杜祥琬：能源轉(zhuǎn)型，推動高質(zhì)量發(fā)展

　　能源是經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)。我國進入了高質(zhì)量發(fā)展階段，需要高質(zhì)量能源體系的支撐，“能源革命”新戰(zhàn)略應(yīng)運而生。“能源革命”意味著，我國能源必須有質(zhì)的變革、革命性的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型。在習近平總書記提出的“四個革命、一個合作”中，能源消費革命意味著由粗放、低效走向節(jié)約、高效;能源供給革命意味著由黑色、高碳走向綠色、低碳;能源技術(shù)革命是消費革命和供給革命的支撐;能源體制革命則是成功的保障。“能源革命”的思想是在總結(jié)國內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出的，是我國高質(zhì)量發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求。其目標是建成我國清潔、低碳、安全、高效的能源體系。

　　能源體系向節(jié)約、高效的轉(zhuǎn)型

　　在改革開放之初，我國注重能源發(fā)展的量，并未強調(diào)能效的問題。進入本世紀后，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程，一次能源消費曾呈現(xiàn)不尋常的高速增長態(tài)勢，近年來，以能源強度、碳強度列入考核指標為標志，從消費端將能效列入國家五年計劃指標和地方考核指標，能源消費彈性系數(shù)逐步下降(見表1)。

　　能源彈性系數(shù)的下降，意味著能源強度的下降，是開始改變粗放型發(fā)展的表征。我國的能源強度(單位GDP消耗的能源)在2010年是世界平均水平的2倍，近十年來逐步下降，但2018年仍是世界平均水平的1.5倍(生產(chǎn)了全球15%的GDP，消耗了全球能耗的23%)。

　　能源強度仍然偏高的原因主要是高耗能產(chǎn)業(yè)占比仍然過高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整尚不到位;技術(shù)水平不夠節(jié)能高效;再加上諸多的浪費。我國節(jié)能提效潛力巨大，例如燃煤電廠，每供1千瓦時的電力，1978年平均消耗煤炭471克，2018年已進步到只消耗308克，而我國先進的上海外高橋三廠，只需270克煤炭。如果全國的燃煤電廠都達到這個水平，則發(fā)電用煤就可以節(jié)約12%之多。

　　如果我們的能源強度達到世界平均水平(且不說先進水平)，則每年可節(jié)省50%的能源消耗，約為15億噸標準煤。因此，節(jié)能提效是中國能源戰(zhàn)略之首，效能是一個國家能源體系先進性的標志。能源轉(zhuǎn)型，首先要向節(jié)約、高效轉(zhuǎn)型。

　　能源結(jié)構(gòu)向綠色、低碳轉(zhuǎn)型

　　全球一次能源結(jié)構(gòu)變革的三個歷史階段是：煤炭為主階段→油氣為主階段→非化石能源為主階段。1913年，全球一次能源中70%是煤炭，經(jīng)過幾十年的轉(zhuǎn)型，進入了油氣為主階段，目前全球一次能源中，油、氣總和的占比超過50%。世界各主要國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略表明，再經(jīng)過幾十年的努力，一次能源結(jié)構(gòu)將走向非化石能源為主的階段。

　　與全球不同的是，定量的評估表明，我國不會有油、氣為主的階段。中國一次能源結(jié)構(gòu)變革的三個階段是：煤炭為主階段→多元發(fā)展階段→非化石能源為主階段。現(xiàn)在，我國能源進入了多元發(fā)展階段，煤炭、石油、天然氣、可再生能源和核能協(xié)調(diào)互補、此消彼長、逐步轉(zhuǎn)型。通過幾十年電氣化、智能化、低碳化的努力，走向非化石能源為主的階段。

　　當前階段，重點要做好以下兩件事：

　　1、堅持煤炭清潔、高效利用的戰(zhàn)略方針。

　　煤炭作為能源的利用，應(yīng)主要用于發(fā)電。目前，中國的煤炭消耗中，約一半用于發(fā)電。燃煤發(fā)電目前是中國電力的主力，煤電的高質(zhì)量發(fā)展，體現(xiàn)在兩個方面：

　　一是作為供電主力，做好潔凈、高效的技術(shù)升級改造。如前所述，以先進企業(yè)為標桿，煤電節(jié)能、高效潛力不小。我國煤電廠近年來每年的運行時數(shù)只有4300小時左右，開工率不足，應(yīng)不再擴大裝機規(guī)模，而在潔凈、提效上下功夫;

　　二是，部分煤電廠需做好靈活性改造，為間歇性新能源調(diào)峰，助推可再生能源上馬，這是煤電的新使命，政策上應(yīng)予鼓勵支持。

　　中國煤炭消耗的第二個去向是散燒煤，這是最污染且低效的。應(yīng)明確因地制宜，以各種清潔取暖盡快替代散燒煤，這也是藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要舉措。

