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李冶:中国能源转型与电气技术创新

李冶/国家能源局原监管总监

 

作为论坛的老朋友,非常高兴参加今天的论坛。能源转型与电气技术创新和现在要实现的“双碳”目标是相辅相成的关系。下面从三个方面进行汇报。

 

一、能源基本情况

从全球看,目前能源结构仍然以化石能源为主,非化石能源占比基本和我国不相上下,区别在于,国外化石能源中油气占比较高,我国则煤炭占比较高。无论是石油、天然气还是煤炭,我国探明可采储量都不是很富裕,即使从资源角度看,节约能源也是非常紧迫的一项任务。

 

从终端消费来看,我国工业领域能源消费量较大,占比在世界上都是最高的,这与我国所处的发展阶段有关。我国一次能源消费总量每年超50亿t标准煤,煤炭占比将近60%,但非化石能源发展较快,占比在逐渐提高。随着今后整个能源的转型,电气化的程度越来越高,终端能源消费中电力占比将会不断上升。

 

1.能源生产情况

2022年,我国石油产量达到了历史最好水平的2亿t,增产的部分有50%来自于海洋油气,近年来渤海、南海海洋油气生产取得了很大的突破。天然气进口比例在不断提高,超过了40%,并且每年都在增加。煤炭仍是我国的主力能源,基本实现了自给自足,每年进口2~3亿t,主要是从贸易角度和便于运输的角度考虑,比如南方地区进口煤炭的成本比较低。

 

作为全球第一电力生产和消费大国,我国发电装机容量目前居世界第一,其中火力发电占比较大,仍是电力领域的主体。2018—2022年我国发电装机情况见表1。

表1  2018—2022年我国发电装机情况(单位:百万千瓦)

 

我国生物质能源资源比较丰富,但利用的不是很充足,这方面还需要加大力度。近年来氢能和储能受到广泛关注,我国氢能产量居世界第一,每年达3000多万t,其中98%~99%都是灰氢或者是蓝氢,从化石能源中获得。新型储能发展迅速,每年增速达50%以上。

 

2.碳排放情况

在全球的碳排放中能源消费产生的碳排放占比非常高,每年超300亿t。我国目前是碳排放第一大国,累计排放量是全球第二位,次于美国。我国能源消费产生的碳排放占比非常高,占全球的1/3左右。按照经济比重,我国单位GDP能耗中的碳排放占比也高于全球平均水平。因此,碳减排不是别人要求我国做,而是我国自己必须要做。

 

二、低碳转型战略

能源转型是降低碳排放的关键,也是最主要的途径,中央对此做出了一系列重要的部署。2021年中央经济工作会议指出:传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。立足以煤为主的基本国情,推动煤炭和新能源优化组合。新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制。创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变,加快形成减污降碳的激励约束机制,防止简单层层分解。党的二十大报告对于能源转型和节能减排工作也做出了明确的部署。

 

从国际经验来看,控制能源的消费总量和优化能源结构是实现碳减排的最主要途径,无论是西方发达国家还是发展中国家基本都是采取这样的路径,没有别的捷径好走。

 

我国已宣布了2030年和2060年的减碳目标,“十四五”期间减碳任务非常繁重,要为下一步实现2030碳达峰目标打下基础。《“十四五”现代能源体系规划》对能源工作做出了明确的部署,包括能源供应链的稳定、能源低碳转型、产业布局、能源治理及国际合作等方面。总结起来主要还是两项工作,一是控制能源消费的总量,二是优化能源结构。今后能源工作主要是针对这两点开展,一方面要降低单位GDP能耗,特别是工业领域的节能降耗任务非常重;另一方面要大力发展新能源和可再生能源。到“十四五”末非化石能源占比争取达到20%左右,为下一步实现碳达峰打下坚实的基础。

 

实现“双碳”目标下的能源转型,对于我国是时间紧、任务重。一些发达国家从碳达峰到碳中和,前前后后用了几十年的时间,而我国作为能源消费第一大国,要用30多年时间实现碳达峰、碳中和,时间非常紧张。国际能源署认为,目前全球能源产生的碳排放在增加,其中,我国的占比较大,我国增加的碳排放量抵销了其他地区减少的碳排放量。目前我国单位GDP的能耗在全球都是比较高的,这主要与我国的经济结构、产业结构有很大的关系。以电力为例,火力发电占比非常高,尽管这几年在不断地压缩,但总量还是非常大,需要通过比较艰巨的过程,才能真正实现节能降耗。

 

三、电气技术创新

1.创新趋势    

近年来在节能降耗减碳的大形势下,全球各个国家从政府层面和行业层面纷纷出台了一系列的方针政策,给我国提供了参考。国际上电气技术创新的基本态势是:新能源的发展带来新的技术要求,可再生能源和新型电力技术成为引领能源低碳转型最主要的路径选择,风力发电、太阳能发电及核电等电力技术与传统能源电力技术的深度融合,将会衍生出新的技术和新的发展模式,也包括新的业态。

