经济导刊
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发展可再生能源 加快我国能源转型

张杰 来源: 2019.09.17 14:05:22

 

随着城镇化、工业化进程的不断加快,我国能源消费强度也在不断提高。传统能源作为能源消费主体,带来的能源安全和环境问题日益突出,能源转型势在必行,发展可再生能源成为保障能源安全、加强环境保护、应对气候变化的重要途径。

我国能源转型迫在眉睫

油气供应保障是我国能源安全的首要问题。2018年,石油、天然气在我国一次能源消费中的占比分别为18.9%7.8%,是仅次于煤炭消费的主体能源。受资源禀赋和体制、技术等因素所限,我国油气产量提升缓慢,难以满足需求量的快速增长。2018年,我国原油产量1.89万吨,同比下降1.3%,进口4.62亿吨,同比增长10.1%;天然气产量为1602.7亿立方米,进口量9039万吨(约1256.8亿立方米),同比增长31.9%,油气对外依存度分别达到了71.3%44.8%,仍在不断上升,油气资源的稳定供应成为影响我国能源安全的首要问题。

煤炭的主体能源地位在短期内难以改变。我国是“富煤、贫油、少气”的国家,煤炭是我国能源的基石。截止2017年,我国煤炭查明资源储量达到1.67万亿吨,煤炭产量和消费量稳居世界第一。煤炭价格低廉,是支撑经济发展代价较低的能源之一,但煤炭带来的高昂环境成本同样是社会发展所无法承受的。在能源转型战略的大力推动下,2018年我国煤炭消费量为37.7亿吨,占能源消费总量的59%,首次降到了60%以下,但仍然超过其它各类能源消费量的总和,现阶段可替代能源的成本和技术等条件尚不具备足够优势,短时间内难以撼动长期以来煤炭在中国能源中的主体地位,未来中国如何将煤炭消费比例逐渐降到世界平均水平(2018年世界能源消费结构中煤炭占比为27.2%),同时寻找如此巨大的可替代清洁能源,任重而道远。

能源转型是能源发展的必然趋势,也是保障国家能源安全、应对气候变化的重要途径。以清洁低碳、安全高效的清洁能源替代高碳排放、高污染的传统能源,是世界大多数国家合理应对气候变化、有效保护生态环境和保障能源供应的战略性选择。经济发展、环境保护与能源转型息息相关、相互影响,传统的粗放型能源已不适应当前社会对于清洁高效、绿色低碳的发展要求。相对于欧美等发达国家从“油气时代”向“可再生能源时代”转型的新时代,我国仍处于“煤炭时代”。借鉴国外能源转型经验,结合我国社会经济发展和资源禀赋情况,在提升能源安全保障力度、推动能源清洁高效发展的前提下,实施符合我国国情的能源转型,是我国能源发展的必然趋势。

可再生能源是能源转型的发展方向

目前,加快开发利用可再生能源已成为全球共识和一致行动,丰富的资源和新技术的不断创新,以及逐步凸显的经济性使得可再生能源与传统化石能源相比更具优势。

从全球来看,发展可再生能源成为主要发达国家能源转型的普遍共识。从第一次工业革命开始,工业技术的提升和社会经济发展结构的转变一直引领着能源的转型。据英国石油公司(简称BP)统计,2018年欧洲的可再生能源消费占能源消费总量的15.5%,超过世界10.8%的平均水平,德、英等传统发达国家非水可再生能源消费占比已达到14.6%12.4%。北欧国家在发展可再生能源方面力度最大,瑞典承诺2030年将国内交通领域的温室气体排放缩减70%2045年将温室气体排放缩减为零;挪威计划在2030年成为碳中和社会,在2050年之前成为低碳社会;丹麦和冰岛提出到2050年完全摆脱对化石能源的依赖。2018年,德国净发电量中可再生能源比例超过了40%(高于煤炭的38%),在过去10年推动了“能源、交通、建筑全面零碳化的未来城市”示范项目,并提出2050年将全面实现可再生能源生产和消费覆盖,实现零碳排放目标,以此加速推进德国能源转型之路。

从资源禀赋来看,可再生能源取之不尽,用之不竭。我国幅员辽阔,风能、太阳能可利用资源量十分庞大。中国气象局风能太阳能资源中心数据显示,目前我国80米轮毂高度、150W/m2以上的风能理论资源量为120.8亿千瓦,太阳能水平面总辐射1.68万亿千瓦;另外,水能资源理论蕴藏量约7亿千瓦,生物质年资源总量约4.6亿吨标准煤,地热能年可采资源量约26亿吨标准煤,海洋能技术可利用量约9.8亿千瓦。丰富的资源为我国能源转型和能源供应安全提供了保障。

