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湖北能源集团是央企吗 【深度】未来20年中国能源需求预测:涉及火电、水电、风电、核电等

来源:《当代石油石化》2016-10-21 10:1136
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1 分部门能源需求预测

目前,从事能源研究的机构和预测报告众多,为与不同能源研究机构的研究结果具有可对照性,便于读者分析参考,本文参照IEA等国际能源研究机构,将终端能源消费部门划分为:工业(包括建筑业和农林牧渔业)、居民生活、商业服务和交通运输业。由于我国能源统计口径与国际惯例略有不同,本文以《中国能源统计年鉴2015》为基础,对终端消费部门进行了合并调整:一是将原有交通、运输、仓储及邮电业的交通能源消费归入交通运输部门,将工业、建筑业消费汽油和柴油的一部分,及生活消费和农林牧渔水利业消费汽油的全部,生活消费柴油的绝大部分,其他行业汽油消费和柴油的一部分,并入交通运输部门的能源消费中。二是将交通运输、仓储及邮电通讯业除交通能源消费外的用能部分、批发和零售贸易业、餐饮业和其他合并为商业服务业用能。

1.1 工业部门——技术进步、产业结构升级带来能效提高是抑制工业能耗过度增长的驱动力

目前,我国能源消费主要集中在第二产业,工业和建筑业能源消费约占一次能源消费总量的67%(而美国仅占33%),仅钢铁行业就占消费总量的18%左右,超过交通运输能源消费,也超过居民生活用能和商业服务业能源消费的总和。当前,我国正处于工业化中期的后半阶段,在未来较长的时期里,一方面我国仍将随着工业化进程的推进,拉动能源需求增长;另一方面,随着后工业化时期到来,能效提高驱动能源消费下降。

工业能源消费主要集中在少数高耗能行业,包括:黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、非金属矿物制品业、有色金属冶炼及压延加工业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、电力、热力的生产和供应业、煤炭开采和洗选业、纺织业,上述行业能耗占工业能耗总量的80%左右。

未来我国将着力通过产业结构优化和转型升级,提高产业创新能力和技术水平,改变产品附加值低、产能过剩、高端产品供给不足的状况,提升工业体系整体质量。我国工业的发展将主要表现为工业内部结构的不断升级和优化,一方面高耗能产业将通过技术改造,不断提高能源利用效率;另一方面,清洁、低碳的战略性新兴产业也将逐步替代部分高耗能、重污染产业。

在节能情景下,我国产业结构将不断优化,工业部门能效提高较快,钢铁和水泥的产量在2020年前后进入平台期,有色和化工行业的增速也将放缓。在此情景下,一方面能效将大幅度提高,2014–2020年工业能耗年均仅增长0.9%左右,2020年后出现下降,2020–2035年年均下降0.3%;另一方面清洁能源和可再生能源的利用比重将大幅度提升,电力和天然气所占比重由22%提高至30%左右。工业能耗占终端能源消费的比例将从2014年的70%降至2035年的60%。

在低碳情景下,我国产业结构将得到快速优化,工业部门能效大幅提高,特别是钢铁、非金属矿产品(主要是水泥)等高耗能产业能效提高较快,在2014年已进入平台期,有色和化工行业的增速缓慢。在此情景下,2014–2020年工业能耗保持平稳,2020年后出现下降,2020–2035年年均下降0.7%;清洁能源和可再生能源的利用比重将大幅度提升,电力和天然气所占比重由22%提高至33%左右。工业能耗占终端能源消费的比例将从2014年的70%降至2035年的55%左右。2035年工业能源消费预测见图1。

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1.2 居民和商业服务业——未来城镇化进程将拉动生活能源消费,低碳和谐发展将促进消费结构转型

1978–2015年,中国城镇化率以年均0.99个百分点的速度增长,处于世界最快水平。2015年中国城镇化率达56.1%,与世界平均水平相当。

从世界角度看,城镇化率达到50%以后将进入发展的高级阶段,不但人口进入城市,而且为城市人口提供全面的工作生活基础环境。德国城镇化率从50%发展到70%经历了60多年,美国城镇化率的这一进程则超过了40年,发达国家中只有日本用了不到20年的时间完成了从50%到70%的城镇化阶段。“十八大”以后,中国把加快城镇化建设作为转型发展的重要内容之一,再辅以拉动内需的转型,中国未来有可能用不到20年的时间达到70%的城镇化率。