 

2.中国成就    

近年来我国在能源和电力转型方面做了大量的工作,取得了举世瞩目的成就。最显赫的成就有两方面,一是电力基础设施的建设,以电力通道为例,西电东送、北电南供的能力越来越强,衍生出了大量新技术;二是新能源的快速发展,全球风机十强中我国占了五个,全球光伏太阳能十强中我国占了六个。我国新能源装备不仅是武装了中国的新能源行业,也满足了全球新能源发展的需要。

 

3.正视短板    

2023年年初宣布的重大投资项目中很多项目都是能源和电力方面的,投资额巨大。我国国民经济社会发展和百姓生活对电力需求巨大,2022年局部地区在特殊时段还要限电,这就要求能源建设进一步加快。与发达国家比,我国在能源电力方面仍存在短板,特别是在电气技术方面,部分技术装备如控制系统、软件和核心零部件等,目前还不能完全过关,原创性和颠覆性的技术优势还不明显,创新机制还有待进一步的完善。在体制机制方面也需要做很多工作,工业和信息化部、发展改革委和国家能源局都出台了很多的相关政策,包括成果转化、推进重大工程首台(套)设备应用等方面,取得了很好的效果,但还需要进一步加强。

 

4.重点任务    

为了实现“双碳”目标下的能源转型,电气行业的创新,无论是围绕清洁低碳高效火电及先进的可再生能源发电,还是围绕核电、电力系统及数字化,都需要做一些努力和提升。国家能源局和科技部联合发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》对此做了明确的部署。

 

火电方面,要进一步提升火电的效率和水平,发展高效低排放火电技术,同时还有进一步提升火电的灵活性。我国的燃气轮机技术一直是短板,随着新能源的发展,氢能等新能源种类增多,新型燃气轮机和燃烧技术还需要进一步突破。

水电方面,一是藏东南水电开发技术;二是水电基地可再生能源多能互补协同开发运行技术;三是水电工程健康诊断、升级改造和灾害防控技术。

 

风电方面,一是深远海域海上风电开发与15MW以上超大型海上风机研制;二是退役风电机组回收与再利用技术。

 

太阳能发电方面,一是高效钙钛矿电池制备与产业化技术;二是高效低成本新型晶体硅电池技术;三是光伏组件回收处理与再利用技术;四是太阳能热发电与综合利用技术。

 

核电方面,目前我国核电装机已位居世界第二(包括已经投运的和在建的核电站),发展前景广阔。我国能源消费量巨大,核电作为稳定性的电源,对于电力系统非常重要。核电技术呈现多元化发展,除了以百万千瓦级先进压水堆核电站为主外,全球唯一的真正作为工程化投运的四代堆——高温气冷堆核电站也是在我国建成的。另外,对一些先进的核燃料技术也在不断地进行攻关,现代核能和新型核能有待于进一步的创新。

 

电力系统方面,以电网为核心、以新能源为主体的新型电力系统是能源转型最关键的,也是主战场。风电、太阳能发电、水电及核电等都是以电能形式出现的,电力系统作为重要的载体,它的发展前途非常广阔,需要创新的地方也非常多。

电气装备方面,完整的电工电气装备制造体系是我国能源和电力发展的重要物质保障,要聚焦影响能源产业链、供应链安全稳定的“短板”技术装备,重点攻克控制系统、软件与平台、核心设备与关键零部件、基础材料四个方面的基础共性技术,突破能源“短板”技术瓶颈。能源电力发展和电气装备制造是相辅相成的,没有工程的市场需求,我国电气装备不会有这么多的品种,电气装备制造业不会发展得这么快。同理,如果电气装备制造业上不去,能源和电力发展也会受到很大的限制。

 

关于电气行业的发展,我谈一点自己从业多年的感受。能源要发展装备须先行,能源技术和装备国产化是能源产业体系很重要的支撑。装备体系是能源产业重要的组成部分,是国家能源安全保障的基础,也是国家先进科技体系的重要体现,发达国家公布的先进技术路线图等,很大一部分都在体现在能源领域。

 

我国能源装备几十年的发展历程证明,先进的能源装备制造技术完全靠买或者是靠市场换是靠不住的,也是不牢靠的。有些技术满足不了我国的实际需求,而有些领域如特高压输电我国已经进入了无人区,必须要靠自己的创新。从政府层面一定要有体制机制上的保障和政策措施,如依托国内的市场和重大工程推进重大能源技术装备的国产化,这是我国多年发展形成的经验,也是非常有效的措施。另外,能源电力技术装备产业链的完整是能源安全和国家安全的重要组成部分,核心技术、核心材料、核心部件必须要牢牢掌握在自己的手里。

(本文根据李冶在第18届中国电气工业发展高峰论坛上的演讲录音整理。)

 

来源:第18届中国电气工业发展高峰论坛

编辑:付海明

责编:朱金凤

审核:常海波