劉振亞:九大方面說透未來全球能源電力形勢
4月18日,中電聯2019年第一次理事長會議暨2019年經濟形勢與電力發展研討會在北京召開。(來源:能見Eknower ID:Eknower)全球能源互聯網
4月18日,中電聯2019年第一次理事長會議暨2019年經濟形勢與電力發展研討會在北京召開。
(來源:能見Eknower ID:Eknower)
全球能源互聯網發展合作組織主席、中國電力企業聯合會理事長、瑞典皇家工程科學院院士、英國皇家工程院院士劉振亞在此次會議上發表了題為《深入學習貫徹習近平總書記重要指示精神推動我國能源電力轉型與高質量發展》演講,他從九個方面闡述了世界和中國能源電力未來發展形勢:
今年是新中國成立70周年。70年來,我國電力行業艱苦奮斗、開拓進取,取得了舉世矚目的巨大成就。2018年底,全國發電裝機容量、年發電量達到19億千瓦、7萬億千瓦時,其中水電、風電、太陽能發電裝機分別達3.5億、1.8億、1.7億千瓦,均居世界第一;全國35千伏及以上電壓等級輸電線路長度、變電容量達196萬公里、62億千伏安,電網電壓從交流220千伏升級到交流1000千伏和直流±1100千伏,建成了世界上規模最大、配置能力最強的特高壓交直流混合電網,實現了“戶戶通電”和除臺灣外全國電力聯網;攻克了特高壓輸變電、超超臨界機組、“華龍一號”三代核電等一批世界領先的核心技術與裝備;電力行業總資產超過14萬億元,12家電力企業進入財富世界500強,國際業務遍布全球五大洲,境外總資產突破2000億美元。總體看,我國電力工業在起步晚、底子薄的情況下,攻堅克難、持續創新,實現了從小到大、從弱到強、從追趕到引領的巨大飛躍,有力支撐了建國以來年均8.3%的經濟增長,為我國經濟社會發展作出了突出貢獻。
取得巨大成績的同時,我國電力行業多年來也積累了一些深層次問題。在發展上,電源與電網、交流與直流、輸電與配電發展不協調等問題突出,清潔能源發展長期面臨棄水、棄風、棄光等挑戰,嚴重制約電力行業安全發展、清潔發展和高質量發展。在經營上,受宏觀經濟、電價政策、環境治理等影響,電力企業經營發展形勢嚴峻,一些企業反映“日子不好過”,“過緊日子”將成為常態。面對新形勢、新挑戰,有必要對能源電力發展進行前瞻性、系統性思考研究,進一步解放思想,把握大勢,科學謀劃,主動作為,推動我國電力行業高質量發展,為服務“兩個一百年”奮斗目標作出更大貢獻。
1 關于能源轉型
世界能源發展正處于百年未有的大變革時代。工業革命以來,化石能源的大規模開發利用,有力推動了人類文明進步,也帶來資源匱乏、環境污染、氣候變化、健康貧困等突出問題。推動世界能源轉型,是實現全人類可持續發展的必由之路。
習近平總書記站在中國和全人類高度,提出推動能源“四個革命、一個合作”重要指示和構建全球能源互聯網“中國倡議”。2017年4月18日,習近平總書記對穩步推進國內能源互聯網建設,搶占全球能源互聯網構建的制高點作出重要批示;5月14日,在首屆“一帶一路”國際合作高峰論壇上,習近平總書記再次強調:“要抓住新一輪能源結構調整和能源技術變革趨勢,建設全球能源互聯網,實現綠色低碳發展”。習近平總書記的重要批示和講話,是對我國和世界能源電力發展的戰略謀劃和深刻洞察,為我國和世界能源轉型指明了方向,提供了根本遵循。從我國和世界看,能源轉型主要體現為以下趨勢和特征:
一是能源格局向清潔主導、電為中心轉變。在能源供給側實施清潔替代,能源消費側實施電能替代,形成清潔主導、電為中心的能源格局,是世界能源轉型的大勢所趨。近年來,世界清潔發展步伐加快,2017年全球新增發電量中可再生能源發電量占比達70%,德國、法國、英國、印度等多國都出臺了限制煤電、停售燃油車等政策。隨著技術進步和規模化發展,全球陸上風電、光伏發電的競爭力將在2025年前全面超過化石能源。預計到2050年,全球清潔能源占一次能源消費比重超過70%;清潔能源發電裝機達220億千瓦,占總裝機比重達80%以上;全球用電量超過60萬億千瓦時,人均年用電量將達到6200千瓦時。
