趨勢1:在能源供給側,非水新能源快速發(fā)展,條件較好的項目與傳統化石能源發(fā)電相比,在5—10年后將具有經(jīng)濟上和應用上的競爭力,如果將碳價(jià)考慮在內,競爭能力將進(jìn)一步增強。我國能源轉型將會(huì )改變以油氣替代煤炭的傳統替代階段,加速進(jìn)入非化石能源替代煤炭、石油階段。預計在2035年左右,非化石能源發(fā)電量約占全部發(fā)電量的50%。
趨勢2:電力工業(yè)的功能性質(zhì)已經(jīng)由傳統的保障國民經(jīng)濟發(fā)展及人民生活水平提高對電力供應的量、質(zhì)要求(公用性、基礎性),拓展為促進(jìn)能源系統綠色化,進(jìn)一步成為能源工業(yè)的主體和循環(huán)經(jīng)濟的核心。
趨勢3:在能源及電力需求方面,電能占終端能源消費比重將持續提高,預計到2035年比重將接近40%,2050年超過(guò)50%,成為能源消費的絕對主體。
當前我國與發(fā)達國家電能在終端能源消費中的比重持平,且我國還略高于英國等發(fā)達國家。這種現象使一些專(zhuān)家認為,我國電能占終端能源比重不會(huì )再提高。筆者認為,發(fā)達國家天然氣在終端能源消費中的比重約為25%,而我國在7%左右,我國計劃在2020年力爭達到10%,2030年達到15%左右。制約天然氣發(fā)展的主要因素是資源、價(jià)格以及相對于可再生能源碳排放仍然較高的特性。要提高我國終端能源消費的清潔化,需要同步提高可再生能源發(fā)電比重及電能在終端能源消費中的比重。
趨勢4:隨著(zhù)新電氣化時(shí)代的到來(lái),電能需求還有較大空間。我們既要解決人民美好生活需要所面臨的電力不平衡不充分問(wèn)題,又要滿(mǎn)足完成工業(yè)化對電力的需要,還要滿(mǎn)足未來(lái)能源消費以電力為主體的需要,電力在較長(cháng)時(shí)期還要較快速發(fā)展。從1978年到2017年我國電力消費彈性系數(全社會(huì )用電量增速/GDP增速)來(lái)看,各年的彈性系數值在0—2之間,且年際間波動(dòng)較大,體現不出電力消費是經(jīng)濟增長(cháng)“晴雨表”的穩定關(guān)系;但10年滑動(dòng)平均彈性系數曲線(xiàn)在0.8—1.2之間,且呈現出較規律性的波動(dòng),既反映出了“晴雨表”特性,也反映出彈性系數的周期性變化。
雖然從發(fā)達國家的經(jīng)驗看,隨著(zhù)現代化程度的提高,彈性系數將稍小于1,但我國是一個(gè)14億人口的大國,第二產(chǎn)業(yè)用電量比重雖然隨著(zhù)現代化進(jìn)程的發(fā)展會(huì )持續下降,但在中長(cháng)期應當維持在約50%左右。同時(shí)考慮到未來(lái)能源使用的電能化以及智能設備大發(fā)展和電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展,電能應用將還會(huì )有較大空間。尤其是當電能與能源、物質(zhì)反向轉換時(shí),電量增長(cháng)空間更大。2013年我曾寫(xiě)文章預測2020年全社會(huì )用電量將達到7.5萬(wàn)億千瓦時(shí),在當時(shí)被認為是一個(gè)高得離譜的預測,但現在看來(lái)可能最接近實(shí)際。經(jīng)過(guò)分析,我仍然維持我2013年時(shí)對全社會(huì )用電量的預測,即2030年為11萬(wàn)億千瓦時(shí),2040年14萬(wàn)億千瓦時(shí),2050年將達到16萬(wàn)億千瓦時(shí)。這個(gè)數據還不包括未來(lái)所有儲能裝置的用電,否則這個(gè)數據還將更高。
趨勢5:電力發(fā)展約束將發(fā)生根本性變化,我國火電(煤電)機組的技術(shù)水平已是世界先進(jìn)、甚至領(lǐng)先,污染控制技術(shù)也是世界先進(jìn),常規污染排放對空氣質(zhì)量的影響這個(gè)傳統的制約電力發(fā)展的最大因素已經(jīng)轉變。同時(shí),提高能源轉換效率、減少水資源等消耗的空間也大大減少,電力行業(yè)將逐步過(guò)渡到碳約束和以碳減排為統領(lǐng)的節能減排新階段。
現有的技術(shù)和經(jīng)濟條件下,常規污染物排放和有可能造成嚴重污染的重金屬排放以及其他環(huán)境問(wèn)題都可以較好解決。進(jìn)一步解決污染問(wèn)題的思路是投入與產(chǎn)出是否合算問(wèn)題(這個(gè)合算包括了環(huán)境效益),總體來(lái)看還是要科學(xué)合理地以環(huán)境質(zhì)量要求(也在不斷變化中)為依據,以技術(shù)經(jīng)濟條件為約束,科學(xué)制定排放標準,科學(xué)開(kāi)展環(huán)境治理。過(guò)度的治理要求和不顧條件的擴大某種技術(shù)的應用范圍,對企業(yè)施加不合理的壓力,對環(huán)境造成的副作用將會(huì )加大甚至得不償失。
