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北極星智能電網在線  來源:能源雜志    2019/12/24 15:53:57  我要投稿(gao)  

北極星智能電網在線訊:隨著能源生產和消費(fei)革命持(chi)續推進,生產側清潔化和消費(fei)側電氣化成(cheng)為當前我國能源體系(xi)重(zhong)要的趨勢(shi)和特點。2019年,國家ye)繽/a>公司(si)提出了到2050年實現“兩個(ge)50%”的重(zhong)要判斷,即“2050年我國能源清潔化率(lv)(非化石能源佔一(yi)次能源的比重(zhong))達到50%和終端電氣化率(lv)(電能佔終端能源消費(fei)的比重(zhong))達到50%”,引(yin)發社會廣泛關注。“兩個(ge)50%”是能源生產和消費(fei)由量變轉為質變的關鍵(jian)點,準確(que)理(li)解和把握“兩個(ge)50%”的內(na)涵,對推動能源革命取(qu)得(de)突破性進展具(ju)有重(zhong)要意義。

(來源︰he)wei)信公眾號(hao) 能源雜志 ID︰energymagazine 作者︰湯芳 張寧(ning) 代紅才)

達到“兩個(ge)50%”是能源生產和消費(fei)革命取(qu)得(de)突破pin)鬧zhong)要標志

我國經(jing)濟正由高速發展轉向高質量發展,“結(jie)構”的優(you)化調整是當前發展方式(shi)轉變的重(zhong)要內(na)涵。在能源領域,能源供給側和需求側的“結(jie)構”調整,也(ye)是能源生產和消費(fei)革命的關鍵(jian)所在。

能源生產方面。供給結(jie)構由化石能源佔主導轉向由風、光、生物(wu)質等que)腔  茉次 韉跡 悄茉瓷錈拇蠓較頡W莨勰茉詞罰 ren)類對一(yi)次能源的開發經(jing)歷(li)了薪柴時代、煤(mei)炭時代、油氣時代,當前正在向可再(zai)生能源時代邁進。可再(zai)生能源在一(yi)次能源中佔主導,是人(ren)類實現可持(chi)續發展的必然路徑,是人(ren)與自然和諧共cai)母you)選(xuan)擇。

當前,我國風、光等清潔能源集中式(shi)和分(fen)布ji)shi)開發並(bing)舉,在替(ti)代煤(mei)、油、氣等化石能源方面成(cheng)效顯著(zhu),能源清潔化率(lv)2018年已經(jing)達到14.3%,未來仍將保持(chi)快速增長(chang)。當能源清潔化率(lv)達到50%時,非化石能源就已成(cheng)為一(yi)次能源供應主體,是我國能源生產革命實現突破pin)鬧zhong)要標志,我國可再(zai)生能源時代將正式(shi)到來。

能源消費(fei)方面。需求結(jie)構由能源“直接運用”轉向以電為中心的能源“轉化運用”,是能源消費(fei)革命的重(zhong)要體現。自古人(ren)類學會用火取(qu)暖照明、燒烤食物(wu)開始,從you)yi)次能源中“直接”獲(huo)取(qu)熱和光,是人(ren)類用能的主要方式(shi)。

第一(yi)次工業(ye)革命期間蒸汽機的發明,使得(de)一(yi)次能源能夠以“蒸汽”為媒介,“轉化”為機械能加you)栽擻謾5 牽 羝納 chuan)輸和轉化效率(lv)有限,使得(de)能源“轉化運用”的場(chang)景(jing)局限在鐵路、紡(fang)織、機械制造等工業(ye)部(bu)門。直至電的發現和電力技(ji)術的發展,人(ren)類可以將一(yi)次能源大規模、高效率(lv)地轉化為電能進行運用,第二次工業(ye)革命也(ye)因此到來。

電能生產的高效性、傳(chuan)輸的便捷(jie)性、終端的多樣性、使用的清潔性等諸多優(you)勢(shi),使得(de)電能走(zou)進千(qian)家萬戶,電器成(cheng)為人(ren)人(ren)必備(bei)。隨著智能電網、泛在電力物(wu)聯網等快速發展,電力技(ji)術正與信息技(ji)術深度融合,能源消費(fei)進一(yi)步朝向以電為中心。

我國電能佔終端能源消費(fei)比重(zhong)(終端電氣化)2018年已達到25.5%。終端電氣化率(lv)超過50%將是我國能源消費(fei)革命取(qu)得(de)突破pin)鬧zhong)要標志,用能方式(shi)將實現以“轉化運用”為主導的歷(li)史性轉折。

