城市能源變革的重點和難點在哪?
9月20日,由《中國能源報》社主辦的“第二屆中國能源產業發展年會暨2018中國城市能源變革峰會”在京舉行,與會嘉賓就“城市能源變革”這一話題進行暢談。
住建部科技與產業化發展中心副研究員梁浩:
城市綠色發展需要綜合能源規劃
在工業文明時代,高樓大廈、鋼筋水泥、玻璃幕墻是城市的標志。在未來的生態文明時代,更多的是關注普惠和公平。正如習總書記所說,綠水青山是最好的公共產品,也是最普惠的民生福祉。因此,推進生態文明時代的綠色城市建設,是踐行生態文明建設的一個重要手段。
城市和能源是協同發展的關系,城市規劃伊始就需要考慮到城市和能源協同布局的問題。在生態文明時代,城市能源系統也需要變革,才能匹配生態文明高質量發展理念下的城市形態。城市需要在市政、交通、建筑、環境等多方面進行綠色提升。目前,我們提出了推進城市綠色建設的多個重點項目,修訂了已經運行10年的綠色建筑評價標準。
大體而言,我國產業能耗約占總能耗的60%,交通能耗約占20%,建筑能耗約占20%。目前,建筑能耗在總能耗中的占比較低。未來,產業能耗將逐步轉移到建筑能耗上。有規律表明,第三產業比重越高,建筑能耗也就越高。因此,在生態文明時代,城市能源消費的一個顯著變化是:工業能耗降,建筑能耗增。這也是產業結構轉型升級和創新驅動發展升級的一個晴雨表。
過去,作為城市能源的三大規劃,電力規劃、燃氣規劃和熱力規劃是分別制定的。這是從能源供應的角度上來考慮,主要思路是加大供給,保障需求。但是作為城市人,在使用一種能源滿足需求的時候,自然會減少對另一種能源的需求。如果從需求側出發,需要在城市規劃伊始就有一個綜合規劃,統籌電力、燃氣、熱力、傳統能源和可再生能源等。
城市的容積率、街區密度、路網形態、建筑形態都決定了城市能耗的高低。實踐表明,能耗最低的城市形態是窄馬路、密路網、小街區。這種城市空間形態從一出生就具有“節能”的基因。因此,在城市規劃之初,如果沒有合理的城市空間形態,就會造成城市難以扭轉的高能耗情況。
在工業文明時代,城市能源的運行模式是集中式生產,大范圍輸送。而在生態文明時代,將顛覆過去集中式大生產、大運輸、集中消費的模式。每一棟樓宇既是能源消費者,同時也是能源生產者,并最終形成智慧能源微網的模式。
國網(蘇州)城市能源研究院副院長奚巍民:
綜合能源服務推動城市能源變革發展
城市能源變革復雜而又系統,它是一場全方位的革命,涉及技術、管理、觀點等方方面面。我們認為,可通過綜合能源服務來推動能源的變革。
從行動上看,能源革命主要分為四個層面:最下是包羅萬象的物理層,即能源系統的設施設備,涵蓋源、網、荷、儲等內容,非常復雜、也很專業。二是智慧層,主要包括數據的搜集、存儲、計算、模型,及與之相配合的控制、通訊、平臺等方面;三是服務層,比如資產服務、交易服務、金融服務、增值服務等機制概念;最上則是感知層,通過視覺形象、公眾參與、創新平臺等方式,讓社會在不同層面都感知到能源變革的發生,而且就發生在我們身邊。這是一場革命,革命需要觀念作為支撐和先導,沒有觀念的進步,行動很難跟上。
在此基礎上,可把能源變革的任務分為以下類別:效率提升類、清潔能源類、需求優化類、智慧能源類、資產管理類、市場交易類、節能診斷類、社會公益類等。而在這些服務中,有幾類技術相對關鍵。
