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于明 張恩銘 | “十四五”我國綜合能源發展趨勢探究
發布日期:2021-07-20 作者:于明 張恩銘 信息來源:中咨研究 訪問次數: 字號:[ ]

能源是國民經濟的命脈,“十四五”期間節能減排及提高能源使用效率已經逐漸成為社會發展各領域關注的重要問題。黨的十九屆五中全會對“十四五”時期乃至2035年經濟社會發展作出系統謀劃和戰略部署,提出了能源資源配置要更加合理、利用效率應大幅提高的要求。綜合能源體系是在能源領域深度應用信息技術,將不同類型的能源進行組合管理,在滿足用戶需求的前提下,為用戶提供智能化、高效率的能源供應和服務。智慧能源作為綜合能源發展的趨勢,在國家加快構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局背景下,對于推進低碳經濟發展,落實好國家碳達峰碳中和重大決策具有積極作用。

一、我國綜合能源發展面臨形勢

(一)能源結構優化需求日益顯現,主要國家競相開展能源轉型戰略部署

隨著化石能源的枯竭以及環境問題的突出,世界范圍內開始大力推動能源結構優化。從能源轉型趨勢來看,能源生產與消費革命勢在必行,能源結構不斷清潔化。同時,能源互聯網成為推動能源轉型升級的重要方向。

低碳轉型已經成為世界能源發展的大趨勢[1],在新一輪能源革命中,發達國家高度重視能源轉型戰略的部署,制定了一系列能源轉型政策,開展了智慧能源創新實踐,如美國發起的FREEDM項目、德國大力推動的E-Energy項目和日本“智能能源共同體”項目均取得顯著成效。

2020年,我國在聯合國大會上明確提出,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和。碳達峰、碳中和將推動能源產業格局產生重大調整。我國能源產業格局中,煤炭、石油、天然氣等占能源消耗總量的84%,而不產生碳排放的水電、風電、核能和光伏等僅占16%。要實現2060年碳中和的目標,需要大幅提升可再生能源使用比重,必然需要推動能源格局重構。

(二)全球能源競爭日趨激烈,能源供應格局深刻調整

從全球情況看,發達國家普遍實施高能耗模式,而發展中國家的工業化快速推進帶來了能耗需求持續增長,全球能源供給形勢日趨緊張。在未來五到十年內,發展中國家能源需求增速較快,約占全球能源需求增量的80 %以上。在此形勢下,發達國家會進一步加強對能源的戰略管控,保持其在世界能源市場的主導權。美國、加拿大對頁巖氣、頁巖油等非常規能源的開發,也將推動全球能源結構發生變革。歐盟通過支持可再生能源開發利用,逐步替代化石能源。

對我國而言,全球能源競爭加劇和能源供應格局變化,對“十四五”期間節能及能源規劃的制定將產生重要影響,并應采取措施積極應對。習近平總書記在2021年中央財經委員會第五次會議上強調,要完善能源消費總量和強度雙控制度,這對加快能源供給側結構性改革提出了更高的要求。同時,國家相關政策措施的陸續出臺,為能源結構調整提供了良好的宏觀機遇。

(三)能源技術創新加快,國際能源博弈政治特征明顯

技術創新有力推動了能源高質量發展。發達國家大力投入能源科技研發,著力突破新能源、清潔生產等關鍵技術,世界能源將跨入化石能源和新能源并駕齊驅共同發展的新時代。國家之間的能源博弈愈發體現出政治較量的特色,發達國家正在借助能源技術進步和產業升級契機對發展中國家制造壓力。通過技術和資本優勢,設置新能源產業發展的壁壘。在強制性減排指標、碳排放交易、碳關稅、環境標準等方面設置壁壘,在持續強化其既有領先優勢的同時,對發展中國家的經濟發展制造壓力。

對我國而言,全球新能源技術和產業的加速發展,必然會產生強大的溢出效應,為“十四五”期間持續推進能源革命、減少對化石能源依賴、實現能源結構調整提供經驗與有益借鑒。值得注意的是,國際能源博弈會造成我國在保證經濟穩定增長的同時,承受越來越大的、來自外部的減排和環保壓力。我國大部分地區正處于工業化中后期發展階段,仍需要加快工業發展和城市建設,能源需求總量持續上升,經濟發展面臨嚴峻挑戰。

(四)國內資源和環境問題突出,政策措施陸續出臺

我國能源需求將持續上漲,部分地區和領域的粗放式發展特征在短期內還難以得到全面扭轉。我國常規化石能源短缺問題也正在日益突出,以煤為主的能源結構在開發利用方式上過于單一且水平不高,促使環境壓力不斷加大,主要污染物和溫室氣體排放總量已居世界前列,難以繼續承載和支撐現有發展方式。針對于此,黨的十八大以來,我國相繼出臺《關于加快推進生態文明建設的意見》《生態文明體制改革總體方案》,出臺了一系列涉及生態文明、環境保護、綠色發展的改革舉措。“十四五”期間,各項防治性政策配套措施將陸續出臺,在落實到地方和產業層面的同時,也開始加快環境立法進程。

