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对建设新型能源体系的认识

作者:谢克昌 | 作者单位:中国工程院

能源供应及安全事关经济社会发展。新型能源体系将成为保障国家能源安全的坚实屏障、积极应对全球气候变化的重要举措、推动经济高质量发展的有效支撑。当前,构建清洁低碳、安全高效能源体系面临新的形势和挑战,党的二十大报告提出加快规划建设新型能源体系、确保能源安全,为今后一段时期能源产业转型升级、推进能源体系高质量发展指明了主攻方向。

能源消费总量进入峰值平台期,能源消费结构持续优化

一、我国能源消费总量进入峰值平台期

我国能源消费总量由2000年的1.47×109tce增长至2023年的5.72×109tce,年平均增长率为6.1%,能源有力支撑了经济社会发展。随着新型工业化的深入推进,新型能源体系建设明显加快,2035年前我国能源消费总量将放缓增速并进入峰值平台期,对应峰值约为6×109tce,增量部分主要由非化石能源承担。2035年后,能源消费总量将稳中有降,非化石能源消费占比将持续提升。

二、新型能源体系中各类能源的定位与作用

煤炭在近中期的作用主要是保供,而在长期的作用转为减碳降碳。我国能源资源禀赋决定了煤炭是保障能源供给安全稳定的“压舱石”“稳定器”,煤炭的供给弹性、煤电的稳定性与灵活性、煤化工产业的多样性都为能源供应链的安全稳定贡献重要力量。清洁低碳要求煤炭开发利用全过程实现绿色化、清洁化,需发挥好煤炭的原料、能源双重属性,并与非煤能源深度融合和协同发展,共同提供多种终端消费产品。

油气是能源安全保障、能源应急储备的关键品种,也将是清洁降碳的过渡能源、电力系统的调峰能源、社会广泛应用的普惠能源。在新型能源体系中,油气仍然是我国主要的能源消费品种,保有重要的战略地位。

非化石能源在新型能源体系中将逐步提升至主体地位。大力发展非化石能源、提升终端电气化水平是保障能源安全的重要方向,需坚持非化石能源开发利用的集中式与分布式并重、陆上与海上协同、单品种开发与多品种互补并举。

煤炭发挥安全兜底和能源转型支撑作用,以建设低碳化煤基能源技术体系为重点

一、提升煤炭安全保供能力

继续加强煤炭资源勘查开发与保护工作,针对战略性煤炭资源开采,适时制定总量控制、限量开采等保护性措施。建立煤炭资源储备制度,规范开展煤炭资源储备的建设和管理。加快推进煤炭领域供给侧结构性改革,促进煤炭生产开发重心进一步向资源禀赋良好、市场竞争力强的晋陕蒙新地区集中。分级、分类推进安全高效煤矿智能化建设,深化灾害严重煤矿的智能化建设,实施中小型安全高效煤矿的“机械化换人、自动化减人”专项行动。

加快推进煤炭储备能力建设,建立储备管理信息系统、储备动用投放机制,实现储备基地动态监测和调度管理“全国一张网”。采用灵活的中长期合同形式,提高合同履行水平,加强后监管,稳定煤炭供应的基本面。

开展火电的灵活性改造,提高存量发电机组的灵活性和可靠性,拓展建设“西电东送”等跨区域重点输电通道。推动煤炭由原料、燃料向高附加值的产品、商品转化,实施传统煤化工产业升级改造,推动现代煤化工高端化、低碳化、多元化发展。

二、推动煤基能源技术体系低碳化发展

优化煤炭利用结构,提高发电用煤的消费占比,重点发展煤炭产品作为原料的工业属性。发展清洁、低碳、高效的先进煤电转化技术,攻关超超临界发电、循环流化床发电、新一代整体煤气化联合循环与燃料电池联合循环、燃煤机组清洁高效热电辅助调峰、火电机组全过程节能智能监控、配置CO2捕集的绿色煤电、煤气化耦合煤粉锅炉的超低负荷等燃煤发电技术。

研究现代煤化工产业与技术升级示范、煤基先进材料,攻关催化气化、加氢气化、高硫煤气化等新型气化技术,合成气一步法制液体燃料及高值化学品技术,富油煤分质分级利用技术,煤基石墨化结构材料和多功能碳材料制备技术等。

发展降碳、固碳等煤炭开采与利用减排技术,提升煤炭的加工与利用效率。加强煤炭与可再生能源的耦合,发展煤与生物质、垃圾耦合燃烧发电,煤与太阳能耦合发电,多元燃料锅炉,生物质热解气化增值联产等新技术。加强煤炭与碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的深度耦合,发展CO2重整CH4制备合成气、CO2驱替CH4开采、CO2加氢制烯烃和甲醇等技术,最终实现煤炭利用的近零排放。

建立与煤基能源体系相适应的煤炭原料用能不纳入能源消费总量控制的制度。增强煤炭能耗统计基础能力,建立准确可靠的煤炭消费台账,科学校核相关统计数据,支持对综合能源消费量、吨原煤生产综合能耗等能耗控制指标的深入分析。

油气作为能源安全的核心环节,以增储上产、多元保供为首要任务

一、油气是能源安全的核心环节

油气安全关系到经济社会发展和国家安全。我国油气需求量仍在上升,而油气资源的开发利用存在资源禀赋不足、产能增长乏力、对外依存度偏高的不足。油气应急保障也面临着严峻挑战。