為深入研究能源清潔化率(lv)和終端電氣化率(lv)兩個(ge)指標的發展趨勢(shi),根(gen)據自主構建(jian)的中國經(jing)濟-能源-環(huan)境一(yi)體化模型(xing),對“兩個(ge)50%”進行系(xi)統的量化研究分(fen)析。

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圖1 中國經(jing)濟-能源-環(huan)境模型(xing)

能源清潔化率(lv)在2050年達到50%

一(yi)次能源需求總(zong)量近期緩慢增長(chang),有xing)爸共健庇yu)59億噸(dun)標準煤(mei)。一(yi)次能源需求增長(chang)正逐步放緩,2025年達到55億~56億噸(dun)標準煤(mei),之(zhi)後(hou)進入增長(chang)飽和階段,2030年開始進入峰值平台期,基(ji)本(ben)保持(chi)在58億~60億噸(dun)標準煤(mei)範(fan)圍。

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圖2 我國一(yi)次能源需求預測(按(an)發電煤(mei)耗法計算)

能源清潔化率(lv)2050年將達到50%以上,2025年前水能仍是最主要的非化石能源品fen)鄭030年後(hou)風能將成(cheng)為最主要的非化石能源品fen)鄭040年後(hou)太陽能將成(cheng)為第二大非化石能源品fen)幀/strong>

能源清潔化率(lv)增長(chang)快速,2025年、2035年、2050年分(fen)別增至22%、37%、61%。水能受(shou)資源開發潛力約ji)040年後(hou)發電量保持(chi)穩(wen)定(ding),佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)略有下降(jiang),2020-2050年期間保持(chi)8%~9%。核能發電量同樣在2040年後(hou)保持(chi)相對穩(wen)定(ding),2050年佔一(yi)次能源需求8%。風能佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)分(fen)別為6%、12%、23%,太陽能佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)分(fen)別為3%、8%、16%。

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圖3 我國一(yi)次能源需求中的非化石能源結(jie)構

非化石能源來源廣泛,技(ji)術成(cheng)熟,未來增長(chang)速度加快。能源清潔化率(lv)有xing)yu)2045年即達到50%,分(fen)析其快速提升的原因︰一(yi)是非化石能源品fen)佷 yuan)、來源廣泛,除了核、水、風、光等能源之(zhi)外,生物(wu)質能、地熱能、空氣能、潮汐能等多種能源亦(yi)具(ju)有較好的開發前景(jing);二是新(xin)能源開發利用技(ji)術經(jing)濟性快速提升,光伏是2010-2018年成(cheng)本(ben)下降(jiang)di)羈斕目稍zai)生能源,度電成(cheng)本(ben)降(jiang)幅超過77%,整體產業(ye)開始由政策(ce)驅動下的補貼周期轉向市(shi)場(chang)驅動下的平價周期;三是我國經(jing)濟發展和環(huan)境保護(hu)倒(dao)逼能源清潔低碳轉型(xing),這在相當bei)潭壬洗俳朔腔  茉吹拇蠊婺?  茫 旯液偷胤講ye)政策(ce)不斷出台,大力驅動了光伏、風電等產業(ye)發展,產業(ye)鏈已較為成(cheng)熟,處于(yu)國際(ji)先進水平。

相比之(zhi)下,化石能源需求量已進入平台期,2025年後(hou)將快速下降(jiang)。化石能源需求量在2025年前後(hou)達到峰值,峰值為43億噸(dun)標準煤(mei)。煤(mei)炭需求量仍處于(yu)峰值平台期,佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)持(chi)續下降(jiang)。2020-2025年煤(mei)炭需求量約為27億~28億噸(dun)標準煤(mei),佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)在2025年降(jiang)至50%,比2017年下降(jiang)近10個(ge)百分(fen)點;2025年後(hou)加速下降(jiang),2035年降(jiang)至34%~36%,2050年降(jiang)至15%~19%。

石油需求量在2030年前後(hou)達峰,之(zhi)後(hou)緩慢下降(jiang)。2017年,石油佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)為18%,這一(yi)比重(zhong)未來將緩慢下降(jiang),2050年降(jiang)至10%。天然氣需求量及其佔一(yi)次能源需求的比重(zhong)上升明顯。天然氣需求量在2040年達到峰值,約為6500億米(mi)3;2050年下降(jiang)至5800億米(mi)3,佔一(yi)次能源需求的14%。

終端電氣化率(lv)在2050年達到50%

終端能源需求總(zong)量在2025年前保持(chi)低tui)僭齔chang),2030年後(hou)進入峰值平台期。終端能源需求在2025年前保持(chi)1.2%~2.5%的增長(chang)率(lv),2025年達到38億噸(dun)標準煤(mei);2030年達到消費(fei)峰值,峰值水平為39億噸(dun)標準煤(mei);2035年前後(hou)進入負增長(chang)階段。

