中國儲能網(wǎng)訊：我國一次能源資源的稟賦特點是“富煤、貧油、少氣”。目前，煤炭在我國化石能源資源儲量中占比約94％，石油、天然氣合計不足6％。但我國能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭占比不足65％，石油、天然氣則高達24.7％。資源儲量和消費結(jié)構(gòu)上的不平衡使得我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨安全保障、經(jīng)濟性和環(huán)境保護等諸多挑戰(zhàn)。我們的研究表明，立足我國國情，大力發(fā)展煤炭清潔發(fā)電、實施能源終端消費革命才是破解我國能源發(fā)展困局的有效途徑。
我國能源產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)
1.安全保障挑戰(zhàn)
目前，我國石油年產(chǎn)量僅能維持在2億噸左右，增產(chǎn)潛力很小。但2013年我國原油表觀消費量達到4.87億噸，石油對外依存度已達到58.1％，遠超過50％的警戒線。與此同時，經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護拉動我國天然氣剛性需求快速增長。特別是受治理霧霾天氣影響，全國多個省份加快煤改氣進程，導(dǎo)致天然氣需求量過快過猛增長。2013年我國天然氣表觀消費量已達到1676億立方米，天然氣進口量同比大增25％，達到530億立方米，天然氣對外依存度首次突破30％，達到31.6％。天然氣供應(yīng)不足導(dǎo)致“氣荒”時有發(fā)生, 嚴重影響區(qū)域能源安全和社會穩(wěn)定。2013年冬季西安市出現(xiàn)天然氣供應(yīng)緊張，影響了10萬余戶居民的家庭生活和取暖用氣。
此外，我國油氣進口大部分來源于中東、非洲和南美等地區(qū)，由于進口通道受制于人及我國遠洋自主運輸能力不足,石油天然氣穩(wěn)定供應(yīng)面臨挑戰(zhàn)。近年來我國雖然加大了海外油氣合作項目的開發(fā)力度,但易受到地緣政治形勢、地區(qū)沖突以及出口國調(diào)整政策和西方對石油出口國相關(guān)制裁等因素影響，難以形成穩(wěn)定可靠的油氣供應(yīng)來源,直接影響到我國的經(jīng)濟安全。
2.經(jīng)濟性挑戰(zhàn)
近年來，隨著我國政府對風電等可再生能源的扶持力度不斷加大，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，非化石能源占一次能源消費結(jié)構(gòu)比重已超過10％。但可再生能源產(chǎn)業(yè)存在成本較高的問題，目前風電發(fā)電成本約0.45元/千瓦時，太陽能光伏發(fā)電約0.6元/千瓦時，分別是煤電（約0.3元/千瓦時）的1.5倍和2倍。受日本福島核事故后強化安全措施等影響，核電發(fā)電成本已上升至0.85元/千瓦時，其經(jīng)濟性正在減弱。
天然氣作為清潔替代能源，被許多地方政府寄予厚望，紛紛提出將大量的工業(yè)燃煤鍋爐、燃煤電廠改造成以天然氣為燃料。
北京市計劃到2016年基本完成全市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)燃煤設(shè)施清潔能源改造。河北石家莊計劃在2017年底前，基本完成燃煤鍋爐、窯爐、自備電站的天然氣替代改造任務(wù)。除氣源不足的問題外，天然氣也同樣存在經(jīng)濟性較差的問題，燃氣發(fā)電成本（約0.8元/千瓦時）是煤電的近3倍，燃氣供熱成本則是高效燃煤鍋爐的約2倍。
清潔能源替代一方面導(dǎo)致政府財政負擔加重。2012年我國可再生能源電價附加補貼缺口已增至200億元左右。北京市“煤改氣”工程不算初始投資，每年僅運行費用支出至少164億元。蘭州市供熱企業(yè)政策性虧損逐年增加，財政連年補貼負擔沉重。另一方面導(dǎo)致居民生活支出和企業(yè)運營成本的增加。十年來,全國電價累計上漲超過0.17元/千瓦時,漲幅30％—40％。蘭州市2014年已將天然氣集中供熱價格由每月每平米4.2元上調(diào)為5元。電力、熱力等基礎(chǔ)性商品價格的上漲，必然會加重居民生活負擔、提升幾乎所有行業(yè)商品與服務(wù)的成本。