二、我國綜合能源行業發展基礎與存在問題

(一)我國綜合能源行業發展基礎

我國能源生產和消費總量持續增長。2020年我國全社會用電量75110億千瓦時,同比增長3.1%。其中,第一、二、三產業用電量增速分別為10.2%、2.5%、1.9%。電力指標作為經濟運行的“晴雨表”“和“風向標”,顯示我國市場的回暖趨勢,印證了中國經濟的韌性和活力。

截至2020年底,全國電力裝機22億千瓦,可再生能源發電裝機達到9.34億千瓦,同比增長約17.5%,占總裝機的比重達到42.4%。其中水電裝機3.7億千瓦、風電裝機2.81億千瓦、光伏發電裝機2.53億千瓦、核電裝機0.5億千瓦(見圖1)。

數據來源:根據國家統計局數據整理

圖1 我國發電裝機結構情況圖

能源產業結構轉型不僅是國家政策的要求,也是行業可持續發展的內在要求。以技術改造帶動節能降耗已經成為企業發展壯大的關鍵環節,呈現出清潔化、智能化的發展趨勢。在此形勢下,挖掘行業節能潛力,構建綠色低碳循環發展模式,為經濟高質量發展提供有力支撐,節能降耗勢在必行。

同時,應對氣候變化對能源結構轉型提出了更高要求。習近平總書記在二十國集團領導人利雅得峰會上表示,要加大應對氣候變化力度、深入推進清潔能源轉型、構筑尊重自然的生態系統,并宣布中國將提高國家自主貢獻力度,力爭二氧化碳排放2030年前達到峰值,2060年前實現碳中和[2]。在此形勢下,進一步做好節能降耗和應對氣候變化的各項工作尤為必要。

(二)當前存在主要問題

1.能源供應存在瓶頸

我國整體上面臨著經濟社會發展與能源總需求和強度控制之間的深刻矛盾,中國能源消費高居世界第一,連續多年保持快速增長,能源消費量占全球的23.2%,能源增長占全球的33.6%。然而我國能源供應能力有限,除煤炭外,其余化石類能源均需大量依靠國外進口,石油對外依存度超過60%,天然氣對外依存度超過30%。隨著工業化、城鎮化持續推進,必須更加強調綠色低碳經濟高質量發展。

2.技術節能難度增加

工業部門在較長時間內仍然是我國經濟發展的支撐力量。主要高耗能行業經過多年的產業結構調整,節能潛力已經減弱,水泥、鋼鐵、電力等高耗能行業的能耗水平已大幅降低,產品單耗已達到或接近國際先進水平,進一步提高節能水平的技術難度很大。“十四五”期間,我國清潔能源的使用總量將會進一步上升,但對于規模以上工業企業,原煤、燃料油等非清潔能源仍是主要來源,會產生大氣污染物,在國家和各地方政府環保措施的嚴格管控下,會顯著制約工業發展的能源消費需求,這就勢必要求科學謀劃能源產業的發展空間,持續優化能源結構,加大非化石能源、新能源供應,提升替代原煤和燃料油的比例。

3.城鎮化發展致使能源消費總量呈剛性增長

隨著城鎮化建設的推進,城市規模加速擴張,建筑、交通和生活用能大幅上升。農村居民繼續向城市涌入,新進入城市人口將帶來能耗的剛性需求。“十四五”期間,我國經濟社會仍將維持加速發展的態勢,生產生活能源需求總量仍將持續上升,長期以來形成的以化石能源為主的能源生產結構和能源消費方式也會繼續存在。城鄉居民生活水平必將繼續提高,汽車和家用電器大量進入家庭引致生活能耗迅速增長。剛性需求會在一定程度上受制于現有能源內生供給能力,給生產生活用能保障帶來較多不確定因素。加快優化能源供給結構,貫徹正確的能源消費理念,是破解內生供給制約的必然選擇。

三、智慧能源是綜合能源發展的重要趨勢

(一)智慧能源技術對綜合能源發展具有重要支撐作用

智慧能源將互聯網技術與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合,具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征。通過對現有信息技術高度集成,采取感知化、互聯化、數字化、智能化的手段,將分散的、各自為政的基礎設施連接起來,將能源生產端、傳輸端、消費端連接起來,通過大數據分析,優化調整能源生產和消費端的運作,需求和供應將可以進行隨時的動態匹配調整,大幅提升效率,成為推動能源系統轉型升級的有效手段[3]。

