我国电力可持续发展的战略思考

1、我国电力可持续发展的战略思考胡兆光 国电动力经济研究中心一、战略环境（一）经济发展随着改革开放政策的实施二十年来，我国的经济保持年均9.7%的高速增长，19902000年GDP年均增长9.9%，实现了稳定发展。如图1所示，粉色曲线为我国GDP实际增长速度，其形状比较紊乱，难以分析今后的发展趋势。采用智能工程的方法1，分析我国经济增长的特性，得出一条特征曲线（见图1兰色曲线）4。它很象一条正弦曲线，其周期为9年左右，其峰值逐渐衰减。若以此作为我国经济发展的内在特性，则可以分析我国今后经济发展的趋势，为经济发展预测提供参考性依据。由图1兰色曲线可知，我国经济发展的高峰年分别为1986、1994、2

2、003、2012及2021年，低谷年分别为1981、1990、1998、2007、2016年，即1999年开始我国经济发展进入下一轮的上升阶段，到2003年达到高峰。“十五”末期开始出现下滑，到2007年达到低谷，2008年起将会有新一轮的经济增长。以此计算，到2020年实现GDP比2000年翻两番的目标是可以达到的。 （图1 我国经济增长特性）（二）能源消费随着经济的发展，我国的能源消费总量很大。2002年能源消费大约1425Mtce，其中煤占66.5%，油占24.6%，天燃气占2.7%，核能占0.6%，水力发电占5.6%。我们从表1中可以看到美国的能源消费结构，其中煤占24.2%，油占39

3、%，天燃气占26.2%，核能占8.1%，水力发电占2.5%。然而，煤在能源消费中，世界平均水平是25.5%，我国却高达66.5%。显然，煤炭消费的越多，对环境的污染越严重。这对我国的可持续发展很不利。表1 2002年的能源消费构成国家能源消费Mtce石油%天燃气%煤%核能%水力发电%美国3275.73926.224.28.12.5俄罗斯914.619.254.615.45.05.8德国470.638.622.625.711.31.8英国314.73538.616.690.8加拿大412.431.325.110.65.927.2西班牙134.5/738.918.821.914.36.1澳大利亚1

4、12.93821.649.5-3.8中国1425.424.62.766.50.65.6世界13435.725.534.724.36.36.5在过去二十年，能源消费年均增长4.6%。经济的发展对能源的需求预测如图2所示，2020年将达到28亿吨标煤(tce)。 图2 我国能源需求预测（三）电力消费2000年，我国电力消耗能源占一次能源的比重为38.88%，比1980年提高了20个百分点；电力能源在终端能源消耗的比重为11.4%，比1980年提高了6.59百分点。这两个比重的提高，使得1980年到2000年，GDP由4517.8亿元增长到28778.4亿元（以1980年的物价指数计），但单位GDP

5、所需的能源（即能源强度）由1.33公斤标煤/元下降到0.44公斤标煤/元。充分说明了电力工业的发展对全社会节能的重要作用。随着电力工业的快速发展，电力供需关系得到改善。由于环境的压力，许多地区倡导减少煤炭直接燃烧而改为鼓励用电，提高电气化水平。这将增加对电力的需求。图4显示2020年我国全社会用电量将达到4400Twh，人均电力消费也达到相对较高的水平。电气化将是我国能源发展趋势。因此，加速提高电气化水平将是中国能源发展战略的要求。 图4 我国电力需求预测 （四）环境问题可持续发展已经引起国际社会的高度重视，环境政策已成为可持续发展战略的延伸和实现可持续发展目标的重要调控手段。随着经济的发展，