高速的城镇化进程给能源需求带来了巨大的挑战,从生活用能角度看,2014年我国生活能源消费为2.5亿吨标准煤,占终端能源消费总量的7.1%,其中城镇能源消费量占总生活能源消费量的70%左右。从城镇建设角度来看,基础设施、房屋建筑、交通等方面建设的快速发展,必将消耗大量水泥、钢铁、煤炭等高能耗产品,使中国能源消费总量继续保持增长态势。

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在节能情景下的居民生活用能,尽管人均居住面积和生活水平不断提高,但建筑节能和家电能效水平提高将减缓生活能源消费增速,预计到2035年,城乡居民生活能源消费将增至4.2亿吨标煤,年均增长2.5%左右。

在低碳情景下的居民生活用能,太阳能等分布式能源将得到较大范围推广,建筑和家用电器能效也将进一步提高,预计2035年城乡居民生活能源消费将比节能情景减少3 000万吨标煤,达3.9亿吨标煤,年均增长2.1%。2035年生活能源消费预测见图2。

在节能情景下的商业服务业用能,预计2035年,商业服务业的快速发展将导致其能源消费量持续增长,达到3.3亿吨标煤。其中:清洁能源所占比重将显著上升,2014–2035年,天然气比重将由16%升至20%,电力比重将由40%升至57%,煤炭所占比重显著下降,将由29%降至12%。

在低碳情景下的商业服务业用能,预计2035年商业服务业能源消费达到3.1亿吨标煤。其中:清洁能源所占的比重将显著上升,2014–2035年,天然气比重将由16%升至25%,电力比重将由40%升至58%,煤炭所占比重显著下降,由29%降至5%。2035年商业服务业能源消费预测见图3。

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1.3 交通运输——能源需求不断增长,燃料来源更加多元化

目前,我国交通运输的能源需求绝大部分为石油,约占91%;其次为天然气,约占4%;电力在我国交通运输能耗中所占的比例在3%左右,主要来自铁路,约占整个交通运输业用电量的50%,其他来自城市轨道交通、公交电车等交通工具(包括固定设备和车站等场所用电);其他能源需求为生物燃料和煤炭等,合计约占2%。

决定交通运输业能源消费的因素包括交通运输量、交通运输模式、交通工具的能效水平以及管理模式。经济发展程度、人口规模和城市化程度决定了交通运输量;居民收入水平、消费习惯和交通设施状况影响了交通模式的选择;交通工具的能源效率水平高低则与技术进步有关,实际运行效率又受到路况、驾驶者习惯、管理方式等其他因素的影响。

衡量交通运输量的高低有客、货运量和客、货运周转量两类指标,客、货运量是反映运输业为国民经济和人民生活服务的数量指标;客、货运周转量指在一定时期内,由各种运输工具运送的旅客、货物数量与相应运输距离乘积的总和。本文在进行交通用能预测时采用客、货运周转量作为交通需求指标。随着经济社会的发展,中国的客货运输量还将经历长期快速增长,2030年后增速才会下降。未来在交通运输规模迅速增长的前提下,尽管能源利用效率不断提高,但交通运输能源需求总量仍会持续增长。此外,交通运输能耗结构趋向多元化,天然气、电力和生物燃料等替代能源所占比重将不断提高。

节能情景下,预计到2035年,我国交通运输能源需求将由2014年的4.3亿吨标煤上升至7.6亿吨标煤;电动汽车保有量将达到3 000万辆;天然气、电力和生物燃料的比重将由2014年的9.0%上升至13.5%;石油仍将是交通运输的主导燃料,但其比重将从2014年的91.0%降至86.5%。

低碳情景下,预计到2035年,我国交通运输能源需求将由2014年的4.3亿吨标煤升至7.0亿吨标煤;电动汽车保有量达到7 000万辆;天然气、电力和生物燃料的比重将由2014年的9%升至22%;石油占交通运输能源消费的比重有较大幅度下降,将由2014年的91%降至78%。2035年交通运输能源消费预测见图4。