在地缘冲突、能源转型的背景下,世界能源市场上的油气价格、供需关系等极不稳定,我国油气安全受到国际形势的影响和考验。我国油气对外依存度居高不下,加大了油气进口的成本和供应风险。我国油气进口来源存在依赖性,规模巨大且易受制于人。在油气进口方面,尽管已在争取来源地的多样化,但中东地区、俄罗斯仍然占据高的比重。我国进口通道的多元化程度偏低。我国虽然逐步建成包括东北、西北、西南陆上通道以及海上通道在内的四大油气进口通道体系,但是油气进口总量的80%依靠海上通道输送,又以南向航道的占比为最高,因而油气进口受海上节点影响大、抗风险能力不强。

在战略油气储备方面,我国尽管有着较大的总量,但日均消费量过高导致储备天数仍然明显落后于发达国家。整体上,我国的油气战略储备能力仍显不足,尤其是应急保障压力较大。

二、增储上产、多元保供是油气行业的首要任务

深水、深层、非常规、极地是油气增储上产、安全供给的重要潜力方向。1. 深水油气开发潜力大,已是国际油气勘探开发的重点领域,发达国家建成了3000m水深级海洋石油工业技术体系。我国深水油气资源丰富,在成熟的300m水深油气勘探开发技术装备作业的基础上,正在迈进1500m水深级并积极探索3000m水深级的油气勘探开发能力。2. 深层油气高效开发能够应对我国战略资源接替的重大需求,将成为油气增储上产的“主阵地”;基本形成9000m深度并初步构建10000m深度的油气勘探开发关键技术体系、装备和作业能力。3. 我国非常规油气资源丰富、探明程度低,在非常规致密油气、页岩气、煤层气以及深层的火山岩油气、碳酸盐油气等勘探领域取得了一系列重大突破,相应产量快速增长,未来发展势头强劲。4. 极地油气资源丰富,北极有望成为世界油气资源开发的新基地,北极所属国家正在推进北极油气勘探开发。我国积极参与北极油气资源开发合作,以亚马尔液化天然气项目为代表的中俄北极油气能源合作取得进展,与美国、欧洲国家在北极地区共同投资的天然气勘探和开采项目也有所突破。

非化石能源是未来能源增量的主体,降本增效、高比例消纳等亟待拓展

一、多元化发展非化石能源

电力生产绿色化驱动非化石能源逐步成为能源供应的主体,未来非化石能源将是主要电源。我国正在全面推进“沙戈荒”大型风光基地、大型海上风电基地、多能互补清洁能源基地建设。在负荷中心及周边地区建设分散式风电、分布式光伏发电设施,鼓励就地开发、就近消纳。推进水电基地建设,位于金沙江上游、雅砻江中游、黄河上游等河段的水电项目顺利开工。有序发展核电,积极推动沿海核电项目建设,实施模块化小堆、高温气冷堆、快堆等先进堆型示范建设,开展核能供热、供汽、制氢,热法海水淡化等综合利用示范。

因地制宜发展其他可再生能源,推进生物质能多元化利用,发展生物质能清洁供暖;扩大地热能发电、供热、制冷等的利用规模,开展光热发电规模化建设。开发利用海洋能,推动潮汐能、潮流能、波浪能等在海洋资源开发、海上能源供给等方面的应用。加快新型储能的多元化、规模化应用,拓宽储能应用场景。推动农村能源革命,完善农村能源基础设施建设,加速农村能源清洁低碳转型,提高农村绿电供应能力。优化非化石能源(特别是新能源)与化石能源之间的耦合应用。

二、构建以新能源为主体的新型电力系统并增强灵活性调节能力

能源转型关键在于构建以新能源为主体的新型电力系统,需要支撑高比例风光发电的安全、稳定、可靠运行。加快西北地区“沙戈荒”综合能源基地建设,发展沿海地区海上风电,并推进深远海风电开发,增强中东部地区的能源自给能力。赋予水电以新的定位,推动典型流域“水风光储”一体化、多能互补发展,深化水电和新能源协同发展。推动核电与高碳能源、可再生能源耦合,构建“低碳复合能源系统”,发挥核电清洁基荷能源作用,支撑可再生能源规模化发展和应用。以电网为基础平台,增强电力系统资源优化配置能力,加强特高压、超高压骨干网架建设,促进各级电网协调发展;提升电网智能化水平,推动电网主动适应高比例可再生能源。持续发展新型储能关键技术,提高储能核心技术自主化水平,推动储能成本下降和规模化应用。

在新型电力系统成型后,电源侧呈现以新能源为主体、多种电源协同互补的发展格局,电网侧表现出柔性化、智能化、大电网与分布式电网并存融合的发展态势,用电侧具有负荷柔性、绿电消费比例高、灵活调节能力强的特征,储能侧形成多时间尺度、多类型储能协同运行能力以保障电力系统动态平衡。(作者系中国工程院院士)

(本文节选于作者发表在中国工程院院刊《中国工程科学》上的《新型能源体系发展思考与建议》一文)

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2025年, 第1期
刊出日期:2025.01
单月刊,1984年创刊
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主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
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