6、能源消费的增加，我国的温室气体排放量也不断攀高，成为仅次于美国的世界第二大排放国。环境问题已经成为我国经济发展的制约因素。我国也是世界上第二大的电力生产和消费国。电力生产是我国二氧化碳和二氧化硫的最大排放源，二者的年排放量分别各占全国二氧化碳和二氧化硫年排放量的1/3左右。我国电力工业将随着经济的发展而持续增长，其能源消耗量以及二氧化碳、二氧化硫的排放量将呈不断增加的趋势。预计2020年发电用煤将达到17亿吨（12.4亿吨tce），这对我国的电力可持续发展具有很大的挑战。对此，我们必须给予高度重视。二、战略目标根据党的十六大确定的全面小康社会的经济发展目标，到2020年实现国内生产总值比200

7、0年翻两番，也即未来18年GDP年均增长速度达到7.2%左右。为满足我国全面建设小康社会的需要，未来18年我国电力需求增长需要持续保持较快的发展速度。2020年全社会用电量将达到4400Twh左右，需要装机为9.4亿kw左右。电力工业是国民经济的基础产业，它既是促进国民经济发展的生产资料，又是人们生活中不可缺少的生活资料。进入21世纪，全社会对电力的依赖程度越来越高，对电力供应的质量也提出了更高的要求。这样，一方面社会的发展客观上要求电力工业必须以一定的规模和速度发展，另一方面受资源和环保因素的制约，发展电力工业的问题进一步显现。因此，从电力工业可持续发展的高度出发，确保电力供应满足国民经济发

8、展的需求将是今后我国电力工业发展的战略目标。 三、战略路径借鉴发达国家的经验及先进技术，我国电力可持续发展将推动全面小康社会的经济发展。为此，需要建立一个战略性的框架，从总体上判断电力价值，包括从经济的环境的、社会的属性上评估不同的电气化路径。正确建立这种电力可持续发展的战略性的框架，它将使我国跃过发达国家走过的弯路而直接进入可持续发展的电气化阶段。本文采用智能工程的方法1,研究并且评估不同战略路径（经济的、技术的策略）对国家的电气化进程产生的影响。为我国电力持续发展提供可选择的路径。路径1 常规电力发展规划2020年全国装机9.4亿kw，则今后18年需每年增加3260万kw，电源电网建设需资

9、金2600亿元。累计需资金约47000亿元。每年将排放二氧化碳4.5-10.9亿吨（图5），18年累计二氧化碳排放136亿吨； 每年将排放二氧化硫0.1-0.25亿吨（图6），18年累计二氧化硫排放3.2亿吨。 图5 每年将排放二氧化碳(亿吨) 图6 每年将排放二氧化硫(亿吨)路径2 综合资源规划如果采用需求侧管理减少电力需求，节电5%及降低高峰负荷5%，则到2020年将减少装机1亿千瓦(图8)，则今后18年平均每年需资金22亿元作为需求侧管理的成本，累计成本约400亿元。2020年需要装机为8.4亿kw左右。则今后18年平均每年需新增加2700万kw的发电装机容量，电源电网建设需资金2160

10、亿元，累计需资金约38880亿元。今后每年将节约投资约3300-8100亿元（图9）；每年将节电约900-2200亿kwh（图7），累计节电28000亿kwh；每年将减少用煤约0.34-0.77亿吨tce（图10），累计减少用煤14.3亿吨(10.2亿吨tce)；每年将减少二氧化碳排放0.22-0.54亿吨（图10），累计减少二氧化碳排放7亿吨； 每年将减少二氧化硫排放0.0053-0.013亿吨（图11），累计减少二氧化硫排放0.2亿吨。具有明显的经济效益与社会效益，也将为我国的电力可持续发展做出巨大的贡献。 图7 年节电量（亿kwh） 图8 年减少装机（亿kw） 图9 年减少投资（亿元）图

