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郝宇副教授:化石能源清洁化助力中国能源结构变革

作者:    来源:    日期:2018-01-30

  在中国一次能源消费结构中,以煤炭为代表的传统化石能源所占比例高达85%以上。因此,我国能源低碳化转型,很关键的一环在于化石能源如何清洁利用。直接跳出化石能源、转而使用新能源是非常困难的。

  国家发改委能源研究所副所长高世宪认为,目前清洁技术的核心是传统化石能源的清洁利用,特别是煤炭资源的清洁利用将成为中国能源结构调整的战略性选择。

  同时,由于化石能源在开发、运输、储能、应用等各方面的技术都更加成熟,相对于新能源大规模应用而言,化石能源清洁化要更具成本优势。那么,新能源发展会否受到化石能源清洁化利用的冲击,或许也是一个问题

  日前,《电力发展“十三五”规划》(简称《“十三五”规划》)发布。针对化石能源的代表煤炭,《“十三五”规划》提出“加快煤电转型升级,促进清洁有序发展”的重点任务,进一步推动了煤炭清洁化进程。2015年5月,能源局印发《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020年)》,同样强调了在煤炭仍占一次能源消费主导地位的背景下,要“进一步提高煤炭清洁高效利用水平”。可见,中国能源转型呈现出以煤炭为代表的化石能源清洁化趋势。同时,《“十三五”规划》指出,“大力发展新能源,优化调整开发布局”,新能源具有环境友好性,新能源的发展将是中国未来能源结构调整的重要抓手。那么,化石能源清洁化是否会对新能源产生替代,从而阻碍其发展和普及呢?
  

  政策:多方面扶持新能源

  对于新能源的发展,政策通常起到决定性作用。《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》即指出:“到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%”。为落实这一目标,《“十三五”规划》提出,要将“煤电装机力争控制在11亿千瓦以内(如不加控制预计12.5亿千瓦时),占比降至55%。非化石能源发电装机占比约39%,提高四个百分点”。可见煤电装机量的下降和非化石能源装机量的上升在政策方面是刚性要求,并未因其清洁化趋势而减缓对能源结构的调整,也不会因为煤炭清洁化而影响新能源的发展。
  为扶持新能源产业发展,中国政府对新能源汽车等产业提供补贴并增加政府采购。北京理工大学能源与环境政策研究中心副主任唐葆君教授对新能源汽车政策进行了总结。2010年四部委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,建立五城市补贴试点。2014年7月,五部委联合发布了《政府机关及公共机构购买新能源汽车实施方案》,已形成公务用车“新能源化”的时间表和路线图,要求2014年至2016年,公务车采购中新能源汽车比例不低于30%,并逐年提高。可见国家政策在多方面对新能源进行扶持,促进其发展。

  对于其他两大化石能源石油和天然气,或将因其清洁化进程而影响能源结构转型。《加快成品油质量升级工作方案》提前布局两大主营油品升级工作,炼油加氢将能实现硫含量的指标要求,油品将持续升级。另外,《“十三五”规划》指出要“有序发展天然气发电,大力推进分布式气电建设”,《能源蓝皮书2015》也建议“支持利用煤层气、煤制气、高炉煤气等发电,推广应用分布式气电将是天然气发展方向”。

  技术:传统新兴齐头并进

  当前,我国煤炭清洁技术和新能源技术均呈现“具有技术应用条件,核心技术海外掌握”的特点。

  已有研究总结了当下的煤炭清洁技术,主要是整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)和碳捕捉及封存技术(CCS)。综合两种清洁方式对二氧化碳的处理,已形成有效的发电清洁方案——在IGCC中应用CCS,是当下促进煤炭工业多样化、健康化发展的途径。目前IGCC技术的核心部分——气化炉技术几乎被国外公司所垄断。不过,《能源蓝皮书2015》指出“在煤制烯烃、煤制油、煤制甲烷等为代表的先进工艺技术,形成了一批拥有自主知识产权的科技成果”。

