一次能源

一次能源（精选4篇）

一次能源 篇1

1 以低碳经济为基础的一次能源消费结构优化模型的构建

2014年9月, 中国在联合国气候变化峰会上承诺2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%的目标, 而优化一次能源消费结构已经成为实现该目标的有效措施之一。

1.1 目标函数的选定

本文将一次能源的消费量作为决策变量, 即:x1表示煤炭消费量, x2表示石油消费量, x3表示天然气消费量, x4表示非化石能源消费量, 且xi≥0。运用多目标决策法确定目标函数, 并保证任何目标函数的确定均以低碳经济为约束条件。

1) 二氧化碳排放目标。根据2020年二氧化碳排放强度控制目标, 用OBJ1、OBJ2表示二氧化碳排放总量的上限和下限。假设一次能源的二氧化碳排放系数为ECi, 则有:

2) 能源消费总量目标。根据陈俊武院士所提出的2020年二氧化碳排放强度降低40%~45%相当于能源强度降低30%~35%的这一结论, 分别用OBJ3、OBJ4表示2020年我国能源消费总量的上限和下限, 可得:

3) 煤炭消费目标。长期以来, 我国一直保持以煤炭为主的能源消费结构, 这一现实情况在短时期内很难改变。所以, 本文在考虑合理控制煤炭消费总量的前提下, 将2020年煤炭消费比重的上限和下限分别确定为60%、55%, 则有:

4) 石油消费目标。根据统计数据显示, 我国在1978~2011年间的石油消费占一次能源消费结构比重的16.6%~22.7%。由于我国在未来一段时期内仍处于工业化进程中, 石油消费量在短时期内大幅度降低的可能性较小, 所以本文将2020年石油消费比重变动下线设定为16.6%, 则有:。

5) 天然气消费目标。提高天然气在一次能源消费结构中的比重, 可有效减少我国二氧化碳排放量。据预测, 我国2020年的天然气消费比重可超过8%, 则有:

6) 非化石能源消费目标。我国政府针对低碳经济发展战略, 明确提出到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%的目标, 根据这一目标, 可得:

1.2 模型构建与求解

根据上述确定的目标函数, 运用线性加权法构建一次能源消费结构优化模型。在求解多目标优化模型时, 本文采用MATLAB中的linprog函数进行求解, 得出2020年以低碳经济为基础的一次能源消费结构优化结果:煤炭55.47%、石油17.04%、天然气9.30%、非化石能源18.19%。该优化结果既能够相对减少二氧化碳排放量, 又能够相对节约能源总量, 并且兼顾了社会经济发展与生态环境协调发展的需求。

2 优化一次能源消费结构的对策建议

低碳经济背景下, 我国应从以下三个层面入手确保一次能源消费结构优化目标的实现:其一, 在管理体制层面, 我国要进一步深化能源管理体制改革。在统筹兼顾国内能源开发与对外能源合作的基础上, 完善能源战略储备制度, 不断强化能源行业管理和投资管理。其二, 在技术层面, 我国要着力提升能源技术自主创新能力, 加大新型能源开发利用程度, 逐步改善煤炭石油比重过高的现状, 优化我国一次能源消费结构, 推动我国步入低碳多元化能源时代。通过改进传统能源勘探与开采技术, 开发能源加工与转换技术, 推广节能环保的发电技术, 研发低污染、低成本的新能源技术, 从而有效控制二氧化碳排放量, 提高能源资源的开发、利用和转化效率, 深化能源生产与利用方式的变革。其三, 在政策层面, 我国要尽快建立健全有关能源和环境保护的法律体系, 积极倡导使用清洁能源和节能产品, 建设节约型社会;加快产业结构调整, 逐步提高第三产业比重, 重视新兴产业培养, 构建新型产业格局, 转变粗放式的经济发展模式;持续推进能源价格机制改革, 通过结合运用政府指导价格与完全市场价格两种定价方式, 进而针对不同行业建立起差别化能源价格制度, 引导能源消费结构的优化。

3 结语

针对我国政府在联合国气候变化峰会上提出的2020年碳排放强度比2005年下降40%~45%的目标, 必须通过优化一次能源消费结构这一有效途径确保该目标的实现。本文通过研究得出以下结论:2020年, 我国将煤炭、石油、天然气、非化石能源在一次能源消费结构中的比重分别控制在55.47%、17.04%、9.30%、18.19%, 即可实现我国节能减排最优化目标。为此, 我国必须从管理、技术、政策三个层面出发, 制定切实可行的能源消费结构优化发展战略, 以确保节能减排目标的实现。

参考文献

[1]范德成, 王韶华, 张伟.低碳经济目标下一次能源消费结构影响因素分析[J].资源科学, 2012 (2) .

[2]徐程程.我国能源消费强度、结构和技术创新对碳排放的影响研究[D].南京:南京信息工程大学, 2013.

[3]王韶华, 于维洋.一次能源消费结构变动对碳强度影响的灵敏度分析[J].资源科学, 2013 (7) .

一次能源 篇2

第一次会议上的发言

送审稿

市商务局

（2010年8月27日）

尊敬的李书记，各位领导、同志们：

根据会议安排，现将今年以来我局在推进新能源产业发展方面所做的主要工作和下一步工作打算作一简要汇报，不妥之处，请批评指正。

一、今年以来所做的主要工作和成效

今年以来，在市委、市政府的高度重视和正确领导下，我市新能源产业招商工作呈现出基础加强、活动紧密、质量提高、重大项目链式化引进的较好局面。今年以来，我市共签约新能源产业项目25个，合同资金347.79亿元。具体做了以下几方面工作：

（一）全面夯实基础，增强了新能源产业招商的针对性和有效性。为了进一步增强新能源产业招商的针对性、有效性，我局在夯实新能源招商的基础工作方面做了大量卓有成效的工作。一是完善了新能源产业项目库。把我市“一大三小”的新能源产业按照产业链配套的模式，一个零件一个零件、一个环节一个环节的拆解，共编制新能源产业重大项目64个，基本涵盖了光伏、光热、风电、节能减制造、动力与储能电池产业的各个方面，彻底改变了我市新能源产业项目库不够完备的局面。同时，配套编 1

