黨的十九大報告明確指出,推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。電能作為清潔能源最主要的利用方式,將成為推進能源革命的關鍵環節。通過重點分析世界主要國家的電氣化發展歷程,總結相關歷史規律,希望以“他山之石”,對我國能源電力發展有所啟示。
世界主要國家電氣化發展指標對比
電(dian)(dian)(dian)氣化程度(du),即社會經(jing)濟(ji)發展對電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)的(de)依賴程度(du),通常用(yong)(yong)2個(ge)指標來(lai)衡量(liang)(liang):一(yi)(yi)是發電(dian)(dian)(dian)能(neng)源(yuan)占一(yi)(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)消費總(zong)量(liang)(liang)的(de)百(bai)分(fen)比(bi)(發電(dian)(dian)(dian)用(yong)(yong)能(neng)占比(bi)),它反映電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)在能(neng)源(yuan)系統中的(de)地位(wei);二(er)是電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)占終(zhong)端能(neng)源(yuan)消費總(zong)量(liang)(liang)的(de)百(bai)分(fen)比(bi)(終(zhong)端電(dian)(dian)(dian)能(neng)占比(bi)),用(yong)(yong)來(lai)度(du)量(liang)(liang)各類(lei)用(yong)(yong)戶的(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)消費水平,反映電(dian)(dian)(dian)力(li)(li)(li)對社會經(jing)濟(ji)發展的(de)作用(yong)(yong)。
全球發(fa)電用(yong)能占(zhan)比經(jing)過前期快(kuai)(kuai)速(su)提升,近期進入平(ping)穩(wen)發(fa)展(zhan)階(jie)段(duan)(duan),發(fa)達國(guo)家(jia)(jia)(jia)普遍高于發(fa)展(zhan)中國(guo)家(jia)(jia)(jia)。發(fa)達國(guo)家(jia)(jia)(jia)發(fa)電用(yong)能占(zhan)比在經(jing)歷(li)了快(kuai)(kuai)速(su)提升階(jie)段(duan)(duan)后,普遍在20世紀80、90年代步入平(ping)穩(wen)階(jie)段(duan)(duan);近幾(ji)年,受頁巖氣(qi)革命、經(jing)濟(ji)危機、棄核政策等影(ying)響,部分發(fa)達國(guo)家(jia)(jia)(jia)發(fa)電用(yong)能占(zhan)比出現(xian)小幅波(bo)動。發(fa)展(zhan)中國(guo)家(jia)(jia)(jia)的發(fa)電用(yong)能占(zhan)比一直處于提升階(jie)段(duan)(duan),特(te)別是包括我國(guo)在內(nei)的金磚國(guo)家(jia)(jia)(jia),經(jing)濟(ji)社會(hui)持續快(kuai)(kuai)速(su)發(fa)展(zhan),能源生產側電氣(qi)化(hua)水(shui)平(ping)已快(kuai)(kuai)速(su)攀升至OECD國(guo)家(jia)(jia)(jia)水(shui)平(ping)。
全球(qiu)終端(duan)電能(neng)占(zhan)比(bi)(bi)長期保持(chi)“穩(wen)步(bu)提(ti)升(sheng)(sheng)”態勢(shi),發達(da)國(guo)家(jia)增長放緩,新興市場國(guo)家(jia)快速提(ti)升(sheng)(sheng)。發達(da)國(guo)家(jia)整體電氣化水平提(ti)升(sheng)(sheng)放緩多受(shou)產業結構持(chi)續調整、替代(dai)能(neng)源競爭力(li)增強等因(yin)素(su)的(de)(de)(de)影響,處于工業化后期的(de)(de)(de)發達(da)國(guo)家(jia)終端(duan)電能(neng)占(zhan)比(bi)(bi)普遍在(zai)20%~25%區(qu)間波動(dong)。發展中國(guo)家(jia)受(shou)工業化進程推動(dong),終端(duan)電能(neng)占(zhan)比(bi)(bi)迅速提(ti)升(sheng)(sheng),成為全球(qiu)終端(duan)消費側電氣化水平穩(wen)步(bu)提(ti)升(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)主要(yao)動(dong)力(li)。在(zai)金磚國(guo)家(jia)中,我國(guo)終端(duan)電能(neng)占(zhan)比(bi)(bi)僅(jin)低(di)于南非。