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2 未来20年我国电力供需预测

2.1 电力需求将持续快速增长

电力是最重要的终端能源,我国的电力需求随着经济发展和人民生活水平不断提高而快速增长。1985–2015年,我国全社会用电量由约4 000亿千瓦时增至5.69万亿千瓦时,年均增长9.2%。电力在终端能源消费中的比重已经升至20%左右。

综合考虑经济社会发展、各部门电力需求、电气化水平提高等影响因素和电力作为重要基础产业及民生重要保障的地位,对比分析世界发达国家用电需求发展历程,提出以下两种情景下的我国电力需求预测(见图5)。

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节能情景下,我国电力需求将由2015年的5.69万亿千瓦时增至2020年的6.8万亿千瓦时以及2035年的9.5万亿千瓦时。人均用电量将由2015年的4 037千瓦时增至2020年的4 900千瓦时以及2035年的6 700千瓦时。

低碳情景下,我国电力需求将由2015年的5.69万亿千瓦时增至2020年的6.3万亿千瓦时以及2035年的8.8万亿千瓦时。人均用电量将由2015年的4 037千瓦时增至2020年的4 500千瓦时以及2035年的6 200千瓦时。

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2.2 发电能源将更加多元化

2015年底全国发电装机容量15.08亿千瓦,其中非化石能源发电装机容量为5.18亿千瓦,占总装机容量的34.8%。

根据2013年9月发布的《大气污染防治行动计划》,国家要求大幅度消减燃煤,增加新能源供应。风电、太阳能光伏、水电、核电等非化石能源将成为未来20年大力发展的产业,对煤炭的替代作用将加大。

燃煤发电随着规模大型化和技术的不断进步将更加清洁、高效。目前,主蒸汽温度600 ℃的超超临界燃煤机组的发电效率约为45%,装机容量达100万千瓦。目前正在研发的700 ℃的超超临界燃煤机组的效率将达到50%左右。随着技术的不断进步,我国的单位发电和供电煤耗将不断降低,在煤电与其他清洁能源发电的竞争中,政策将起决定性作用。

核电将得到大力发展。截至2015年底,我国核电总装机容量为2 608万千瓦,已有17个机组并网运行;在建机组29个,在建容量为3 178万千瓦。我国还拟建30个以上核电机组,占世界核电站新建计划的一半以上。预计到2035年,我国核电装机容量将达到0.9~1.2亿千瓦(目前美国的核电装机约为1亿千瓦),发电量占全部发电量的比例将由目前的2.9%提高至2035年的7.0%~10.0%。

水电、风电、太阳能光伏等可再生能源发电在我国也将得到大力发展,随着技术的进步,可再生能源发电占比将不断提高。

在节能情景下,燃煤发电在2014–2016年出现下降之后逐渐恢复增长,但增速不断趋缓,燃煤发电占总发电量的比重将由2015年的69%降至2035年的55%。节能情景下我国发电能源构成预测见图6。

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在低碳情景下,燃煤发电在2015年前后达到峰值之后,由于天然气发电、核电、风电、太阳能光伏大规模投产,而受到大幅度挤压,呈缓慢下降趋势。燃煤发电占总发电量的比重将由2015年的69%降至2035年的41%(见图7)。

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3 分品种能源需求预测

3.1 煤炭需求

目前,煤炭作为我国的基础能源,其储量占我国化石能源储量的96%,产量占一次能源产量的73%,消费量占一次能源消费的64%,燃煤发电量占全国总发电量的69%,煤炭对保障国家能源安全、支撑经济发展发挥了至关重要的作用。

但是,煤炭产业发展却面临着环境保护和二氧化碳减排的双重挑战。我国的煤炭消费占世界的50%,大量的消费带来了严重的大气污染。作为煤炭消费大户的发电和供热行业在各行业废气排放中居首位,其中二氧化硫排放占总排放的48%,氮氧化物占67%,烟(粉)尘占21%。中国政府已承诺到2030年前二氧化碳排放达到峰值,解决环境污染和温室气体排放问题,降低煤炭消费强度是必由之路。