印了全新的《新余市投资指南》，着重突出了新能源产业，有力地提升了新余招商的形象。二是编制了招商引资工作手册。将发达地区新能源产业的重点企业名录、异地江西商会通迅录、异地重点客商通讯录等收录到工作手册，使得全市招商小分队和县区商务局能够有针对性、有目的性地上门招商。三是加强了市直招商小分队的业务培训指导。先后在高新区、渝水区举办了市直招商小分队产业对接会，既使市直招商小分队直观地了解了我市新能源产业发展的现状及目标规划、优惠政策，又使市直招商小分队与县区面对面的沟通交流，增强了互动合作，减少了相互割据，形成了整体合力。

（二）狠抓活动开展，掀起了新能源产业招商的热潮。今年以来，我市把新能源产业招商作为整个招商工作的重中之重来抓，先后成功举办了一系列高规格、多层次的招商活动，收到了宣传新余、推介新余、引进项目的良好效果。在6月底举办的2010新余国际精英新能源创业行活动上，到会的海外留学和归国的高层次人才有近40位，吸引了浙江宁波、温州，福建泉州，广东深圳、上海等发达地区的企业家、风投公司100余家，创业行活动签约项目3个，签约资金5亿元；协议项目5个，协议金额20亿元；有12个项目达成合作意向；聘请了杨旸、陆亚林、马晓光、史才军四位博士为市政府科技顾问。在前不久举办的江西省新能源产业合作推进会上，我市共签约项目12个，签约额236亿元。此外，在市领导的带领下，东进上海、浙江、江苏，南下广东、福建，北上北京、辽宁、陕西，对接洽谈了强生薄膜

电池、海浪节能锅炉、众毅太阳能电池及组件、泰丰LED外延片、中国电子集团新能源产业等一批新能源产业重大项目。

（三）主攻链式招商，实现了新能源产业重大项目的跟进互动。一是从项目个数和签约总量上看。目前全市共引进新能源产业项目25个，合同资金347.79亿元，项目个数、合同资金总量同比都有大幅增长。其中，亿元以上项目21个，5亿元以上项目13个。二是从项目和产业结构上看。新能源产业项目的引进正向产业多元化转变，在今年引进的25个新能源产业项目中，光伏产业15个，其他新能源产业10个；新能源产业项目的引进正向二三产业协调发展转变，在今年引进的25个新能源产业项目中，二产项目21个，三产项目4个（其中风险投资项目1个，市场建设项目1个，科研机构项目2个）。三是从引进主体上看。随着国家对新能源产业的高度重视和央企对新能源产业投入的逐渐加大，央企将成为我市引进新能源产业重特大项目的新战场。我市与国电公司签约50亿元的锂电项目，以及近期与央企—中国电子集团对接新能源产业项目取得重大突破就充分说明了这点。

二、存在的主要问题

一是部分新能源产业重大项目推进速度还不快。在今年已签约的25个新能源产业项目中，已投产的有4个，其他大部分还未开工建设。

二是光伏和锂电产业招商成效较好，而风电和节能减排产业招商进展还比较缓慢。在今年引进的25个新能源产业项目中，光伏产业占了15个，锂电产业占了8个，LED产业占了2个，风电和节能减排产业为零。

一次能源 篇3

近年来,国家电网公司积极转变电网发展方式,按照资源节约型、环境友好型社会要求,着眼于国家能源安全,大力发展以特高压为骨干网架的坚强智能电网,提升优化资源配置能力,以求彻底解决国家能源分布不均衡问题,为经济持续健康发展提供电力保障[1,2]。随着锦苏特高压直流输电工程投运,极大缓解了华东地区尤其是江苏、浙江省迎峰度夏用电紧张局面,但同时也对江苏区域电网的安全运行也提出了更高要求,尤其是应对特高压出现大功率缺额时的电网应急响应。另一方面,随着江苏燃气机组的装机容量的不断增加,也要求燃机发电计划安排不仅需要需要考虑燃机固有属性约束以及一次能源约束,还需要考虑其承担电网调峰、调频能力需求。

当前燃气机组(燃机)的次日发电计划一般由燃机电厂根据总气量指标以及在与电网调度部门沟通开停机安排后进行电厂燃机发电计划按照各厂运行经验人工制定并进行申报[3]。而燃机电厂安排发电计划曲线时通常更注重燃机运行的经济效益,一般计划编制时出力安排在温控模式或阶梯恒定出力方式运行。但这种控制方式未充分考虑燃机在电网调度中调峰、调频需求[4,5],也未充分利用燃机相对燃煤机组所具有的调节速率大、负荷响应快的先天优势。

综上所述,随着燃机装机容量的不断增加,燃机现有控制方式与电网实时调度需求的矛盾逐步显现。因此,深入研究基于一次能源约束的燃机实时计划以及自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)控制策略,根据总气量合理制定发电计划,充分利用燃机调节速率和负荷响应能力的优势,更多发挥燃机在电网实时调度中的调峰、调频作用日益凸显其迫切性和重要性。

1 燃机日内和实时发电计划编制

1.1 燃机日内发电计划编制范围

燃机日内发电计划的时间间隔为15 min,计划编制范围为每日8:00到次日8:00共96时段计划以及气量修正时间到次日8:00的剩余计划时段。燃机计划编制不仅考虑燃机的出力计划,还考虑燃机的启停安排。

1.2 燃机日内发电计划编制目标和约束条件

燃机日内发电计划编制目标是兼顾燃机电厂运行特性、一次能源约束以及电网调峰调频需求。并满足以下约束条件:

1.2.1 系统负荷预测趋势约束

燃机发电计划趋势符合系统负荷曲线趋势,承担电网调峰任务。

1.2.2 最低调节备用需求

燃机发电计划满足最低调节备用需求(尤其是负荷高峰或低谷时段),充分利用燃机相对燃煤机组所具有的调节速率大、负荷响应快的优势,为燃机参与AGC调节预留备用容量,承担区域电网正常的功率频率控制以及电网突发大功率缺额状况时的电网紧急恢复。