二是能源系統向全球互聯互通發展。煤炭、石油、天然氣都經歷了由點對點供應向區域配置、跨國配置的發展歷程。隨著能源格局向清潔主導、電為中心轉變,電網將成為未來能源配置的主要平臺。全球清潔能源資源與電力需求分布不均衡,風電、太陽能發電具有隨機性、波動性,決定了必須構建全球能源互聯網,實現清潔能源跨國、跨區、跨洲和全球優化配置。當前,全球許多國家和地區都在加快電網互聯,歐盟出臺措施加強成員國聯網,非洲、阿拉伯國家、東南亞等地區電力互聯正在加快推進。未來,全球電網互聯方式將發生重大轉變,輸電規模越來越大,輸送距離越來越遠,跨國跨洲聯網將從現在的“手拉手”變成“心連心”,從目前小功率交換、余缺互濟為主,向大容量輸電、大型能源基地向負荷中心直送直供轉變,在促進清潔發展、實現資源大范圍優化配置、保障電力供應等方面發揮更為重要的作用。
三是能源產業向優質高效升級。以清潔主導、電為中心的能源轉型,將有力推動能源產業從以化石能源為中心的產業集群向以清潔能源和電力為中心的產業集群轉變,新材料、新能源、儲能、電動汽車、高效用電設備等綠色低碳產業比重將大幅增加,帶動上下游產業轉型升級。特別是電作為優質高效的能源,產生的經濟價值相當于等當量煤炭的17.3倍、石油的3.2倍,電能占終端能源比重每提高1個百分點,我國能源強度下降3.7%。隨著產業升級和電氣化進程加速,能效水平將大幅提升,單位GDP能耗明顯降低,將有力促進經濟高質量發展。
四是能源技術向融合集成發展。融合集成是能源技術發展的重要趨勢。一方面,高效清潔發電、先進輸變電(特高壓、柔性直流、超導輸電等)、大電網運行控制、儲能等電力技術不斷創新突破。另一方面,能源電力將與人工智能、大數據、物聯網、5G等現代信息通信技術和控制技術深度融合,打造具有高度可控性、靈活性的智慧能源系統,實現多能互補、智能互動,滿足用戶各種用能需求,推動新一輪能源革命和世界經濟轉型。
認真學習領會習近平總書記關于能源發展的重要指示精神,結合對中國和世界能源發展的思考與研究,我深切體會到:構建全球能源互聯網,加快能源綠色低碳轉型,是不以人的意志為轉移的客觀規律。作為能源電力工作者,必須跳出本行業、本專業、本崗位的傳統思維和專業偏好,勇于自我革命、創新突破,站在全球能源轉型大格局中思考問題、謀劃發展,積極支持和推動世界與中國能源轉型。
推動世界能源轉型,就是要建設全球能源互聯網。全球能源互聯網的實質是“智能電網+特高壓電網+清潔能源”,是清潔能源大規模開發、大范圍配置、高效利用的重要平臺。要凝聚各方力量,加快構建全球能源互聯網,推動實施“兩個替代、一個提高、一個回歸”(即實施清潔替代和電能替代,大幅提高電氣化水平,讓化石能源回歸原材料屬性),打造綠色低碳、互聯互通、共建共享的能源共同體,促進實現人類可持續發展。
推動中國能源轉型,就是要建設中國能源互聯網。中國能源互聯網是全球能源互聯網的重要組成部分。要以習近平總書記關于能源“四個革命、一個合作”、“穩步推進國內能源互聯網建設”為指導,遵循創新、協調、綠色、開放、共享發展理念,強化創新驅動,加快我國清潔能源開發、能源結構調整和優化布局,加快建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強智能電網,大幅提升電力系統安全運行水平和電力行業效率效益,為我國經濟社會發展提供堅強保障。
以全球能源互聯網、中國能源互聯網建設推動世界和中國能源轉型,是能源電力行業貫徹落實習近平總書記重要指示精神的必然要求,是解決全球資源、環境、氣候、貧困、健康等問題,實現人類永續發展的根本途徑,是推動我國能源電力可持續健康發展的必由之路,我們必須牢牢把握、始終堅持。
2 關于電力需求