目前,我国煤炭主要用于电力、钢铁、建材、化工四大行业。2015年,全国煤炭消费总量约39.7亿吨,其中电力用煤占46%左右,钢铁用煤占19%左右,建材用煤占8%左右,化工用煤占7%左右,其他用煤占20%左右。

在节能情景下,煤炭消费2015–2020年处于平台期,2020–2030年,年均下降0.6%,到2035年降至36亿吨。分部门来看,发电用煤在出现下降后将逐渐维持稳定,新增发电需求将主要由清洁能源提供;钢铁、建材等行业的煤炭消费将在2020年前后达到峰值,煤制天然气、煤制油用煤在经济利益驱动下仍有增长,其他行业煤炭消费量缓慢下降。节能情景煤炭消费预测见图8。

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在低碳情景下,我国煤炭消费已过峰值,2015–2035年煤炭消费年均下降1.6%,到2035年降至29亿吨。分部门来看,发电用煤将维持稳定;钢铁、建材等行业的煤炭消费已于2015年前后达到峰值,未来将不断下降;煤制天然气、煤制油回归战略属性,建成项目的用煤量保持稳定;其他行业煤炭消费量也将不断下降。低碳情景煤炭消费预测见图9。

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3.2 石油需求

在交通运输领域,天然气、生物燃料和电力的使用和推广将逐步降低石油占交通运输燃料的比重。石油在工业部门中的比重降速相对较为缓慢,其原因是石化行业及其他非燃料用途的替代空间有限。

在节能情景下,我国石油消费将由2015年的5.4亿吨增至2030年的7.5亿吨左右,年均增长2.2%。预计2030–2035年,石油消费将处于平台期,消费量维持在7.5亿吨左右。节能情景石油消费预测见图10。

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在低碳情景下,我国石油消费将由2015年的5.4亿吨增至2027年的6.8亿吨左右,年均增长2.0%。预计2027–2035年,石油消费处于平台期。石油消费的峰值主要受交通运输燃料需求的影响。预计到2027年,我国交通运输用石油需求将由目前的约2.8亿吨增至4.0亿吨左右。其中,汽油消费将稳定增长,2030年后趋于平稳;随着大宗商品货运量下降,柴油消费已过峰值;2035年前航空煤油消费将持续增长。居民、商业和工业燃料需求将在2020年前后达到峰值,之后逐步下降。化工用油需求将在2035年前稳定增长。低碳情景石油消费预测见图11。

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3.3 天然气需求

我国天然气消费起步较晚,但发展速度较快,消费量已由2000年的245亿立方米增至2015年的1 932亿立方米,年均增速高达14.8%。但从人均消费水平来看,我国仍远远落后于世界平均水平,目前世界人均天然气消费472立方米,而我国不足世界平均水平的1/3。

由于我国天然气资源供应不断增长、管道和LNG接收终端等基础设施不断完善、对清洁能源的需求不断提高,同时考虑到发达国家从工业化后期开始,天然气消费快速增长,因此预计我国天然气消费还将持续增长。

在节能情景下,天然气需求量将由2015年的1 932亿立方米增至2020年的2 800亿立方米和2035年的4 800亿立方米,年均增长4.7%。节能情景天然气消费预测见图12。

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在低碳情景下,天然气需求量将增至2020年的3 100亿立方米和2035年的6 100亿立方米,年均增长5.9%。低碳情景天然气消费预测见图13。

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3.4 非化石能源发展预测

我国可再生能源丰富,水能可开发利用量达5亿千瓦,风能资源近7~12亿千瓦,太阳能资源丰富地区面积占陆地国土面积的2/3,可开发利用量达22亿千瓦,生物质资源年可利用量达4亿多吨标准煤,地热能、海洋能资源也非常丰富,都具有很好的利用前景(见表1)。我国核能资源也有很大的发展潜力,拥有良好的宏观成矿条件,预测天然铀资源总量达200万吨,在广度和深度上都有较大的找矿潜力。