  我国新能源技术在近两年也有了较大进展。《“十三五”规划》指出:“我国已经形成了大容量风电机组整机设计体系和较完整的风电装备制造技术体系;规模化光伏开发利用取得重要进展,晶体硅太阳能电池产业具备较强的国际竞争力。”然而,中国目前的新能源核心技术尚不成熟,核心技术发明专利较少,同时缺乏明确的研发战略布局,这在很大程度上影响着行业的发展。

  可见,化石能源清洁化技术和新能源技术均在持续发展,但也呈现“缺乏核心技术”的特点。化石能源和新能源都具有推进建设的技术基础,但在研发布局方面,化石能源清洁化的明确路线短期内更具有优势。

  投资:资本去向成为关键

  新能源和化石能源清洁技术上的差异并没有对能源替代产生决定性影响,但基于技术的资本去向是影响替代的关键。新能源发展的落脚点还是企业行为,政府只能引导,代替不了企业的资本注入。《2016年新能源展望》的首席作者Seb Henbest表示:“2016年至2040年间全球可再生能源投资将达7.8万亿美元,但如果要使世界碳排放量达到实现联合国2摄氏度的气候目标指导水平,仍需要数万亿美元的额外投资。”相比之下,新能源投资面对的是风险更大的技术突破,需要至少几十年的时间和大量的投入。合理的科技保险保障能够助力资本向新能源转移。

  同时,新能源投资更需要企业家用环保的眼光来对待。美国著名投资家巴菲特秉承战略思维成功投资美国地热及风电领域,全球投资者对化石能源的认识和对新能源的态度将影响传统化石能源和新能源之间的替代。

  成本:市场技术共同决定

  根据彭博新能源财经2015年第二季度数据,陆上风电成本0.083美元/千瓦时,太阳能光伏发电0.122美元/千瓦时,煤炭发电成本则为0.066美元/千瓦时至0.105美元/千瓦时。可见,化石能源和新能源的成本差异并不存在价格上的难以替代性。

  风能和太阳能发电成本正在大幅下降。彭博社最近一份研究显示,到本世纪20年代,这两种技术将成为许多国家最便宜的发电方式,到本世纪30年代。两者将成为大多数国家最便宜的发电方式。到2040年,每兆瓦时陆上风力发电和太阳能光伏发电的成本将分别下降41%和60%。由于供应过量,煤炭和天然气价格也呈现下降态势。因此,价格走势还将由市场和技术共同决定。

  另外,太阳能与风能具有的环境友好性所带来的环境收益能够赢得政策上的补贴,但随着化石能源清洁技术的发展,化石能源与新能源环境外部性的差值缩小,在一定程度上或许会影响新能源补贴,从而影响新能源的发展。

  未来:两者需求并不重合

  化石能源和新能源的需求并不是完全重合的。当下,新能源主要应用于发电,而化石能源不仅用于发电,还应用于清洁转化、化工生产等方面。在以煤炭为代表的化石能源清洁化过程中,将呈现需求逐渐与新能源分离的趋势,化石能源的其他产品将随着清洁化而得到大力发展。

  未来煤炭生产将逐步加强矿区一体化建设,对煤炭开采中的副产品充分利用,就地洗煤,通过发展煤炭洗选加工转化和综合利用来延长产业链,增加上下游融合度,低成本实现煤炭资源的清洁高效利用。除电力行业外,我国主要耗煤行业还包括石油、炼焦和核燃料加工业,非金属矿物制品业,黑色金属冶炼和压延加工业,煤炭开采和洗选业,化学原料和化学制品制造业这五大行业。清洁生产和转换将从各行业全面展开。

  综上所述,考虑到技术、投资、成本等方面因素,化石能源清洁化在现阶段可能会在一些方面产生限制新能源发展的因素。但就中国能源政策走向和未来清洁化格局来看,化石能源清洁化在总体目标上不会对新能源产生替代。相反,化石能源清洁化将助力中国能源结构变革。