3.環(huán)境保護挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)能源生產(chǎn)和消費方式引起的污染物排放已使我國生態(tài)環(huán)境不堪重負。二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物等排放對空氣、水體、土壤造成了十分嚴重的環(huán)境污染。2012年，我國酸雨區(qū)面積占到國土面積的12.2％。如按歐盟標準，我國95％左右的城市空氣質(zhì)量不達標。2013年以來，嚴重霧霾天氣的覆蓋范圍越來越廣、發(fā)生頻度越來越高、持續(xù)時間越來越長。除了大氣污染以外，水污染、土壤污染、地面塌陷、水土流失等問題也日趨突出，發(fā)達國家200多年工業(yè)化進程中分階段出現(xiàn)的環(huán)境問題正在我國集中出現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)成為整個社會最重要，最迫切需要解決的問題之一。
為解決傳統(tǒng)能源生產(chǎn)利用方式帶來的環(huán)境保護問題，有兩種途徑可供選擇：一是加快去煤化進程，轉(zhuǎn)而發(fā)展天然氣、核能、風能、太陽能，大幅提高清潔能源、可再生能源比重；二是立足國情，堅持煤炭主體能源地位不動搖，著力推進煤炭清潔高效利用。從安全保障和經(jīng)濟性考慮，采取第一種路徑——盲目的“去煤化”存在諸多問題。而隨著煤炭綠色開采技術(shù)、超低排放燃煤發(fā)電等技術(shù)攻關(guān)和示范工程建設(shè)取得重大進展，采取第二種路徑——“煤炭清潔高效利用”能夠大幅減少對生態(tài)環(huán)境的影響，超低排放燃煤電廠可以達到天然氣電廠污染物排放限值。此外，通過發(fā)展煤制油、煤制天然氣等現(xiàn)代煤化工項目還可實現(xiàn)大規(guī)模油氣替代，提高我國能源供應(yīng)安全程度。
三種煤炭清潔高效利用方式的對比分析
目前較為成熟的煤炭清潔高效利用方式有三種，即“煤炭發(fā)電”“煤制油品”“煤制天然氣”。三種方式的能效、成本、耗水及環(huán)保排放、安全性等存在一定差異。下面以不同煤炭清潔高效利用方式在交通領(lǐng)域的應(yīng)用為例，即“煤炭—電力—電動車”“煤炭—油品—燃油車”“煤炭—天然氣—燃氣車”進行逐一比較分析。
1.能效比較
我們將煤炭運輸、轉(zhuǎn)化、輸配環(huán)節(jié)、發(fā)動機效率等各個環(huán)節(jié)的能效匯總，得到不同轉(zhuǎn)化路線的煤基能源產(chǎn)品全生命周期能效，從研究結(jié)果來看，“煤炭—電力—電動車”方案的總能效（28.6％）高于“煤炭—油品—燃油車”（19.2％）和“煤炭—天然氣—燃氣車”（13.3％）方案，分別是后兩者的1.49倍、2.15倍。也即，1噸標準煤通過“煤炭—電力—電動車”可使車輛行駛3627公里，通過“煤炭—油品—燃油車”僅可行駛2434公里，通過“煤炭—天然氣—燃氣車”僅可行駛1693公里。因此，“煤炭—電力—電動車”的能源轉(zhuǎn)化效率最高。
2.不同車輛運營成本對比
油品售價按7.72元/升、天然氣按3.1元/標方、電價按0.68元/度分別測算，燃油大巴運營成本最高52.41萬元/年，壓縮天然氣（CNG）大巴運營成本次之35.56萬元/年,電動大巴運營成本最低僅35.2萬元/年。此外，隨著我國天然氣市場化步伐加快，價格逐年上漲將成為必然趨勢。國家發(fā)改委宣布自2014年9月1日起將非居民用存量氣價每米提高0.4元。此次調(diào)整是為了達成2015年存量氣價與增量氣價并軌、分步理順存量氣價格目標而邁出的第二步。而另一方面，我國正在推進新一輪電力體制改革，未來發(fā)電廠將可能直接面向用戶售電，電網(wǎng)僅收取過網(wǎng)費。目前多數(shù)發(fā)電企業(yè)的度電成本在0.4元/度以下，過網(wǎng)費按0.1元/度測算，售電價僅0.5元/度，較我們測算電價0.68元/度下降0.18元/度，年運營成本可再節(jié)省1.8萬元。因此，“煤炭—電力—電動車”運營成本最具競爭力。
3.耗水及環(huán)保排放比較
煤炭轉(zhuǎn)化過程對環(huán)境的影響指標主要包括耗水量和污染物排放量；汽車運行對環(huán)境的影響指的是尾氣排放和噪音對環(huán)境的影響。耗水方面，轉(zhuǎn)化1噸標準煤常規(guī)煤炭發(fā)電耗水1.96立方米，采取空冷節(jié)水技術(shù)后可降至0.7立方米，而煤制油需要耗水1.8立方米、煤制天然氣耗水4.38立方米。進一步比較從煤炭到車輪的耗水量，即考慮不同轉(zhuǎn)化方式的能效，折算到汽車行駛相同距離的耗水量，“煤炭—電力—電動車”方式每千公里耗水量0.19立方米，小于“煤炭—油品—燃油車”的0.86立方米和“煤炭—天然氣—燃氣車”的2.59立方米。
