2050年中國能源系統藍圖規劃

　　面對巨大的挑戰，中國必須大幅度調整能源系統結構，這既是積極應對氣候變化、推動(dòng)低碳轉型、承擔大國責任的義務(wù)，也是中國自身的戰略需求。下面由小編為大家分享中國能源系統藍圖規劃，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　面向2050年的能源系統

　　縱觀(guān)發(fā)達國家的能源轉型過(guò)程，在上世紀50年代之前，美國以及歐洲國家均以煤炭作為主要能源，從50年代初到70年代中期，這些國家掀起了一場(chǎng)以油氣替代煤炭的能源革命，逐漸過(guò)渡到油氣時(shí)代。到本世紀初，能源轉型再次在歐美國家興起，可再生能源嶄露頭角，讓其碳排放A量進(jìn)一步降低。數據顯示，英國2016的碳排放量較1990年減少了約36%，已經(jīng)降至自1894年以來(lái)除20世紀20年代煤炭開(kāi)采糾紛期間的最低水平。

　　這些國際經(jīng)驗激勵了不少?lài)�人，他們希望中國能夠走入相同的能源轉型通道。2016年，煤炭在中國一次能源消費結構中占比61.3%，中國仍處于煤炭時(shí)代，很多人呼吁中國首先應該進(jìn)入油氣時(shí)代，尤其是提高天然氣消費比重，以盡快降低碳排放，然后再向以可再生能源為主的能源結構轉變。

　　然而，如果以中國實(shí)際情況為基礎進(jìn)行分析，這種轉型路徑成本是極高的。從資源稟賦來(lái)說(shuō)，中國富煤貧油少氣，加大油氣消費比例，需要進(jìn)一步提高油氣對外依存度，能源安全問(wèn)題如芒在背。從技術(shù)條件來(lái)說(shuō)，中國的燃煤發(fā)電技術(shù)全球領(lǐng)先，發(fā)電標準煤耗是世界上最低的，而各種燃氣應用技術(shù)則比發(fā)達國家落后很多，燃氣設備幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口，放棄自身的優(yōu)勢技術(shù)，去追求劣勢技術(shù)，并不一定明智。

　　從能源轉型進(jìn)度分析，時(shí)間上也不允許中國走從油氣時(shí)代過(guò)渡的老路。石油、天然氣是化石能源，即使中國將全部燃煤都換為天然氣，考慮到經(jīng)濟發(fā)展和用能增長(cháng)，每年的碳排放量也很難低于70億噸。如果先花10~15年時(shí)間進(jìn)入油氣時(shí)代，再花15~20年轉向低碳時(shí)代，投入巨資打造的油氣基礎設施還未真正發(fā)揮作用，便要分期廢棄掉，是不科學(xué)、不經(jīng)濟、不聰明的選擇。

　　考慮到能源革命的緊迫性，以及具體國情與資源分布特點(diǎn)，中國的能源轉型可能應該一步到位地擁抱可再生能源，以可再生能源發(fā)電為基礎規劃未來(lái)的能源系統。

　　按照30~35億噸的年碳排放標準，可以這樣規劃中國2050年的能源結構。第一部分為電力，電氣化水平達到50%以上，年發(fā)電量8.5萬(wàn)億~9萬(wàn)億千萬(wàn)時(shí)，其中核電1萬(wàn)億、水電1.5萬(wàn)億、風(fēng)電和太陽(yáng)能(5.490, 0.01, 0.18%)發(fā)電均為1萬(wàn)億，這樣非碳電力達到4.5萬(wàn)億千瓦時(shí)，再由燃煤、燃氣產(chǎn)生4萬(wàn)億~4.5萬(wàn)億千瓦時(shí)，由此造成的碳排放量大約為22億噸。第二部分，非電燃料全年消費17億噸標準煤，其中生物質(zhì)提供8.5億噸，燃煤燃氣燃油提供8.5億噸，綜合起來(lái)形成的碳排放大致在14億噸左右。與前面發(fā)電碳排放加總為每年36億噸，略高于屆時(shí)的碳配額，如果再通過(guò)進(jìn)一步造林等碳匯活動(dòng)，應該能夠找回這1億噸排放量，從而實(shí)現中國的低碳承諾。