電氣化發展主要影響因素分析
從不同(tong)電源品種角度(du)考慮影響發電用能占比的主(zhu)要因素:煤(mei)炭、水能、核能的廣泛利用促進電氣(qi)化水平快速提(ti)升,非常規油氣(qi)的興起放(fang)緩(huan)了其(qi)提(ti)升速度(du),但上述(shu)能源發展都(dou)一定程(cheng)度(du)受(shou)到資源、環境(jing)、生態、安全(quan)等因素的限制。
煤炭面臨碳減排巨大(da)壓力。對于煤炭資源豐富(fu)的(de)國(guo)家,比(bi)如我國(guo)和印度,21世紀前,煤炭的(de)電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)利用是發(fa)電(dian)(dian)用能占(zhan)比(bi)提升的(de)主要推(tui)動(dong)力,但其高碳特性(xing)短時難以改(gai)變,無法僅(jin)靠(kao)煤炭清潔(jie)化(hua)利用支(zhi)撐(cheng)能源轉型。未來,受限(xian)于氣(qi)候變化(hua)、環境(jing)污染等重大(da)能源發(fa)展挑戰,各國(guo)已經制定了相關控煤政(zheng)策。
非(fei)常(chang)規油(you)氣(qi)開(kai)采(cai)環(huan)(huan)節(jie)存(cun)在環(huan)(huan)境和(he)生(sheng)態(tai)影響。隨著頁(ye)巖(yan)革命(ming)的不斷推進,近10年,頁(ye)巖(yan)油(you)、頁(ye)巖(yan)氣(qi)、可燃冰等非(fei)常(chang)規油(you)氣(qi)產量大幅提升。以美國為代表,2006~2016年頁(ye)巖(yan)氣(qi)產量增加(jia)10倍,促進了化(hua)石能(neng)源的非(fei)電利用(yong),發電用(yong)能(neng)占比持續(xu)下降。然而,頁(ye)巖(yan)油(you)氣(qi)開(kai)采(cai)過程中(zhong)所帶來的水(shui)資源占用(yong)、水(shui)污染、地質災害(hai)等多種環(huan)(huan)境問題仍沒有很好(hao)的解決途徑;可燃冰開(kai)采(cai)過程中(zhong)也面臨生(sheng)態(tai)環(huan)(huan)境破壞和(he)溫(wen)室氣(qi)體(ti)排放等問題。
水(shui)(shui)電(dian)(dian)受資(zi)(zi)源潛(qian)力(li)、生態保護制約。水(shui)(shui)電(dian)(dian)作(zuo)為一種清潔能(neng)(neng)源,對(dui)于(yu)水(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)址資(zi)(zi)源豐富的國家,可以以此提高一定(ding)比例的電(dian)(dian)氣化水(shui)(shui)平,比如巴西。之(zhi)后,水(shui)(shui)電(dian)(dian)的進一步開(kai)發將受到資(zi)(zi)源約束(shu)、開(kai)發成(cheng)本(ben)升(sheng)高(特(te)別是移(yi)民成(cheng)本(ben))、生態環(huan)境(jing)保護等多種因素限制,未(wei)來不能(neng)(neng)完全支撐(cheng)能(neng)(neng)源轉型的目標實現(xian)。據統計,由于(yu)移(yi)民、環(huan)保成(cheng)本(ben)的快速上升(sheng)以及遠離用電(dian)(dian)負荷區等因素,新建的水(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)電(dian)(dian)價早(zao)已超(chao)過普通(tong)火電(dian)(dian)站(zhan)。