1.2.3 动态最大调节上限

燃机调节性能受到环境温度、过滤网清洁度等因素影响较大,因此燃机最大调节上限特性(即温控模式限值或最大出力上限)也是动态变化的,燃机日内计划编制需考虑燃机的动态调节上限。

1.2.4 动态最小调节下限

对于供热或综合利用燃机电厂,需优先考虑燃机电厂的供热或综合利用任务,限制燃机的可调节最小技术出力下限。

1.2.5 最小停机时间

从环保、设备损耗及维修等方面要求燃机不能频繁开停机,燃机开停机安排除考虑备用、可用燃气量等约束外,需考虑燃机的利用小时数情况,也即考虑燃机最小停机时间要求。

1.2.6 燃机加、减负荷速率约束

燃机计划曲线需要满足燃机加、减负荷速率约束,燃机加、减负荷速率可以通过AGC测试获取,并作为参考。

1.2.7 总气量约束

每日最大总气量一般指每日早上8:00到第二天早上8:00燃机电厂可得到石化公司供给的总燃气量指标。燃机电厂每日总气量受到多方面因素影响,季节变化大,甚至每天都可能存在较大差异。此外,燃机电厂获取比较准确的总气量信息时间也不固定,有时在次日凌晨才可确定,因此燃机的总气量约束和供给合同条款也决定了燃机的日内计划编制时间范围。

1.2.8 开机气耗约束

燃机在冷态、温态、热态不同开机状态下的开机气耗存在明显不同,因此需要综合考虑开机状态与开机气耗情况。

1.3 燃机气耗特性曲线拟合与线性化

燃机计划编制是从气量到电量再到电力曲线的过程,燃机气耗特性是燃机气电能量转换的依据[6,7,8],因此燃机气耗特性曲线的获取是前提条件。

燃气机组气耗数据一般由设计参数或通过实验获得,再根据气耗数据进行曲线拟合,得到该燃机的气耗特性曲线。燃机气耗特性曲线通常为燃机出力的凸二次函数,如图1所示,表达如下:

式中:为燃机i在时段t的有功功率;为燃机i在t时的气耗。

在工程运用上,燃机气耗特性曲线可以通过分段线性化近似处理,如图2所示,可以按照工程计算精度要求设置合理分段数以逼近原二次曲线。

分段线性近似曲线的数学表达如下:

式中:NS为燃机气耗特性线性分段数;Pi,min为燃机i的出力下限;Ci.min为燃机i处于出力下限时对应的气耗;Ui,t为0/1量,表示燃机开停状态;δi,s,t为燃机i在t时在分段曲线第s段上的出力;bi,s为燃机i在其分段曲线第s段的斜率(即气耗微增率);Pi,s为气耗特性曲线中各分段区间的终点功率,其中起始点Pi,0=Pi,min。

因此,根据燃机电厂提供的气耗数据进行曲线拟合并分段处理得到燃机的分段气耗特性。

1.4 燃机日内计划编制原理及步骤

(1)获取计算周期内系统负荷预测趋势曲线

负荷曲线对应缺失预测数据的未来部分时间点如第三日凌晨00:15—7:45,则通过对相似日对应时段的负荷预测数据进行平滑处理来获取缺失的未来时间点预测数据。

(2)分析燃气机组开停机及运行区间气量分配

根据可用燃气总量按照燃机的不同出力点以及燃机气耗特性分析可发电持续时间,判断燃机是否具备全天持续运行的条件。根据电厂以及电厂或调度建议开停机时间分析全天的启停情况,并按照不同情况确定运行时间段:

l)建议全时段持续运行或全时段内开机后持续运行,则该燃机不存在开停机过程,进行全时段的气量到电力的分配。

2)建议1次停机过程(计算周期内出现1次完整的开停机过程或持续运行到停机过程),则该燃机从建议运行时间或开机时间开始气量到电力的分配,直至机组停机。

3)建议存在2次或多次的停机过程(计算周期内出现多次的停机过程,如停机后次日8:00前开机顶峰运行),则该燃机按照建议开停机时间段和对应负荷趋势分配每个运行时间范围的可用气量Qi。

(3)根据可用气量计算可发电量和推算停机时间

计算运行区间内系统负荷平均值与全时段系统负荷平均值比例系数,用该比例系数乘以燃机预设负荷率作为该区间的燃机负荷率。利用该负荷率对应出力点的气耗水平计算可用气量对应的可发电量和可持续运行时间,进而推算出新的停机时间,并将建议开机时间和新的停机时间作为该燃机的运行时间范围。

(4)根据可发电量、运行时间、负荷趋势计算电力曲线

根据系统负荷趋势、运行时间和可发电量计算出燃机电力曲线与系统负荷趋势的比例因子。将系统负荷乘以比例因子作为燃机该运行时间段的初始发电计划。

(5)燃机初始发电计划修正

根据燃机的爬坡约束、最小技术出力、温控限值、上调节备用需求、下调节备用需求修正运行区间内各时段的出力计划和是否可调整标识。

(6)迭代修正气量偏差和电力偏差

根据以上修正后的燃机计划和气耗特性曲线推算总气耗和可用气量偏差,再次根据气量换算电量规则,将偏差气量修正到可调时段的发电计划中,直至气量偏差满足门槛要求。

(7)依次计算燃机其他运行区间的电力曲线

依据可用气量,依次计算燃机在其他运行区间的发电计划曲线,得到全时段的燃机电力计划曲线

(8)依次计算其他燃机日内发电计划

对于尾气机组,其开停机时段根据对应燃机机组的开停机时间段确定。即先进行燃机的日内发电计划编制,再进行尾气的日内发电计划编制。

1.5 燃机日内发电计划编制触发条件

燃机电厂的可用气量申报一般为1天2次,包括全天总气量申报和一次气量修正申报。因此通过人工触发或定时触发计算未来24 h燃机日内计划以及根据气量修正更新燃机日内计划曲线。

1.6 燃机日内发电计划应用功能

燃机日内发电计划编制相关人机功能包括燃机气耗特性、开机气耗等静态经济参数维护;燃机开停机建议和开机状态编辑维护模块;燃机申报可用气量与运行时间估算查询展示模块;燃机日内计划编制及查询展示模块;燃机日内计划计算状态模块。