從污染物排放角度分析，隨著各類最新環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，煤發(fā)電、煤制油和煤制天然氣等煤炭轉(zhuǎn)化過程中，均可實現(xiàn)污染物的近零排放。電力輸送和車用電池的充放電過程以及電動車運行可以實現(xiàn)包括二氧化碳在內(nèi)的污染物零排放。電車汽車行駛中產(chǎn)生的噪聲也遠遠小于燃油、燃氣汽車。因此，“煤炭—電力—電動車”方式對環(huán)境造成的負面影響最小。
4.安全性比較
油品、天然氣在存儲、運輸、使用等環(huán)節(jié)存在較大的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計，我國油氣管道每千公里泄漏事故率為年均3次，遠高于美國的0.5次、歐洲的0.25次。一旦發(fā)生事故，生命財產(chǎn)損失非常巨大。中石化青島輸油管爆炸事故，致62人亡136人傷，直接經(jīng)濟損失7.5億元。燃氣由于高壓、易燃易爆等因素，安全事故頻發(fā),傷亡損失慘重。據(jù)不完全統(tǒng)計，2013年因燃氣泄露引發(fā)的爆炸事件已達220余起，死傷1000余人，經(jīng)濟損失達8.5億元。與之相比，電力的生產(chǎn)、輸配和使用都相對安全。因此，“煤炭—電力—電動車”方式安全性最高。
推動能源終端消費革命和煤炭清潔發(fā)電
通過以上分析看出，煤轉(zhuǎn)化為電能是最安全、經(jīng)濟、環(huán)保的利用方式。推動能源消費革命，促進能源發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，應(yīng)堅持以煤炭為基礎(chǔ)、以電力為中心，大力推動煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用戰(zhàn)略和電能替代戰(zhàn)略。
1.逐步擴大電力終端消費比重
在所有的終端消費能源中，電能是最為安全、高效、經(jīng)濟、環(huán)保的能源。從國內(nèi)外能源發(fā)展趨勢來看，電力消費比重擴大是大趨勢，電能是近20年消費增長最快的能源品種。目前，我國人均用電量剛達到世界平均水平，電能消費比重較日本等發(fā)達國家低近5個百分點，我國的電力消費仍有較大提升空間。研究表明，我國電能占終端能源消費的比重每提升一個百分點，單位GDP能耗可下降4％左右。
使用電力能源替代煤、油、氣等常規(guī)終端能源，可以通過大規(guī)模集中轉(zhuǎn)化和污染物集中處理來提高燃料的使用效率、減少污染物排放。據(jù)專家測算，通過全面實施電能替代，2015年、2017年、2020年我國東中部地區(qū)PM2.5排放可比2010年分別降低12％、20％、28％左右。
2.堅持以煤電為基礎(chǔ)的電力結(jié)構(gòu)
截至2013年底，我國火電裝機8.7億千瓦，占全國發(fā)電總裝機的69.18％，火電發(fā)電量4.2萬億度，占全國總發(fā)電量的78.58％。煤電在我國電力供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。同天然氣發(fā)電、核電、風電等可再生能源發(fā)電相比，煤電更加安全和經(jīng)濟。環(huán)保排放方面，通過近年來的持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，燃煤發(fā)電已能實現(xiàn)污染物近零排放。神華舟山電廠4號機、三河電廠一期等一批燃煤機組的氮氧化物、二氧化硫及煙塵的排放值均優(yōu)于燃氣機組污染物排放限值，實現(xiàn)超低排放。而對燃煤電廠超低排放改造的環(huán)保成本每度電僅增加2分錢左右。
從中國資源稟賦和大氣環(huán)境治理的要求看，我國應(yīng)大規(guī)模推廣應(yīng)用高效、超低排放煤電機組。一方面加快推進煤電大基地大通道建設(shè)，重點建設(shè)億噸級大型煤炭基地和千萬千瓦級大型煤電基地，發(fā)展遠距離大容量輸電技術(shù)，擴大西電東送規(guī)模，實施北電南送工程。另一方面允許企業(yè)按照超低排放的環(huán)保要求，繼續(xù)在京津冀、長三角、珠三角等負荷中心建設(shè)一定規(guī)模的大型清潔燃煤發(fā)電機組。
