劉曉龍 崔磊磊 葛琴

摘要中國中東部地區(qū)是能源的負(fù)荷中心，其能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化事關(guān)中國能源革命的成敗。長期以來，西電東送和北煤南運(yùn)成為習(xí)慣，國家已給予足夠重視。然而，由于對西部能源的過度開采，造成了環(huán)境的嚴(yán)重破壞。同時(shí)，大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送煤和電，勢必降低能源利用的效率并增加成本。本文利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析了中國中東部地區(qū)能源供需現(xiàn)狀及特征，發(fā)現(xiàn)中東部地區(qū)化石能源嚴(yán)重依賴外部供給，電力不能滿足自給且本地電力以煤為主，非化石能源利用比例過低。為此，本文提出了將“遠(yuǎn)方來”與“身邊來”相結(jié)合的戰(zhàn)略新思路，即充分發(fā)展本地可再生能源，輔以西電東送和北煤南運(yùn)來解決中國中東部能源問題。為了驗(yàn)證這一思路的可行性，本文深入分析了中東部地區(qū)各種可再生能源資源開發(fā)潛力，可再生能源開發(fā)的成本，以及典型國家和地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)等因素，認(rèn)為中國中東部地區(qū)完全有可能做到能源高比例自給。為了實(shí)現(xiàn)中國中東部地區(qū)能源高比例自給，本文提出了節(jié)能提效優(yōu)先，發(fā)展集中式智能化電網(wǎng)和分布式微網(wǎng)，以及通過局域的“虛擬電廠”，利用大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)將源、儲、調(diào)、用等統(tǒng)管起來的主要途徑。最后從強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，加大對新業(yè)態(tài)和新模式的支持，以及加大國際合作力度等方面給出了政策措施建議。本文特別強(qiáng)調(diào)，中國中東部地區(qū)逐步降低煤電比例，提高可再生能源比例是一個(gè)漫長過程，需要各方下定決心付出巨大努力，需要切實(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念和習(xí)慣。同時(shí)，也需要國家有關(guān)部門科學(xué)評估、認(rèn)真規(guī)劃、理順體制和政策支持。

關(guān)鍵詞可再生能源;能源戰(zhàn)略;西電東送;北煤南運(yùn);能源自給

中圖分類號TK01

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1002-2104（2019）06-0001-09DOI：10.12062/cpre.20190331

中國中東部地區(qū)是經(jīng)濟(jì)社會相對發(fā)達(dá)的地區(qū)，同時(shí)也是能源負(fù)荷很重的地區(qū)。然而，中東部地區(qū)化石能源稟賦差，可再生能源發(fā)展緩慢，消費(fèi)的煤炭、石油和天然氣等化石能源，以及很大部分電力需要外部供給。中東部地區(qū)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化是中國能源革命的重要環(huán)節(jié)，事關(guān)中國能源革命的成敗。長期以來，國家實(shí)施“西電東送”和“北煤南運(yùn)”工程，重點(diǎn)解決中東部地區(qū)能源資源匱乏的問題，并給予了足夠的重視。“西電東送”在西部大開發(fā)的重點(diǎn)工程中工程量最大、投資額最多，從2001—2010年的10年間，總投資超過5200億元[1]。截至2015年底，“西電東送”規(guī)模達(dá)1.4億kW，到2020年將達(dá)到2.7億kW左右[2]。根據(jù)中國鐵路總公司制定的《2018—2020年貨運(yùn)增量行動(dòng)方案》，到2020年，全國鐵路貨運(yùn)量達(dá)47.9億t。其中，全國鐵路煤炭運(yùn)量達(dá)到28.1億t，較2017年增運(yùn)6.5億t，占全國煤炭產(chǎn)量的75%，較2017年產(chǎn)運(yùn)比提高15個(gè)百分點(diǎn)[3]。不可否認(rèn)，西電東送和北煤南運(yùn)將中國西部地區(qū)能源資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。但是，由于對西部能源的過度開采，造成了當(dāng)?shù)丨h(huán)境的嚴(yán)重破壞，同時(shí)，大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送煤和電，勢必降低了能源效率，增加了成本。為此，本文提出將“遠(yuǎn)方來”與“身邊來”相結(jié)合，即充分發(fā)展本地可再生能源，輔以“西電東送”和“北煤南運(yùn)”，總結(jié)出中國中東部能源發(fā)展戰(zhàn)略的新思路。在總結(jié)中國中東部地區(qū)能源供需現(xiàn)狀及特征的基礎(chǔ)上，通過對中東部地區(qū)可再生能源資源量的統(tǒng)計(jì)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的分析，以及國內(nèi)外案例的研究，深入分析了能源高比例自給的可行性和主要實(shí)現(xiàn)途徑，并提出相關(guān)措施建議。