電能逐步佔據終端用能的核心地位,工業(ye)部(bu)門電氣化“步伐穩(wen)qu)保 jian)築部(bu)門電氣化“潛力大”,交通部(bu)門電氣化“速度快”。隨著工業(ye)、建(jian)築、交通等各領域的電氣化、自動化、智能化發展,以及清潔電力供應在經(jing)濟mei)突huan)境方面的優(you)勢(shi)逐步顯現,全社會電氣化水平明顯提高。電能在2025年前可超過煤(mei)炭成(cheng)為最主要的終端用能品fen)幀V斬說縉 lv)在2025年提升至32%,2035年、2050年分(fen)別增至40%、52%。

工業(ye)部(bu)門是傳(chuan)統用電大戶,電能佔比將從2017年26%逐步提高到2035年43%,2050年繼續攀升至52%。

建(jian)築部(bu)門是目前電氣化水平最高的部(bu)門,未來提升潛力也(ye)最大,電能佔比將從2017年37%提高到2035年54%,2050年進一(yi)步提升到65%。

交通部(bu)門是電氣化增長(chang)速度最快的部(bu)門,我國鼓勵(li)電動汽車產業(ye)發展,禁售燃油車呼聲(sheng)越來越高,加之(zhi)電動汽車結(jie)合自動駕(jia)駛(shi)、車聯網等技(ji)術應用加快滲透,城(cheng)市(shi)短(duan)途客貨運電氣化潛力將逐步釋放,推動交通電氣化率(lv)從2017年近3%提升到2035年13%,2050年將達到35%。

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圖4 各終端部(bu)門電氣化水平

工業(ye)部(bu)門隨著電供能設備(bei)技(ji)術經(jing)濟性提升和高質量工藝產品需求增加,電氣化水平不斷提升。一(yi)huan)矯媯 chuan)統高耗能行業(ye)電能替(ti)代仍然具(ju)有較大空間。例如黑(hei)色(se)金屬行業(ye),隨著廢鋼(gang)資源利用的增加,高功(gong)率(lv)電弧爐的使用比例逐年攀升,同時軋鋼(gang)工藝所使用的軋鋼(gang)機等設備(bei)也(ye)消耗大量kang)縋埽050年電能佔比有xing)6%。

另一(yi)huan)矯媯  xin)技(ji)術產業(ye)和高端制造業(ye)電氣化水平普遍較高。數(shu)字(zi)化發展帶來工業(ye)制造轉型(xing)升級,高新(xin)技(ji)術產業(ye)和高端制造業(ye)快速發展,全自動化生產、精(jing)細化管(guan)控等需求旺盛(sheng),工業(ye)機械臂、5G傳(chuan)輸通道、智能管(guan)控平台、數(shu)據中心等逐步成(cheng)為智能制造的核心環(huan)節,均需要電力驅動。

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圖5 工業(ye)部(bu)門四大高耗能行業(ye)2050年電能佔比

建(jian)築部(bu)門為了滿足人(ren)民美好生活需要,電氣化水平將持(chi)續提升。例如,在制冷領域,住宅以戶用空調為主,公共建(jian)築隨著電制冷能效提升,普遍采(cai)用電力驅動的大型(xing)冷水機組(zu),2050年電能佔比達91%;在采(cai)暖領域,考慮大氣污染(ran)防(fang)治要求和供暖技(ji)術經(jing)濟性,集中式(shi)熱力(熱電聯供)、天然氣采(cai)暖、電采(cai)暖等多種zhi)絞shi)將長(chang)期共存,2050年電能佔比達46%,北方“26+2”地區(qu)空氣源熱泵、蓄熱式(shi)電采(cai)暖推行力度較大,技(ji)術經(jing)濟性正在穩(wen)步提升;南方jiang)厙qu)冬季采(cai)暖季短(duan),蓄熱式(shi)電暖器、電熱膜、碳晶板等小型(xing)取(qu)暖設備(bei)具(ju)有較好推廣市(shi)場(chang)。

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圖6 建(jian)築部(bu)門六大用能場(chang)景(jing)2050年電能佔比

交通部(bu)門重(zhong)點在鐵路和公路fang)馱肆 蚩燜傯嶸縉 lv)。公路領域2050年電能佔比可達41%,其中,公路fang)馱說縉 繃ψ畬螅 倭砍chang)途客運場(chang)景(jing)外,電動汽車基(ji)本(ben)可滿足公路fang)馱擻媚芐棖蟆L妨 蠐捎yu)高鐵的大力推行,已實現較高水平jiang)牡縉 050年電能佔比約87%。

