中國中東部地區能源供需分析

中國的中部地區是一個相對發達、具有強大經濟和能源負荷的地區。然而,中東部地區化石能源稟賦差,可再生能源發展緩慢,消費的煤炭、石油和天然氣等化石能源,以及很大部分電力需要外部供給。中東部地區能源結構的調整和優化是中國能源革命的重要環節,事關中國能源革命的成敗。長期以來,國家實施“西電東送”和“北煤南運”工程,重點解決中東部地區能源資源匱乏的問題,并給予了足夠的重視。“西電東送”在西部大開發的重點工程中工程量最大、投資額最多,從2001—2010年的10年間,總投資超過5200億元1以電力為主全樣本中東部地區是中國經濟社會相對發達的地區。北京、天津、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、河南、安徽、江西、湖北和湖南等中東部省市的國土面積為175.32萬km相對于西部地區,中東部地區的能源具有如下特征。特征一:化石能源嚴重依賴外部供給。2016年,中國中東部地區化石能源生產情況如表2所示。煤炭、石油和天然氣的產量分別為5.15億t、0.82億t和144.2億m特征二:電力不能滿足自給,并且本地電力以煤電為主。2016年,中東部地區的電力消費量為3.81萬億kW·h,占全國電力消費量的64.35%(見表1),而發電量為3.39萬億kW·h,占全國發電量的57.27%(見表2),電力不能滿足自給,但是缺口不是很大。從表4可以看出,除了安徽和湖北兩省在滿足本省需求有部分剩余電力可對外輸送,以及福建有少量剩余電力外,中東部其他省市的電力都需要輔以外部供給,尤其是北京和上海等一些省市的電力凈調入比重高達40%以上。總體來說,中東部地區電力平均自產量與凈調入量之比約為4∶1。然而,除了極個別省市的火力發電占比近總發電量的一半外,中東部其余省市火電占比相當之大,一半的省市火電占比達90%以上,基本上全部發電量來自火電。中東部省市的平均火力發電占總發電量的比例是80.61%。特別值得一提的是湖北和安徽,這兩個省產生的電力除了滿足本省需求外,還有一部分可以外供。對于湖北省來說,盡管本省的水資源非常豐富,然而火電的發電比例也占到全部發電量的42.04%。對于天津和上海來講,火電的比例更是達到驚人的98%。特征三:非化石能源利用比例過低。表5給出了2016年中東部各省市分電源發電裝機容量及占比。可以看出,湖北、湖南、福建、江西、廣東、浙江水電相對豐富,尤其是湖北和湖南的水電裝機分別占到本省裝機容量總量的1/2和1/3以上;福建、廣東和浙江沿海地區的核電裝機占到本省的10%左右;而河北、山東、江蘇和江西的風能和太陽能的裝機占到本省的10%以上。可以說,這些省市利用本地不同資源稟賦的優勢,在可再生能源開發利用方面有所建樹,然而,中東部各省市絕大部分以煤電為主,一半省市的煤電裝機容量占比在85%之上;只有湖北省的火電裝機容量占比低于50%,為39.94%。即使算上核電,除了河北和福建外,其他中東部省市的非水可再生能源發電裝機容量占比都低于15%,大部分只占百分之幾。如果按照發電量算(見表4),中東部很多省市的風電和太陽能等非水可再生能源發電量占比僅為1%～3%。總體來說,中國中東部地區經濟社會較為發達,但化石能源稟賦差,可再生能源發展緩慢,消費的煤炭、石油和天然氣等化石能源,以及很大部分電力需要外部供給。為此,在保證經濟社會持續發展的同時,是否可以通過充分發展本地能源尤其是可再生能源,逐步改變能源以外供為主的現狀?如果中東部地區的能源可以實現高比例自給,西部能源則可以集中助推本地產業和經濟發展,這對緩解中東部和西部發展不平衡、不充分的現狀具有重要意義,也將決定著中國能源革命的成敗。為此,本文擬研究中東部地區高比例自給的可行性及其主要途徑。2我國中小型地區能源高比例跨區域能力顯著提高中國中東部地區能源自給具有很多優勢,且面臨新的形勢。中東部地區是太陽能光伏、陸上風電、生物質、地熱、部分水電等可再生能源的潛力區,是海上風電、海洋能發展的優勢區,是核能發展的優先區,是天然氣(含非常規)和LNG的進口區,是能源互聯網、分布式能源網絡等信息技術與能源相結合的先行區,是節能提效的帶頭區,這些為中東部地區實現能源高比例自給提供了可行性。