1我國中東部地區(qū)能源供需現(xiàn)狀及特征

中東部地區(qū)是中國經(jīng)濟(jì)社會相對發(fā)達(dá)的地區(qū)。北京、天津、河北、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、河南、安徽、江西、湖北和湖南等中東部省市的國土面積為175.32萬km2，占全國國土面積的18.26%。2016年的GDP約54.59萬億元，占全國GDP的比例近3/4;人口約為8.17億，占全國人口總數(shù)的59.08%;能源消費(fèi)量約為26.76億tce，約占全國能源消費(fèi)總量的61.4%（見表1）。中東部地區(qū)人均能耗與全國人均能耗持平，但按照能耗空間密度（即單位國土面積上的能源消耗）來說，中東部地區(qū)是全國平均值的3.36倍，是除中東部以外地區(qū)平均值的7.11倍。為此，解決好中東部地區(qū)的能源問題，對推進(jìn)能源革命和生態(tài)文明建設(shè)意義重大。

相對于西部地區(qū)，中東部地區(qū)的能源具有如下特征。

特征一：化石能源嚴(yán)重依賴外部供給。2016年，中國中東部地區(qū)化石能源生產(chǎn)情況如表2所示。煤炭、石油和天然氣的產(chǎn)量分別為5.15億t、0.82億t和144.2億m3，分別只占全國產(chǎn)量的15.10%、41.15%和10.53%。中東部地區(qū)化石能源凈調(diào)入比重（凈調(diào)入量=調(diào)入量-調(diào)出量，負(fù)值表示凈調(diào)出量及凈調(diào)出比重。對于凈調(diào)入省份，凈調(diào)入比重=凈調(diào)入量/（產(chǎn)量+凈調(diào)入量+凈進(jìn)口量）;對于凈調(diào)出省份，凈調(diào)出比重=凈調(diào)出量/（產(chǎn)量+凈進(jìn)口量）），如表3所示。可見中國中東部各省市煤炭、石油和天然氣基本依賴外部供給。對于煤炭來講，絕大部分省市的凈調(diào)入比重大于70%，近一半超過80%，其中江蘇和湖北甚至超過90%，中東部省市煤炭平均自產(chǎn)量與凈調(diào)入之比大約為1∶3。對于石油來講，除了天津、山東兩個(gè)產(chǎn)油區(qū)，以及福建基本實(shí)現(xiàn)自給自足外，中東部其他省市石油全部依賴外部供給，其中湖北省石油的凈調(diào)入比重甚至達(dá)到97%以上，中東部省市石油平均自產(chǎn)量與凈調(diào)入量之比大約為1∶1。對于天然氣來講，大部分省市的凈調(diào)入比重大于90%，近一半的省市100%需要外部供給，中東部天然氣平均自產(chǎn)量與凈調(diào)入之比大約為1∶8。從以上分析可以看出，中東部地區(qū)除了極個(gè)別省市的石油在滿足本省市需求的情況下可以實(shí)現(xiàn)對外輸送外，其他所有省市的煤炭、石油和天然氣等化石能源嚴(yán)重缺乏，需要大量外部供給才能滿足本地能源消費(fèi)需求。

特征二：電力不能滿足自給，并且本地電力以煤電為主。2016年，中東部地區(qū)的電力消費(fèi)量為3.81萬億kW·h，占全國電力消費(fèi)量的64.35%（見表1），而發(fā)電量為3.39萬億kW·h，占全國發(fā)電量的57.27%（見表2），電力不能滿足自給，但是缺口不是很大。從表4可以看出，除了安徽和湖北兩省在滿足本省需求有部分剩余電力可對外輸送，以及福建有少量剩余電力外，中東部其他省市的電力都需要輔以外部供給，尤其是北京和上海等一些省市的電力凈調(diào)入比重高達(dá)40%以上。總體來說，中東部地區(qū)電力平均自產(chǎn)量與凈調(diào)入量之比約為4∶1。然而，除了極個(gè)別省市的火力發(fā)電占比近總發(fā)電量的一半外，中東部其余省市火電占比相當(dāng)之大，一半的省市火電占比達(dá)90%以上，基本上全部發(fā)電量來自火電。中東部省市的平均火力發(fā)電占總發(fā)電量的比例是80.61%。特別值得一提的是湖北和安徽，這兩個(gè)省產(chǎn)生的電力除了滿足本省需求外，還有一部分可以外供。對于湖北省來說，盡管本省的水資源非常豐富，然而火電的發(fā)電比例也占到全部發(fā)電量的42.04%。對于天津和上海來講，火電的比例更是達(dá)到驚人的98%。

