来源:《中国石化》杂志2024年第6期 时间:2024-06-11 15:43
刘 强
中国社会科学院能源安全与新能源研究室主任
全球能源安全智库论坛秘书长
十年来,我国能源安全保障迈上新台阶。能源生产能力不断增强,煤、油、气、核、可再生能源多轮驱动的能源供应体系不断完善。十年来,我国能源生产总量增长了33%,有力支撑了国民经济年均6.2%的增长。
深入实施“四个革命、一个合作”能源安全新战略的十年,是我国能源加速转型、能源产业快速发展的十年。十年来,我国积极推动能源生产革命、消费革命、技术革命、体制革命,加强与世界各国的能源合作,建设新型能源体系,取得了丰硕的发展成果。能源领域成为最有创新活力、最多新型应用场景的领域,成为我国出口的新动力,引领新的产业升级,并且还在不断深化创新、引领发展。我国能源在绿色发展、安全发展、创新发展上取得了历史性进展,为推动能源绿色发展、保障能源安全打下了坚实基础。
十年来我国能源革命取得巨大成效
一是能源消费革命推动能效提升及迈向“双碳”目标。在能源消费革命推动下,我国能源领域更加注重以能耗双控推进节能提效,坚持节约优先的方针,推动降低单位产出能源资源消耗和碳排放。一方面,强化能源消费强度和总量双控,严格控制能耗强度,遏制高耗能、高排放项目盲目发展,推动产业结构优化升级;另一方面,通过实施工业、建筑、交通运输、公共机构等领域节能降碳工程,大幅提升能源利用效率。更加注重以减少化石能源消费推动碳减排,逐步推进煤炭消费替代和转型升级,加快煤炭减量步伐,合理调控油气消费。更加努力提高电气化水平,有效降低能源消费侧碳排放。当前,我国工业、建筑、交通等领域电气化率分别为26.2%、44.9%和3.9%,合计排放二氧化碳70亿吨,占二氧化碳总排放量的60%。终端用能减碳的重要措施是电能替代,到2060年,我国工业、建筑电气化率将达到80%以上,交通电气化率超过50%,其中公路、铁路电气化率分别达到70%和95%。
随着能源消费革命深入推进,2020年9月,习近平总书记在联合国会议上提出我国力争2030年前实现碳达峰,努力争取2060年前实现碳中和。2021年,中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》。“双碳”目标的提出,必将进一步推动能源消费革命,主要体现在三方面:强化能源消费强度和总量双控,大力推进节能提效;减少化石能源消费,特别是推进煤炭消费替代和转型升级;增加绿色能源消费,重点是非化石能源消费。
二是能源供给革命引领新型能源体系建设。“四个革命、一个合作”的核心是供给革命。能源供给革命,经过十年来的实践、总结和再思考,已经聚焦到建立新型能源体系。从内涵看,新型能源体系至少包含五方面突出特征:(1)新的能源结构,在化石能源起到托底作用的同时,非化石能源比例快速提高;(2)新的能源系统形态快速发展,新型电力系统、氢能“制—储—输—用”体系、化石能源低碳零碳化利用等加快涌现;(3)新的能源产业体系和供应链体系迅猛发展,以高水平科技自立自强加快形成能源领域新质生产力;(4)能源体系韧性大幅度提高,有力保障极端天气等各类条件下的用能安全;(5)新的能源治理体系,各种要素资源实现灵活高效配置。
十年来,我国能源安全保障迈上新台阶。能源生产能力不断增强,近年来增速明显快于能源消费增长,煤、油、气、核、可再生能源多轮驱动的能源供应体系不断完善。十年来,我国能源生产总量增长了33%,有力支撑了国民经济年均6.2%的增长。能源储备能力明显提升,能源基础设施网络加快建设,有力保障了能源供需总体稳定、能源价格总体稳定。
绿色低碳转型站上新起点。清洁能源供给不断加大,非化石能源发电装机十年增长3倍多,目前已超过14亿千瓦,风电、光伏连续三年新增装机1亿千瓦以上,非化石能源消费比重提高到17.5%。终端用能中煤、油占比累计下降9个百分点以上,电能占比达到27%左右。
