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中國能源轉型路線之問

2020-11-30 15:39:22 (《能源高質量發展》2020年9月(上))   作者: 自然資源保護協會高級顧問 楊富強  

中國能源轉型的路線問題可以用一句話來表述:擺脫煤炭依賴,跨躍油氣時代,融入新能源電氣化的未來。正如全球能源互聯網發展合作組織提出的,要通過三步走實現我國的能源變革轉型,即增量替代、存量替代、全面轉型。化石能源開發利用的外部影響特點是,有限的資源、破壞生態環境、危害公眾身體健康和排放溫室氣體,化石能源制約了社會經濟可持續發展和人民生活質量水平的提高。

一、 擺脫煤炭的依賴

近年來,世界煤炭消耗量開始下降。煤炭消費從高效清潔的利用加快向減量、替代和退出的方向轉變,并已形成不可逆轉的世界潮流。中國作為世界上煤炭生產和消費最大的國家,已深切地感受到這種變化。長期以來煤炭占據70%以上的能源供應的主體地位,已發生動搖。

2012-2013年冬春季,中國爆發了歷史上面積最廣、時間最長、危害程度最重的空氣污染事件,觸發了一場聲勢浩大的藍天保衛戰,鋒芒首指煤炭消費。中國政府在“十三五規劃”中,首次將煤炭消費在總能耗占比58%和煤電供電煤耗310克標煤/千瓦時列為約束性指標,開展了高煤耗部門和重點地區的煤炭消費總量控制的工作。

煤炭的開發利用破壞生態環境和威脅公眾身體健康。據中國煤控項目估算,汞的直接和間接排放、二氧化硫(SO2)、氮氧化合物(NOX)、PM2.5和PM10空氣污染物的排放中,煤炭開采和利用的貢獻率都在55%以上。煤炭消費產生的CO2占能源活動的75%以上,有關的甲烷排放量占總排放量的80%以上,黑碳排放占總量的80%以上。煤炭開發利用對水資源和土地資源破壞很大。廢水和固廢年排放量很高。煤炭開發和利用造成的環境和健康成本,以及氣候變化風險估算,2012年總外部單位成本是463元/噸煤,總外部成本占當年GDP的3.7%。隨著時間的推移,總外部的單位成本會逐年提高。

煤耗的主要部門按消費量順序排列,有電力、鋼鐵、建筑、水泥、煤化工、有色金屬、其它建材部門等。煤電裝機容量、鋼鐵及水泥產量近幾年都占到全世界煤電裝機總量和產量的50%、60%和40%以上。煤電裝機容量過剩造成投資擱淺,增加企業的經濟虧損,降低企業的競爭力。在“十四五煤電規劃”中,爭取煤耗和煤電裝機容量達到峰值,分別為11.5億千瓦和13.4億噸標煤。煤化工的增長主要依賴廉價的煤炭。煤炭的能源轉換(煤制油、媒制氣、煤制氫、煤制甲醇等)需要控制在示范項目的范圍內。煤化工的經濟性、環保要求和碳排放約束著煤化工的發展。在高耗煤部門實施煤控措施,加強部門煤炭、水、電的節約和減排減碳。預計高耗煤部門主要產品的產量在2025年左右達峰并下降。

在煤炭消費高、空氣污染嚴重的地區,例如山西、內蒙、山東、河南、陜西等省,與世界上煤耗高的國家和地區進行排名的話,都在世界前十名的行列。在中國經濟高速發展時期,發展高耗能的產業和煤炭生產,促進了地區的經濟發展。在經濟高質量發展的新形勢下,依賴當地煤炭資源和高耗能產業,高投入、高污染、低效率、低產出,不僅使經濟發展滯慢,也固化了思維。發展新型產業和新生態,新舊動能轉換,跳出煤炭資源依賴的枷鎖,在煤炭減量、替代和退出的過程中,注重社會和能源轉型中的就業問題,實現轉型正義。

“十三五”煤炭消費利用清潔化、減量化和替代取得顯著的進展。2019年煤耗占比達到57.7%,預計2020年達到56.5%。2019年煤電供電煤耗為306克標煤/千瓦時,預計2020年會達到305克標煤/千瓦時。這兩個約束性的指標都超額完成了國家規定的目標。2015年全國散煤消費總量約為7.5億噸實物量。“十三五”中削減約2.1億噸,“十四五”再削減2億噸散煤,2030年解決散煤問題。空氣質量的約束性指標到2020年都能超額完成,其中全國337城市平均PM2.5從2015年72微克/立方米下降到2019年36微克/立方米。2025年PM2.5可以下降到30微克/立方米。

在“十四五”規劃中,建議繼續實施煤炭消費總量控制。煤耗在總能耗占比下降到50%以下,突破煤炭是主體能源的心理防線。煤電供電煤耗下降到300克標煤/千瓦時以下。煤耗占比2035年下降到35%以下,2050年下降到7%以下。

二、 跨越石油時代

全世界能源消費目前處于石油時代。中國能源消費應該可以跨越“石油時代”、快速融入可再生能源電氣化的未來。2015年石油在開采、運輸、生產和消費對環境的單位外部成本估算為347元/噸石油,加上氣候變化的風險,單位外部成本為507元/噸石油。中國是世界上最大的塑料生產和消費國,對海洋和陸地污染造成的損失單位成本為17.4元/噸石油。在空氣污染治理中,化工和交通用油導致的臭氧(O3)逆勢上升,成為城市和夏季空氣中的主要污染物,威脅公眾身體健康。