　　其實(shí)，由煤炭時(shí)代直接向以電為主的低碳時(shí)代過(guò)渡的能源轉型方案，與中國能源需求未來(lái)發(fā)展方向是相契合的。本世紀以來(lái)，中國能源消費快速增長(cháng)，主要拉動(dòng)因素是持續大規模的基礎設施建設，而這種大規�；�建可能再持續十余年便將告一段落，只要不“大拆大建”，未來(lái)將不會(huì )像現在這樣需要巨量鋼鐵、有色金屬、水泥等依靠燃煤生產(chǎn)的建筑材料。到那時(shí)，能源需求盡管還會(huì )很高，用能結構已然不同，對煤炭需求大幅減少，對電力需求快速增加，恰好可以與低碳能源結構改造相適應。

　　城市供熱系統藍圖

　　以可再生能源電力為中心，構建面向未來(lái)的能源系統，需要對能源需求端進(jìn)行比較大的改造。中國的可再生能源地域分布與傳統化石能源類(lèi)似，絕大多數資源分布在“三北”地區，而能源需求中心在東部沿海地區，尤其是東部的城市，西電東輸、北電南送的能源輸送格局成為必然，這就要求東部城市必須滿(mǎn)足大規模接入區外電力的條件。

　　這并非一件容易做到的事情。目前，中國已經(jīng)遭遇了比較嚴重的棄風(fēng)、棄光、棄水問(wèn)題，其中，約7成左右的棄風(fēng)出現在供暖期，在供暖期棄風(fēng)電量中，低谷時(shí)段棄風(fēng)又占供暖期總棄風(fēng)的80%。原因在于，現在的熱電廠(chǎng)在供暖季調峰能力不足。熱電廠(chǎng)除了發(fā)電，還要承擔北方城市的供暖任務(wù)，且均采用“以熱定電”的模式運行，這導致其在供暖季的發(fā)電量很難調控，難以為風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電騰出接納空間。

　　隨著(zhù)中國城鎮化發(fā)展，城市供熱需求還將增加。為了在不影響居民用熱的情況下，增加城市能源系統對可再生能源電力的接納能力，就要改變熱電廠(chǎng)以熱定電的運行模式。一個(gè)可行的辦法是，采用“熱電廠(chǎng)+蓄能罐+電動(dòng)熱泵”的方式，實(shí)現高效的能源轉換和電力調峰。具體做法為，給熱電廠(chǎng)加裝巨型蓄熱裝置和調峰裝置，在電力需求較大時(shí)發(fā)揮機組最大發(fā)電能力，靠蓄熱裝置供熱，在電力需求較小時(shí)，只輸出相當于最大容量40%左右的電力，其他全高效地轉換為熱能，除滿(mǎn)足當時(shí)的供給要求外還蓄存到蓄能罐中。這樣，可以根據電力負荷變化，在鍋爐主蒸汽量?jì)H在80%~100%范圍內調節的條件下，實(shí)現對輸出電力的連續調節，在避免高效電廠(chǎng)低效運行前提下解決區外電力的供需矛盾。

　　充分利用純凝電廠(chǎng)和各類(lèi)工業(yè)余熱作為熱源，進(jìn)行城市集中供熱，也可以在很大程度緩解因供暖造成的電力消納不足問(wèn)題。目前，在冬季，全國純凝火力發(fā)電廠(chǎng)有大約6億千瓦熱量可用，，五大耗能工業(yè)(鋼鐵、有色、建材、石化、煉油)排放的余熱為2億千瓦，如果取熱電廠(chǎng)余熱的70%和工業(yè)余熱的50%作為城鎮供熱的基礎熱源，則二者合計為5.2億千瓦，可為130億平方米建筑提供40瓦/平方米的熱量，只需再補充一部分用于調峰的末端燃氣鍋爐，就可以滿(mǎn)足目前北方城鎮集中供熱系統的熱源需求。

　　未來(lái)的城市供熱系統，應該是一張跨區域聯(lián)接的大熱網(wǎng)，把不同的低品位工業(yè)余熱熱源聯(lián)接在一起，與分散在城市中的成千上萬(wàn)個(gè)熱力站連接，通過(guò)大管網(wǎng)互通互聯(lián)，輸送到城市，根據電力需求變化調節熱電廠(chǎng)出力，根據工廠(chǎng)生產(chǎn)需要互通有無(wú)，滿(mǎn)足城市居民的熱需求。這樣的場(chǎng)景模式不但解決了當前的難題，還可以大幅度地提高城市能源利用效率。

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