从技术创新来看,技术进步带动可再生能源成本大幅下降,经济性优势逐步显现。技术创新是可再生能源发展的根本。近些年,我国可再生能源发展迅速,尤其是风能和太阳能,无论是产能还是装机总量都是世界第一,取得如此巨大成绩的关键是技术创新的重大突破。以光伏为例,硅料的全面国产化、金刚线切割技术的提升、高效电池技术的推广以及双玻组件的技术创新等,将光伏组件价格从2007年的30/瓦降到了2019年的1.8/瓦;我国风电领域也是技术创新的典范,风机制造经历了750千瓦、1.5兆瓦、3兆瓦、5兆瓦、6兆瓦风机甚至未来实现10兆瓦的海上风机,记录在不断刷新。技术创新带动成本不断下降,太阳能和风电电价也大幅降低。据国家能源局统计,2007年至2017年,光伏发电度电成本降低了90%,从2019年全球各地区光伏电价招标情况来看,投标电价普遍处于0.4-0.5/千瓦时之间,埃及和约旦光伏项目甚至收到了0.170.19/千瓦时的报价。随着技术的不断突破创新,可再生能源成本还将进一步降低,光伏和风电将全面实现平价上网,与传统能源相比将更具经济性。

我国可再生能源发展现状及主要问题

截止2018年年底,我国可再生能源发电装机规模已占总装机规模的38.4%,其中非水可再生能源占20%

水电是我国第二大电源,也是规模最大的可再生能源。2018年,我国水电总装机3.52亿千瓦,发电量12329亿千瓦时,占全部发电量的17.6%,发电量和占比均稳居世界第一。但是我国适于开发且易于开发的水资源已基本建设完成,在相关技术和社会问题取得重大突破之前,水电的发展空间已十分有限,可再生能源发展重点将倾向于风能、太阳能和生物质能等新型能源。

风电是我国继火电、水电后的第三大电源。2018年,我国风电新增并网装机2059万千瓦,继续保持稳步增长势头。到2018年底,全国风电累计装机1.84亿千瓦,居世界第一,年平均利用小时数2095小时,全年风电发电量3660亿千瓦时,占全部发电量的5.2%,同比增长20%

2018年我国光伏发电新增装机4426万千瓦,全国光伏发电总装机达到1.74亿千瓦,其中,集中式电站12384万千瓦,分布式光伏5061万千瓦,发展布局进一步优化,全年光伏平均利用小时数为1115小时,发电量1775亿千瓦时,占全部发电量的2.5%,同比增长50%

 2018年,生物质发电新增装机305万千瓦,累计装机达到1781万千瓦,同比增长20.7%;全年生物质发电量906亿千瓦时,同比增长14%,继续保持稳步增长势头。

核电作为广义上的清洁能源,是我国第四大电源。截至2018年,中国在运核电机组44台,装机容量4465万千瓦,平均利用小时数为7499小时,全年发电量为2944亿千瓦时,占全国累计发电量的4.2%。由于涉及安全问题和核废料处理问题,其发展一直备受争议,造成核电产业发展空间受限。构建清洁低碳、安全高效的能源体系,加快发展可再生能源,是我国能源转型的目标,但可再生能源产业发展仍有诸多问题亟待解决。

首先,可再生能源技术创新环境和关键核心技术有待于突破。可再生能源产业发展核心是技术创新的问题,又与创新环境密不可分,面临最大的挑战来自于知识产权的保护不到位甚至缺位。过去我们依靠“以市场换技术、以市场换资金”的模式,通过“引进、消化、吸收、再创新”等方式取得了进步,这是在特定的历史环境下形成的。随着人工智能、5G通信和大数据的发展,今天中国要引领科技的发展,就要不断完善创新环境。国家正在力推“中国制造2025”,如何将可再生能源的原创技术和全球人才吸引到中国,如何保护好我们自己的原创技术,尊重知识、保护好创造价值的人,创造一个良好守信的创新环境是关键。

中国已成为全球可再生能源第一大国,但是我们在一些核心技术工艺、核心材料等方面与发达国家相比仍处于落后地位,技术创新能力的不足严重阻碍了可再生能源产业的发展,而核心技术的重大突破需要整合社会资源,集中力量攻关解决。

 

        1  可再生能源产业面临的技术问题举例

风电

大型海上风电机关键技术、组变流器、发电机、关键轴承、关键材料,叶片除冰技术等

太阳能

新一代全光谱高效太阳能电池、薄膜电池高效利用与建筑一体化、光热/光伏互补发电,高效电池核心装备制造

生物质能

生物质发电锅炉热效率关键技术、生物航空燃油、生物质沼气制天然气核心装备、非粮生物质燃料乙醇等

储能

化学电池储能关键材料,超级电容器材料,超导储能,压缩空气储能等

 

其次,可再生能源管理机制缺乏活力。灵活高效的管理机制是推动可再生能源产业发展的重要措施。现有的能源管理和运行机制是以化石能源为基础建立的,越来越不适应可再生能源的发展,这主要体现在:电力运行机制不适应大规模可再生能源电力并网的需求,以及现有的政策体系不能满足可再生能源产业长期持续发展的需求等,最终导致技术创新困难重重,弃水、弃风、弃光现象难以根除,可再生能源补贴缺口越来越大、补贴拖欠时间越来越长等现象,严重影响可再生能源产业的发展。