燃机计划编制管理相关模块的时间范围一般默认为当日8:00到次日8:00,可以人工设置开始时间、结束时间。

1.7 燃机实时发电计划编制

燃机实时发电计划通过对燃机15 min粒度的日内滚动发电计划进行插值处理,获取5 min数据粒度燃机实时计划[9,10]。根据燃机实际开停机状态修正燃机日内机组组合状态,修正后燃机计划作为固定出力方式参与系统平衡分析计算,但不再重新参与实时计划分配。

与AGC调整的方式类似[11,12],以燃机日内、实时滚动发电计划为中心,根据电网运行状态划分,确定在实时发电计划基础上的波动区间,可以运行在预先设定的计划控制模式,也可以进一步研究适合燃机特性的控制模式。

2 联合循环燃机解决方案

联合循环燃机发电厂的物理模型和经济模型分别基于燃气机组和蒸汽机组进行建模,但实际上,与常规电厂不同,联合循环发电厂的运行方式是整体考虑的,包括可用气量的申报、开停机安排、出力计划等[13,14]。因此基于一次能源约束的燃机日内计划编制需要建立联合循环发电厂的经济模型,该模型主要包括联合循环机组的单机构成、容量、最大可调节上限、最小可调节下限[15,16]。同时联合循环发电厂的可用气量申报、并网时间建议等按照联合循环机组的方式整体报送。

与联合循环机组相关的处理环节包括:

(1)建立联合循环燃机对应虚拟经济机组

联合循环燃机和构成单机的经济属性标识区分如表1所示。

通过经济模型管理工具维护联合循环机组主体参数、经济属性参数、气耗特性成本曲线。

联合循环机组与构成单机的关系如表2所示。

联合循环燃机与AGC的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)对应,将AGC参数直接接入维护到联合循环燃机。

(2)联合循环燃机计划编制

联合循环日内燃机计划编制按照联合循环经济机组处理,编制后的计划按照单机的额定容量分配到联合循环构成单机上。联合循环燃机的计划只显示不入库。联合循环燃机的实时计划则以燃机单机处理,跟踪联合循环燃机分配到构成单机的日内计划。

(3)联合循环燃机的人机界面

联合循环燃机的人机界面以联合循环机组出现,不体现其构成单机。

(4)联合循环的数据发送

联合循环机组计划发送AGC以构成单机发送计划值表,由AGC根据PLC定义自动获取处理。

联合循环燃机日内和实时发电计划优化方案提供了燃机计划编制与AGC控制策略间的精细对接,为调度产生运行提供了可靠的控制平台,为精益化调度提供了技术保障。

3 结语

一次能源 篇4

当前我国与美国的温室气体排放量居世界前两位。《京都议定书》规定发展中国家现阶段不承担减排义务,但到2012年以后即后京都时代,中国将面临着较大的温室气体减排压力。同时,建设资源节约型和环境友好型社会的目标和作为联合国气候变化框架公约缔约国,我国相关方面已行动起来。我国政府已经向国际社会庄严承诺:到2020年,中国单位GDP二氧化碳排放比2005年减少40%-45%。

十七届五中全会前,我国于2010年2月25日召开了十一届全国人大常委会第十三次会议,国家发展和改革委员会等部门决定我国将编制2005年和2008年温室气体排放清单,增强我国温室气体排放清单的完整性、准确性(http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2010-03/01/content_459200.htm)。目的是进一步摸清我国二氧化碳排放情况,逐步建立和完善有关温室气体排放的统计监测和分解考核体系,切实保障实现控制温室气体排放的行动目标。

2010年10月我国五中全会后发布了“十二五”规划建议全文。建议对能源问题给予高度重视。建设资源节约型、环境友好型社会将作为“十二五”期间加快转变经济发展方式的重要着力点。“十二五”期间我国将合理控制能源消费总量,抑制高耗能产业过快增长,提高能源利用效率;抓好工业、建筑、交通运输等重点领域节能;建立完善温室气体排放和节能减排统计监测制度。

我国以煤炭为主的能源消费结构决定了我国温室气体排放主要来源于能源的消费。二氧化碳作为最主要的一种温室气体,占温室气体排放总量的80%以上。无论是编制温室气体排放清单,还是建立温室气体排放的统计监测和分解考核体系、抓好重点领域节能及实现节能减排目标,都需要系统掌握分行业二氧化碳的排放情况。

本报告首先对比分析了我国与世界主要国家一次能源消费状况,进而分析我国分行业一次化石能源消费状况,结合我国中短期的节能减排政策和规划目标,应用投入占用产出分析和计量经济方法,预测了2011年我国分行业各类一次化石能源消费而产生的二氧化碳排放量。根据定性与定量的分析结果,提出相关政策建议。

二、我国与世界主要国家一次能源消费状况对比分析

1. 一次能源消费结构对比分析

图1显示,2009年全球一次能源消费结构中,石油平均占35%(比2006年36.4%下降1.4%)、天然气平均占24%(比2006年上升0.5%),煤炭平均占29%(比2006年上升1.2%),核能平均占5%(比2006年下降0.85%),水电平均占7%(比2006年上升0.7%)。

2009年我国一次能源消费结构中,煤炭消费占比为71%,超过世界平均水平42个百分点。美国和印度的煤炭消费量分别排在第二和第三位,煤炭消费占比分别为23%和52%。其他地区如非洲,除南非外,煤炭消费占比都在5%以下。我国以煤炭为主的能源消费结构,决定了其温室气体排放量偏高。

美国不仅石油消费量居全球第一,而且石油消费占全部能源消费的39%。尽管我国石油消费量排全球第二,但在总能源消费中的比例仅为19%,低于世界平均水平16个百分点。日本、德国等发达国家的石油消费占比都超过世界平均水平。发达国家汽车拥有量大是石油消费比例高的直接原因。

