2021年1月8日是《南方能源觀察》(以下簡稱eo)創刊十周年紀念日。作為能源媒體界的一匹“黑馬”,eo以國際視野觀察中國能源電力問題,在十年間向讀者提供了豐富、及時、高質量的能源信息,深刻的能源思考和技術、商業模式創新
案例等。eo也以高度的開放性、強烈的社會責任感,孜孜以求投身公益活動,支持青年學子開展能源環境課題調研,凡此種種,給我留下了深刻的印象。
作為一位從業35年之久,在電力企業、事業、政府、協會等多個部門都有工作經歷的電力人和電力環保人,我親眼目睹并參與了中國電力快速發展、由小到大、由弱到強的蛻變歷史。其中,“十二五”以來的十年,正是電力工業發展由量變引起質變的關鍵十年。什么是電力發展的“量變到質變”?這既是重要的理論問題也是重大的實踐問題,需要詳細而嚴密的論證,在這篇回顧文章里,我主要是從幾個側面來做框架性分析,試著回答電力工業“從哪里來,到哪里去”的問題。
一是從人均電力指標變化看,電力十年是騰飛的十年。
發達國家在實現工業化時,人均發電裝機容量(以下簡稱“人均裝機”)約1000瓦,所有行業和居民一年的用電量總和平均到每人名下(以下簡稱人均用電量)約5000千瓦時(度)。這兩個指標看似簡單,卻是中國幾代電力人魂牽夢縈、為之奮斗的目標。但是,由于長期以來電力技術落后、家底薄,兩個目標曾一度像天上的星星那樣遙遠。
改革開放之初的1978年底,中國人均裝機才60瓦,人均用電量261千瓦時。我1985年進入電力系統,當年底中國人均裝機提高到80瓦,人均用電量提高到385千瓦時。1990年我進入能源部工作時,當年底人均裝機是120瓦,人均用電量540千瓦時。又過了20年到2010年底,也就是eo創刊前幾天,人均裝機到了720瓦,人均用電量達到了3140千瓦時。2020年底,eo將滿十周歲,人均裝機將達1500瓦,人均用電量也將達到5300千瓦時,均超過了世界平均水平。電力供需經歷了從長期以來的嚴重短缺、到短缺、再到供需平衡略有富余幾個階段。21世紀初,中國還有近4100萬無電人口,到2015年解決了最后20多萬無電人口的用電問題。昔日那個遙遠的夢想,在這十年之內變成了現實。人們常說,電力是國民經濟的命脈,是晴雨表,電力的次次蛻變,豐碑般地詮釋著中華民族從站起來到富起來的歷程。
二是從單位千瓦時電能的生產要素變化看,電力十年是超越均值、躋身世界前列的十年。
衡量發電能力和用電量的物理單位“瓦特”和“千瓦時(度)”不會隨時間而變化,但生產單位千瓦時電能的生產要素的變化,卻反映出中國電力篳路藍縷的發展史和輝煌成就。
根據中電聯統計分析,2019年中國6000千瓦及以上火電廠供電標準煤耗為306.4克/千瓦時,比2010年下降了26.6克/千瓦時。中電聯采用國際能源署(IEA)和中國統計數據綜合分析得出,中國煤電純凝機組平均發電熱效率在2007年超過美國、2008年超過OECD國家均值、2009年超過韓國、2010年超過德國,2017年與日本持平。從煤電純凝與熱電聯產機組綜合熱效率看,2017年中國、德國、OECD國家、美國和韓國的熱效率分別為48.6%、44.3%、39.0%、37.0%和39.6%。
中國每千瓦時火電發電量煙塵排放量(排放績效)由2010年的0.47克/千瓦時下降至2019年的0.038克/千瓦時,下降了91.9%;二氧化硫排放績效由2010年的2.71克/千瓦時下降至2019年的0.187克/千瓦時,下降了93.1%;氮氧化物排放績效由2010年的2.78克/千瓦時下降至2019年的0.195克/千瓦時,下降了93.0%;廢水排放績效量由2010年的320克/千瓦時下降至2019年的54克/千瓦時,下降了83.1%。電力污染控制技術與管理水平在短短十年間,由世界平均水平躍居世界領先水平。
三是從電力總量變化看,電力十年是整體實力顯著提升的十年。
全國發電總裝機容量由2010年的9.66億千瓦,提高到2019年底的20.10億千瓦,增長了108.1%;年發電量由4.23萬億千瓦時提高到7.33萬億千瓦時,增長了73.3%。電能占終端能源消費比重提高到約26%,與發達國家基本持平。全國已建成投運13條交流、16直流共29個特高壓輸電工程,跨區輸電能力達到1.6億千瓦時左右,220千伏及以上輸電線路75.5萬公里,變電容量42.6億千伏安。