11、10 年减少发电用煤（亿Tce）、减少二氧化碳排放(亿吨) 图11 年减少二氧化硫排放（亿吨）显然综合资源规划是适合我国国情的电力可持续发展的路径。需求侧管理将是电力可持续发展的一个重要战略选择。四、战略的可行性（一）需求侧管理技术方法的可行性I R P方法和DSM技术经过20年左右的探索和实践积累了丰富的经验，在节省能源资源、改善生态环境、增强电力资源竞争能力、拓展电力营销渠道、实现最低成本能源服务等方面取得了显著的社会效益和群体效益，有力地促进了经济、能源、环境的协调发展，已成为可持续能源，电力发展战略的重要支持手段。I R P是将供应方和需求方各种形式的资源，作为一个整体进行的资源规划。

12、I R P的基本思路是：除供应方资源外，还把需求方提高用电效率减少的电量消耗和改变用电方式降低的电力需求视为一种资源同时参与电力规划，对供电方案和节电方案进行技术筛选和成本效益分析，经过优选组合形成对社会、电力公司、能源服务公司、电力用户等各方受益，又能满足同样能源服务的综合规划方案，旨在通过DSM更合理有效地利用能源资源，控制环境质量，减少电力建设投资，降低电网运营支出，稳定电网供电电价，激励终端节能节电，为用户提供最低成本的能源服务。I R P 的主要特点是：更新了单纯注重以增加资源供应来满足需求增长的传统思维模式，建立了以提高需求方终端用电效率所节约的资源同样可以作为供应方替代资源这样一

13、个新概念，使可供利用的资源显著增加，为人类提供了新的资源和财富，也为供需双方提供了更多的择优机会，能够以最低的社会成本和最好的群体效益达到经济高效配置资源的目的。不难看出：I R P方法从根本上改变了电力工业一直把用户的用电需求作为规划外在因素的做法，使电力部门的职能拓宽到终端用电的活动领域，强化了资源节约的实施能力，提高了电力资源的竞争能力，对资源配置及其管理方式产生了变革性的影响，使现行的电力管理体制更符合不断发展着的市场经济运营机制的要求，引导电力工业走上可持续发展的轨道。因此，I R P是一个开发、节能、效益、运营一体化的资源规划。需求侧管理（DSM）是对电力用户推行节电及负荷管理工作

14、的一种模式。 DSM项目的实施可以使社会、电力公司及用户都能受益。对社会而言，DSM的实施可以减少电力需求，减少了一次能源的消耗与污染物的排放，缓解了环境的压力，具有巨大的社会效益。对政府而言，可以通过实施DSM，调整能源消费结构，提高电气化水平，促进经济的可持续发展；还可以促进用电设备的更新换代，增加对高能效设备的需求，促进GDP的增长；同时还可以建立一支庞大的DSM的实施队伍，缓解就业的压力。对电力用户而言，实施DSM可以减少电力消费，降低了企业的生产经营成本，减少电费支出，提高企业能效和产品的竞争力；对供电商而言，实施DSM可以削减高峰时段电网调峰的压力，提高供电可靠性及服务水平5，特别

15、是在电力供需形势紧张的情况下，它可以大大缓解拉闸限电的压力。对发电商而言，可以提高发电设备利用率，降低发电成本及发电煤耗，减少电力建设投资。总之，实施DSM不论是对政府、电力企业或电力用户都是有益的，可以取得多赢的效果。世界上有30多个国家已经成功的应用了DSM，使得客户节约的能源增加，电厂建设投资减少，电网运行的经济性、可靠性得到改善，电价涨幅得到控制，客户电费支出得到降低，能源资源得到节约, 环境质量得到改善。DSM已成为能源与电力可持续发展的一个重要战略。最近美国能源部预测，到2020年需要新增发电装机4亿千瓦。但美国计划新增发电装机1.4亿千瓦，采用需求侧管理减少2.6亿千瓦装机。这将