2009年我国天然气消费量占本国总能源消费量的比例仅为4%,比2006年增加了1个百分点,而世界平均水平为24%。美国是天然气消费第一大国,其消费量占本国总能源消费量的27%,比2006年增加了2个百分点,超过全球平均水平。我国天然气消费量小的主要原因是国内天然气资源相对贫乏。发展天然气等碳排放较少的化石能源也是我国“十二五”期间的规划目标。预计“十二五”全国常规天然气产量增加100亿立方米,2015年全国常规天然气产量超过1400亿立方米,商品气量1300亿立方米、非常规天然气产量大约100亿立方米、煤制气规模将达到超过100亿立方米、进口管道气400亿-500亿立方米(http://www.china5e.com/show.php?contentid=137016)。

数据来源:根据BP Statistical Review of World Energy 2010能源数据统计整理

2009年我国核能消费量为印度的4.2倍,但仅占本国能源消费总量的0.7%,远远低于全球5%的平均水平。美国虽然是核能消费量第一大国,但其消费占比仅为8.7%。核能利用占比位居世界榜首的是法国,占该国能源消费量的比例为38%。目前我国核电在建机组有24条,在建台数和总装机容量占世界在建的40%以上,“十二五”期间,我国要大力发展核电。

2009年我国水电消费占比为6.4%,比2006年增加了0.9个百分点,接近世界平均水平6.6%。水电消费总量为139.3百万吨油当量,位居全球之首,超过了加拿大(90.2百万吨油当量)。美国水电消费总量为62.2百万吨油当量,在全球排第三位,水电消费占比为2.9%,低于世界平均水平。挪威水电消费占比为68%,居全球首位。2010年,我国的常规水电目标是2.07亿千瓦。风电也是可再生能源的一种。到2010年底,中国将实现风机总装机3500万千瓦,实际装机容量有可能会超过这一数字,中国风电装机总容量将超过美国成为世界第一(http://energy.people.com.cn/GB/13176100.html)。

煤炭、石油和天然气都是碳氢化合物,它们的碳原子和氢原子的比率,煤为1:1;石油为1:2;天然气为1:4。所用燃料中的碳原子的比例越高,其燃烧后排放的二氧化碳的量也越大。我国以煤炭为主能源消费结构虽然符合我国的能源资源情况,但这样的能源消费结构致使我国面临非常严峻的环境压力。

2.—次能源消费增速对比分析

2009年我国一次能源消费增长了8.4%,占世界一次能源消费总量的19.5%。其中石油消费量增长了6.7%,占世界石油消费总量的10.4%;煤炭消费增长了9.6%,占世界煤炭消费总量的46.9%;天然气消费量增长了9.4%,占世界天然气消费总量的3.0%;核电消费增长了2.8%,占世界核电消费总量的2.6%;水电消费增长了5.5%,占世界水电消费总量的18.8%。

2009年,伴随全球大部分国家和地区的经济下滑,全球一次能源消费出现了1982年以来的首次下滑。全球一次能源消费降幅为1.1%,是1980年以来的最大降幅,其中石油、天然气和核电的消费下降,煤炭的消费基本持平,水电和其他可再生能源的消费量增加。这些数据表明全球源自能源消耗的二氧化碳排放量出现了1998年的第一次下降。

分能源类型看,2009年全球的石油消费量下降了1.7%(相当于120万桶/天),是1982年以来的最大降幅。OECD国家的石油消费下降了4.8%(相当于200万桶/天),是第四个连续下降的年度。非OECD国家石油消费增长,原因在于中国、印度和中东国家石油消费的增长,增长率为2.1%(相当于86万桶/天),是2001年以来的最小增幅。

2009年全球煤炭消费与2008年基本持平,是1999年以来最小的变化。由于经济衰退和天然气的竞争性价格,OECD国家煤炭消费量下降了10.4%,前苏联下降了13.3%,都是有史以来的最大降幅,其他地区煤炭消费量增长了7.4%,接近历史平均水平,中国煤炭消费的增长占总消费增长的95%。除了亚太和中东地区以外,其他地区的煤炭消费量均下降。

全球天然气的消费量下降了2.1%。全球核电的产出下降了1.3%,是连续第三个下降的年度。由于日本从之前的地震引起的运行中断中恢复,亚太地区核电产量增长,但是并没有抵消其他地区的负增长。全球水电以低于平均增速1.5%的速度增加,中国、巴西和美国的水电增长排在前三位。其他可再生能源占全球能源消费的比例仍然很小,但是它们的增速很快。由于很多国家政府的持续支持以及财政刺激政策,使全球的风电和太阳能产能分别增加了31%和47%。中国和美国风电增速最快,占总增长的62.4%。

3. 一次能源在产业部门间的消费结构对比分析

由图2知,2008年,我国94.7%的煤炭用于工业,比2005年提高了0.4个百分点。1.3%的煤炭用于商业,比2005年提高了0.6个百分点,0.2%的煤炭用于交通业,比2005年降低了0.1个百分点,3.3%的煤炭用于民用部门,比2005年降低了0.4个百分点。

对原油来说,我国99.5%的原油用于工业,比2005年降低了0.1个百分点。0.5%的原油用于交通业,比2005年提高了0.1个百分点。商业和民用部门的原油消费量为0。对天然气来说,我国65.5%的天然气用于工业,比2005年降低了9.5个百分点,4.8%的天然气用于商业,比2005年降低0.5个百分点,8.8%的天然气用于交通业,比2005年提高了6个百分点,20.9%的天然气用于民用部门,比2005年提高了3.9个百分点。可见,我国一次能源的消费主要集中在工业部门,而我国正处在加速推进工业化建设的新时期,工业产业的加速发展,必然带来未来能源消费的较快增长。

数据来源:根据美国能源署数据资料整理图中的工业包括农业、发电厂,但不包括电的销售部门

美国能源署对能源大的分类为液体燃料、煤炭、天然气、可再生能源和生物能源、电力。相对我国来说,美国的能源类型更为多元化,可再生能源和生物能源已经在工业、民用和商业部门广泛应用。图3显示,2008年,美国96%的煤炭用于工业(与我国工业部门耗煤比例基本相当),其他部门的煤耗非常少,其中交通业的煤耗为0。对液体燃料来说,美国液体燃料的70%用于交通,24%的液体燃料用于工业,商业和民用消费的液体燃料非常少。对天然气来说,美国48%的天然气用于工业,30%的天然气用于民用。对可再生能源和生物能源来说,79%的可再生能源和生物能源用于工业,17%的可再生能源和生物能源用于民用。对电力来说,美国37%的电力用于民用,35%的电力用于商业,28%的电力用于工业,交通的电耗为0。对电损耗来说,37%的电损耗出现在民用部门,36%出现在商业部门,27%出现在工业部门。