全國電力煙塵排放量由2010年的160萬噸下降至2019年的18萬噸,下降了88.7%,比1980年的峰值約400萬噸下降95.5%;電力二氧化硫排放量由2010年的926萬噸下降至2019年的89萬噸,下降了90.4%,比2006年的峰值約1350萬噸下降約93.4%;電力氮氧化物排放量由2010年的950萬噸下降至2019年的93萬噸,下降了90.2%,比2011年的峰值約1000萬噸下降約90.7%。電力行業對環境的污染得到了顯著減輕,且由于熱電聯產替代中小鍋爐的作用,對改善大氣環境污染做出了積極貢獻。
四是從電力結構變化看,電力十年是邁開低碳轉型堅實步伐的十年。
截至2019年底,全國非化石能源發電裝機容量8.44億千瓦,占總裝機比重42.0%,比2010年底提高15.5個百分點;非化石能源發電量占比由2010年的19.4%上升至2019年的32.7%,上升了13.3個百分點。風電及光伏裝機容量占比,由2010年的3.06%和0.03%分別提高到各占10%,發電量規模均居世界第一。
煤電裝機容量占總裝機容量的比重由2010年66.9%下降到2019年的51.8%;發電量比重則由81.9%下降到62.2%。縱觀中國電力發展史,這十年間煤電比重的下降速度和結果均前所未有。供熱機組比例也加快提高,6000千瓦以上供熱機組的比例由2010年的23.7%提高至2019年的43.7%,供熱量由28.1吉焦提高到49.2吉焦,亦前所未有。
五是從科技創新來看,電力十年是科技引導、推動電力由量變到質變的發展。
世界領先的特高壓交直流輸電和柔性直流輸電技術、智能電網技術、先進的清潔煤發電技術、水電建設技術、核電技術等開花結果;風電光伏技術、設備制造及產業鏈日漸成熟并進入第一梯隊;風光儲一體化區域
試點、不同方式的火電機組靈活性改造、電動汽車充電設施、不同形式的儲能項目、生物質能綜合發電、分布式微電網、綜合能源服務、
CCUS實驗項目……這些創新性項目絕大部分是這十年間投運和大規模應用的,這些項目產生的巨大作用不僅是電力系統的堅強支撐,更為下一步的電力轉型積蓄了強大的能量和堅實的基礎。
雄關漫道真如鐵,而今邁步從頭越。
雖然我們已經建成了世界上規模最大、技術先進而復雜的全新電力系統,但由于資源稟賦和發展的需要,電力系統高碳特性十分明顯。習近平主席多次向世界宣告了中國應對氣候變化的新舉措,并在2020年12月12日全球氣候雄心峰會上發表了《繼往開來,開啟全球應對氣候變化新征程》的講話,宣布了提高“國家自主貢獻”力度的目標和措施。對中國電力行業來說,“開啟新征程”就是號令,就是要在新的國家自主貢獻目標中找準行業定位,以開拓創新、排除萬難、勇往直前的精神向低碳電力為特征的新里程碑前進。
面向未來,電力行業在新征程中將有新使命和新蛻變:
——應對氣候變化倒逼能源電力低碳轉型,進而引導傳統的生產方式和生活方式重大變化,這種變化又將進一步促進能源電力加快低碳轉型,使得傳統的“能源、環境、經濟”平衡系統將向“電力、低碳、經濟、社會”平衡系統轉變,需要重新認識能源與電力,電力與社會經濟、傳統電氣化及新電氣化的關系。
——隨著光伏、風能為主體的可再生能源大規模發展,電能在終端和過程能源中比例會加快提高,從而加速了中國能源由
新能源替代煤炭的進程。為解決
新能源的大規模應用以及波動性、隨機性、可持續性問題,傳統的由一次能源生產電能的路徑,有一部分將會反轉過來,即由電能生產“電基能源”或“電基材料”,如電能生產氫能或再進一步合成其他燃料、材料等。
——隨著電能在終端和過程能源消費中比重持續提高,能源安全內涵會發生新的變化,在保障能源電力安全前提下,大力、持續提高以可再生能源發電為主體的非化石能源比例,將成為電力行業長期的主要矛盾,而矛盾的主要方面是如何解決好新能源的消納問題。解決矛盾的主要方法是提高系統的靈活性,需要構建以智能電網(電力系統的數字化智能化)為主體的能源互聯網作為支撐。
——可再生能源資源配置的方式是隨著新能源資源分布、綜合技術發展、經濟承受能力、用電產業轉移、電力基礎設施、電網安全約束等條件的變化而變化的,大范圍優化配置與就地平衡并舉是中國資源環境特點、制度優勢的必然選擇,但“并舉”不是均等,也不是隨時都要“并舉”,而是依條件時空優化。
——儲能決定了能源轉型的廣度、深度和速度,在充分發揮現有的強大電網和各電源系統加快儲能(電力系統靈活性資源)技術創新和商業模式創新的同時,開拓新的靈活性電源及電動汽車、電(能、熱)用戶的儲能模式。
我國承諾碳達峰后再到
碳中和時間只有30年,相對于發達國家的平均時間60年,我們的時間實在太短。但是,中國以破釜沉舟的決心和勇氣,必定會向歷史交出一份滿意的答卷。
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