3.提高煤炭集中燃燒比例，發(fā)展熱電（冷）聯(lián)供
目前，我國煤炭集中燃燒比例僅占全部耗煤量的48％，未配套建設(shè)污染物治理裝置的散煤燃燒設(shè)施數(shù)量極其龐大，是造成大氣污染的關(guān)鍵因素。而美國99％的煤炭用于發(fā)電，可實現(xiàn)對燃煤排放的污染物集中治理。未來我國需采取多項措施大幅提高煤炭集中燃燒比例，減少燃煤造成的污染物排放。一方面，非電力行業(yè)應(yīng)減少分散的煤炭燃燒，增加電力消費比重。嚴格控制鋼鐵、化工、建材等工業(yè)鍋爐的煤炭消費量，所需二次能源由電廠集中供給。另一方面，在城鎮(zhèn)集中供熱區(qū)、工業(yè)園區(qū)等熱（冷）負荷區(qū)大力發(fā)展熱電（冷）聯(lián)供機組。熱電（冷）聯(lián)供機組既可以實現(xiàn)能源的高效梯級利用，大幅提高煤炭利用效率和熱電機組經(jīng)濟性，又可大量替代單純用于供熱的小型燃煤鍋爐，對于降低污染排放具有積極意義。神華集團正和武漢東西湖區(qū)合作，投資55億元建設(shè)70萬千瓦熱電冷聯(lián)供機組，建成后可為該地區(qū)的工商業(yè)、居民等供熱供冷，替代掉區(qū)內(nèi)的燃煤小鍋爐，削減2/3以上的污染物排放。
4.加快發(fā)展智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成新型電網(wǎng)，使電網(wǎng)具備了信息化、自動化和互動化的特點，對于保障電力安全高效運行、滿足用戶多元化用能需求、促進清潔能源發(fā)展具有重要意義。目前，國內(nèi)外的智能電網(wǎng)發(fā)展尚處于起步階段。建議我國抓住戰(zhàn)略機遇期，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、自主創(chuàng)新、標準引領(lǐng)、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、合力推進”的原則，加快發(fā)展智能電網(wǎng)。當前重點是統(tǒng)籌推進電網(wǎng)電源接入、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等各環(huán)節(jié)的智能化，推進通信信息平臺建設(shè)，促進智能公共服務(wù)平臺建設(shè)等。
5.加快充電終端建設(shè)和居民生活電氣化
充電終端是清潔電力到達用戶的“最后一公里”，是決定終端用戶能否自由方便地使用電力清潔能源的關(guān)鍵因素。據(jù)統(tǒng)計，2014年上半年我國新能源汽車累計銷量在6萬輛左右，但作為基礎(chǔ)配套設(shè)施，上半年僅建成充電樁2.5萬個左右。充電終端發(fā)展嚴重滯后嚴重制約了電能在我國的推廣使用。據(jù)統(tǒng)計，我國人均終端生活用能中，電能僅占到21％，遠低于美國的50％和日本的46％。建議國家出臺相關(guān)政策充分調(diào)動電網(wǎng)、企業(yè)等各方力量，加快充電終端的建設(shè)，并采取積極措施促進居民改變用能習慣，提高居民生活電氣化水平。
相關(guān)政策建議
1.從監(jiān)管能源使用轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)管排放，實現(xiàn)管理端口前移
我國空氣污染問題的根源不在使用了太多的煤炭，而在于煤炭的利用方式粗放、不合理。因此，政府在治理大氣污染行動中，不應(yīng)簡單的“去煤化”、一刀切的“控制煤炭消費”，而應(yīng)轉(zhuǎn)變政府職能和定位，由監(jiān)管能源利用方式轉(zhuǎn)變?yōu)楸O(jiān)管環(huán)保排放。只要有利于本地區(qū)的污染物總量減排，應(yīng)遵循市場化配置資源的原則，由企業(yè)自行決策是通過煤炭清潔高效利用，還是實施清潔能源替代。這樣既符合我國能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、減輕政府財政壓力，又有利于發(fā)揮企業(yè)的主觀能動性，更好更快地推動大氣污染治理工作。
2.科學規(guī)劃城市基礎(chǔ)設(shè)施與能源利用