4. 人均电力消费量的对比分析

人均电力消费量指标可以很好地反映一个国家经济和人民生活的实际水平。表1显示,2002年以来,我国人均电力消费量逐年增加,2006年超过2000千瓦时,2007年为2328千瓦时(2009年达到2729千瓦时),仅为OECD国家的0.27倍。OECD国家、中国台北、以色列、俄罗斯等国家和地区的人均电力消费量在2002年时已经超过5000千瓦时,并且逐年增加。巴西、伊朗、泰国的人均电力消费量在2006年时也超过了2000千瓦时。埃及、印度尼西亚和印度的人均电力消费量都在2000千瓦时以下。印度的最低,2007年仅为543千瓦时,仅为世界平均水平的0.2倍。从各国一般的发展态势看,发达国家在工业化完成时,其人均电力消费量为4500-5000千瓦时。人均用电量从2000千瓦时到5000千瓦时的变化过程正是一个国家工业高速发展的过程,这一时间大致需要15年左右(http://www.ic98.com/info/jixie/235/2010629/93989.Html)。从发达国家的经历看,我国当前的人均用电量水平,属于重化工业加速发展阶段的工业化中期后段。随着我国工业化进程的加快,2011年我国人均电力消费量将增加。

数据来源:中国能源统计年鉴2009

数据来源:中国能源统计年鉴2009

5. 高耗能产品能耗对比分析

表2中列出了几个高耗能产业部门主要产品的单位能耗。由表2知,2008年,我国和日本吨钢的可比能耗之比为1.13,火电厂供电煤耗之比为1.11,火电厂发电煤耗之比为1.10。2007年,我国铁路货运综合能耗比日本低15.4千克标准煤/万吨·千米,其他产品的能耗都高于美国和日本。2007年我国和日本水泥的综合能耗之比为1.34(2003年该比例为1.41)。2005年,我国和美国合成氨综合能耗(大型装置)之比为1.38。相对于工业节能水平较高的日本和美国来说,我国主要的高耗能产品及相关行业仍存在较大节能潜力。

三、我国分行业一次化石能源消费状况分析

1.一次化石能源消费的比例结构分析

根据我国2007年42部门投入产出表和2009年能源统计年鉴中的部门分类,编制我国2007年能源投入占用产出表(部门分类见附件1)。同时编制2008年一次化石能源的占用部分。据此分析2008年我国分行业一次化石能源消费的比例结构(表3)。

表3显示,2008年煤炭消费量在我国30个产业部门间的分布差异很大。82.5%的煤炭消费量集中在如下几个产业部门中:电力、热力的生产和供应业煤炭消费量最多,其占比为48.6%。金属冶炼及压延加工业,其占比为9.8%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,其占比为9.4%;非金属矿物制品业,其占比为8.2%;煤炭开采和洗选业,其占比为6.5%。用于生活消费的煤炭占比仅为3.3%。

*其他服务业主要包括金融保险业,房地产业、租赁和商务服务业,教育,卫生、社会保障和社会福利业等服务业

对原油来说,2008年我国87.9%的原油消费在石油加工、炼焦及核燃料加工业,比2005年增加了1.4个百分点;7.9%的原油消费在化学工业,3.6%的原油消费在石油和天然气开采业。

对天然气来说,2008年我国25.1%的天然气消费在化学工业,比2005年降低了7.9个百分点;12.8%的天然气消费在石油和天然气开采业,比2005年降低了4.2个百分点;20.9%的天然气用于生活消费,比2005年增加了3.9个百分点;5.4%的天然气消费在非金属矿物制品业,比2005年降低了0.2个百分点。

2.单位增加值一次化石能源消耗量分析

根据2007年我国能源投入占用产出表,可计算各个产业部门单位增加值一次化石能源消耗量,结果见表4。由表4可知,第二产业中大部分部门的单位增加值一次化石能源消费量的值都远远高于第三产业和第一产业各部门。具体来看,电力、热力的生产和供应业,石油加工、炼焦及核燃料加工业,燃气生产和供应业,煤炭开采和洗选业,非金属矿物制品业的单位增加值一次化石能源消耗量排在前五位,它们都属第二产业中的工业部门,是高耗能行业。这五大高耗能行业一次能源消费量占总一次能源消费量的68%,但增加值只占GDP的7%。可见,我国工业经济的发展以高能源消耗为代价的状况并没有得到明显改善。工业经济的加速发展,必然带动能源消费总量规模的不断扩大。

除去废品废料行业以外,通信设备、计算机及其他电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、其他服务行业、电气机械及器材制造业、建筑业的单位增加值一次化石能源消耗量排在后五位,它们基本属于技术密集型行业和服务业,单位能源消耗创造的增加值较多。这五个行业一次化石能源消费量仅占一次化石能源总消费量的0.1%,但增加值却占GDP的32.3%。可见,积极发展第三产业和高技术产业,调整产业结构,将是我国实现节能减排的有效途径。

四、“十一五”期间我国节能减排任务完成情况及中短期内节能的量化指标和工作重点

我国的“十一五”规划中确定,至2010年底,单位国内生产总值能耗必须降低20%左右,并且这一目标具有法律约束性,直接关系到地方政府官员的政绩。据公开资料显示,自2006-2009年单位国内生产总值能耗持续下降,“十一五”前四年累计下降了14.38%。但由于金融危机以来我国更注重经济建设,特别是2009年的经济刺激计划打乱了原有的节能降耗工作部署,尤其是2009年第三季度以来,高耗能、高排放行业快速增长,一些被淘汰的落后产能死灰复燃,能源需求大幅增加,能耗强度、二氧化硫排放量下降速度放缓甚至由降转升,化学需氧量排放总量下降趋势明显减缓。2010年一季度,我国电力、钢铁、有色金属、建材、石油加工、化工等六大高耗能行业加快增长,全国单位GDP能耗上升了3.2%。2010年上半年,由于国内经济恢复高速发展,单位GDP能耗同比升0.09%,有7个地方单位增加值能耗上升,形势相对严峻。