首先是電網技術。為什么說它最重要?并不是說電網把電送到千家萬戶,對大家的生活很重要,而是因為電網能夠最大程度地利用可再生能源、新能源。對于風能、太陽能等新能源而言,電是最好的利用方式,其他形式很難做到。包括特高壓等重點技術在內,國網公司在電網輸送側、供給側已做得非常強了。現階段的側重點應放在配電網,其中關鍵是交直流電網混合運行的技術。按目前情況分析,通過技術環節,電網系統效率可提升5%-10%。
第二個重要技術是熱網。熱網匯集著我們身邊的低品位熱源,及環境中一些余熱廢熱資源。例如,現在所謂第四代集中供暖技術,主要特點就是降低了供熱參數,同時減少散熱損失,有利于增加低品位能源并入。再如雙向組合式冷熱網,通過余熱回收可提高很多效率。
此外,在機制方面,我認為有兩點值得關注。一是交易機制,通過建立更加靈活的市場交易機制,讓能源產品真正反映成本,讓用戶參與進來。二是要打破當前各部門之間相互割裂的關系。比如未來在一個區域中,相互獨立的電力公司、天然氣公司能不能合資組建一個綜合能源服務公司,能不能更好地發揮作用等。
國網能源研究院能源所主任金艷鳴:
北京面臨能源轉型與再電氣化
目前,全球城市能源消費約占全球能源消費總量的2/3以上,城市是能源消費的主體,城市能源系統在高峰負荷時會出現城市能源短缺供應。
大型城市能源發展趨勢是:電氣化、能源高效化、加快脫碳化、全球一體化、智慧能源化。最大化利用城市內外部清潔能源,以電為核心實現城市跨行業系統融合優化。
北京2016年的電氣化水平是39.9%,2017年在40%以上。從終端消費比重來說,北京目前的終端能源消費結構達到了以電為中心的能源消費模式。
交通行業,電占終端消費比重的10.6%,因為當中80%是民航,所以民航的柴油用油現在還不能實現替代。而居民消費端,電力消費結構大概是占到34%,而北京的商業建筑電力消費比重占到了56%,工業是47%。未來隨著工業轉型的輕型化和高附加值,電力消費比例會進一步提高。
90年代以來,北京的能源轉型大概是以脫煤、提氣、增電為主要特征,1995年以來大致分了三個階段:第一階段是1995年到2000年,煤炭消費比重50%以上,但是脫煤趨勢已顯現出來。第二階段是進入能源消費多元化階段,出現了天然氣消費比重上升,電力消費比重上升。第三階段實現了能源發展進入提質增效階段,實現了經濟增速和能源消費增速的脫鉤。
目前,北京城市能源發展的問題,90%以上是外來能源安全保障問題,當然有特殊性,因為是首都。另外環境污染問題,還有能源利用的智能高效化水平問題。未來北京發展定位是建設國際一流的和諧宜居之都、京津冀協同發展以及如何在北京建立綠色低碳、安全高效的能源體系。
電氣化對北京城市能源轉型包括整個城市發展定位有著重要的作用。首要的功能滿足經濟社會發展用能需求;其次,智慧能源、智慧交通的融合,可解決城市擁堵問題;再次,改變生產生活方式,改善生態環境。
我們課題組研究預測,到2035年,北京一種情景是電氣化水平可以由目前的40%達到52%-56%。從各個部門行業來看,交通可以達到20%,商業達到62%,居民可以達到48%。北京在2035年的水平大致可以和全國2050年的電氣化水平相當,超出全國十五年的電氣化發展水平。
中國電力企業聯合會行業發展與環境資源部副主任潘荔:
電力系統優化助推城市能源轉型
電力行業如何助推城市能源轉型?