　　煤炭消耗的第三個去向是工業(yè)用煤，特別是高耗能產(chǎn)業(yè)用煤。中國的高耗能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)飽和、甚至產(chǎn)能過剩。高質(zhì)量發(fā)展的方向之一就是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。同時，隨著技術(shù)進步，單位產(chǎn)品的能耗(如噸鋼煤耗)每年也在下降。所以工業(yè)用煤總量也呈下降趨勢。

　　煤炭消耗的第四個去向是煤化工。煤化工種類多，用作能源轉(zhuǎn)換的煤化工，如煤制油、煤制氣，作為技術(shù)儲備，我國已有一定規(guī)模的安排。基于經(jīng)濟性和氣候安全的考慮，不宜再擴大規(guī)模。煤炭是富含碳元素的寶貴資源，用作生產(chǎn)高端化工產(chǎn)品的原料是合適的。

　　綜上所述，清潔、高效將使煤耗總量逐步減少，這是煤炭技術(shù)進步作出的新貢獻。

　　2.大力發(fā)展可再生能源

　　可再生能源是本國可以掌控的能源，不受國際地緣政治變化的影響，是能源供給安全的要素。綠色的可再生能源還是能源環(huán)境安全的要素，同時，低碳的可再生能源又是能源氣候安全的要素。

　　高比例發(fā)展可再生能源是完全可行的。

　　首先，豐厚的可再生能源資源是中國能源資源稟賦的重要組成部分。文獻給出，我國技術(shù)可開發(fā)的風能資源約為35億千瓦，技術(shù)可開發(fā)的太陽能光伏資源約為22億千瓦。而截至2019年底，我國已開發(fā)的風能裝機為2.1億千瓦，光伏已裝機2.04億千瓦，均不到技術(shù)可開發(fā)量的十分之一。如果再加上資源可觀的水能、生物質(zhì)能、地熱能，還有海洋能、太陽能熱利用、固廢能源化等，我國可再生能源的資源量是足夠豐富的。

　　第二，發(fā)展可再生能源的技術(shù)可行性，已為國內(nèi)外的實踐所證明，與之相關(guān)的多種儲能技術(shù)也在迅速進步。至于可再生能源的間歇性，通過儲能、調(diào)峰等技術(shù)是可以解決的。

　　第三，高成本曾經(jīng)是制約非水可再生能源發(fā)展的障礙，近二十年來，風電和光伏的成本下降了幾十倍。經(jīng)濟可行性已被市場認可。

　　根據(jù)已有的國家能源發(fā)展規(guī)劃，以可再生能源為主的非化石能源在一次能源中占比的變化如表2。

　　高比例非化石能源將為我國提供綠色電力、綠色氫氣、低碳供暖(冷)，使我國以更經(jīng)濟的方式，實現(xiàn)更高水平的綠色發(fā)展。

　　東、西部能源供需格局的優(yōu)化

　　黨的十九大提出的我國發(fā)展不平衡、不充分，也體現(xiàn)在我國能源空間格局上。中國的東部是用能大戶，西部是產(chǎn)能大戶。通過西部發(fā)展經(jīng)濟來提升消納能力，東部增加產(chǎn)能的能力，可緩解發(fā)展的不平衡、不充分。東部地區(qū)可以將“遠方來(如西電東送)”的能源與“身邊來”的能源相結(jié)合，高度重視發(fā)展和調(diào)動身邊的能源。我國中東部地區(qū)技術(shù)可開發(fā)的海上和陸上風能資源量有11億千瓦，集中式加分布式太陽能可開發(fā)量有9億千瓦。而中東部已經(jīng)開發(fā)的占比不到技術(shù)可開發(fā)量的十分之一。倘若中東部省份把身邊能源調(diào)動起來，結(jié)合遠方來的能源，不僅使發(fā)展更平衡和充分，而且自控水平和安全性更高。經(jīng)濟性方面，經(jīng)過天津大學(xué)和華北電力大學(xué)研究組測算，與西部發(fā)運送電的度電成本相比，東部自發(fā)電更便宜。

　　再考慮到生物質(zhì)能、地熱、水電、核電和天然氣，東部能源高比例自給是完全可能的。考慮到東部的儲能、節(jié)能技術(shù)和信息化技術(shù)較為先進，煤電在提供電力的同時，以靈活性改造起到調(diào)峰作用。我國東部由能源“消費者”變成能源的“產(chǎn)消者”不僅是必要的，也是可能的。