有人認為單位GDP能耗指標方面我國與發(fā)達國家相比還有較大差距,但這種差距在能源電力生產(chǎn)領(lǐng)域以及鋼鐵、有色、建材等領(lǐng)域強度節能已經(jīng)幾無(wú)空間,降低這個(gè)復合性指標的值,要在“分母”上下功夫,即在經(jīng)濟結構上下功夫,而不是在分子上持續加大投入實(shí)施節能改造。
趨勢6:電力生產(chǎn)和輸送布局由大范圍資源優(yōu)化配置(如西電東送),逐步過(guò)渡到大范圍資源優(yōu)化配置與分布式、就地平衡并舉,再發(fā)展到以就地平衡為主,但大范圍優(yōu)化配置清潔低碳電力仍然是中國能源戰略安全和資源綜合優(yōu)化利用的重要選擇。
第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然是中國未來(lái)最大的用電方面,而第二產(chǎn)業(yè)布局不僅受能源需求的制約,也受其他資源和地域的制約。同時(shí),由于中國清潔能源分布的特點(diǎn),以及未來(lái)電能與其他能源(如氫能)之間互相轉換和與其他資源的優(yōu)化匹配,也需要有大范圍資源優(yōu)化配置電力的能力。
趨勢7:電力系統運行模式發(fā)生根本性變化,隨著(zhù)能源電力轉型持續推進(jìn),能源側、電力生產(chǎn)和供應側、電力需求側這三方面的融合度不斷加大,形成的新能源發(fā)電、分布式電力系統、儲能儲電、綜合能源服務(wù)的部分不斷擴大。電力需求側管理(DSM)將逐步過(guò)渡到需求響應(DR)階段,再過(guò)渡到供需耦合的階段。在供需耦合階段,非水可再生能源發(fā)電將成為電力、電量的主體,且與核電、大型水電、氣電、煤電、分布式電源、儲電等共同構成多元化的中國新型電力系統。
在傳統電力管理模式中,體制背景是計劃經(jīng)濟或者以計劃管理為主,電價(jià)由政府完全控制到重點(diǎn)控制,技術(shù)背景逐步發(fā)展到自動(dòng)化、信息化階段。在供需耦合階段,體制背景將是以市場(chǎng)經(jīng)濟為主體,除極少部分電價(jià)由政府控制外基本上以市場(chǎng)確定,而技術(shù)背景進(jìn)入到“云大物移智”(云計算、大數據、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能城市)階段。
趨勢8:儲能儲電決定能源及電力系統轉型的進(jìn)程和形態(tài),儲能將快速、大規模在電網(wǎng)側、發(fā)電側、用戶(hù)側全面發(fā)展,對于保障電力系統穩定,促進(jìn)能源低碳轉型,促進(jìn)全社會(huì )低碳發(fā)展將起到關(guān)鍵作用。
儲能的發(fā)展不僅解決了可再生能源發(fā)電、上網(wǎng)及消納問(wèn)題,而且對于提高核電、煤電機組的可靠、經(jīng)濟運行都將發(fā)揮重要作用,可使煤電機組的利用小時(shí)數達到6000小時(shí),從而進(jìn)一步減少了煤電裝機容量,或者促進(jìn)加快淘汰高碳排放的火電機組。多種儲能的快速發(fā)展,由于具有替代性,需要政府部門(mén)和企業(yè)對火電機組的靈活性改造有理性考慮,防止大范圍“一刀切”,從而降低機組的高效性能。
由于動(dòng)力電池具有快速放電特性,其快速發(fā)展將大為改善電網(wǎng)的調節性能和電能質(zhì)量,當有較大規模的動(dòng)力電池儲電用于電網(wǎng)調節時(shí),對于推進(jìn)電網(wǎng)系統和整個(gè)電力系統的運行模式變革將具有本質(zhì)性影響。
趨勢9:電動(dòng)汽車(chē)將持續快速發(fā)展,與電力系統形成深度互動(dòng),尤其是智能電動(dòng)汽車(chē)與新型電池、充電設施的互動(dòng)性推進(jìn),將促進(jìn)社會(huì )生活方式的重大變革,也進(jìn)一步促進(jìn)電力系統加快向供需耦合的方向“進(jìn)化”。
趨勢10:電力系統將不斷演變,2025年左右電力將是以智能電網(wǎng)為基礎的電力系統;2035年左右將是以智能電網(wǎng)為核心、能源互聯(lián)網(wǎng)為基礎的能源系統;2050年左右將是與其他能量、物質(zhì)、交通、信息高度融合的綜合性系統。新電氣化時(shí)代將成為新時(shí)代的主要標志。