核電(dian)具(ju)有“雙刃劍”屬(shu)性。對于化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)貧乏的(de)國家,核電(dian)的(de)廣泛(fan)利(li)用是一種(zhong)提高能(neng)源(yuan)自給能(neng)力與電(dian)氣(qi)化(hua)水(shui)平的(de)重(zhong)要途徑,比(bi)如化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)貧乏的(de)法(fa)國。但同時,核電(dian)具(ju)有潛在的(de)安全風(feng)險,2011年日本福(fu)島核事故發生之(zhi)后,“棄核”政(zheng)策導致日本發電(dian)用能(neng)占比(bi)大幅下(xia)降。
新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)面(mian)臨機(ji)遇與挑(tiao)戰(zhan)。新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)作為一(yi)種可再生的(de)(de)非化石能(neng)(neng)源(yuan),可以(yi)較好地應對氣候變化和(he)環境污染、解(jie)決(jue)資源(yuan)短缺問題。隨著(zhu)技術(shu)逐步成(cheng)熟、成(cheng)本逐漸(jian)下降(jiang),近(jin)十年,全(quan)(quan)球新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)迅猛。2016年,全(quan)(quan)球風電(dian)(dian)和(he)太(tai)陽能(neng)(neng)發(fa)電(dian)(dian)裝機(ji)近(jin)800吉瓦。展(zhan)望未(wei)來,預(yu)計(ji)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)技術(shu)成(cheng)本將持續大幅下降(jiang),支(zhi)撐大規模的(de)(de)開發(fa)與利用。然而,新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)的(de)(de)電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)特性(xing)、出(chu)力(li)的(de)(de)隨機(ji)波(bo)動(dong)性(xing)也給(gei)電(dian)(dian)力(li)系統運行帶來巨大挑(tiao)戰(zhan)。
影響終(zhong)端(duan)電(dian)能(neng)占比的(de)主要因素(su)包括(kuo)經(jing)濟發展、可選(xuan)能(neng)源(yuan)、產(chan)(chan)業(ye)結構(gou)等。進入工(gong)業(ye)化后期,第(di)三產(chan)(chan)業(ye)比重較(jiao)高(gao)的(de)發達國家電(dian)氣(qi)化水平普遍較(jiao)高(gao);另外,可選(xuan)能(neng)源(yuan)資源(yuan)稟賦和經(jing)濟性直接影響終(zhong)端(duan)電(dian)能(neng)的(de)競爭力。
經(jing)濟(ji)發展與電(dian)(dian)氣化水平(ping)相互影(ying)響(xiang)。電(dian)(dian)氣化水平(ping)與經(jing)濟(ji)社會發展互為促進、相互影(ying)響(xiang)。一方面,經(jing)濟(ji)發展要求勞(lao)動效(xiao)率不斷提高,促進了(le)電(dian)(dian)能(neng)在終端用能(neng)的比例提升;另(ling)一方面,以電(dian)(dian)為動力(li)(li)的工業革命(ming)實(shi)現(xian)了(le)由單(dan)純機械生產向批量大(da)規模生產的跨越,大(da)大(da)提高了(le)勞(lao)動效(xiao)率,創造了(le)巨(ju)大(da)的生產力(li)(li),推(tui)動了(le)全球經(jing)濟(ji)的蓬勃發展。
可(ke)選能(neng)(neng)源影(ying)響(xiang)終(zhong)端電能(neng)(neng)競爭(zheng)力。資源稟賦決定終(zhong)端消費可(ke)選能(neng)(neng)源品種,這些可(ke)選能(neng)(neng)源的(de)(de)經(jing)濟性影(ying)響(xiang)電能(neng)(neng)競爭(zheng)力。比如,英國和俄羅斯擁(yong)有豐富的(de)(de)天然氣(qi)資源,冬季采暖以(yi)氣(qi)為主,兩國的(de)(de)居民電氣(qi)化水(shui)平(ping)長期維持在(zai)20%~30%和10%以(yi)下(xia)的(de)(de)較低水(shui)平(ping),遠低于(yu)其他發達國家40%~50%的(de)(de)普遍水(shui)平(ping)。