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圖7 交通部(bu)門四大領域2050年電能佔比

以“電氣化加速”為著力點深入推進能源革命

持(chi)續推進能源革命,需要找好“著力點”。在達到“兩個(ge)50%”過程中,“電”處于(yu)能源供給和消費(fei)革命的關鍵(jian)位置。一(yi)huan)矯媯 紜 狻?wu)質等清潔能源主要轉化成(cheng)電能加you)岳茫 └嗲褰嗄茉捶 緦坎歡顯黽櫻 cheng)本(ben)逐年下探,客觀上會在消費(fei)側激發電力替(ti)代潛力。另一(yi)huan)矯媯 捎yu)電能的諸多優(you)勢(shi),特別是當前電力與信息的深度融合,使得(de)mei)芏嗔 蚩 肌暗縉 鈾佟薄5緦π棖蟺某chi)續攀升與環(huan)保低碳的剛性約ji)zhi)間的矛盾,必然需要以電力生產的清潔化加you)越餼jue)。

整體來看,“電氣化加速”不僅能夠有效促進我國能源向“能效高、結(jie)構優(you)、安全有保障”的高質量目標發展,還(huai)可以支撐我國“新(xin)經(jing)濟”的快速發展,是推進能源革命的重(zhong)要抓手。

提升能效水平。提升能效水平是能源發展的永恆主題,是實現我國能源高質量發展的必然要求。電能在終端利用水平較高,可以便捷(jie)高效地轉化為內(na)能、光能、機械能等基(ji)本(ben)能量。

同時,電力系(xi)統chi)悄芑  礁哂yu)煤(mei)、油、氣等化石能源,更高比例的電能利用將促進更先進的技(ji)術和管(guan)理(li)手段應用,促進節能從當前的技(ji)術節能向管(guan)理(li)節能和系(xi)統節能轉型(xing)升級。經(jing)測算,在中長(chang)期尺度下,電氣化率(lv)每提升1個(ge)百分(fen)點,有xing)跎僦斬四茉聰fei)約0.5億噸(dun)標準煤(mei),帶動能源消費(fei)強度降(jiang)低4%左(zuo)右(you)。

促進低碳轉型(xing)。低碳化是新(xin)一(yi)輪能源變革發展的必然趨勢(shi),是實現我國能源高質量發展的重(zhong)要內(na)涵。80%以上xi)那褰嗄茉蔥枰  晃 縋艿de)以利用,或以電力為配置載體進一(yi)步轉換為熱能、氫能等能源形式(shi)。預計在2035年後(hou),電氣化率(lv)每提升1個(ge)百分(fen)點,有xing)跎倌茉慈忌斬躉 寂pai)放量約3億噸(dun)左(zuo)右(you)。

保障能源安全。能源安全是事關國家經(jing)濟社會發展和人(ren)民根(gen)本(ben)利益的全局性、戰(zhan)略性問題,是實現我國能源高質量發展的應有之(zhi)義。在我國能源對外依存度持(chi)續攀升的背(bei)景(jing)下,加強終端能源消費(fei)的電氣化率(lv),並(bing)發揮我國能源資源稟賦優(you)勢(shi),利用可再(zai)生能源和清潔煤(mei)炭滿足終端電力需求,將有效提升能源安全水平。根(gen)據模型(xing)測算,若電氣化率(lv)提升1個(ge)百分(fen)點,有xing)jiang)低能源對外依存度0.5~1個(ge)百分(fen)點。

支撐新(xin)經(jing)濟發展。以數(shu)字(zi)經(jing)濟、智能經(jing)濟、共享經(jing)濟mei)吞逖榫jing)濟為代表的“新(xin)經(jing)濟”,是助力我國經(jing)濟高質量發展的“新(xin)生代”力量,也(ye)是社會發展現代化與智能化的驅動引(yin)擎。

在“新(xin)經(jing)濟”發展過程中,電能是信息采(cai)集、傳(chuan)輸、處理(li)、存儲的能量來源。在信息采(cai)集和傳(chuan)輸環(huan)節,5G等前沿(yan)技(ji)術將需要電能作為重(zhong)要支撐;在信息處理(li)和存儲環(huan)節,數(shu)據中心將消耗大量kang)緦浚017年我國數(shu)據中心總(zong)耗電量達到1200~1300千(qian)瓦•時[1],佔總(zong)用電量kang)%左(zuo)右(you)。可以預期,未來“新(xin)經(jing)濟”的發展將需要更大規模、更優(you)質、更可靠kang)牡縋苡yu)以支撐,電能將佔據“新(xin)經(jing)濟”領域主體能源的地位。

(文 湯芳 張寧(ning) 代紅才作者單位︰國網能源研究院 )

(以上僅代表個(ge)人(ren)觀點,不代表機構觀點)


原標題:國家ye)繽050︰“兩個(ge)50%”的深度解析

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