特征三：非化石能源利用比例過低。表5給出了2016年中東部各省市分電源發(fā)電裝機(jī)容量及占比?？梢钥闯觯?、湖南、福建、江西、廣東、浙江水電相對豐富，尤其是湖北和湖南的水電裝機(jī)分別占到本省裝機(jī)容量總量的1/2和1/3以上;福建、廣東和浙江沿海地區(qū)的核電裝機(jī)占到本省的10%左右;而河北、山東、江蘇和江西的風(fēng)能和太陽能的裝機(jī)占到本省的10%以上?？梢哉f，這些省市利用本地不同資源稟賦的優(yōu)勢，在可再生能源開發(fā)利用方面有所建樹，然而，中東部各省市絕大部分以煤電為主，一半省市的煤電裝機(jī)容量占比在85%之上;只有湖北省的火電裝機(jī)容量占比低于50%，為39.94%。即使算上核電，除了河北和福建外，其他中東部省市的非水可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占比都低于15%，大部分只占百分之幾。如果按照發(fā)電量算（見表4），中東部很多省市的風(fēng)電和太陽能等非水可再生能源發(fā)電量占比僅為1%～3%。

總體來說，中國中東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會較為發(fā)達(dá)，但化石能源稟賦差，可再生能源發(fā)展緩慢，消費(fèi)的煤炭、石油和天然氣等化石能源，以及很大部分電力需要外部供給。為此，在保證經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，是否可以通過充分發(fā)展本地能源尤其是可再生能源，逐步改變能源以外供為主的現(xiàn)狀？如果中東部地區(qū)的能源可以實(shí)現(xiàn)高比例自給，西部能源則可以集中助推本地產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這對緩解中東部和西部發(fā)展不平衡、不充分的現(xiàn)狀具有重要意義，也將決定著中國能源革命的成敗。為此，本文擬研究中東部地區(qū)高比例自給的可行性及其主要途徑。

2我國中東部地區(qū)能源高比例自給的可行性研究

中國中東部地區(qū)能源自給具有很多優(yōu)勢，且面臨新的形勢。中東部地區(qū)是太陽能光伏、陸上風(fēng)電、生物質(zhì)、地?zé)?、部分水電等可再生能源的潛力區(qū)，是海上風(fēng)電、海洋能發(fā)展的優(yōu)勢區(qū)，是核能發(fā)展的優(yōu)先區(qū)，是天然氣（含非常規(guī)）和LNG的進(jìn)口區(qū)，是能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式能源網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)與能源相結(jié)合的先行區(qū)，是節(jié)能提效的帶頭區(qū)，這些為中東部地區(qū)實(shí)現(xiàn)能源高比例自給提供了可行性。隨著可再生能源開發(fā)成本的逐漸下降，儲能技術(shù)的發(fā)展，可再生能源利用的經(jīng)濟(jì)性越來越高，這為中東部地區(qū)實(shí)現(xiàn)能源高比例自給創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)性。此外，隨著中國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和優(yōu)化，節(jié)能技術(shù)和能源效率的不斷提升，新業(yè)態(tài)和新模式的不斷涌現(xiàn)，中東部地區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)比重不斷下降，第二產(chǎn)業(yè)比重下降的同時(shí)，綠色低碳產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，這些都為中東部地區(qū)能源高比例自給提供了極大的可能性。