16、是一项重大的战略举措。1973年阿拉伯石油危机爆发以来，采取提高能源效率的措施为美国经济增长做出了巨大贡献。2000年，美国人均一次能源消费与1973年几乎一样，而同一时期的人均GDP却增长了74%6。能源效率的提高已成为美国最大、增长最快的能源资源。1973年以来，美国通过节约获得的新能源是国内能源供应增长量的4倍7。在过去20年，美国的很多州采用综合资源规划方法（IRP），来比较DSM的效益，成本以及附加发生的成本。IRP包括：中长期能源需求预测；供应侧与需求侧的所有资源的全面评估；公共舆论与法规方面的分析等。这些IRP项目可使各州制定一个公共的DSM项目，该项目可减少总共约100个300

17、MW的电厂9。提高能源效率的平均成本是新建电厂的成本的一半以下。电力公司的报告指出所有节能项目实施的平均成本是2美分/kWh。比较之下，现有电厂单位kWh发电量的成本是5美分以上。而核电厂的成本是20美分/kWh7。八十年代后期，美国实施了1300多个DSM项目，削减峰荷0.4%-1.4%，负荷增长率减少了20%-40%。19851995年的十年间，500多个电力公司引入DSM项目，削减峰荷29GW。到九十年代中期，美国电力公司在DSM方面的投资逐年递增，从1990年9亿美元增长到1994年的27亿美元，占销售收入的比重从0.7%增长到1%。九十年代，由于电力行业重组带来的不确定性，导致DSM

18、项目大幅度下滑。美国电力公司用于DSM项目的总支出（例如提高能效与削峰）降低了50%以上。但1999年用于提高能源效率项目的支出仍达到14亿美元，这主要是由于采用了系统效益的收费8。2000年，美国的用户和企业的用能的全部支出是6000多亿美元。如果不是自1973年开始降低能源强度，则2000年至少需多花费4300亿美元购买更多的能源6。美国在过去20年中，制定了许多法律法规及特殊政策，投入大量资金，取得了巨大成果。仅2000年，美国投入约15.6亿美元实施DSM项目，节电537亿kWh，减少高峰负荷2200万kw。在加州电力危机时，州政府采取紧急措施，出台一系列需求侧管理的政策（如系统效益收

19、费、节电设备补贴、及税收优惠等），2001年降低高峰负荷500万kw，大大缓解了电力短缺的局面，避免了由于停电可能造成的损失约200亿美元。（二）我国实施需求侧管理的经验20世纪九十年代初需求侧管理(DSM)介绍到中国，政府有关部门和学术界非常关注它的应用前景和应采取的对策。国家计委、国家经贸委、国家科技部、国家电力公司（原电力工业部）以及大中型电力用户、有关科研机构、高等院校、社会团体做了大量的推动性工作，开展了多种形式的国际交流，举办了各种层次的研讨会和培训班，在区域电网和企业电网进行了多次试点研究和工程示范，运用市场工具和采用激励机制鼓励高新节电技术产品的生产、开发和应用，积累了有益的经

20、验。鉴于DSM能够把节能节电导入潜力巨大的能效市场，显著地提高社会效益和群体效益，给节能节电灌注新的活力，国家经贸委和国家计委将DSM以法规形式纳入了2000年12月29日发布的，节约用电管理办法。过去10年来，DSM在中国得到了初步的应用，并取得了许多成果，产生了显著的社会效益和经济效益。DSM在中国主要应用于:l 移峰填谷采用拉大峰谷电价，实行可中断负荷电价等措施，引导用户调整生产运行方式，采用冰蓄冷空调，蓄热式电锅炉等，取得一定实效。l 节能节电采取一些激励政策及措施，推广节能灯，变频调速电动机及水泵，高效变压器等节能设备，具有很好的经济效益及社会效益。l 能源替代地方政制定政策，在城区