圖2 智慧能源體系示意圖

(二)智慧能源技術具有廣闊的市場空間

隨著社會經濟的不斷發展,高耗能行業必須有與之匹配的節能機制。我國節能環保產業產值,已由2015年的4.5萬億元,上升到2020年的7.5萬億元左右,并呈持續增長態勢(見圖3)。

圖3 2015-2020年我國節能環保產業總產值(單位:萬億元)

在相關政策的推動下,我國節能減排效果明顯,2012-2020年節能減排量見圖4。在節能減排的政策環境下,我國智慧能源產業將會具有良好的市場空間。

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圖4 2012-2020年我國節能減排量

(三)智慧能源發展趨勢展望

一是以綜合能源服務為核心的新型業務體系不斷發展。從智慧能源產業發展走向看,工業4.0的技術背景下,綜合運用大數據、物聯網、云計算等新一代信息技術,與產業鏈涉及的傳統發電、儲能、傳感計算、網絡通信[4]等環節交叉融合,實現智慧能源服務。遠程監控、無人值守及電力數據分析等新模式將得到推廣應用,并將更加關注提高服務效率,節省維護成本,改善用能環境,提高能源使用效率。

二是能源大數據應用領域不斷拓展。能源行業的大數據應用具有極為關鍵的戰略意義。能源大數據主要來源于能源生產和使用的各個環節。其中,運行和設備檢測、企業管理數據最具發掘價值。一方面,能源大數據的體量大、數據類型繁多,能源系統運行會產生大量結構化、半結構化和非結構化數據;另一方面,數據價值高、處理要求高,監測到的異常數據可以作為決策判斷的重要依據,需要迅速對大量數據進行分析。基于此,對能源大數據進行采集和分析,不僅能夠有效優化電力系統生產運行方式,引導全社會更新節能減排觀念,更能夠準確反映實體經濟運行態勢,為實體經濟政策制定提供重要依據。以電網數據為例,將物聯網、大數據、云計算等技術進行整合,對遠程監控系統采集的海量電力運行數據進行深入挖掘分析,從用電總量、用電特征、用電時段、用電峰谷等多個方面,在實現經濟效益的同時,還能減少不必要的能源浪費。

三是能源行業與互聯網行業深度融合。傳統能源企業和互聯網企業各具優勢,在智慧能源領域共同開展商業模式創新,能夠形成融合發展的新局面。例如,傳統發電企業與互聯網企業合作,通過大數據分析典型耗能用戶的需求,可進行用能預測以及能源安全預警分析。能源基礎設施層面,互聯網公司與地方電力公司、供電部門在城市供電系統等領域也可進行深度合作。

四是城市智慧能源管理系統建設潛力巨大。當前城市管理中對節約能源、治理環境等方面的需求日益增多,用戶需求側用能在安全穩定等需求的基礎上,又提出了提高能效、節能減排等更高要求。應用智慧能源技術,通過對能源大數據的分析,可以準確反映供能系統和生產系統的運行情況,針對具體問題,優化用戶的用能需求,提高用戶用能效率,預判設備故障,提高用能安全性及經濟性。同時,海量的能源大數據,還可以統計分析出行業及區域用能情況,為引導行業發展提供數據依據。基于大數據分析對用電方案進行優化,可以合理調節負載的峰谷平,為用戶節省電費。用戶負荷側節能管理,可提高用戶設備使用效率,延長設備使用壽命。

圖5 智慧能源系統分析示意圖

四、結語

推進低碳發展,落實好國家碳達峰碳中和重大決策,是應對世界百年未有之大變局的重要部署。實現碳達峰碳中和目標,重構能源格局是大勢所趨。智慧能源通過先進技術手段整合各類能源資源,優化能源生產、輸送、消費環節,提升運行效率,作為能源革命的重要支撐,是新一輪能源變革的核心力量。與以往過分依賴某一種單一能源方式不同,智慧能源利用新一代信息技術,依托能源科技創新,根據能源的種類、性能,優先利用可再生能源,通過多能互補方式降低對化石能源的依賴,在實現“雙碳”目標中具有特殊重要意義。

參考文獻

[1]朱寧.綜合能源發展脈絡、技術特點和未來趨勢[J].中國能源.2019,41(10) :18-22+43.

[2]張一峰.碳中和,能源綠色轉型的新路徑[J].中國石油和化工.2020,(12) :29-31.

[3]曹寅.“中國能源互聯網之路”白皮書[J].電器工業.2015,(07) :38-44.

[4]王夢迪.智慧能源產業發展呈現新特點[J].企業觀察家.2019,(10) :26-27.




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