產業(ye)結(jie)構對(dui)(dui)電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)影響(xiang)巨(ju)大(da)。不同經(jing)濟(ji)部門用電(dian)(dian)需求有明顯(xian)差(cha)別(bie),產業(ye)結(jie)構對(dui)(dui)電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)影響(xiang)巨(ju)大(da)。從(cong)典型國(guo)家看(kan),全(quan)球化(hua)(hua)背景下美國(guo)制造業(ye)轉移對(dui)(dui)電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)的影響(xiang)被信息時代服務業(ye)的蓬(peng)勃發展對(dui)(dui)沖,近年(nian)來美國(guo)整體電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)維持平(ping)(ping)穩。從(cong)典型城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)來看(kan),香港以金融(rong)貿易(yi)為主(zhu),電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)最高(41.8%,2014年(nian));東京、巴黎、倫敦等國(guo)際化(hua)(hua)都(dou)市(shi)(shi)電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)在30%~35%區間;其(qi)他城(cheng)(cheng)市(shi)(shi)工業(ye)或(huo)航運仍(reng)有較大(da)份額(e),電(dian)(dian)氣(qi)化(hua)(hua)水(shui)平(ping)(ping)在20%左右。
對我國的啟示
我(wo)國(guo)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)發展(zhan)階段、經(jing)(jing)(jing)濟(ji)結(jie)構、能源(yuan)消費水平及資(zi)源(yuan)稟賦等與其他(ta)國(guo)家(jia)差異較大,考慮到未來(lai)我(wo)國(guo)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)社會仍有很大發展(zhan)進(jin)步空(kong)間,電氣化(hua)將繼續(xu)作為保駕護航(hang)的強勁動力,開啟新一(yi)輪(lun)的增(zeng)長。
世界(jie)主要國(guo)家(jia)的(de)社會(hui)進步指(zhi)數(shu)與(yu)終端電能占比(bi)具有(you)一(yi)定(ding)的(de)正(zheng)相關性(xing),考慮到社會(hui)進步指(zhi)數(shu)選擇的(de)指(zhi)標廣泛,可以(yi)認(ren)為社會(hui)進步程(cheng)度比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)國(guo)家(jia)電氣(qi)化程(cheng)度也相對較(jiao)高(gao)。西方發(fa)(fa)達國(guo)家(jia)的(de)電氣(qi)化水(shui)(shui)平(ping)和社會(hui)進步指(zhi)數(shu)均已發(fa)(fa)展到較(jiao)高(gao)水(shui)(shui)平(ping),我(wo)國(guo)電氣(qi)化水(shui)(shui)平(ping)還有(you)很(hen)大上升空間。有(you)別于部分國(guo)家(jia)油氣(qi)資(zi)源(yuan)豐富(fu)以(yi)及發(fa)(fa)達國(guo)家(jia)經濟結構科學合理,我(wo)國(guo)電氣(qi)化進程(cheng)需要在(zai)能源(yuan)生產側和消費側同時“發(fa)(fa)力”。
在(zai)能源生(sheng)產側,考(kao)慮(lv)到我(wo)國能源資(zi)源“貧(pin)油少氣”的特點,需要(yao)不(bu)斷(duan)提(ti)(ti)高非(fei)化石能源消費占比(bi),推動能源生(sheng)產的清潔、低碳發展。另(ling)外(wai),我(wo)國煤(mei)炭資(zi)源豐富的國情決定(ding)了煤(mei)炭需要(yao)清潔高效利用(yong),考(kao)慮(lv)到煤(mei)炭發電利用(yong)效率較(jiao)高,且易集中治(zhi)理污染物排放(fang),需要(yao)不(bu)斷(duan)提(ti)(ti)高電煤(mei)占比(bi)。