石油消費總量控制是中國建設安全、清潔、低碳、高效的現代能源體系的有力手段。保障能源安全需要在需求側和供給側同時發力,保障石油供應安全尤為突出。2019年中國石油對外依存度已經超過70%。如果逆全球化愈演愈烈,對外依存度越高意味著風險越高。除了擴大本國石油供應能力,多元化石油進口來源,建設應急戰略石油儲備等措施外,中國能否在供應側和需求側提高石油使用效率,減少石油消費量。在交通、石化、耗油設備等領域推動石油的電力替代,是經濟效益高的重要措施。

石油消費總量控制對經濟增長的拉動作用明顯。在石化領域,推動塑料的替代和節能技術發展。在交通與電力互動領域,如交通領域的電動化和電動汽車;電池蓄能系統對電網消納可再生能源能力和調峰調頻能力的提升;充電樁對電力系統的智慧運營等都有助于經濟增長。促進石油消費在“十四五”達峰。如果“十四五”時期中國石油消費能夠達峰,加上煤炭在2013年就已達峰,到2025年中國就有望提前實現巴黎承諾的碳排放達峰的目標。

石油消費總量控制的三大抓手是禁燃、凈塑、定標。禁燃主要是針對交通部門。在交通部門石油消費中,道路、國內水面航運、國內航空分別占83%、8%、8%,鐵路及管道占比約1%。從電動汽車禁燃時間表和路線圖分析結果看,2050年禁燃可以減少約1.5億噸的石油消費量。凈塑主要針對石化部門的塑料生產。如果中國能夠禁塑、限塑、循環利用塑料,每年可節省1900萬噸的石油消費量。定標主要指提高汽柴油發動機的能效標準和排放標準,也可以采用電動化水平作標準。

道路交通作為石油消費的主要方式,是禁燃的主要對象。應分區域、分車型、分時段在一些地區針對不同車型實施燃油持續退出制度。2025年新能源汽車在新車銷售中占比達到25%;到 2050年全國范圍內傳統燃油汽車在新車市場上完全退出;公共交通領域燃油車在2030年前后退出。燃油車可以先在東部沿海地區退出,然后中部,再西部。“十四五”時期重點推動公共交通電動化,同時為私人和運營領域電動化應用打下基礎。

市場正成為中國交通電動化發展的驅動力。一是消費者對電動車的接受程度越來越高。二是電動車企從供給側主動發力。越來越多的大型車企在向電動化轉型,給消費者提供了更多選擇。三是中小城市和農村機動化出行需求越來越大。未來我國提升千人保有量很大一部分要靠中小城市和農村。四是供應鏈和新技術發展為提高電動汽車競爭力奠定了基礎。

中國道路的燃油消費量在2023年左右就能達到峰值,這個峰值很可能推動整個石油消費的峰值在2025年左右到來。2050年基本實現汽車全面電動化的情況下,全國城市(一級城市到四級城市)石油消費量較2025年峰值均下降80%以上,減油效益非常明顯。生命周期內溫室氣體排放結果顯示,在2050年增量基本實現全面電動化的情況下,各層級省市的道路交通(主要指汽車)所引起的溫室氣體達峰時間在2025年左右。

建議石油消費占一次能源的比重在2025年應控制在20%以下,這是一個指導性指標,在2035年、2050年分別下降到約15%和11%;石油對外依存度建議到2025年控制在72%以內,這是一個預警性指標,在2035年、2050年分別控制在67%和48%;能源效率應作為約束性指標在2025年、2035年均采用雙積分標準。在化工部門,“十四五”應實施禁塑、限塑、塑料回收以及塑料替代,2030年應實施全面從生產端禁塑。“十四五”其他部門各類汽柴油發動機均執行約束性能效標準和排放標準。

三、 發展和替代天然氣

天然氣目前是世界第三大一次能源,占比24%。多數發達國家天然氣消費早已達峰。中國2019年天然氣消費占比8.1%,“十三五”天然氣占比15%的目標不能實現。在推動煤控和油控的同時,適度發展天然氣,增加天然氣在能源消費中的占比,在“十四五”時期提高到13%左右。

在近期和中期增加天然氣在燃料方面替代煤炭和石油。針對煤炭替代,在電力領域加大天然氣調峰的比例,替代現有的煤電調峰,助推可再生能源高比例利用,保證電網運行安全高效。其次,在產品質量要求嚴格的玻璃、陶瓷等行業,使用天然氣替代煤炭。再次,在建筑民用領域,在城市近郊、鎮和中心村推廣“煤改氣”,但在分散的村落,更多是采用“煤改電”,可以減少天然氣基礎設施投資。從長期來說,大力推廣電氣化,置換建筑部門、民用領域和工業部門的天然氣消費。

在交通運輸領域,公交、出租、長途貨運和水運等領域,推動天然氣使用具有一定空間。盡管天然氣車船有一定發展空間,可以減少燃油車船所產生的環境污染。但是,由于天然氣用于機動車會增加氮氧化物的排放,因此天然氣在該領域的應用應該只是過渡性質,長期來看仍然需要加強交通電氣化發展。

除了從消費端推動天然氣對煤炭和石油的替代,在供給端,建議在開發常規天然氣的基礎上,開發非常規天然氣,增加國內天然氣的供應比例。從中、長期來看,天然氣的未來定位不是作為燃料而是作為原料。在發揮天然氣的原料屬性方面,應加強天然氣作為原料在化工領域的應用,加強氣基原料對煤基和油基原料的替代。化工原料的多元化、輕質化和高效清潔化工藝發展是近幾年國際的大趨勢。

(《能源高質量發展》2020年9月(上))




責任編輯: 張磊

標簽:能源轉型