電力行業作為關系國民經濟命脈的支柱產業,保障電力充足可靠供應,是行業發展的長期任務。2018年,全社會用電量達6.8萬億千瓦時,同比增長8.5%,其中電能替代貢獻了全國新增用電量的30%。“十三五”前三年用電量年均增長6.7%,高于3.6%~4.8%的規劃預期。
未來電力需求還將持續較快增長。我國總體還處于工業化中后期和城鎮化快速推進期,為實現“兩個一百年”奮斗目標,預計未來三十年我國經濟將保持中高速增長,年均增速在4.5%~6.5%區間。在相同發展階段,美國、日本、韓國等國家電力消費彈性系數一般超過1,電力需求增速超過GDP增速。2018年,我國電氣化率為21%,人均用電量接近5000千瓦時,僅為OECD國家的60%左右。隨著城鎮化、電氣化進程的加快推進,特別是人民生活水平提高和電能替代全面提速,未來較長時期內我國電力需求將保持較快增長。綜合考慮需求增長和能效提升等因素,預計2030年,我國電氣化率、全社會用電量將分別達到31%、10.4萬億千瓦時;2050年,我國電氣化率、全社會用電量將分別達到52%、14萬億千瓦時。
東中部地區在較長時期內仍將是我國電力消費的主要地區。東中部地區經濟體量大,人口和產業集中,在當前和今后較長時間內,用電需求在全國繼續占有較高比例。2018年,東中部用電量及新增用電量分別占全國的67%和60%。預計到2050年東中部用電量占全國的比重仍將保持在60%以上。
未來電力需求主要靠清潔能源滿足。我國煤電裝機規模大,為加快碳減排,實現應對氣候變化承諾,我國需要退出的煤電規模超過世界上任何一個國家。必須加快發展清潔能源,既要滿足未來電力需求的“增量”,又要彌補煤電退出的“存量”缺口。從資源總量看,我國清潔能源資源豐富,水電、風電、太陽能發電技術可開發量分別超過6.6億、35億、55億千瓦,能夠滿足需求。從發展速度看,近兩年,全球將近一半的新增新能源裝機在我國,2018年我國近一半的新增電力需求由清潔能源供應。隨著技術進步和成本持續下降,未來清潔能源發展將進一步加快。預計2030、2050年,我國電力總裝機分別達到34億、60億千瓦,其中清潔能源裝機分別為20億、51億千瓦。
3 關于清潔能源
新世紀以來,我國清潔能源發展走在了世界前列,光伏發電、風電裝機容量和增速領跑全球。截至2018年底,我國清潔能源發電裝機為7.5億千瓦,占總裝機比重40%。但要認識到,實現碳減排目標,打贏污染防治攻堅戰,根本解決我國生態環境問題,清潔發展的速度、規模和質量仍有待提高。
目前,我國水能、風能、太陽能資源開發率為53%、5.1%、3.1%,發電量占比為25%(其中水電17.6%、風電5.2%、太陽能發電2.5%),清潔能源開發力度仍需繼續加大。受當地用電市場有限、跨區電網建設滯后、省間壁壘嚴重、市場交易機制不完善等諸多因素影響,我國“三棄”形勢依然嚴峻,2018年全國“三棄”電量超過1000億千瓦時。缺乏統籌規劃和統一電力市場,清潔能源發展與電網建設不協調,是“三棄”問題長期得不到解決的最重要原因。
加快清潔能源大規模開發和高效利用,解決“三棄”難題,關鍵要統籌開展電源電網發展規劃,建設中國能源互聯網,建立有利于清潔能源發展的大平臺、大市場,切實解決好開發和消納問題。力爭到2030、2050年,清潔能源發電裝機占比分別達到59%、86%,發電量占比分別達到48%、83%;非化石能源占一次能源消費比重分別達到23%、59%。
一要加快大型清潔能源基地開發。水電以四川、云南、青海和西藏為重點,加快建設金沙江下游、大渡河、雅礱江等水電基地;積極推進金沙江上游、藏東南“西電東送”接續能源基地建設。到2030、2050年全國常規水電裝機分別達到4.5億、5.6億千瓦。風電建設新疆、西藏、甘肅、內蒙古、河北、吉林、黑龍江,以及山東、江蘇、福建、廣東沿海等大型風電基地,到2030、2050年全國集中式風電裝機分別超過5億、17億千瓦。我國海上風電度電成本是西部北部風電輸送到東中部落地電價的1.5倍以上,需要統籌資源和成本,適度有序開發,不要一哄而上。太陽能發電建設新疆、西藏、青海、甘肅、內蒙古、寧夏等大型太陽能發電基地。到2030、2050年全國集中式太陽能發電裝機分別超過5億、19億千瓦。
