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“再电气化”背景下节能减排路径思考

随着经济社会的发展,我国能源资源和环境约束日益加剧,雾霾频发,生态环境问题突出。全球能源结构正在加速向绿色、低碳和智能的方向转型,电气化是必由之路。

我国能源现状

 国网能源研究院能源供需所主任工程师吴鹏

2016年,我国CO2排放总量达95.1亿t,约占世界的27.9%;人均CO2排放为6.8 t,分别仅为美国的43%、日本的74%。我国碳排放强度降幅明显,但仍高于发达国家水平。 2000—2016年间,年均下降2.6%;2016年,我国碳排放强度为10.0 t CO2/万美元,约为世界平均水平的2.3倍,为美国的3.3倍、日本的5.2倍。2017年,全国单位国内生产总值能耗为0.57 t标准煤/万元(按2015年价格计算),比2016年下降3.4%。全年实现节能量1.66亿t标准煤;相当于2017年能源消费总量的3.7%。2017年,全国单位GDP电耗803 kW·h,比2016年下降1.2%,与2015年相比累计下降2.9%。“十五”期间累计上升15.4%,“十一五”期间下降0.8%,“十二五” 期间下降7.2%。2006—2017年,单位GDP电耗累计下降14.3%。其中结构因素、效率因素对单位GDP电耗下降的贡献分别为73.1%、26.9%。特别是2016、2017年,结构的优化弥补了部分行业电耗的上升,保持了整体电耗的持续下降。总体来看,2006年以来结构因素对我国单位GDP电耗的影响大于效率因素,且近年来结构因素的影响呈现逐步增大趋势。

目前我国的电力工业节能现状如下:供电煤耗呈下降趋势,“十一五”以来 ,供电煤耗持续降低,从2011年的329 gce/kW·h下降至2017年的309 gce/kW·h;厂用电率呈下降态势,从2011年的5.39%下降至2017年的4.8%;线损率逐年降低,从2011年的6.52%下降至2017年的6.48% 。

2017年,综合发电和输电环节节能效果,电力工业实现节能量1 300万tce。“十二五”期间实现节能总计6 901万tce。

电气化是必由之路

电气化水平是衡量一个国家或地区现代化水平的重要标志。由于各国基本国情不同,电气化发展历程既有共性又有差异。电气化水平的提高有助于提高能源利用效率,节约能源。从能源的终端利用效率来看,电能的终端利用效率最高,可以达到90%以上;燃气的终端利用热效率约为50%~90%,而燃煤的终端利用效率通常不高于40%。通过测算,1990—2015年我国电气化水平平均上升1%,能源强度下降3.6%。2016—2030年,预计电气化水平平均上升1%,能源强度下降2.6%。

电气化可以显著减少污染物排放,是解决能源环境问题的有效途径。从电力生产利用全过程来看,火力发电排放的污染物可以集中处理。目前火电厂脱硫率可达到90%以上,脱硝率可达80%以上。随着清洁能源的发展,提高电气化水平的环保优势将进一步显现。

电气化可以实现终端能源消费高效化、低碳化。从能源消费看,电能是清洁优质二次能源,终端利用效率最高,且无污染。随着电气化水平的大幅提升,将减少终端化石能源消费量,从而减少终端消费的污染物排放,实现能源的高效利用。

我国要达成节能减排的既定目标,实施再电气化十分重要。

再电气化进程具有两个方面的鲜明特点:从能源生产侧来看,体现为清洁能源特别是新能源的大规模开发利用;从能源消费侧来看,体现为电能对终端化石能源的深度替代。坚持智能电网、信息化融合是推进再电气化的重要支撑。

在生产侧,大规模开发利用清洁能源,实现对化石能源的替代和发电能源占一次能源消费比重的提升。

在消费侧,扩展电能的利用范围;深化电能的利用程度。呈现对其他终端能源消费品种的广泛替代。

在信息化融合方面,以“大云物移智”为代表的信息技术与能源行业深度融合,提升电能生产、利用各环节的智能化、互动化水平。

推进实施再电气化战略

(1)生产侧清洁替代

发电能源占一次能源消费比重稳步提升,非发电用化石能源消费在2025年左右达到峰值。高能效情景下,发电能源占比由2000年的约30%升至2035年的约47%、2050年的约60%;展望期内发电用煤量先升后降,占总用煤量比重峰值超过70%;发电用气持续增长。

分品种发电量结构持续调整,新能源发电量占比从2017年的6.6%提升至2035年的32%、2050年的55%。

提高化石能源发电利用比例。促使更多的煤炭用于发电,减少能源直接燃烧利用比重。2050年发电用煤占煤炭消费比重在70%以上。

提高能源资源发电效率。推广超超临界火电机组等发电技术利用,推行热电联产、热电冷三联产技术应用,提高发电能源利用效率。

大幅提高新能源发电比重。因地制宜,在资源丰富的地区大规模建设风电、太阳能发电设备;在相对不丰富地区,开发多种模式分布式清洁能源发电。

(2)消费侧电能替代

工业领域。推行电锅炉、电窑炉、电加热和电驱动等电能替代技术推广,以及工业智能制造和自动化生产技术,提升工业电气化水平;深化工业领域技术标准体系建设;着力加强工艺技术研发;加快工业重点领域替代技术推广;借助智能制造的发展趋势,建立相关产业链,提高电能替代在工业领域的推广。

交通领域。电动汽车对燃油汽车的替代进程加快,大规模推广电气化铁路、城市轨道交通和港口岸电能应用;着力加强电动汽车、电气化铁路等相关技术研发;形成充电基础设施的一体化服务网络、建设车联网平台,扩大试点城市;扩展适用的电动汽车增值服务,创新运营模式;加快出台相关政策,引导交通电气化发展建设。

居民领域。电采暖/制冷、烹饪等传统用能领域全面实现电能替代,住宅电气化、智能电器和智能家居等大范围推广;因地制宜发展集中电采暖和分散电取暖(碳晶、电热膜和发热电缆等);加快推进家庭共享电气化工程,推进电厨炊、电热水器等应用;推动智能家居发展,提升家庭智能化应用比例,并着力打造“互联网+电能替代”形式,形成用户与电网友好互动机制;积极推进新建住宅全电气化。

我国再电气化的建议

1)加强顶层设计,推动形成以再电气化为核心的能源转型共识。加强顶层设计与总体部署,将再电气化上升为国家战略,完善出台2050年国家能源转型路线图和实施方案,明确能源转型的长期目标和阶段性重点任务

2)强化政府职能,加强能源电力行业规划。实现供需平衡是提升能效的重要手段,是最大的节能。政府应充分发挥统筹作用,加强能源电力行业规划,特别是电源规划,本着电力行业发展适度超前的原则,科学规划电网电源发展。

3)加大研发投入,以技术创新推动电气化快速提升。加大终端用电技术研发,包括智慧建筑、智能电器和汽车电控等;广泛开展项目试点,推动新技术、新材料、新装备的试验示范和推广应用;鼓励储能技术创新,努力降低成本、延长寿命和提高性能,支撑新能源发展。

4)加快机制创新,支持新技术、新模式和新业态发展壮大。应用先进电力技术和互联网手段,加快建设以电为中心的能源互联网;着力打通机制壁垒、消除政策阻碍,培育壮大综合能源服务产业,培育新模式、新业态。

5)推进企业用能大数据共享分析,助力能源高效利用。建议相关部门大力支持发展大数据及关联产业,推进企业用能数据的融合共享,以及“互联网+智慧能源”的发展;加强企业用能数据的挖掘分析,为企业用能提供指导和服务,给大众提供智慧能源电力。