在(zai)終(zhong)端消費(fei)側,首(shou)先就(jiu)是(shi)推(tui)廣交通的(de)(de)(de)電(dian)能替(ti)代,電(dian)氣(qi)化交通可緩解油氣(qi)對外(wai)依存程度、減少(shao)燃油尾氣(qi)排放;其次,作為電(dian)氣(qi)化水平在(zai)經濟結(jie)構(gou)調整的(de)(de)(de)進程中的(de)(de)(de)核心驅動,服(fu)務業也亟待得到(dao)提(ti)升和完善(shan);最后,可及性(xing)和經濟性(xing)是(shi)居民電(dian)氣(qi)化水平提(ti)升的(de)(de)(de)重要(yao)因(yin)素,需要(yao)積(ji)極提(ti)倡居民消費(fei)電(dian)能的(de)(de)(de)利用。
此外,綜合考慮(lv)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)能(neng)源資源情況、環境及生態約束、用(yong)能(neng)結構、現代化進程(cheng)等因素,我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)電氣(qi)化水平提升空間巨(ju)大;在全球能(neng)源清潔、低(di)碳轉型的(de)背景(jing)下,我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)等新興發展中國(guo)(guo)(guo)家(jia)將(jiang)成為推動電氣(qi)化發展的(de)主(zhu)力(li)。
在(zai)能(neng)源(yuan)生產側,我國(guo)傳統(tong)能(neng)源(yuan)品種(zhong)的資(zi)源(yuan)都受到各自條件的約束,化石(shi)能(neng)源(yuan)不滿(man)足能(neng)源(yuan)轉型低碳化和清潔化的要求,水力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)面臨資(zi)源(yuan)約束、生態保護(hu)等限制(zhi),核電(dian)(dian)(dian)在(zai)沒有出現技術突破的條件下(xia),仍然受安全風(feng)(feng)險(xian)的制(zhi)約。未來,考慮我國(guo)新能(neng)源(yuan)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)蘊含著巨大(da)的潛(qian)力(li)(“三北”地區(qu)80米高(gao)陸地風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)技術可(ke)開發(fa)(fa)量約32億(yi)千(qian)瓦(wa),西(xi)部新疆、內蒙古、西(xi)藏、甘(gan)肅、青海和寧(ning)夏的光伏電(dian)(dian)(dian)站(zhan)裝(zhuang)機開發(fa)(fa)潛(qian)力(li)約19億(yi)千(qian)瓦(wa)),我國(guo)能(neng)源(yuan)生產側電(dian)(dian)(dian)氣化的發(fa)(fa)展(zhan)重點(dian)在(zai)于(yu)大(da)力(li)發(fa)(fa)展(zhan)以風(feng)(feng)光為主的新能(neng)源(yuan)。
在終(zhong)端消(xiao)費側,我(wo)國電氣化水(shui)平增長潛力巨(ju)大,提(ti)升(sheng)空(kong)間(jian)集(ji)中在居民生活、交(jiao)通(tong)運輸、商業服務等領域。從(cong)我(wo)國重點(dian)用能(neng)(neng)(neng)(neng)部(bu)門的用能(neng)(neng)(neng)(neng)及電能(neng)(neng)(neng)(neng)替(ti)代(dai)情況來看,工業生產的加熱與(yu)驅動環(huan)節存在總量大、容(rong)量小、煤(mei)為主的特(te)點(dian),以(yi)電代(dai)煤(mei)可替(ti)代(dai)其中占(zhan)比(bi)(bi)約50%的小鍋(guo)爐(lu);交(jiao)通(tong)用能(neng)(neng)(neng)(neng)以(yi)油為主,電動汽車、電氣化鐵路、軌道交(jiao)通(tong)發展空(kong)間(jian)巨(ju)大;居民消(xiao)費中化石能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)直接(jie)消(xiao)費占(zhan)比(bi)(bi)過高(gao),合計接(jie)近60%,且我(wo)國城鎮化率(lv)有20%上(shang)升(sheng)空(kong)間(jian)。