二要因地制宜推動分布式電源開發。分布式電源就地取能、分散靈活、靠近用電地區,是我國能源供應的重要補充。但同時也面臨資源總量有限、資源品質較差等問題,我國東中部分散式風電、分布式光伏單位裝機年發電量分別為西部北部地區的70%和60%左右。隨著分布式電源規模擴大和占比提高,供電可靠性問題也將凸顯,需要依托大電網,實現電力能上能下、多送少補、平抑波動。綜合考慮資源稟賦和技術經濟性,我國清潔能源開發需要堅持集中式和分布式并舉,結合各地實際因地制宜建設小水電、小風電和小光伏,并依托大電網實現分布式電源高效利用。
三要安全高效發展核電。核電是清潔能源,但福島核事故后,核電安全越發受到各國政府和社會公眾關注,德國、意大利、瑞士等國紛紛宣布棄核,法國也將大幅減少核電比重。英國2座由日本企業投資的核電站因經濟性原因停建。歐盟近期將核能投資認定為非綠色投資,對歐洲核電發展將產生直接影響。為提高安全性,第三代核電機組較二代建造成本增加45%~80%,與風電、光伏發電相比經濟性將顯著下降。2018年底,我國核電裝機4466萬千瓦,居世界第三;在建機組11臺,裝機容量1218萬千瓦,占全球在建裝機規模22%,居世界第一。我國核電發展,在加快前沿技術創新,搶占制高點的同時,要統籌兼顧安全性和經濟性,推動核電實現安全高效可持續發展。
四要有序發展燃氣發電。燃氣機組啟停快、運行靈活,可為清潔能源、負荷波動等提供靈活調節。我國天然氣儲量有限,目前天然氣對外依存度超過45%;燃氣發電成本遠高于煤電,僅燃料成本就接近0.5元/千瓦時;燃氣發電同樣排放二氧化碳,每燃燒1噸標準煤當量的天然氣,排放1.65噸二氧化碳,相當于等熱當量煤炭排放二氧化碳的60%。2018年,我國燃氣裝機容量8330萬千瓦,年平均利用小時數2680小時,遠高于西班牙燃氣發電的年均利用小時數(1580小時),燃氣發電年排放二氧化碳約1億噸。綜合考慮氣源條件、發電成本和碳減排,我國燃氣發電應以調峰電站為主。
4 關于煤電發展
煤炭是我國最重要的化石能源,剩余探明儲量2440億噸,按目前開發強度只能開采38年。用好煤炭資源、發揮煤炭作用,對保障國家能源安全、實現可持續發展至關重要。發電是煤炭集約高效使用的最主要方式。目前,我國煤電裝機10億千瓦,占全國總裝機53%。今后較長一段時期煤電仍是我國的主力電源,但也面臨碳排放、環境、成本等諸多約束:
一是碳減排和污染防治任務艱巨。燃煤發電排放大量二氧化碳和二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物,給我國碳減排和環境治理帶來巨大壓力。在碳減排方面,我國對世界作出莊重承諾:二氧化碳排放2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰;2030年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%~65%,非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右。煤炭產生的二氧化碳占全社會總排放量的80%,其中電煤燃燒排放占總排放量的43%,“控煤”是實現碳減排關鍵,限制發電用煤是必然趨勢。采用碳捕捉與碳封存方式,解決煤電碳排放問題,技術還不成熟,而且投資大、運行費用高,不經濟。在環境治理方面,長期以來我國環境污染問題突出,特別是東中部地區霧霾、酸雨嚴重。2017年長三角、京津冀、珠三角地區的平均霾日數分別為53.3天、42.3天和17.9天。為治理污染排放,近年來我國電力行業在常規脫硫、脫硝和除塵等環保措施基礎上,對7億千瓦以上的煤電裝機實施了超低排放改造,取得了積極成效,但也付出代價。僅環保治理,煤電度電成本平均增加約5分錢,按2018年全國煤電發電量4.5萬億千瓦時計算,燃煤發電企業每年多付出成本超過2000億元,目前國家在電價中補貼約3.7分錢/千瓦時,也顯著增加了全社會用能成本。