2010年5月初,《国务院关于进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标的通知》(以下简称《通知》)发布,其措辞之严厉几乎前所未有。如《通知》指出:到“十一五”期末,要对节能减排目标完成情况算总账,实行严格的问责制,对未完成任务的地区、企业集团和行政不作为的部门,都要追究主要领导责任,根据情节给予相应处分(http://green.sina.com.cn/news/roll/2010-09-15/101221106392.shtml)。《通知》中我国关于2010年节能减排的具体的量化目标包括:2010年我国将关停小火电机组1000万千瓦,淘汰落后炼铁产能2500万吨、炼钢600万吨、水泥5000万吨、电解铝33万吨、平板玻璃600万重箱、造纸53万吨。到2010年底,全国城镇新建建筑执行节能强制性标准的比例达到95%以上,完成北方采暖地区居住建筑供热计量及节能改造5000万平方米,确保完成“十一五”期间1.5亿平方米的改造任务。通过严格控制“两高”和产能过剩行业新上项目,加快实施节能减排重点工程,形成年节能能力8000万吨标准煤。通过抓好千家企业节能行动,确保形成2000万吨标准煤的年节能能力。

“十二五”期间我国能源规划将突出七大重点。一是优化发展化石能源。稳步推进煤矿升级改造,加大油气资源开发,优化火电开发。合理控制煤炭产量,大力推进煤炭清洁高效利用,扩大电力、天然气在终端消费中的比重。二是要加快推进非化石能源发展。加快推进水电、核电建设,积极有序做好风电、太阳能、生物质能等可再生能源的转化利用,要确保到2015年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到11%以上。三是要加强能源输送管网建设,提高能源配置能力。四是要加快能源科技装备创新,提高能源装备自主化发展水平。五是要加强节能减排。促进能源开发和利用全过程的节能减排,通过集约开发能源资源,加强能源需求管理,推进重点领域节能,减少污染物排放,实现平衡发展。六是要加强国际能源合作。加强海外开发,深化和拓展国内能源对外开放,进一步扩大能源贸易。七是要推进能源体制改革(http;//energy.people.com.cn/GB/13091716.html)。2010年节能减排的完成情况、量化目标及“十二五”能源规划的工作重点将影响到2010和2011年我国各类一次能源的消费量及二氧化碳的排放量。

五、我国分行业一次化石能源消费排放的二氧化碳量预测

由于单一模型的局限性,组合预测模型被越来越多地运用于实际中,从而使模拟和预测精度大为提高。采用组合方法预测能源消费的模型,如非线性回归与灰色预测优化组合预测模型[1]、A R与GM(1,1)组合模型[2]、AHP与GM(1,1)组合模型[3]。投入产出与情景分析组合模型[4]、GM (1,1)与ANN优化组合预测模型[5,6]本文根据组合预测理论,将灰色预测的GM(1,1)、无偏GM(1,1)和pG M(1,1)三种模型[7,8]与神经网络预测模型和投入占用产出表有机组合,建立灰色神经网络-投入产出组合预测模型。

根据对我国一次化石能源消费量、消费结构及其变动趋势的分析,结合我国2010年及“十二五”期间有关节能减排的规划目标和政策措施,应用灰色神经网络-投入产出组合预测模型,预测2011年我国分行业因煤炭、石油和天然气消费而排放的二氧化碳量(表5)。

由表5知,2011年,来源于煤炭消费产生的二氧化碳排放量为5636.3百万吨。分行业来看,来源于煤炭消费产生的二氧化碳排放量占总的煤炭消费产生的二氧化碳排放量的比例排在前五位的行业及其数值分别是:电力、热力的生产和供应业,48.64%;金属冶炼及压延加工业,9.76%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,9.41%;非金属矿物制品业,8.20%;化学工业,6.16%。

来源于原油消费产生的二氧化碳排放量为1478.5百万吨,分行业来看,来源于石油消费产生的二氧化碳排放量占总的石油消费产生的二氧化碳排放量的比例排在前五位的行业及其数值分别是:石油加工、炼焦及核燃料加工业,87.9%;化学工业,7.9%;石油和天然气开采业,3.65%;交通运输、仓储及邮电通讯业,0.47%;非金属矿物制品业,0.05%。

来源于天然气消费产生的二氧化碳排放量为343.1百万吨,分行业来看,来源于天然气消费产生的二氧化碳排放量占总的天然气消费产生的二氧化碳排放量的比例排在前五位的行业及其数值分别是:化学工业,25.09%;生活消费,20.93%;石油和天然气开采业,12.84%;电力、热力的生产和供应业,9.09%;交通运输、仓储及邮电通讯业,8.8%。

总的一次化石能源消费产生的二氧化碳排放量为7457.9百万吨,分行业来看,来源于一次化石能源消费产生的二氧化碳排放量占总的一次化石能源消费产生的二氧化碳排放量的比例排在前五位的行业及其数值分别是:电力、热力的生产和供应业,37.18%;石油加工、炼焦及核燃料加工业,24.68%;金属冶炼及压延加工业,7.51%;化学工业,7.37%;非金属矿物制品业,6.45%。

除排序不同外,总的一次化石能源消费产生的二氧化碳排放量排前五位的行业与因煤炭消费产生的二氧化碳排放量排前五位的行业完全相同。

六、政策建议

1. 优先发展低能耗、高附加值且具有国际竞争力的制造行业,积极发展第三产业,有效促进节能减排。

表4的分析表明,通过产业结构调整,发展高效益、高附加值、低消耗、低污染的高新技术产业和第三产业,可有效促进节能减排。与其他行业相比,我国的通信设备、计算机及其他电子设备制造业、仪器仪表及文化办公用机械制造业、其他服务行业、电气机械及器材制造业、纺织业等具有低能耗、低排放、高附加值的特点。同时,除其他服务业外,这些行业具有较强的国际竞争力。近期《中国海关》杂志发布的2009-2010年度《中国制造实力榜——行业国际竞争力指数》(http://info.ch.gongchang.com/a/main/2010-11-23/85738.html)显示,2009年我国电子及通信设备制造业、电气机械及器材制造业、纺织业市场占有率较金融危机前有明显提升,国际竞争力评价指数位列全球首位。仪器仪表及文化办公用机械制造业的国际竞争力超过世界平均水平。建议优先发展这些制造行业。我国第三产业虽然单位增加值能耗低,但第三产业占国内增加值的比例偏低,国际竞争力均低于国际平均水平,建议积极发展第三产业。