2.1中東部地區(qū)本地可再生能源資源開發(fā)潛力巨大及其區(qū)位優(yōu)勢明顯

如表6所示，在考慮低風(fēng)速區(qū)域資源潛力下，中東部地區(qū)陸上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為8.96億kW。此外，海上風(fēng)能資源主要分布在中國東南沿海，尤以臺灣海峽最為豐富。水深在5～25m范圍內(nèi)的風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)量可以達(dá)到約2.1億kW[4]。2017年，中東部地區(qū)陸上風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)容量為4669萬kW，僅占陸上風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量的5.21%;海上風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)為202萬kW，僅占海上風(fēng)能技術(shù)可開發(fā)量的0.96%[5]。

根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所公布的數(shù)據(jù)測算，中東部地區(qū)集中式光伏電站可開發(fā)潛力為3.58億kW，這是基于中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心太陽能光伏發(fā)電資源潛力，綜合考慮可利用土地、開發(fā)成本、送出條件等因素，對集中式光伏電站裝機(jī)潛力進(jìn)行評估測算的結(jié)果，但山東省集中式光伏開發(fā)潛力數(shù)據(jù)缺失。分布式光伏裝機(jī)潛力為5.31億kW，其中建筑分布式光伏發(fā)電裝機(jī)潛力3.38億kW，其他分布式光伏發(fā)電裝機(jī)潛力1.92億kW。分布式光伏資源潛力包含建筑分布式和利用魚塘水面、農(nóng)業(yè)大棚、高速公路以及鐵路沿線等區(qū)域的其他分布式光伏。對于建筑分布式資源潛力，主要基于建筑面積統(tǒng)計(jì)（2014年500億m2），考慮未來城鎮(zhèn)化率速度、年新增建筑面積、可利用面積以及建筑能耗基數(shù)等因素推算;對于其他分布式光伏，主要基于漁業(yè)養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)大棚統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，考慮不可開發(fā)等因素測算。2017年，中東部地區(qū)集中式光伏電站累計(jì)并網(wǎng)容量僅為4190萬kW，僅占集中式光伏電站可開發(fā)潛力的11.7%;分布式光伏電站累計(jì)并網(wǎng)容量僅為2657.7萬kW，僅占分布式光伏電站可開發(fā)潛力的5%[5]。

全國可作為能源利用的農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機(jī)廢棄物等生物質(zhì)資源總量每年約4.6億tce。截至2015年，生物質(zhì)能利用量約3500萬tce，即全國平均生物質(zhì)能利用率為7.6%[6]。據(jù)估計(jì)，中東部的生物質(zhì)能利用率和全國平均利用率相當(dāng)。

據(jù)國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評價(jià)結(jié)果[7]，全國336個(gè)地級以上城市淺層地?zé)崮苣昕砷_采資源量折合7億tce;全國水熱型地?zé)豳Y源量折合1.25萬億tce，年可開采資源量折合19億tce;埋深在3～10km的干熱巖資源量折合856萬億tce。2015年底，全國淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e達(dá)到3.92億m2，其中，中東部地區(qū)為2.38億m2;全國水熱型地?zé)崮芄┡娣e達(dá)到1.02億m2，其中中東部地區(qū)為0.69億m2。2015年，全國地?zé)崮苣昀昧績H約2000萬tce。

根據(jù)第二次全國沿海潮汐能資源普查和中國沿海農(nóng)村海洋能資源區(qū)劃的數(shù)據(jù)，中國沿岸可開發(fā)潮汐能總裝機(jī)容量為2180萬kW，其中東部地區(qū)為2000萬kW。年發(fā)電量為624億kW·h，其中東部地區(qū)為570億kW·h。主要集中在東南沿海，以福建、浙江最多。本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)只包含港灣內(nèi)的資源，在港灣外沿岸廣闊的灘涂上還有數(shù)量可觀的潮汐能資源尚未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。中國沿岸的波浪能資源平均理論功率為1284.3萬kW，其中東部地區(qū)為750萬kW，近海及毗鄰海域?qū)嶋H可供開發(fā)的波浪能有效功率為5.74～57.4億kW。中國沿岸潮流能資源理論平均功率為1395萬kW，其中東部地區(qū)為993萬kW。中國近海及毗鄰海域溫差能資源可開發(fā)裝機(jī)容量約為3.595～3.73億kW，其中90%以上分布在南海，其次是東海。全國沿岸鹽差能理論功率約為1.14億kW，其中東部地區(qū)為1.11億kW[8]。根據(jù)《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出的目標(biāo)，到2020年，全國海洋能總裝機(jī)規(guī)模超過5萬kW[9]。