　　我國中東部能源做到高比例自給，可緩解“西電東送”和“北煤南運”的壓力，對國家經(jīng)濟和能源發(fā)展的全局是有利的。

　　能源空間格局的優(yōu)化與能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化顯然是相耦合的，它們必將共同推動中國的能源轉(zhuǎn)型。

　　集中式與分布式結(jié)合將改變能源系統(tǒng)的模式

　　過去長期習慣集中式概念。近些年，發(fā)展光伏、天然氣、風電、生物質(zhì)能、地熱能等分布式能源，已經(jīng)成為我國應(yīng)對氣候變化、保障能源安全的重要內(nèi)容，分布式的重要性日益受到人們重視。

　　分布式能源是能源發(fā)展的重要方向，分布式能源的技術(shù)進步和應(yīng)用推廣將極大改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和消費方式、消費模式。這不僅是能源、電力的重大變化，而且有助于城鄉(xiāng)一體化能源轉(zhuǎn)型。低碳能源網(wǎng)絡(luò)(太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱、天然氣)，不論是農(nóng)村還是城市，都可以由集中式的大電網(wǎng)和分散的微網(wǎng)進行互動。微網(wǎng)可以通過大數(shù)據(jù)等信息化手段，把星羅棋布的自發(fā)電小產(chǎn)能和儲能進行管理，虛擬電廠(VPP)的概念應(yīng)運而生。大批VPP可減輕集中電網(wǎng)的負擔。

　　未來，一系列低碳能源網(wǎng)絡(luò)和智能化的大電網(wǎng)、大能源基地結(jié)合起來，配電網(wǎng)中的分散發(fā)電和有源負荷將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，更多電力用戶將由單一的消費者(consumer)轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉瓷a(chǎn)型消費者，即產(chǎn)消者(Prosumer)，寓電于民，可培育大面積產(chǎn)消者。產(chǎn)消者依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù)，把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網(wǎng)的各類資源聚合，進行協(xié)同化運行控制和市場交易，對電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。

　　另外，走向現(xiàn)代化和美麗中國所面臨的垃圾圍城、垃圾圍村難題，可以通過固廢資源化利用解決。垃圾、固體廢棄物，通過分布式利用，如堆肥、沼氣、焚燒發(fā)電等進行能源化利用，成為可再生能源之一。一旦我國有了大批的產(chǎn)消者和VPP，它們將創(chuàng)造電力系統(tǒng)的新形態(tài)，中國能源的局面將會發(fā)生革命性的變化。

　　河南省蘭考縣被選為能源革命試點縣，他們實際操作的是分散式風電、與建筑結(jié)合的光伏、生物質(zhì)氣、地熱、儲能、垃圾發(fā)電。三年來的實際效果已證實了上述思想的可行性。

　　分布式與集中式結(jié)合，將增強各地能源的自供能力和韌性，有利于應(yīng)對突發(fā)公共事件，這也是新冠疫情給我們的啟示之一。

　　能源與信息技術(shù)的結(jié)合改變能源業(yè)態(tài)

　　近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字信息技術(shù)得到迅猛發(fā)展，全球經(jīng)濟社會正在形成新的發(fā)展圖景，數(shù)字經(jīng)濟作為新生業(yè)態(tài)正在成為經(jīng)濟社會發(fā)展的新動力，世界各國和企業(yè)紛紛開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

　　在此浪潮下，“大云物智移”等數(shù)字化技術(shù)日益融入能源產(chǎn)業(yè)，重塑能源業(yè)態(tài)。能源、電力、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成能源物聯(lián)網(wǎng)(IoT)，實現(xiàn)橫向多能互補、電熱協(xié)同，縱向源、網(wǎng)、荷、儲、用、服、管協(xié)調(diào)優(yōu)化，具有全面互聯(lián)、全面感知、全面智能、全面協(xié)調(diào)特征的新型能源生態(tài)體系(智慧能源)。

　　人工智能AI技術(shù)與能源領(lǐng)域也在結(jié)合。這個結(jié)合就是一個多能能源服務(wù)業(yè)，提高能效和高質(zhì)量個性化服務(wù)是其特征。能源業(yè)要成為能源業(yè)+能源服務(wù)業(yè)，不僅提供能源，還有服務(wù)，而且服務(wù)的功能會越來越強，無人管理的風場、光伏發(fā)電站會越來越多，都離不開數(shù)字化的支撐。這是需求側(cè)推動的供給側(cè)能源革命。

　　能源轉(zhuǎn)型是產(chǎn)業(yè)革命的一部分。能源轉(zhuǎn)型具有長期性、艱巨性，但方向是清晰的，需要立足現(xiàn)實，放眼未來。上述五個方面涉及一些觀念的革命，能源觀的創(chuàng)新將引領(lǐng)能源革命，共同成就能源的新常態(tài)、高質(zhì)量、新體系。

作者：杜祥琬