第三,战略规划目标不清晰,政策延续性不够。明确发展战略定位,制定符合实际的战略发展规划,是产业持续稳定发展的前提。虽然我国对可再生能源及各能源品类的“十三五”规划提出了发展目标,但是目前规划目标已远远落后于实际发展。如不能明确发展规划和目标,实现国家层面的统筹规划和管理,可再生能源产业将会陷入无序发展。

第四,国际合作力度不够。在技术创新、产融结合以及过剩产能“走出去”的大背景下,需要我国拓展可再生能源国际合作的新思维。目前我国可再生能源产业的国际合作方面依然缺乏统筹策划,参与对外合作的企业同质化竞争激烈,投融资渠道单一,信息化建设滞后;“走出去”的企业普遍缺乏市场培育的新理念,在所在国可再生能源体系的策划和产业链打造等方面参与深度不够;此外,虽然我国可再生能源产业规模庞大,但相关标准的国际影响力不足。以中国企业参建的93个水电项目为例,全部采用欧美标准的项目为21项,同时采用两种标准的有55项,全部采用中国标准的只有17项,占18%

我国能源转型的应对策略及建议

为推动我国能源革命,保障能源安全,加快能源结构转型,推进可再生能源体系的可持续发展,特提出以下建议:

第一,推进能源供给革命,实施可再生能源替代战略。进一步推动能源供给革命,加大推动化石能源的替代方案,尤其是煤炭的替代方案,大力发展可再生能源,将是我国推动能源转型的主要方向和策略。推动能源消费革命,要加强油气的替代方案,要加速推进交通工具全面电动化,长期坚持燃油汽车替代战略;同时加大天然气的勘探开发力度、推动页岩气技术革命,把握和控制好天然气的对外依存度,从而确保我国的能源安全。

第二,推进能源技术革命,统筹可再生能源技术创新发展。科技是第一生产力,决定着可再生能源产业的未来。首先应明确可再生能源的技术发展方向,了解全球可再生能源的技术发展动态,加强与技术强国的可再生能源科技合作,结合我国可再生能源技术发展现状和战略需求,在“中国制造2025”的基础上,加大技术创新力度。针对我国可再生能源发展的技术薄弱环节,有步骤地组织科技攻关,特别是瞄准相关产业链上的瓶颈技术以及我国尚未掌握的核心技术,加大研发投入,创新出一批能够引领未来可再生能源产业发展的前沿新技术。

第三,推进能源体制革命,完善可再生能源定价管理体系。我国可再生能源产业尚处于发展初期,推动可再生能源产业市场化建设,推进电力体制改革、完善可再生能源定价机制是关键环节。

同油气改革一样,推进电力体制改革,也应遵循“放开两头、管住中间”的原则,完善电力市场建设,推进输配分离,实行公平公正的电力调度、交易和结算工作机制和监管措施,完善分布式电源的并网规范,破除分布式电源上网体制和政策障碍,加强对可再生能源的统筹规划,减少弃水弃风弃光电量,做到可再生能源优先发展。

有竞争力的价格,是可再生能源产业快速发展的基础,这需要完善可再生能源发电上网定价和费用分摊机制。按照市场化原则,发、售电逐步采取市场定价,输配电环节由政府监管定价;在发电侧根据“合理成本加合理利润”的原则,综合考虑可再生能源的装机规模、发电成本、技术进步等因素,确定合理的上网电价,并考虑成本变动的实际情况,对电价进行及时调整,同时积极探索建立自愿认购和强制分摊相结合的可再生能源费用分摊机制。

第四,优化资源配置,推动分布式能源基地建设。

提升市场消纳能力是推动可再生能源产业化和规模化最直接的方式。我国风能、太阳能等可再生能源资源分布与生产力发展格局不匹配,需要根据能源供应的实际情况调整全国产业布局,打破省际壁垒,从全国均衡、可持续发展角度,实现可再生能源的优化配置。建议加快产业转移,将东中部地区高耗能、低污染、高附加值的产业(如电解铝、多晶硅、锂电池、陶瓷、互联网数据中心等)转移至可再生能源可以就近供应的地区,实现就地生产、就地消纳、均衡发展。

加快推动可再生能源的分布式应用,建立水能、风能、太阳能、生物质能、地热能等多能互补的分布式能源基地示范区,并因地制宜地发展天然气分布式能源基地,梯级利用,为大力发展可再生能源提供可靠的保障;统筹各类可再生能源协调发展,加快可再生能源的优化布局、提质增效,在规模化发展中加快产业升级。

第五,加大可再生能源知识产权保护力度,推动能源国际合作。我国可再生能源产业在国际市场中的角色正由跟随者、参与者向引领者转变,知识产权是影响国际技术交流合作的最主要原因。在我国转型发展的关键时期,应全力加大知识产权保护力度,建议成立国家保护知识产权监管委员会,将保护知识产权作为我国国际技术交流的基本理念与规则。

                                  (编辑  宋斌斌)



* 张杰,中国投资协会能源投资专业委员会。

1立方米天然气质量为0.7192千克计算。

数据来源:国家统计局。

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