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近年来,我国非化石能源持续保持规模化发展态势,已成为能源供应的重要组成部分。其中,水能是我国当前开发利用规模最大的可再生能源。截至2015年底,我国常规水电装机规模达3.19亿千瓦,发电量达到11 264亿千瓦时,占发电总量的19.4%。风电已超过核电成为继火电、水电之后的我国第三大电源,2015年底并网装机容量达到1.29亿千瓦,全年上网电量为1 851亿千瓦时,占总发电量的3.2%。并网太阳能发电装机容量4 318万千瓦,发电量392亿千瓦时,占总发电量的0.7%。核电装机容量2 608万千瓦,上网电量为1 708亿千瓦时,占总发电量的2.9%。非化石能源发电装机占比达到34%,发电量占比26%。

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总体来看,未来相当长的一段时间内,太阳能、风能等可再生能源新增装机将远超火电,非化石能源发电装机占比将不断提高。

在节能情景下,非化石能源基本按照原有的发展目标,持续有效发展核电、风电等重点领域。预计到2035年,我国水电装机容量将达到4亿千瓦,发电量约为1.4万亿千瓦时;风电装机容量将达到3.5亿千瓦,发电量约为0.6万亿千瓦时;太阳能发电装机容量将达到2亿千瓦,发电量约为0.28万亿千瓦时;生物质发电装机容量将达到0.2亿千瓦,发电量约为0.08万亿千瓦时。核电装机容量将达到0.9亿千瓦,发电量约为0.66万亿千瓦时。非化石能源发电量约占总发电量的32%。此外,生物液体燃料的利用量将达到700万吨标煤。节能情况下非化石能源发电量预测见图14。

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在低碳情景下,非化石能源的各领域将实现技术、成本和政策体制的全面突破。预计到2035年前后,我国水电装机容量将达到4.8亿千瓦(常规水电基本开发完毕),发电量约1.6万亿千瓦时;风电装机容量达5亿千瓦,发电量约为1.0万亿千瓦时;太阳能发电装机容量将达到5亿千瓦,发电量约为0.55万亿千瓦时;生物质发电装机容量0.45亿千瓦,发电量约0.17万亿千瓦时。核电装机容量达到1.2亿千瓦,发电量约0.75万亿千瓦时。非化石能源发电量约占总发电量的49%。此外,生物液体燃料的利用量将达到1 500万吨标煤。低碳情况下非化石能源发电量预测见图15。

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4 一次能源需求总量和结构预测

节能情景下,我国能源需求将由2015年的43亿吨标煤增至2035年的51.4亿吨标煤,增长20%,年均增长0.9%。化石能源中,天然气年均增长4.6%,石油年均增长1.6%,煤炭年均下降0.6%。核电和非水电可再生能源增长较快,年均增速分别达6.1%和7.4%。能源结构优化取得成效,化石能源比重有所下降,到2035年仍占80%左右,但煤炭仍占消费结构的近半壁江山,比重为47%。节能情景下中国能源消费总量预测见图16。

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低碳情景下,我国能源需求将由2015年的43亿吨标煤增至2035年的49.6亿吨标煤,增长15%,年均增长0.7%。化石能源中,天然气消费年均增长5.9%,石油消费年均增长0.9%,煤炭消费显著下降,2035年比2015年下降7.5亿吨标煤。核电和非水电可再生能源快速增长,年均增速分别达到8.2%和8.8%。能源结构发生根本性改变,化石能源的比重降至74%左右,煤炭退出占半壁江山的格局,比重降至40%,清洁能源消费大幅上升。低碳情景下中国能源消费总量预测见图17。

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总之,政策驱动力相对不强的节能情景下,能源消费结构优化取得一定成效、能源消费增速趋缓;政策驱动力大的低碳情景下,能源消费结构大幅度优化、清洁能源发展较快、能源消费增速得到控制。

5 结语

预测不是手捧水晶球占卜未来,而是供决策者向前展望,为当下的经营趋利避害。从研究角度来看,发达国家能源发展的经验有需要扬弃之处,全球能源发展大趋势是中国能源发展的背景但不是胁制,我国能源工业必将走出一条富有特色发展之路。

(何铮 李瑞忠,中国石油化工集团公司经济技术研究院,北京 100029)

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