實施電能替代、轉(zhuǎn)變能源消費方式是一場革命，勢必對經(jīng)濟社會的各個方面包括城市規(guī)劃產(chǎn)生重大影響。電源側(cè)，發(fā)展大型超低排放燃煤電廠，建設(shè)區(qū)域性熱電冷聯(lián)供中心；通道側(cè)，建設(shè)發(fā)展智能電網(wǎng)；用電側(cè)，建設(shè)電動汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，都涉及到城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。因此應(yīng)深入研究城市能源發(fā)展規(guī)劃，將其作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容，納入城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)劃和土地利用規(guī)劃。建議各級政府對現(xiàn)有城市規(guī)劃及時進行調(diào)整，優(yōu)化城鎮(zhèn)空間布局，推動信息化、低碳化與城鎮(zhèn)化的深度融合，建設(shè)低碳智能城鎮(zhèn)。
3.加快電力體制改革
經(jīng)過十多年的改革，我國電力市場化取得了很大的成績，但仍存在一些突出問題和制約因素，需要進一步推動電力市場化改革，釋放電力能源發(fā)展?jié)摿?。要抓住價格改革這個牛鼻子，推動供求雙方直接交易，構(gòu)建競爭性電力交易市場。建議由政府制定獨立的輸配電價，改變現(xiàn)行電網(wǎng)企業(yè)依靠買電、賣電獲取購銷差價收入的盈利模式，改為對電網(wǎng)企業(yè)實行總收入監(jiān)管。在獨立輸配電價體系建立后，積極推進發(fā)電側(cè)和銷售側(cè)電價市場化，實現(xiàn)上網(wǎng)電價和銷售電價真正由市場形成。發(fā)電側(cè)實現(xiàn)競價上網(wǎng)，授予發(fā)電企業(yè)在國家統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)下的項目建設(shè)自主決策權(quán)和自主定價權(quán)。售電側(cè)，放開售電市場，實現(xiàn)競價購電，先推行“大用戶直供”，最終擴大到全部用戶。目前，國家已在深圳開展輸配電價改革試點，標志著我國對電網(wǎng)企業(yè)監(jiān)管方式的轉(zhuǎn)變，是電價改革開始提速的重要信號，將為推進更大范圍的輸配電價改革積累經(jīng)驗，為下一步推進電力市場化改革創(chuàng)造有利條件。
4.推動電能終端應(yīng)用技術(shù)研發(fā)
推動能源革命和能源轉(zhuǎn)型升級，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。通過技術(shù)創(chuàng)新，可以破除目前電氣化應(yīng)用中的制約因素，推動能源消費終端升級。在工業(yè)領(lǐng)域，通過推行新設(shè)備、新工藝，提高電力能源效率。在交通領(lǐng)域，大力發(fā)展電動汽車等新能源汽車技術(shù)，發(fā)展電動軌道交通技術(shù)，重點研究電池技術(shù)、電機驅(qū)動技術(shù)和電動汽車整車集成控制技術(shù)。在商業(yè)和民用領(lǐng)域，大力發(fā)展電采暖，作為集中供暖系統(tǒng)的有益補充，利用低谷電能替代燃煤鍋爐；推廣和應(yīng)用熱泵技術(shù)，將低位熱能轉(zhuǎn)化為高位熱能；推進家居電氣化，將電氣化與智能化相結(jié)合，大力發(fā)展智能家居，既可改善居民用能結(jié)構(gòu)，又可大大提升生活質(zhì)量。
5.推動能源體制機制改革
體制機制對能源發(fā)展具有重要的激勵或約束作用。建議我國政府加快體制機制改革，推動能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。一是突破思想認識誤區(qū)，還原能源商品屬性；二是確立市場化改革方向，重點破除行業(yè)行政性壟斷和價格政府監(jiān)管；三是改變政府能源管理方式，從通過投資項目審批、制定價格和生產(chǎn)規(guī)?？刂频确绞礁深A(yù)微觀經(jīng)濟主體的行為，改變?yōu)榉潘梢?guī)制，加強制度環(huán)境監(jiān)管；四是運用法治思維和法治方式，用政府“權(quán)力清單”、“責任清單”和企業(yè)的“負面清單”界定政府與市場邊界，推動政府職能轉(zhuǎn)變。五是健全法律體系和財稅體制，完善能源市場制度環(huán)境。