隨著可再生能源開發成本的逐漸下降,儲能技術的發展,可再生能源利用的經濟性越來越高,這為中東部地區實現能源高比例自給創造了經濟性。此外,隨著中國經濟高質量發展,產業結構不斷調整和優化,節能技術和能源效率的不斷提升,新業態和新模式的不斷涌現,中東部地區的第一產業比重不斷下降,第二產業比重下降的同時,綠色低碳產業不斷涌現,第三產業發展迅猛,這些都為中東部地區能源高比例自給提供了極大的可能性。2.1中央和地方資源潛力如表6所示,在考慮低風速區域資源潛力下,中東部地區陸上風能資源技術可開發量為8.96億kW。此外,海上風能資源主要分布在中國東南沿海,尤以臺灣海峽最為豐富。水深在5～25m范圍內的風電技術可開發量可以達到約2.1億kW根據國家發改委能源研究所公布的數據測算,中東部地區集中式光伏電站可開發潛力為3.58億kW,這是基于中國氣象局風能太陽能資源評估中心太陽能光伏發電資源潛力,綜合考慮可利用土地、開發成本、送出條件等因素,對集中式光伏電站裝機潛力進行評估測算的結果,但山東省集中式光伏開發潛力數據缺失。分布式光伏裝機潛力為5.31億kW,其中建筑分布式光伏發電裝機潛力3.38億kW,其他分布式光伏發電裝機潛力1.92億kW。分布式光伏資源潛力包含建筑分布式和利用魚塘水面、農業大棚、高速公路以及鐵路沿線等區域的其他分布式光伏。對于建筑分布式資源潛力,主要基于建筑面積統計(2014年500億m全國可作為能源利用的農作物秸稈及農產品加工剩余物、林業剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億tce。截至2015年,生物質能利用量約3500萬tce,即全國平均生物質能利用率為7.6%據國土資源部中國地質調查局2015年調查評價結果根據第二次全國沿海潮汐能資源普查和中國沿海農村海洋能資源區劃的數據,中國沿岸可開發潮汐能總裝機容量為2180萬kW,其中東部地區為2000萬kW。年發電量為624億kW·h,其中東部地區為570億kW·h。主要集中在東南沿海,以福建、浙江最多。本統計數據只包含港灣內的資源,在港灣外沿岸廣闊的灘涂上還有數量可觀的潮汐能資源尚未統計在內。中國沿岸的波浪能資源平均理論功率為1284.3萬kW,其中東部地區為750萬kW,近海及毗鄰海域實際可供開發的波浪能有效功率為5.74～57.4億kW。中國沿岸潮流能資源理論平均功率為1395萬kW,其中東部地區為993萬kW。中國近海及毗鄰海域溫差能資源可開發裝機容量約為3.595～3.73億kW,其中90%以上分布在南海,其次是東海。全國沿岸鹽差能理論功率約為1.14億kW,其中東部地區為1.11億kW總體來講,中東部地區的風能、太陽能、生物質能開發利用量僅占可開發資源量的百分之幾,開發潛力巨大;地熱和海洋能的開發潛力極其巨大;還有部分水電也有潛力可挖。隨著技術的不斷進步,儲能產業發展飛速,成本不斷下降,這為可再生能源的發展奠定了很好的基礎。此外,中東部地區是中國工業較發達地區,工業余熱的利用也是一大優勢。同時,根據《中國能源發展“十三五”規劃》,到2020年,中國核電裝機將達到5800萬kW,主要集中在東南沿海地區2.2風能發電技術基礎隨著技術的不斷進步,太陽能光伏的技術可行性已得到社會認可,低風速區和遠海地區風能發電技術也取得了重大突破,儲能技術以及火電調峰技術取得長足進展,這些都為可再生能源發展提供了良好的技術基礎并降低了成本。囯際可再生能源署(IRENA)研究表明2.3在中國推進“中—發達國家和地區的經驗值得借鑒當前,以可再生能源為代表的非化石能源發展已經成為世界能源供應體系的重要組成部分,成為許多國家推進能源轉型的核心內容以及應對氣候變化的重要途徑。根據BP統計德國是全球能源轉型的先行者與可再生能源發展的領頭羊日本是能源消費大國,但其傳統能源的資源量十分有限。福島核事故之前,日本強調大力發展核能,構建以核電為主的低碳電源。福島核事故之后,2014年,日本修訂了《能源戰略計劃》,以“3E+S”(能源安全保障、經濟性、環境適宜性原則和安全)為能源政策基礎,構筑“多層次、多樣化的柔性能源供應結構”。