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北方供暖的热源方式革命,谁将笑到最后?

来源:冷暖商情 作者:陈玉明

2018-03-30 16:50:06

江亿,中国工程院院士、国家能源专家咨询委员会委员、国家气候变化专家委员会成员、中国人工环境工程学科的倡导者之一,清华大学教授、博导。

3月27日,在清华大学建筑节能学术周公开论坛上,江亿院士做了题为《对我国能源革命的思考》讲座。期间,江亿院士指出:无论从能源安全,大气清洁还是环节气候变化,天然气都不是最终的解决途径,只有靠“能源革命”全面发展可再生能源与核能,才可破解当前我国能源发展面临的困局。

我国能源现状及发展趋势

江亿院士进一步指出,能源安全是国家发展建设的基本保障,目前我国处于“富煤、缺气、少油”现状,其中石油进口达60%,燃气进口达35%。以2106年为例。2016年我国一次能源消费总量为43.6亿tce,油一次能源消费总量8.1亿tce,占19%,其中进口量占消费总量的67%;天然气一次能源消费总量2083亿立方米,占能源消费总量的6%,其中净进口量714亿立方米,占天然气消费总量的34%,自产传统天然气1214亿立方米,自产非传统天然气(页岩气、煤层气)155亿立方米,2017年底出现的气荒现象,仅是增加了约200亿立方米的采暖需求;一次电力发电量1.8万亿kw/h,其中水电、风电、光电共1.55万亿kw/h,核电0.21万亿kw/h,此外,我国零碳电力已经占电力总消费量(6万亿,2017年)的30%。按照发电煤耗法折算,我国终端用能中电力占比已经超过40%,终端大致是电、煤、油气三分天下。

当前,我国能源发展正进入从总量扩张向提质增效转变的全新阶段。这是我国供给侧结构性改革、提升经济发展质量的需要,是破解资源环境约束、治理大气和水污染、推进生态文明建设的需要,是积极应对气候变化、实现长期可持续发展的需要,更是增加能源公共服务、惠及全体人民、加快国家现代化建设的需要。

2016年,国家能源委员会通过的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》(以下简称《战略》)对今后十五年我国能源革命作出了全面的战略部署,具有重要的现实意义和长远意义。

此前发布的《能源发展“十三五”规划》中,提出对能源消费总量和能耗强度实施双控,根本扭转能源消费粗放增长方式,要求2020年煤炭消费在一次能源中的比重降到58%以下,非化石能源与天然气等低碳能源的联合占比达到25%。

在此基础上,《战略》提出了进一步的能源革命目标。2030年,“可再生能源、天然气和核能利用持续增长,高碳化石能源利用大幅减少。”非化石能源占能源消费总量比重达到20%左右,天然气占比达到15%以上,即低碳能源联合占比达到35%,新增能源需求主要依靠清洁低碳能源满足;推动化石能源清洁高效利用,二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰;单位GDP能耗达到目前世界平均水平(2015年我国单位GDP的能耗是世界平均水平的1.5倍);能源科技水平位居世界前列。展望2050年,“能源消费总量基本稳定,非化石能源占比超过一半”,建成绿色、低碳、高效的现代化的能源体系。

煤改气无法承担“能源革命”的重任

近年来,业内人士一致预测中国天然气供需市场将维持供大于求的“低景气”周期,然而,去年入冬以来的全国大面积、大范围的天然气短供和“气荒”颠覆了几乎所有专家的判断。

究其原因,一方面是政府强力推动“煤改气”导致天然气需求猛增了30%左右;另一方面是一直运营良好的我国最大海外天然气进口通道——中亚天然气管道,2017年冬天却突然“不给力”。“不给力”的主要原因是我国最大的气源国土库曼斯坦减少了供应。短供最严重时,中亚天然气管道日供应量比计划低4000万立方米左右。这样“一增一减”的突变,导致国内出现近年来最大范围的“气荒”,这给正处在能源转型期的中国好好上了一课。

最近三年,我国天然气消费总量平均在1900亿方左右,平均进口650亿方左右,天然气的对外依存度35%左右。在国内天然气产量短期内难以大幅提升的情况下(天然气田从勘探、开发到运输、加工和销售,其周期一般需要5年-10年),天然气消费量突增时,供应主要靠进口来补充,同时要靠储气库中的存量来满足。在我国天然气储气库建设尚处于起步阶段的情况下,急剧增长的天然气需求只能通过加大进口来弥补。

而对于北方供暖的热源方式革命来说,江亿院士提出北方不可大力发展天然气供暖,更不能发展天然气热电联产,热电冷三联供并不高效,增加电网峰谷变化,还占用宝贵天然气资源,应在各地尽快停止发展。除去“气荒”原因外,以下两个原因也使得煤改气无法承担“能源革命”的重任。

其一,煤改气并不能解决雾霾。与燃煤相比,产生同样热量时,燃气排放的NOx是燃煤的60%-70%;对于燃气热电联产电厂,由于其热电比低,因此输出同样的热量,NOx排放量与燃煤基本相同。

其二,借鉴发达国家治理大气污染的经验不难发现,全面使用天然气并非发达国家实现大气清洁的关键措施,这一点从城市用天然气量可以看得出来。如北京用天然气量现在是世界第二(莫斯科用气量第一),其他大城市(东京、伦敦、纽约等)用气量低于北京。

因此,无论从能源安全、大气清洁还是缓解气候变化,天然气都不是最终的解决途径。

未来北方供暖的热源方式

面对我国能源发展面临的困局,江亿院士指出必须实现能源革命,彻底改变能源结构,大力发展可再生能源和以核能为代表的零碳能源。

江亿院士进一步指出,新能源与清洁能源的定义是可再生能源+零碳能源,而不是可再生能源+天然气。我国到处兴建“分布式能源”,实际上是天然气热电冷三联供,能源转换率并不高,还对电网造成更大的电力负荷波动。随着我国大规模城镇化和基础设施建设逐步放缓,经济增长模式转变,能源消费结构将出现大变化,即用燃料下降,用电上涨,而可再生能源和核能的最佳能源输出方式恰恰是电力。

针对未来北方供暖的热源方式,江亿院士认为:1、不可大力发展天然气供暖,更不能发展天然气热电联产;2、燃气热电联产和热电冷三联供既非高效,又增加电网峰谷变化,还占用宝贵的燃气资源,应在各地尽快停止发展;3、充分开发利用燃煤电厂余热,实现高效的热电联产和热电协同。中国未来必然保留相当比例燃煤电厂,它的余热是最好的供暖热源;4、中国钢铁、有色、化工、建材产业还将存在,其产生的余热是供热热源;5、各类电动热泵将是一种重要的供热热源,其规模应达到25%左右;6、以空气源热泵为代表的多种电动热泵技术已经可以在全国各种气候条件下高效供热;7、北方的核电也应实现热电联产和热电协同;8、低温核供热堆应是严寒地区可考虑的热源方式(外温低、供暖时间长);9、天然气锅炉应成为末端调峰和应急备用热源。

生活在一定时空环境里的人们,总会有一定的局限性。今后十几年,能源科技革命很可能发生目前难料的突破,随着社会的进步,我国对碧水、青山、蓝天也会有更强、更高的诉求,未来更积极的重塑中国能源体系的前景是值得期待的。


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