新能源制造业快速发展,成为经济增长的新引擎。根据海关总署统计,2023年,电动载人汽车、锂电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿元,首次突破万亿元大关。2023年我国每出口3辆汽车就有1辆是电动载人汽车,全年出口177.3万辆,增长67.1%。我国光伏组件产量已连续16年位居全球首位。
三是能源技术革命全面赋能新质生产力。科技创新是能源高质量发展的内在动力。十年来,能源领域成为科技进步最为迅速的领域之一,融合绿色化、低碳化、数字化和智能科技,能源科技革命成为建设新型能源体系、实现“双碳”目标的重要支撑。在全球气候变化背景下,推进绿色低碳数字技术创新和建设以可再生能源为主体的新型能源体系,已逐渐成为全球能源发展的共同趋势,可再生能源发电、先进核能、氢能、先进储能等颠覆性技术正在加速新一轮能源技术革命。
能源创新发展走上新赛道。能源新技术研发应用加快推进,高效光伏发电、大容量风电等技术不断取得新突破,新型储能、氢能等示范应用有序推进,百万吨级CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)项目建成投产,能源产业数字化智能化持续推进。新模式新业态不断涌现,能源资源要素配置进一步优化。新型能源体系建设将以此为基础,加快塑造发展新动能新优势。
十年来,我国初步建立了能源科技创新体系,建立了重大技术研发、重大装备研制、重大示范工程、科技创新平台“四位一体”的能源科技创新体系,重点加强了对能源互联网、智能电网、电力储能、氢能等新兴技术的引导。建立健全了能源行业技术标准体系,特别是加快推进了可再生能源储能、氢能、智能电网、能源互联网等领域的标准体系建设。
四是能源体制革命激发资源配置效率与市场活力。十年来,我国能源体制改革不断深化,激发绿色低碳转型活力。在电力、油气等重点领域和关键环节取得一定突破,能源领域市场化水平明显提升。《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》指出,要把加快建立“1+N”政策体系作为实现“双碳”目标的时间表、路线图,主要包括优化能源结构,构建绿色低碳交通运输体系,建立完善碳市场和碳定价机制等十方面内容;随着《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》《绿色电力交易试点工作方案》等政策机制的深入实施,初步建立了覆盖区域、省级、中长期、现货交易的电力市场体系,2021年市场化交易电量占比达40%;此外,全国统一碳市场顺利启动交易,首个履约周期共纳入发电行业重点排放单位2162家,碳排放配额累计成交量1.79亿吨。
五是全方位加强国际合作进一步优化了我国能源结构,形成了出口新动能。国际能源合作是全球合作的重点领域,也是保障我国能源安全的重要途径。近年来,我国在油气、电力和可再生能源等领域积极开展国际合作,并取得了显著成效。油气合作方面,我国已在海外建成中亚—俄罗斯、中东、非洲、美洲和亚太五大油气合作区,并逐步形成西北、东北、西南及海上四大油气进口通道。先后与90多个国家和地区建立政府间能源合作机制,与10个国家和地区开展双边能源合作规划。同时,我国已通过贸易和契约合作等多种形式在150多个国家和地区开展电力合作,合作范围涵盖亚洲、非洲、欧洲、大洋洲、南美洲等多个海外市场。此外,我国是全球最大的可再生能源装备、制造及目标市场,目前已同巴西、巴基斯坦和德国等100多个国家建立了可再生能源合作关系,通过优势互补促进双方可再生能源技术产业化发展与能源转型。
关于我国能源安全的几点思考
自1993年我国首次成为石油净进口国起,能源安全就成为持久议题。随着经济快速增长,我国在短短20多年时间就从一个欧佩克之外最大石油出口国变成了世界最大石油进口国(2015年)。这一角色转换是中国经济奇迹的一个镜像,也引发我们深入思考:较高的对外依存度是否会带来能源供给的不安全?能源安全该如何评价?我国如何改善能源安全状况?
思考一:最优的能源结构中煤油气电应是什么角色?
