中国中东部地区能源供需分析

中国中东部地区能源供需分析

中国的中部地区是一个相对发达、具有强大经济和能源负荷的地区。然而,中东部地区化石能源禀赋差,可再生能源发展缓慢,消费的煤炭、石油和天然气等化石能源,以及很大部分电力需要外部供给。中东部地区能源结构的调整和优化是中国能源革命的重要环节,事关中国能源革命的成败。长期以来,国家实施“西电东送”和“北煤南运”工程,重点解决中东部地区能源资源匮乏的问题,并给予了足够的重视。“西电东送”在西部大开发的重点工程中工程量最大、投资额最多,从2001—2010年的10年间,总投资超过5200亿元1以电力为主全样本中东部地区是中国经济社会相对发达的地区。北京、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、河南、安徽、江西、湖北和湖南等中东部省市的国土面积为175.32万km相对于西部地区,中东部地区的能源具有如下特征。特征一:化石能源严重依赖外部供给。2016年,中国中东部地区化石能源生产情况如表2所示。煤炭、石油和天然气的产量分别为5.15亿t、0.82亿t和144.2亿m特征二:电力不能满足自给,并且本地电力以煤电为主。2016年,中东部地区的电力消费量为3.81万亿kW·h,占全国电力消费量的64.35%(见表1),而发电量为3.39万亿kW·h,占全国发电量的57.27%(见表2),电力不能满足自给,但是缺口不是很大。从表4可以看出,除了安徽和湖北两省在满足本省需求有部分剩余电力可对外输送,以及福建有少量剩余电力外,中东部其他省市的电力都需要辅以外部供给,尤其是北京和上海等一些省市的电力净调入比重高达40%以上。总体来说,中东部地区电力平均自产量与净调入量之比约为4∶1。然而,除了极个别省市的火力发电占比近总发电量的一半外,中东部其余省市火电占比相当之大,一半的省市火电占比达90%以上,基本上全部发电量来自火电。中东部省市的平均火力发电占总发电量的比例是80.61%。特别值得一提的是湖北和安徽,这两个省产生的电力除了满足本省需求外,还有一部分可以外供。对于湖北省来说,尽管本省的水资源非常丰富,然而火电的发电比例也占到全部发电量的42.04%。对于天津和上海来讲,火电的比例更是达到惊人的98%。特征三:非化石能源利用比例过低。表5给出了2016年中东部各省市分电源发电装机容量及占比。可以看出,湖北、湖南、福建、江西、广东、浙江水电相对丰富,尤其是湖北和湖南的水电装机分别占到本省装机容量总量的1/2和1/3以上;福建、广东和浙江沿海地区的核电装机占到本省的10%左右;而河北、山东、江苏和江西的风能和太阳能的装机占到本省的10%以上。可以说,这些省市利用本地不同资源禀赋的优势,在可再生能源开发利用方面有所建树,然而,中东部各省市绝大部分以煤电为主,一半省市的煤电装机容量占比在85%之上;只有湖北省的火电装机容量占比低于50%,为39.94%。即使算上核电,除了河北和福建外,其他中东部省市的非水可再生能源发电装机容量占比都低于15%,大部分只占百分之几。如果按照发电量算(见表4),中东部很多省市的风电和太阳能等非水可再生能源发电量占比仅为1%～3%。总体来说,中国中东部地区经济社会较为发达,但化石能源禀赋差,可再生能源发展缓慢,消费的煤炭、石油和天然气等化石能源,以及很大部分电力需要外部供给。为此,在保证经济社会持续发展的同时,是否可以通过充分发展本地能源尤其是可再生能源,逐步改变能源以外供为主的现状?如果中东部地区的能源可以实现高比例自给,西部能源则可以集中助推本地产业和经济发展,这对缓解中东部和西部发展不平衡、不充分的现状具有重要意义,也将决定着中国能源革命的成败。为此,本文拟研究中东部地区高比例自给的可行性及其主要途径。2我国中小型地区能源高比例跨区域能力显著提高中国中东部地区能源自给具有很多优势,且面临新的形势。中东部地区是太阳能光伏、陆上风电、生物质、地热、部分水电等可再生能源的潜力区,是海上风电、海洋能发展的优势区,是核能发展的优先区,是天然气(含非常规)和LNG的进口区,是能源互联网、分布式能源网络等信息技术与能源相结合的先行区,是节能提效的带头区,这些为中东部地区实现能源高比例自给提供了可行性。