2018年,日本制定了“第5次能源基本計劃”,指出日本面向2030和2050能源中長期轉型戰略的新目標、新路徑和新方向,提出未來發展方向是壓縮核電發展,降低化石能源依賴度,舉政府之力加快發展可再生能源,推進能源轉型。到2030年要實現零排放電力占比44%的目標,其中可再生能源發電在總發電量中占比要提升至22%～24%,核電占比將要降至20%～22%,化石燃料電力占比減少至56%。計劃溫室氣體排放2030年要比2013年削減26%,到2050年則要削減80%,實現從“低碳化”邁向“脫碳化”的新目標中國中東部的可再生能源資源量不亞于德國和日本,它們的發展思路有很好的參考價值。比如,浙江省是中國東部沿海的重要省份之一,2017年GDP產值為9.2萬億元,位居全國前列。然而,浙江省化石能源稟賦很差,化石能源消費全部由外供解決,本省火電占全部電力的74%。湖州市是浙江省下轄地級市,2016年GDP產值為2243.1億元,人口為264.84萬。為更好地優化能源結構,推動全市生態文明先行示范區建設,使光伏發電融入百姓生活,提高居民生活質量,樹立全民綠色能源生活的理念,加快推動家庭屋頂光伏工程建設,湖州市出臺了《關于推進湖州市家庭屋頂光伏工程建設的實施意見》。實施意見提出:通過增加對居民屋頂光伏的財政支持,推進鄉村既有屋頂家庭光伏發展,推進新建建筑屋頂家庭光伏發展,推進光伏小康工程,創新建設推進商業模式。到2020年末,全市家庭屋頂光伏建設10萬戶,總裝機規模30萬kW左右,屆時煤電占比將下降到37%通過對資源開發潛力、技術可行性、經濟可行性及國內外的經驗分析可以看出,中國中東部地區完全有可能做到能源較高比例自給。中東部地區各省市的可再生能源比例具體能達到多少,需要因地制宜,但這并不排斥與西電東送相結合。考慮到中國的基本國情,中東部地區本地資源優勢以及電力自發自用的經濟性和安全性,中國中東部地區應充分開發和使用“身邊來”的能源,同時再加上西電東送的“遠方來”能源,把東部能源自給與西電東送相結合,讓中東部地區從能源的“消費者”變為能源的“產消者”,寓電于民。如果中東部的能源開發和自給做得好,就能大幅減少西電東送和北煤南運的壓力,這是解決中國新時期不平衡、不充分發展矛盾的重要途徑之一。3中國東部實現能源過度自給自足的主要途徑如下3.1節能環保優先節能、提效、合理控制能源需求是能源戰略之首3.2智能配電網的技術優勢分布式發電技術將成為未來一種重要的電能生產方式,它與微網和智能配電網一起將改變電力系統在中低壓層面的結構與運行方式,即以智能配電網為平臺,有效地整合分布式發電技術與微網技術,發揮它們的技術優勢,真正實現電力系統的安全、環保與高效運行3.3電力系統構成變革的原因風電、太陽能發電等大規模新能源電力在電力系統中的比重不斷增加,使傳統電力系統的結構、形態與運行控制方式隨之產生根本性變革,包括發電廠、電網及用戶在內的整個電力系統都需要與之相適應4推動區域能源的發展中東部能源發展戰略是中國能源生產和消費革命的重要部分,中東部地區能源結構的優化事關中國能源革命的成敗。中東部地區能源要從現在的“外供為主、煤電為主”逐步轉變為“高比例自給、多元并舉”,把西電東送這種“遠方來”模式和自發自用這種“身邊來”模式相結合。逐步降低煤電比例,提高可再生能源的比例,這是一個漫長的過程,需要各方下定決心付出巨大努力,更需要切實轉變傳統觀念和習慣。同時,也需要國家有關部門科學評估、認真規劃、理順體制和政策支持。4.1缺乏支撐國內可再生能源發展的體制資源近年來,國家出臺了一系列政策扶持可再生能源的發展并取得了很好的效果。同時,國家也制定了中長期能源發展規劃,提出了可再生能源發展的長遠目標。但是中國各地區發展程度不一,資源稟賦不同,需要制定與之匹配的政策和制度,而不是“一刀切”。具體而言,中國中東部地區化石能源資源嚴重缺乏,但能源需求很大,盡管本地的水電、風電和太陽能光伏等可再生能源資源相對于西部地區較差,但開發潛力巨大。中東部地區有些省市盡管在水電、核電、太陽能和風能等可再生能源開發利用方面占比相對于其他省市較高,但也應該最大限度開發利用本地可再生能源,以緩解本地以及全國化石能源消費的壓力。為此,建議國家加強頂層設