我国能源高质量发展的核心问题是结构问题,不是谁替代谁的问题,而是建立一个供给保障、经济效率、低碳排放并重的多能互补新型能源体系。在建设面向未来的新型能源体系和能源安全机制时,需要对以下问题做出明确的回答。
1.煤炭和燃煤电力的角色问题。经过2021年的“有序用电”之后,现在基本明确了煤炭和燃煤电力的“压舱石”作用。但是,保留多大比例或者多少装机总量,才能起到“压舱石”作用?这一装机总量每年需要发电多少小时?对应着多少的动力煤供给保障,其中多少由国内供给,多少来自进口?国内逐渐抬高的煤炭成本和煤炭价格能否支撑未来的燃煤电力对动力煤的需求?目前我国每年约进口3亿吨煤炭,如果这一需求上升到5亿吨、6亿吨,目前的港口和物流体系是否会遇到瓶颈,会否引起国际煤炭价格的大幅上涨?这些都需要在10年左右的规划期内给出答案,也就是需要回答2035年的长期规划问题。
2.石油的峰值与石油在交通能源中的替代问题。尽管最近几年欧洲和中国都有燃油车退出的言论,但在国家层面并没有出台这样的政策和规划。习近平总书记还对石油部门提出了保障国内自产2亿吨的要求。从原油的进口来看,2023年我国原油进口量比上年增长11%,超过2020年的1081万桶/日的历史最高水平。
3.化石能源电力为主体的情况下,提高电气化水平将导致整体能量效率下降的问题。火电是二次能源,在火电为主体的情况下,提高终端能源消费的电气化水平就会导致总体能量效率的下降。只有大幅度提高非化石能源电力的比例,提高电气化水平才有助于降低碳排放。在这一前提没有根本变化的情况下,化石能源直接利用比通过发电过程的间接利用更有能量效率。
4.天然气在能源中的角色问题。21世纪以来,天然气逐渐开始在能源中占据重要地位,但是由于天然气价格明显高于煤炭,它的利用受到限制。在建立新型电力系统需要对火电机组进行灵活性改造时,燃煤机组仍是灵活性改造的主力。这其中的理由是天然气电力的燃料成本高于燃煤电力。我国的天然气电力能否发挥更大作用,是作为主力电源装机,还是作为灵活性调节电源装机,关键就在于价格机制。按照目前的价格比较,天然气电力无法作为主力电源装机。
思考二:新能源可以在多大程度上解决能源安全问题?
风光电力这种波动性的可再生能源电力超过一定比例后,电力系统的稳定性是否还有保障?这就是普遍关注的韧性问题。建设新能源为主体的新型电力系统,最终演变成如何维持这一系统的供给稳定性和面对冲击时的韧性问题,而不是简单地看风、光波动性电力的比例有多高。因此,新能源为主的新型电力系统的核心能力将是:灵活性调整(顶峰和调频等)能力,很大程度上取决于备用容量和响应速度;预测和数字化管理能力,对生产侧和消费侧的变化做到精准预测,并做出灵活调整。未来新能源在能源安全中的作用将是一个螺旋式上升的过程,即新建装机与核心能力的交替上升,新建装机引导核心能力的提升,核心能力建设容许更多的新建装机。
思考三:能源供应链的国际化会否带来不安全?
国际地缘政治的不稳定一直困扰着国际石油和天然气市场,经常造成价格的剧烈波动和可能的供给中断风险。对于我国这样高对外依存度的油气进口国,这一风险尤其值得关注。石油超七成、天然气超四成的对外依存度,有没有给中国带来不安全?这是能源安全议题的一个重要方面。回答这一问题,要基于我国在世界经济中的地位。我国是全球产业链的重要一环,绝大多数世界贸易品生产都在中国,包括石油在内的大量资源性商品进口是与中国的贸易大国地位相称的正常现象。因此,石油相关的能源安全问题,最终要落在能源成本上,要保障我国经济发展可以享受最优的全球资源配置。落实在具体的国际能源合作上,我国需要供给最稳定、价格最有优势的商业伙伴。
对未来发展的建议
展望未来,建设新型能源体系,推动能源转型,是实现高质量发展、实现中国式现代化的重要组成部分和必然要求。建设新型能源体系是复杂的系统工程,涉及能源产业链上下游、各能源品种、各用能行业和领域。在实际工作中,必须立足国内能源资源禀赋,坚持系统观念和问题导向,统筹发展和安全。综合前述分析,本文提出以下建议。
一是发展低成本天然气发电,提高电网灵活性和绿色能源比例。提升绿色能源电力消纳水平,目前采用的手段主要有燃煤发电灵活性改造、抽水蓄能和其他各种储能建设、风光富余电力制氢、燃气电力和核电的灵活性调峰、分布式和微网电力、虚拟电厂等。近年来,风光电力利用率和发电小时数有了较大幅度的提高。为顺利实现“双碳”目标,有效实现绿色能源转型,需进一步建设好能源基础设施网络,推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电网对绿色能源的接纳、配置和调控能力。其中,提高电力系统的灵活性是问题的核心。