随着可再生能源开发成本的逐渐下降,储能技术的发展,可再生能源利用的经济性越来越高,这为中东部地区实现能源高比例自给创造了经济性。此外,随着中国经济高质量发展,产业结构不断调整和优化,节能技术和能源效率的不断提升,新业态和新模式的不断涌现,中东部地区的第一产业比重不断下降,第二产业比重下降的同时,绿色低碳产业不断涌现,第三产业发展迅猛,这些都为中东部地区能源高比例自给提供了极大的可能性。2.1中央和地方资源潜力如表6所示,在考虑低风速区域资源潜力下,中东部地区陆上风能资源技术可开发量为8.96亿kW。此外,海上风能资源主要分布在中国东南沿海,尤以台湾海峡最为丰富。水深在5～25m范围内的风电技术可开发量可以达到约2.1亿kW根据国家发改委能源研究所公布的数据测算,中东部地区集中式光伏电站可开发潜力为3.58亿kW,这是基于中国气象局风能太阳能资源评估中心太阳能光伏发电资源潜力,综合考虑可利用土地、开发成本、送出条件等因素,对集中式光伏电站装机潜力进行评估测算的结果,但山东省集中式光伏开发潜力数据缺失。分布式光伏装机潜力为5.31亿kW,其中建筑分布式光伏发电装机潜力3.38亿kW,其他分布式光伏发电装机潜力1.92亿kW。分布式光伏资源潜力包含建筑分布式和利用鱼塘水面、农业大棚、高速公路以及铁路沿线等区域的其他分布式光伏。对于建筑分布式资源潜力,主要基于建筑面积统计(2014年500亿m全国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿tce。截至2015年,生物质能利用量约3500万tce,即全国平均生物质能利用率为7.6%据国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果根据第二次全国沿海潮汐能资源普查和中国沿海农村海洋能资源区划的数据,中国沿岸可开发潮汐能总装机容量为2180万kW,其中东部地区为2000万kW。年发电量为624亿kW·h,其中东部地区为570亿kW·h。主要集中在东南沿海,以福建、浙江最多。本统计数据只包含港湾内的资源,在港湾外沿岸广阔的滩涂上还有数量可观的潮汐能资源尚未统计在内。中国沿岸的波浪能资源平均理论功率为1284.3万kW,其中东部地区为750万kW,近海及毗邻海域实际可供开发的波浪能有效功率为5.74～57.4亿kW。中国沿岸潮流能资源理论平均功率为1395万kW,其中东部地区为993万kW。中国近海及毗邻海域温差能资源可开发装机容量约为3.595～3.73亿kW,其中90%以上分布在南海,其次是东海。全国沿岸盐差能理论功率约为1.14亿kW,其中东部地区为1.11亿kW总体来讲,中东部地区的风能、太阳能、生物质能开发利用量仅占可开发资源量的百分之几,开发潜力巨大;地热和海洋能的开发潜力极其巨大;还有部分水电也有潜力可挖。随着技术的不断进步,储能产业发展飞速,成本不断下降,这为可再生能源的发展奠定了很好的基础。此外,中东部地区是中国工业较发达地区,工业余热的利用也是一大优势。同时,根据《中国能源发展“十三五”规划》,到2020年,中国核电装机将达到5800万kW,主要集中在东南沿海地区2.2风能发电技术基础随着技术的不断进步,太阳能光伏的技术可行性已得到社会认可,低风速区和远海地区风能发电技术也取得了重大突破,储能技术以及火电调峰技术取得长足进展,这些都为可再生能源发展提供了良好的技术基础并降低了成本。囯际可再生能源署(IRENA)研究表明2.3在中国推进“中—发达国家和地区的经验值得借鉴当前,以可再生能源为代表的非化石能源发展已经成为世界能源供应体系的重要组成部分,成为许多国家推进能源转型的核心内容以及应对气候变化的重要途径。根据BP统计德国是全球能源转型的先行者与可再生能源发展的领头羊日本是能源消费大国,但其传统能源的资源量十分有限。福岛核事故之前,日本强调大力发展核能,构建以核电为主的低碳电源。福岛核事故之后,2014年,日本修订了《能源战略计划》,以“3E+S”(能源安全保障、经济性、环境适宜性原则和安全)为能源政策基础,构筑“多层次、多样化的柔性能源供应结构”。