2. 加快淘汰发电、石油加工、钢铁、水泥、造纸、医药等行业的落后生产能力、工艺、技术和设备。

表5的分析表明,2007年我国电力、热力的生产和供应业,石油加工、炼焦及核燃料加工业,非金属矿物制品业,金属冶炼及压延加工业等属于高耗能、高排放、低附加值的行业。从表3高耗能产品能耗中外对比分析看出,这些行业仍存在很大节能潜力。从国际竞争力来看,2009-2010年度《中国制造实力榜——行业国际竞争力指数》显示,我国医药制造业,石油加工、炼焦及核燃料加工业,有色金属冶炼业及压延加工业和造纸及纸制品业的国际市场占有率均不足4%,这些行业国际竞争力非常弱。当前我国黑色金属冶炼及压延加工业国际竞争力大幅下降,是全球该行业前十大出口地区中竞争力最弱的国家,并且该行业贸易条件出现明显恶化。按照我国加快淘汰落后产能的指导意见,建议加快淘汰发电、石油加工、钢铁、水泥、造纸、医药等行业的落后生产能力、工艺、技术和设备。对这些行业的生产企业要加速产品的更新换代,加大企业生产工艺的改造,大力降低能耗,努力提高它们的经济效益和国际竞争力。

3. 根据我国的资源条件,调整优化能源结构,加快发展核能,积极发展水电、风电和沼气利用,提高天然气和可再生能源的消费占比。

图1、表4和表6的分析表明,我国以煤炭为主的能源消费结构,使煤炭消费量的高低基本决定了分行业二氧化碳排放量的高低。中国和世界主要国家一次能源消费结构对比分析及我国一次能源消费增速表明,我国天然气、核能消费占比远低于世界平均水平,水电消费占比与世界平均水平相当,可再生能源消费占比低于世界平均水平,2009年仅达到7.7%。德国经验表明,2008年德国温室气体减排比例达23.3%(与1990年相比),超过了京都议定书规定的21%的减排目标,主要得益于调整能源消费结构,减少煤炭的消费,增加天然气和可再生能源的利用。

4. 建议不要把完成定量的节能减排目标作为根本目的,而是通过节能减排,淘汰一些落后产能,进一步推动各行业向低能耗、高技术水平、高国际竞争力转型,实现真正意义上的节能减排。

我国2007年的人均用电量水平仅为OECD国家的0.27倍,属于重化工业加速发展阶段的工业化中期后段。随着我国工业化进程的加快,2011年我国人均电力消费量将增加。从发达国家的经历看,这是工业化过程的必经阶段。“十一五”期间我国制定了明确的节能目标和严格的实施措施,自2006-2009年我国单位国内生产总值能耗持续下降,“十一五”前四年累计下降了14.38%。2010年是中央政府实现“十一五”节能减排目标的最后一年。根据规划,要完成“十一五”降耗20%的目标,今年单位国内生产总值能耗还要下降约5.2%。为完成这样艰巨的节能任务,多个省市强力限产限电冲刺节能降耗目标。2010年9月开始,广西、广东、江苏、浙江等省(自治区)对不符合能耗标准的钢铁生产企业,实施了强制性拉闸限电或提高供电价格。广西不仅对落后产能实行限电,一些节能水平较高的钢厂也准备部分停产。武安市一个钢厂内部人士称,按照目前钢厂产能规模,一关一停,每天消耗的钱约为200万元。一个月下来,亏损就是6000万元(http://news.eastday.com/c/20100909/ula5439371.html)。很多企业出现类似情况。可见,部分省份以“关、停、限”等的方式完成2010年节能减排的目标任务已经影响到一些企业的正常发展,也不能实现真正意义上的节能减排。

5. 积极扩大森林面积,大力提高森林质量,提高森林碳汇能力,从固碳方面减少我国温室气体的排放量。

能源消耗产生的二氧化碳量占我国二氧化碳排放总量的80%以上。节能是从排放源的角度减少我国二氧化碳源的排放量。而大气中多余的二氧化碳还可通过森林植被和海洋生物的光和作用被吸收。林业可吸收固定大量二氧化碳。据专家估算:1980-2005年,中国通过持续不断地开展植树造林和森林管理活动,累计净吸收二氧化碳46.8亿吨,通过控制毁林,减少二氧化碳排放4.3亿吨,两项合计51.1亿吨,对减缓全球气候变暖作出了重要贡献。2007年国务院公布的《中国应对气候变化国家方案》表明,2004年中国森林植被净吸收了约5亿吨二氧化碳当量,约占当年全国温室气体排放总量的8%。

中国尚有6亿多亩宜林荒山荒地以及相当数量的25度以上的陡坡耕地等可用于植树造林。按照中央政府确定的林业中长期发展目标,经过努力,到2020年,中国森林覆盖率将由现在的20.36%提高到23%,到2050年将提高到26%以上。届时,森林生态系统碳储量将会得到较大提高。

另外,中国森林资源质量总体偏低,乔木林每公顷蓄积量仅85.88立方米,只有世界平均水平的78%,人工乔木林每公顷蓄积量仅49.01立方米,只有世界人均占有量的1/7。专家分析:“中国现有森林植被资源的碳储量只相当于其潜在碳储量的44.3%”(http://www.chinatoday.com.cn/ctchinese/second/2010-09/08/content_297028_2.htm)。因此强化森林经营管理,单位面积林木生长量将有可能得到大幅度提高,从而大大增加现有森林植被的碳汇能力。

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