中国电力和能源可持续发展的最现实选择

中国电力和能源可持续发展的最现实选择(何祚庥：中国科学院院士，王亦楠：中国科学院电工研究所博士)一、我国能源和电力短缺形势严峻，已经成为经济高速发展的严重制约党的十六大提出了走新型工业化道路、到2020年我国国内生产总值(GDP)要实现比2000年翻两番的总目标。

我国2003年的能源消费总量为16.78亿吨标准煤，如果能源消费也随之翻两番，到2020年我国能源消费总量将达到近60亿吨标准煤。

我国常规能源(煤、石油和天然气)探明总资源量约8200亿吨标准煤，探明剩余可采总储量1500亿吨标准煤，按照2020年的能源消费总量计算，我国的常规能源仅能够满足我国25年的使用，也就是说，到2045年，我国的常规能源将消耗殆尽。

因此，能源消费翻两番将令我国的国情难以承受。

随着经济的高速发展，电力供需矛盾日趋突出。

2004年一季度，全国用电量4805亿千瓦时，与去年同期相比增长16.4%。

从区域用电量增长情况看，经济发达的长江、珠江三角洲地区用电量依然保持高速增长。

今年一季度全国有24个电网出现拉闸限电现象，比去年同期新增加了8个电网。

在浙江省的各市县企业每星期开工仅3-4天，缺电达40%-50%。

国家电力监管委员会预计今年的电力缺口在2000万千瓦，供需矛盾比去年更加突出。

即使采取电力需求管理等调配措施，通过“削峰添谷”的方式削减高峰负荷，虽然可以有效降低高峰时段的电力需求1000万千瓦，但仍然还有1000万千瓦的电力缺口。

需要特别注意的是，现阶段我国人均能源消费量只有世界人均能源消费水平的一半。

2000年中国人均发电量为1081千瓦时，美国为14199千瓦时，是中国的13倍多；而日本的人均发电量为8529千瓦时，是中国的8倍左右。

即使到2020年，我国的人均装机水平也只有0.6千瓦，这个水平只相当于2000年美国人均装机水平的20%、日本人均装机水平的29%。

在我国目前人均能源和电力消费水平还已经很低的情况下，能源和电力供需矛盾已经近在眼前，如果我们在未来发展中向发达国家看齐，能源和电力可持续发展的任务将更为艰巨。

能源安全和电力供给已经成为新世纪我国建设小康社会过程中一个十分紧迫的现实问题。

本文认为，解决能源和电力短缺的战略途径有两个：其一是从能源供给角度入手，即大力增加能源的供给。

从能源技术的角度来看，一个需要回答的问题是：哪一些能源才是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择呢？对于这个问题当前有各种各样的回答，有人主张发展核电，有人主张发展煤电，有人主张大力进口石油，有人主张发展水电。

虽然可再生能源也被提出来，但从能源和电力规划来看，可再生能源仅仅是一种“补充” 能源，在能源结构中从来都是扮演一个可有可无、小打小闹的角色。

然而，这样的部署是否正确？能否实现2020年能源消费翻一番的目标，还需要进一步的探讨。

其二是从能源消费角度入手，即大力倡导节能，节能的关键之一是尽快调整产业结构，将产业结构的重心转向低能耗、高附加值的第三产业；其二是依靠科技大力提高工业和第三产业的能源利用效率；但需要说明的是，节能只能缓解我国的能源和电力紧缺，而且从高能耗产业向低能耗产业过渡，有一个较长的转化期。

虽然人们普遍期望采取“节能”措施，以能源消费翻一番的代价来实现2020年我国GDP翻两番的总目标，但能否如愿实现还是个疑问。

二、常规能源是否是我国能源和电力可持续发展的最现实的战略选择？2002年全世界一次能源消费结构中，煤炭只占20.9%，而石油占40.3%，天然气占23.1%，核电占9.8%，水电占5.4%。

法国于2004年4月23日关闭了最后一座煤矿，从此结束采煤业，这是世界能源发展的一个缩影和重要标志。

世界能源的发展从烧薪柴到烧煤炭再到烧油气，遵循着高效、清洁的发展轨迹前行。

可持续发展的环保要求以及能源短缺的局面带来了全球能源多样化发展的格局，在继续发展常规能源的同时，新的可再生能源日益受到重视。

2002年的统计表明，全球水电发电量达到26644亿千瓦时(其中加拿大份额最多，达到3537亿千瓦时)，全球风能发电装机容量达到3108万千瓦，其中德国风电装机为1200万千瓦，占世界风电总容量的1/3以上，为世界之首；美国的地热发电达到285万千瓦，居全球之首。

这一动向引人注目。

当前发达国家都在大力推进可再生能源的发展。

欧盟计划到2010年新能源提供的电力比重要从目前的13.4%提高到22%。

德国政府计划到2010年可再生能源(其中主要是风力发电)的发电量占总发电量的12.5%，而2000年仅为6.25%；当前英国的煤电在英国电力中所占的比例已经从上个世纪90年代初的60%下降到35%左右，天然气发电则从10%以下提高到现在的35%，核电约占全国发电量的20%。

2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年英国的可再生能源发电量占英国总发电量的比重要从目前的3%提高到10%，2020年达到20%。

清洁、高效成为能源生产和消费的主流，世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。

而我国以煤炭为主的能源生产和消费格局却没有根本改变。

2002年我国一次能源生产和消费中，煤炭分别占70.7%、66.1%，石油分别占17.2%、23.4%，天然气分别占8.9%、7.8%。

而在我国电力部门的2010年规划中，煤电占80%，水电占14.8%，燃气电占2.7%，核电占2.1%，风电等可再生能源占0.4%；2020年规划中煤电占75%，水电占15.9%，燃气电占4.8%，核电占3.9%，风电等可再生能源占0.4%。