改革開放40年,電力工業取得了長足發展,我國電力是一個以火電為主的發電結構,從2013年開始,我國發電量位居世界第一。雖然我國發電量以火電為主,但總體而言火電的比重在不斷下降。
為什么我國煤電、火電占這么大的份額?這與我國的資源稟賦相關,中國是一個富煤缺油少氣的國家,在能源變革過程中我們做了很多工作,才實現了現在結構調整取得的成績。
非化石能源調整上,我國現在非化石能源占到37.8%,比2005年提高了13.5個百分點,雖然十幾個百分點,但是在投入、研發,均花了很大代價,取得了很好的成績。
全社會用電量的水平快速增長,五年間增長了1.4萬億度電,但從人均來看,人均用電量超過了世界的平均水平。值得關注的是生活用電量,2017年我國人均生活用電量為628度,低于世界平均水平,世界人均生活用電量2014年為739度電。美國人均生活用電量在4000多度電,挪威用電最高,7000多度電,所以我國人均生活用電量發展空間很大。
近年來,三產和生活用電的增速非常快,今年增長的速度對全社會用電量增長貢獻率達50%,也就是說我們在經濟發展過程中,在用電量結構發生了變化。總體來看,中國電能終端利用比重與世界相平,但在小結構中,我國的煤炭比重偏高。支持城市能源轉型當中,重點還是提高電能的比重。
城市供熱煤電的作用是非常大的,熱電聯產機組比重快速提升,現在提升到39.4%。比如遼寧,現在改成了電廠供熱以后,實質性地解決了當地的環境質量。我國關停小機組力度非常大,近幾年,電力行業關停的小機組容量超過了1.1億千瓦。
支持電力行業、支持城市能源轉型,重點工作可以概括為:
要加大電能替代。電能替代不僅解決電氣化水平、用能水平問題,還改善人民生活的環境質量。
繼續需求側管理。當初提出需求側管理的主要目標是解決缺電問題,到現在需求側管理依然發揮很大作用,從過去重點解決電力短缺,到現在以解決環境保護和低碳發展為主的管理模式。
要大力發展智能電網。多能互補、電網安全、電能替代、裝配研發、國際標準化等等方面,均要依托智能電網平臺。
所以,綠色低碳是能源發展大勢所趨,提高煤炭轉化為電力的比重是改善環境質量、尤其是城市環境的重要途徑,人均生活用電量低于世界平均水平,電能替代有利于提升電氣化水平、提高人民生活質量,需求側管理、智能電網、分布式能源是實現城市能源轉型的有效途徑。
中國塑料循環利用協會秘書長、聯合國環境規劃署駐華代表處原項目官員 蔣南青:
城市區域能源正在中國蓬勃興起
兩年前,“城市區域能源”的概念剛剛興起,如今已完全被中國接納并蓬勃發展。我從國際層面談談對城市可持續發展的認識。
中國已開始步入區域能源消費時代,供暖、供冷、照明等居民用能逐漸成為整個城市的發展主流。聯合國環境署提出,要打造以100%可再生能源和清潔能源為供能的基礎設施,并在此基礎上建立基于生態系統的綠色空間。如何將“綠水青山”變為“金山銀山”,從城市規劃到人們的生活方式以及觀念意識,都要協同轉變。
因此,我們要關注能源、環境、經濟的耦合效應,從需求側考慮整個城市的能源供給。通過天然氣、熱電聯產等分布式能源直接供冷或者供暖,這種方式沒有余熱損耗,同時,溫室氣體排放減少了一半,能效提升一倍,這種解決方案是具有多重效益的。在這個過程中,能源互聯網催生出各種儲能技術,將熱、電、氣等能源互相轉換,所有的可再生能源都能聯入到互聯網中。
未來,隨著技術進步,所有可再生能源,甚至是低品位熱源都能直接進入到城市電網中,替代傳統的石化能源。瑞典已將此設想變為現實,瑞典所有垃圾焚燒廠的余熱已經聯成了整體網絡,使得它在供熱量達到的同時,二氧化碳排放以及環保指數都在下降,從傳統的100%化石燃料變成了100%可再生能源。
此外,國際上正推動新的PPP模式,充分發揮地方政府的作用,成立專業的能源公司,將供熱、供冷等供給方與用戶聚在一起來談價格,來做商業模式,以此制定城市規劃。在這個過程中,地方政府可以通過區域能源,用公共建筑作為信貸,來投資基礎設施。在英國倫敦,通過對基礎設施的改造,吸引了幾億美元投資,這種模式也是聯合國在中國推動可持續“城市區域能源”的基本出發點,吸引私營部門的投資,運用金融方式投入到基礎設施。(文 | 張子瑞、蘇南、朱妍、趙紫原/整理)
責任編輯:仁德財
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