算的山西省单位GDP能耗

2）将煤层气做大做强，使其成为山西能源革命的突破口。我国是煤层气资源大国，据煤层气资源评价结果，我国埋深2 000 m以浅的煤层气资源总量为36.8万亿m3，相当于520亿tce，与陆上常规天然气资源量相当，位列世界前3位，占世界前12个国家煤层气资源总量的13%。

山西省煤层资源十分丰富。已探明该省煤层气资源量约10万亿m3，是全国煤层气总量的1/3。从山西煤层气资源的分布、开采条件和资源品质来看，山西煤层气资源有着分布集中，埋藏浅，可采性好，甲烷含量高等特点，具备大规模开发的资源优势。

山西省要做好煤层气这篇大文章，要为本省及全国能源革命做出贡献。煤层气虽然是化石能源，但清洁高效，在可再生能源利用尚未能普及之前，是重要的替代能源。一定要下决心从经济政策、技术政策给予最大幅度地扶持，使其做大做强！

3）煤炭要实现洁净化利用。我国一次能源消费结构中，煤炭占65%以上，由于我国资源禀赋的主要特点，煤炭在我国具有应用的普遍性，在某些关键领域具备难以替代。

可以预见，煤炭在未来仍将是我国主要的一次能源，煤炭在能源生产和消费结构中的主导作用短期内不会改变。我国大气污染中，70%的氮氧化物、60%的烟尘和80%的二氧化碳是由燃煤产生的。煤炭污染是现实问题，由于煤炭行业对原煤加工和清洁利用重视不够，才造成了其对环境的严重污染，只有采用清洁煤技术，对燃煤火电厂进行超低排放改造，更新燃煤工业锅炉，实现煤炭的清洁利用，可以治理其污染问题。

如上海外高桥第三发电厂通过实施零能耗脱硫技术、全天候脱硝系列技术以及其它创新技术，使得供电标准煤耗达276 g/kW·h，同时，粉尘排放浓度降至11.63 mg/m3、二氧化硫17.71 mg/m3、氮氧化物27.25 mg/m3，可降低污染物排放90%，优于我国燃气轮机发电机组的排放标准[5]。

事实证明，煤炭完全可以做到清洁干净利用，只要重视，煤炭同样能给人们带来蓝天白云。

3.2 山西能源革命第二步需要大力发展可再生能源

上述我们已经说过，能源革命需分两步走，大力发展可再生能源是其第二步，但这一步最为关键，只有这一步可再生能源利用技术完全成熟，达到大规模广泛利用时，才能完成第四次能源革命。

实现可再生能源利用技术完全成熟，达到大规模广泛利用的关键点是技术进步。下面简述一下我国太阳能发电与风能发电存在的主要技术障碍[6]。

3.2.1 太阳能发电存在的问题

目前各种太阳能电池中晶体硅太阳能电池所占比例超过90%。产业化的晶体硅电池主要是以铝背场为标志的常规技术，现在正向背钝化晶体硅太阳电池（PERC）技术升级。新的更高效的电池是以N型衬底的高效晶体硅太阳电池，主要包括：N型双面电池、非晶硅/晶体硅异质结太阳电池（HIT）、全背结太阳电池（IBC），以及这些电池的结合（HBC）。这些技术普遍存在的问题是成本昂贵，需要进一步降低成本之后才能进入大规模生产阶段。

3.2.2 风力发电存在的主要问题

1）经过多年的技术积累我国机组制造商已具备1.5～3 MW风电机组的批量化生产能力，但在机组核心器件、控制策略研发上还受制于欧美公司，变流器中的IGBT功率调节模块、主控系统中的PLC硬件、齿轮箱中的主轴承等部件还需要大量进口，核心部件的国产化水平还有待提升。

2）风电风功率预测精度有待提升，受复杂地形及数据不足影响，我国大部分风电场的风功率预测精度有待提升，风功率预测尚无法有效支撑调度运行。此外，随着我国风电发展向高原、海上发展，相应的机组抗低温、凝露及抗台风等技术还有待提升。

3）受负荷增长缓慢、电源灵活调节能力不足和调峰容量受限等因素制约，风电弃风限电趋势加剧。2015年弃风电量为339亿kW·h，平均弃风率 15%，2016年弃风电量为497亿kW·h，甘肃弃风率达43%。受弃风限电影响，风电开发企业及机组制造商盈利水平持续下滑，大多处于微利或亏损状态，导致风电产品质量提升与成本控制的矛盾突出，风电运行稳定性下降，出现多起机组火灾和倒塔事故。随着未来几年风电上网电价的下调，风电建设规模和盈利能力面临很大挑战。

4）风电并网性能无法适应电网结构的快速发展，我国今年以来特高压直流输电项目快速投产，是风电跨区消纳的重要通道。目前，风电不具备惯量支撑和一次调频能力，导致特高压直流送受端电网频率调节能力持续弱化；风电不具备高电压穿越能力，在电网暂态过电压期间存在大规模脱网风险，风电并网性能不足已成为制约特高压直流外送风电能力的重要因素，严重影响风电跨区消纳能力。

5）我国海上风电起步晚，整体处于发展初期，与欧洲海上风电发展水平存在较大差距。海上风电配套产业服务体系尚不健全、施工运维等产业链不成熟，技术标准、规程规范等工作仍需加强。需要结合我国水文条件，在机组设计、设备制造、工程施工和运营管理等方面需开展深入研究。

面对可再生能源目前存在的技术问题，应尽快攻关。山西省要站在世界与国家的制高点，要有战略眼光，从现在做起，从技术与经济政策等方面予以支持，尽快突破阻碍可再生能源利用的这些技术的难点与问题。