21、及旅游区推行禁止烧煤，采用蓄热电锅炉，燃气锅炉及电炊具等。对环境保护效果显著。中国许多省市都有DSM实践经验且取得较好效果。在过去十年中，在政府的倡导下，电力公司，能源服务公司及电力用户的积极参与下，有许多需求侧管理的项目得到应用与实施，取得了一定的效益。缓解了高峰电力负荷的压力，就减少了排污，为改善环境做出了贡献。中国实施DSM的实践经验可总结为：l 各级政府的倡导及大力支持，采取行政及政策等多种手段，扶持DSM示范项目，为DSM的实施创造有力条件。l 电力部门积极响应政府的倡导，与科研单位合作研究DSM计划，并积极筹措资金，制定鼓励政策，调动广大电力用户积极参与，实施DSM计划。从DSM项

22、目实施中，获得一定的收益。如负荷率的提高，缓解了高峰时段调峰的压力，提高了供电可靠性及服务水平。l 电力用户，特别是大中型工业用户积极配合参与DSM的计划和实施，并且得到实惠。在过去十年中，有许多需求侧管理的项目得到应用与实施，取得了很大的效益。节电130.4TWh, 移峰3.8GW, 削峰36.5GW, 节煤58.6MT, 减排SO21.33MT。 中国实施DSM的成就及经验说明社会对需求侧管理的认识和重视程度有所提高。随着社会主义市场经济的深入发展，社会的经济意识和环保意识日益增强，各级政府与电力企业、制造企业和用户均意识到了开展需求侧管理的重要性和必要性，全社会追求提高供用电水平、提高能

23、源使用效率的良好氛围正在日益形成。为进一步全面推广DSM提供了较好的环境。实践表明，中国已具备了实施DSM计划的基本条件，电力公司通过与政府、科研部门和电力用户的联合，采用DSM,实现节能降耗，减少环境污染的目标是完全可能的。（三）我国实施需求侧管理的节电潜力从终端用电来看，我国电力利用效率很低，单位GDP耗电量是发达国家的3-5倍。目前我国终端用电的主要设备中：泵类、风机、空气压缩机、工业电炉、轧机和矿用提升机、制铝和制碱电解槽、滚筒磨机、无轨电车及电力机车、电焊机、照明和家用电器等，大多能效较低。还有大量用于把电力转变成机械能的电动机，供电用的变压器，也都消耗大量电能。我国的终端用电设备能

24、效低，如果采用需求侧管理节电降耗提高能效，则每年有约2000亿kWh的节能潜力。另外，从近年全国各大区负荷曲线可以看出，全国占高峰负荷95以上的部分约1000万千瓦，年累计持续时间只有几十个小时。到2020年这部分负荷将达到4000-5000万千瓦，采用增加调峰发电装机的方法来满足这部分高峰负荷是很不经济的。如果采用需求侧管理降低这部分高峰负荷，将具有巨大的社会效益和经济效益。五、结论电力工业是国民经济的基础产业。进入21世纪，全社会对电力的依赖程度越来越高，对电力供应的质量也提出了更高的要求。这样，一方面社会的发展客观上要求电力工业必须以一定的规模和速度发展，另一方面受资源和环保因素的制约，

25、发展电力工业的问题进一步显现。因此，IRP 及DSM是我国电力工业可持续发展的战略选择。国务院办公厅发出关于认真做好电力供应有关工作的通知、国家发展与改革委关于运用价格杠杆调节电力供求促进和利用典有关问题的通知及关于加强用电侧管理的通知、电监会、国家电网公司等相继发出通知、出台文件、并部署工作重点，提出要加强电力需求侧管理，科学合理的引导电力消费，降低高峰电力需求。DSM具有巨大的市场潜力。我国已有实施DSM的经验，到2020年，减少1亿KW的电力装机是可行的。因此我们必须从电力工业可持续发展的高度，从资源利用最优出发，高度重视需求侧管理工作，加大需求侧管理应用和发展的力度，使得电力需求侧管理在我国电力工业可持续发展中发挥更大的作用。参考文献：1胡兆光 "智能工程及其在电力发展战略研究中的应用" 中国电机工程学报 No.3, p45-49,20002 Hu Zhaoguang"Intelligent Space" IEEE-FUZZ 99, South Korea, 199