二是煤電布局不合理。2015年以來,東中部新增煤電裝機9600萬千瓦,占同期全國新增煤電裝機的61%,目前東中部煤電裝機總量6.2億千瓦,占全國煤電總裝機的62%。長江沿岸平均每30公里就建有一座發電廠,南京到鎮江平均每10公里就建有一座發電廠。東中部地區煤炭資源有限,探明儲量僅占全國的12.6%,需要大量從區外遠距離運煤,既不經濟,也不環保。煤炭經鐵路、公路、港口長途運輸和堆放,還造成污染。另一方面,東中部地區土地資源緊張,環境污染嚴重。東中部單位國土面積的二氧化硫排放量為西部的5.2倍,全國100多個重酸雨城市主要集中在東中部。遠距離輸煤,在東中部建電廠,將進一步加劇煤電運、環境、用地等矛盾。打贏藍天保衛戰、建設美麗中國,優化全國煤電布局,壓降東中部煤電勢在必行。但從目前看,東中部煤電遠遠沒有得到有效控制。
三是煤電競爭力日益下降。成本低是煤電的重要優勢,但隨著技術進步和規模化發展,風電、光伏發電經濟性快速提升,煤電將失去低成本優勢。2018年我國風電、光伏發電平均度電成本分別降至0.35~0.46元、0.42~0.62元,已接近西部北部煤電脫硫標桿上網電價。由三峽集團等投資建設并于2018年底并網的青海格爾木光伏項目平均電價0.316元/千瓦時,低于青海火電標桿電價0.325元/千瓦時。國家電力投資集團烏蘭察布風電基地600萬千瓦示范項目,是國內首個風電平價上網項目,不需要國家補貼。若計及碳減排成本,煤電的經濟性將會更差。
“人無遠慮,必有近憂”,煤電的發展已經面臨多方面、根本性的挑戰,需要我們認真研究、反思,找出切實可行的轉型之道。解決煤電發展問題,是電力供給側結構性改革的重點,關鍵要控制總量、優化布局、轉變功能,為清潔能源發展騰出空間,促進能源結構由化石能源為主向清潔能源為主轉變。
一要嚴控新增規模。從世界范圍看,主動棄煤的國家不斷增加。除波蘭和希臘外,歐盟各國承諾2020年以后不再新建燃煤電廠;西班牙、法國、英國、加拿大分別計劃2020年、2021年、2025年、2030年前關閉燃煤電廠。為兌現國家碳減排承諾,實現本世紀末全球溫升控制在2℃目標,我國承擔了巨大的碳減排壓力,必須加快壓降新增煤電規模,確保煤電裝機2020年控制在11億千瓦以內,2025年前后達峰(12.5億千瓦),2035年后不再新建燃煤電廠(機組),2050年降至6億千瓦左右,比當前減少4億千瓦。
二要優化煤電布局。下大決心嚴格控制東中部煤電規模,2022年后,東中部地區不再新建煤電,新增煤電全部布局到西部和北部地區,建設大型煤電基地,通過大電網將煤電與風電、太陽能發電打捆輸送至東中部地區。到2030年,東中部煤電占全國的比重從2015年的65%下降至50%左右,新增電力需求主要由區外送入。
三要提高煤電調節能力。從世界范圍看,煤電正逐步向調節性電源轉型。2018年4月30日,德國實現全天64%的電力來自可再生能源,大部分火力發電廠當天停運,僅保留部分機組作為調節電源使用。隨著清潔能源快速發展,煤電向調節性電源轉型的速度將比預期更快。我國應加大煤電靈活性改造力度,加快實施煤電機組調峰能力提升工程,推動存量煤電逐步由電量型向電力型轉變。
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責任編輯:葉雨田
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