我国的绿色能源电力总体比率仍然偏低。我国电力消费中,2023年风电和光伏电力的比例为12.3%,而欧盟和澳大利亚风光电力合计都在30%以上。要实现“双碳”目标,仅靠目前的燃煤电力灵活性改造和储能设施建设是远远不够的,必须有更高灵活性的电力容量来提高新能源电力的总体比例。基于此,大型油企不妨参与到燃气调峰电厂的建设中来,从而为能源行业开辟一条油气产业参与绿色能源电力发展的道路,同时也能够有效提高绿色能源电力消纳的能力。
二是加快建设新型能源体系,加强韧性建设。要推动能源绿色转型,供给侧重点是做大清洁能源“基本盘”,充分利用我国丰富的可再生能源资源,建设好风、光、水等清洁能源供应体系,聚焦新能源供给消纳,加快建设新型电力系统,大幅提升非化石能源安全替代能力;消费侧重点是推进用能方式转型升级,以工业、建筑、交通等行业为重点,从产业园区供能系统再造、低碳零碳工业流程再造等方面入手,深入推进电能等清洁替代。
要加快建设韧性坚强的能源供应链。一方面,增强能源生产供给能力,立足我国能源资源禀赋,完善多轮驱动的能源供应体系,增强区域自主平衡和跨区协同互济能力。在转型过渡期,重点是把握好新旧能源协调平衡,加快提升新能源可靠替代能力,不断增强能源供应的稳定性、安全性、可持续性。另一方面,提升能源供应链弹性和韧性,重点提高生产和消费预测能力,加强储备调节能力建设,完善储气设施布局,同时从供需两侧着手,提升电力系统灵活调节能力,优化建设支撑性、调节性电源,加强需求侧响应能力建设,推广多能互补、源网荷储一体化等供用能模式。
此外,还要建立促进能源高质量发展的体制机制和政策体系,激发各种新模式新业态发展活力,创新新型业态如V2G(汽车到电网反向充电),加快形成适应新型能源体系的制度保障。
三是建设适应新型能源体系要求的电力交易体系。近年来,全国统一电力市场体系建设取得积极进展,目前已基本建成“统一市场、协同运作”的电力市场架构,形成了衔接省间、省内,覆盖全国范围、全类型周期、不同交易品种的市场体系,电力市场化交易正在成为配置电力资源的最主要方式。
根据2022年1月发布的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》,到2025年,全国统一电力市场体系初步建成,国家市场与省(区、市)区域市场协同运行,电力中长期、现货、辅助服务市场一体化设计、联合运营,跨省跨区资源市场化配置和绿色电力交易规模显著提高,有利于新能源、储能等发展的市场交易和价格机制初步形成。到2030年,全国统一电力市场体系基本建成。
在构建适应新型电力系统的市场机制上,《意见》强调要提升电力市场对高比例新能源的适应性,因地制宜建立发电容量成本回收机制,探索开展绿色电力交易,健全分布式发电市场化交易机制。
四是发展绿色能源技术引领我国产业技术再次升级。当前,新一轮科技革命和产业变革深入发展,全球气候治理呈现新局面,新能源和信息技术紧密融合,生产生活方式加快转向低碳化、智能化,能源体系和发展模式正进入崭新阶段。
中国石化胜利油田海洋采油厂抓住有利上产时机,加快推进海上新建产能建设。图为4月30日,新胜利二号钻井平台在对海上埕北208井组进行新油井投产前作业。 张灿/摄
在提质增效、转型升级的过程中,能源绿色化和经济数字化互为补充、相互促进。能源本身在绿色化的同时日益依赖数字技术,而绿色能源需求推动了相关组件制造业的快速发展,形成了能源业与制造业的良性互动。
我们要瞄准世界能源科技前沿,聚焦能源关键领域和重大需求,合理选择技术路线,发挥完整产业链的规模优势,加强关键核心技术联合攻关,强化科研成果转化运用,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点,促进绿色能源新质生产力发展。重点绿色能源产业技术链条包括燃煤与燃气电力灵活性改造、绿色氢能技术、绿色甲醇技术、燃料电池核心材料、固态和化学储能技术、智能电网控制技术、分布式与微电网、气象大数据预测系统建设与应用、建筑等多场景多能融合、油气田与风光电力集成、能化共轨技术、高温超导电力传输等。
我们要加快形成现代化的能源产业体系。一方面,推进能源技术装备自主化现代化,巩固拓展新能源、核电等装备制造优势,持续提升技术水平和经济性,着眼长远培育发展战略性新兴能源产业。另一方面,加快能源产业链数字化、智能化升级,推动智能电网、智慧油气田等由试点示范走向推广应用,推动现代信息技术与能源产业深度融合,建设智慧能源系统。