2018年,日本制定了“第5次能源基本计划”,指出日本面向2030和2050能源中长期转型战略的新目标、新路径和新方向,提出未来发展方向是压缩核电发展,降低化石能源依赖度,举政府之力加快发展可再生能源,推进能源转型。到2030年要实现零排放电力占比44%的目标,其中可再生能源发电在总发电量中占比要提升至22%～24%,核电占比将要降至20%～22%,化石燃料电力占比减少至56%。计划温室气体排放2030年要比2013年削减26%,到2050年则要削减80%,实现从“低碳化”迈向“脱碳化”的新目标中国中东部的可再生能源资源量不亚于德国和日本,它们的发展思路有很好的参考价值。比如,浙江省是中国东部沿海的重要省份之一,2017年GDP产值为9.2万亿元,位居全国前列。然而,浙江省化石能源禀赋很差,化石能源消费全部由外供解决,本省火电占全部电力的74%。湖州市是浙江省下辖地级市,2016年GDP产值为2243.1亿元,人口为264.84万。为更好地优化能源结构,推动全市生态文明先行示范区建设,使光伏发电融入百姓生活,提高居民生活质量,树立全民绿色能源生活的理念,加快推动家庭屋顶光伏工程建设,湖州市出台了《关于推进湖州市家庭屋顶光伏工程建设的实施意见》。实施意见提出:通过增加对居民屋顶光伏的财政支持,推进乡村既有屋顶家庭光伏发展,推进新建建筑屋顶家庭光伏发展,推进光伏小康工程,创新建设推进商业模式。到2020年末,全市家庭屋顶光伏建设10万户,总装机规模30万kW左右,届时煤电占比将下降到37%通过对资源开发潜力、技术可行性、经济可行性及国内外的经验分析可以看出,中国中东部地区完全有可能做到能源较高比例自给。中东部地区各省市的可再生能源比例具体能达到多少,需要因地制宜,但这并不排斥与西电东送相结合。考虑到中国的基本国情,中东部地区本地资源优势以及电力自发自用的经济性和安全性,中国中东部地区应充分开发和使用“身边来”的能源,同时再加上西电东送的“远方来”能源,把东部能源自给与西电东送相结合,让中东部地区从能源的“消费者”变为能源的“产消者”,寓电于民。如果中东部的能源开发和自给做得好,就能大幅减少西电东送和北煤南运的压力,这是解决中国新时期不平衡、不充分发展矛盾的重要途径之一。3中国东部实现能源过度自给自足的主要途径如下3.1节能环保优先节能、提效、合理控制能源需求是能源战略之首3.2智能配电网的技术优势分布式发电技术将成为未来一种重要的电能生产方式,它与微网和智能配电网一起将改变电力系统在中低压层面的结构与运行方式,即以智能配电网为平台,有效地整合分布式发电技术与微网技术,发挥它们的技术优势,真正实现电力系统的安全、环保与高效运行3.3电力系统构成变革的原因风电、太阳能发电等大规模新能源电力在电力系统中的比重不断增加,使传统电力系统的结构、形态与运行控制方式随之产生根本性变革,包括发电厂、电网及用户在内的整个电力系统都需要与之相适应4推动区域能源的发展中东部能源发展战略是中国能源生产和消费革命的重要部分,中东部地区能源结构的优化事关中国能源革命的成败。中东部地区能源要从现在的“外供为主、煤电为主”逐步转变为“高比例自给、多元并举”,把西电东送这种“远方来”模式和自发自用这种“身边来”模式相结合。逐步降低煤电比例,提高可再生能源的比例,这是一个漫长的过程,需要各方下定决心付出巨大努力,更需要切实转变传统观念和习惯。同时,也需要国家有关部门科学评估、认真规划、理顺体制和政策支持。4.1缺乏支撑国内可再生能源发展的体制资源近年来,国家出台了一系列政策扶持可再生能源的发展并取得了很好的效果。同时,国家也制定了中长期能源发展规划,提出了可再生能源发展的长远目标。但是中国各地区发展程度不一,资源禀赋不同,需要制定与之匹配的政策和制度,而不是“一刀切”。具体而言,中国中东部地区化石能源资源严重缺乏,但能源需求很大,尽管本地的水电、风电和太阳能光伏等可再生能源资源相对于西部地区较差,但开发潜力巨大。中东部地区有些省市尽管在水电、核电、太阳能和风能等可再生能源开发利用方面占比相对于其他省市较高,但也应该最大限度开发利用本地可再生能源,以缓解本地以及全国化石能源消费的压力。为此,建议国家加强顶层设