可以看出，我国以煤炭为主的低效能源结构与世界能源消费的主流方向有着很大的偏离。

那么，利用常规能源能否解决我国的能源和电力短缺呢？本文对我国常规能源发展的现状和潜力作一分析。

1、煤炭2003年我国能源消费总量为16.78亿吨标准煤，其中有近一半用于发电。

我国电力供应一直以火电为主，从1990年到2002年的13年间，火电发电量占全国当年发电量的比例超过80%。

随着新机组的不断投产，电煤占煤炭总量的比例平均每年增加2%。

煤电为主的电力结构，给国民经济带来了严重的环境污染。

从1980年到2001年，中国化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放量从3.94亿吨碳增加到8.32亿吨碳，年均增长率为3.62%；预计2020年中国二氧化碳排放量将达到14-19亿吨碳，年均增长率为3.0%-4.5%，并将跃居世界第一位。

2002年SO2的排放量高达1927万吨，2/3城市空气质量低于国家二级标准，酸雨问题尤为突出。

目前，全国90%的二氧化硫排放是燃煤造成的，大气中70%的烟尘是燃煤造成的，大气污染不仅造成土壤酸化、粮食减产和植被破坏，而且引发大量呼吸道疾病，直接威胁人民身体健康。

尤为严重的是，我国虽“号称”煤炭资源较为丰富的国家，煤炭总资源量的探明储量为8230亿吨标准煤，而剩余可采储量仅为1390亿吨标准煤，即使按照我国2003的开采速度16.67亿吨/年，我国的煤炭资源仅能维持83年。

如果煤炭消费也随着我国能源消费翻两番即68亿吨/年，则我国的煤炭资源仅能维持20年使用。

我国煤炭资源大多集中在“三西”地区(山西、陕西和内蒙古西部)，分布严重不平衡，仅运煤就占我国铁路部门年运输量的40%。

如果我国能源消费的增长还要以煤炭为主导，必将造成铁路运输的全面紧张。

2、石油和天然气严重问题是石油资源不足，天然气资源也不够丰富。

到2003年底，我国进口原油9000万吨，成品油2000万吨，共进口1.1亿吨，已经成为世界第二大石油进口大国，并且已经是第一进口大国美国的1/4。

如果我国石油进口量再增加一倍，将面临和美国在国际市场上争夺石油的局面，这必将成为国际政治和国际经济的头等重大问题。

我国能源发展如何绕过石油能源发展阶段是一个亟待解决的问题，我们将另行讨论。

3、水能据最新普查结果，我国水能资源经济可开发量为3.9亿千瓦，年发电量1.7万亿千瓦时，我国2003年发电装机容量3.85亿千瓦，总发电量1.9万亿千瓦时。

即使我国水能全部开发利用的话，也不过使我国的发电装机容量和年发电量翻一番，靠水能解决我国的电力短缺并不现实。

此外，水电资源大多集中在西南地区，开发西部水电，实施西电东送是有效缓解东部沿海地区的电力供需矛盾的一项重大战略措施。

但是，要满足沿海地区的电力需求，仅靠西电东送是不够的，一是因为电量输送有限，即使经过努力，届时西电东送最多也只能占全部用电量的20%左右，二是长距离电力输送，电力安全、事故处理和调峰手段的选择也不容忽视。

4、核能核能问题与石油天然气相似，关键是我国天然铀资源短缺。

大力进口天然铀将碰到和进口石油天然气一样甚至更为严重的困难。

出路之一是发展各种能增殖核燃料的新型中子堆。

当前的问题是，我国现在部署的钠冷却的快中子堆技术，其增殖系数较低，不能满足需求，而较为先进的铅冷却技术却没有掌握。

三、综合资源、技术、经济、环保四方面的因素，大规模发展风力发电是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择从20世纪90年代开始，世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。

近几年世界能源消耗增长趋势如表1 所示。

表1：1995-2002年间能源消耗增长趋势(按来源分类) 近几年来，太阳能光电以高达30.9%的年增长率位居第一，风力发电紧随其后，年增长率高达30.7%(如果考察1997-2002年间的增长趋势，风电的年平均增长速度高达33.2%，高于太阳能光电池的增长速度)，而煤电、水电、核电的年增长率不到1%，石油和天然气发电仅为2%左右。

因此20世纪末国际一些能源专家预言：就能源、电力而言，21世纪将是可再生能源的世纪。

太阳能电池的成本几十年来虽然一直在下降，但是下降速度一直滞后于风能发电的下降速度很多年，使得太阳能生产的电在价格上仍然高于风力和燃煤生产的电。

如果太阳能电池的成本能迅速降低，它将会和风力发电一起成为世界能源经济的一个主要成员。

至于生物质能、地热能和潮汐能，目前应用还非常有限，暂不作讨论。

1、国外风电发展现状风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量每年增长超过30%。

到2003年初，全球风力发电装机容量达到3200万千瓦，亦即其总量已经相当于32座标准的核电站，足以供应1600万欧洲普通家庭或4000万欧洲居民的电力需求。

1997-2002年世界风电市场的增长情况参看表2。

几年来，风力发电的发展不断超越其预期的发展速度。

由表2可见，过去5年中全球风电累计装机容量的平均增长率，一直保持在33%，而每年新增风电装机容量的增长率则更高，平均为35.7%。

最近，欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12--关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，期望并预测2020年全球的风力发电装机将达到12.31亿千瓦(注意：这是2002年世界风电装机容量的38.4倍)，年安装量达到1.5亿千瓦，风力发电量将占全球发电总量的12%。