韩晓平

中国能源网首席信息官

中国能源网

最近,就未来三年电力供需形势和“十四五”电力发展规划目标,多位知名专家和机构发表了多篇非常好的文章和研究报告,也引发业界不少争论。今天,中国再次面临“百年未有之大变局”,无论是国际关系格局,还是中国经济转型;无论是新技术革命颠覆,还是市场化改革深化,对于我国能源电力行业的深度影响,都给我们带来前所未有的新变化。如何正确判断趋势,如何运用好中国特色社会主义制度的优势解决面临的问题。都是需要我们非常冷静客观地跳出自我既得利益格局和排除行业壁垒来分析中国能源发展面临的问题,让我们的事业走向高质量的可持续发展。

新变局 新趋势习近平同志最近多次提出,“当今世界正在经历百年未有之大变局”。如何深入认识历史演变进程,深刻认识世界变局与中国发展的历史性交汇,有助于我们更好地维护和延长中国发展的重要战略机遇期,更好应对世界新秩序调整背景下中国面临的内外部的挑战、风险和机遇的变化。

美国的极端人士执意要和中国打贸易战,要让中美“脱钩”,要全面遏制中国发展。尽管中国不希望如此,但也无法扭转僵局,只能变被动为主动积极应对挑战。中美利益格局的重构,深刻影响全球地缘战略格局,也会影响世界的经济利益格局,也必然波及到能源。

中美关系的深刻变化,特别是贸易战将影响中国对外贸易结构,也会影响中国自身经济结构转型。即便没有贸易战,由于中国发展阶段的提升,人口老龄化、劳动人口总量下降和劳动意愿的变化,以及智能技术的发展,在市场和各级政府的推动下,经济也面临着深刻的转型升级。而中美贸易战将成为这一转型升级的新动能,会使新旧动能转化的速度加快。

中华民族是一个传承于农耕文化的民族,相对比较保守,只有到最危急的时刻,才会发出最后的吼声。但是,一旦感到危机会空前团结,万众一心一往无前滚滚而来,就像一座大山滚过来。中国建国后能在那么短的时间就完成了从农耕社会进入初始工业化的进程;在改革开放40年成为全球最大的工业制造业国家。现在,在外部威胁的激励下,开始向创新型国家和信息化社会快速转型,这种转型的速率都是人类历史上极其罕见的。

这样的转型对于中国的能源行业也带来了非常巨大的变数。最近几年,我们看到越来越多的企业开始建设他们的智能化制造车间和配送体系,无人工厂、无人仓储,发展智能生产、智能施工,都成为一种快速生长的新生态。近日,微信上流传了一个视频,房地产开发商碧桂园开始发展无人建筑,用智能机器替代传统技术工人盖房子,切砖抹灰样样精通。还有,京东开始在大城市周边布局建设智能化的农业工厂,在超级大棚里生产无公害蔬菜水果,改变千百年来的种植方式,农民不再需要面朝黄土背朝天,而是操控流水线在人工智能技术下生产蔬菜水果,直接向城市千家万户进行抵近配送。

向中国这样的文化,最容易形成“羊群效应”,一个头羊冲破围栏,千百只羊就会紧随其后,就会向潮水一样一拥而出。或许在这一进程中,市场会淘汰很多失败尝试者,但是最终它会留下一个个全新的产业集群,形成一个新的行业发展趋势。中国的智能大转型将在“十四五”形成爆发趋势,因为头羊们已经冲破了围栏,而且没有什么技术和政策瓶颈能够束缚他们。

这种新趋势必然带来两个变化,一个是就业转型,一个是能源转型。工业人口的就业会被信息技术支持的智能化替代,会有越来越多的人转向服务业,同时制造本身也会与服务业相融合,特别是物流业和维修业会吸收更多的劳动力。传统工业更多的利用燃料产生热力,而智能制造将更多的依赖于电力。

传统制造业只有机械设备用电,工人最多给个电风扇,再发点防暑降温费。而在智能化的工厂和仓库里没有空调就难以正常运行,这些智能设备要稳定运行不仅需要恒温,还需要恒湿和空气过滤,都需要大量的电能支撑。而这些无人工厂无需考虑工人加班费和夜班工人产品质量问题,他们的工厂即可以连轴转,也可以选择时段弹性生产,与我们传统对电力需求的认知正在发生变化。

智能化还带来一个新趋势是抵近市场的分布式生产,在靠近需求端进行生产。因为智能制造不是靠几个老师傅的精湛手艺,分布式生产的质量和集中大生产没有什么区别,这让一些企业的制造车间可以抵近市场。这一趋势实际上已经发展了很多年,向汽车制造行业供应钢板的轧板厂将他们的电炉和轧钢机直接建在汽车制造厂边上,将轧好的薄钢板直接进入汽车制造厂连续冲压汽车壳体,减少了对钢板处理的工艺环节,也省略了运输环节。汽车的备件厂也将他们的各种零配件生产线抵近到整车组装厂周边生产,减少运输包装成本。

最近兴起的3D打印技术、智能裁剪技术、智慧集成技术将进一步将生产车间抵近到消费市场跟前,根据各地消费者的需求特性就近生产商品,就近满足市场需求,这一趋势将成为未来制造业智能转型的方向。

还有一个典型例子就是京东的果蔬工厂,使消费者不再需要那些从集中产地远道而来的沾满残留农药和增长剂、保鲜剂、催熟激素的瓜果蔬菜。而这些超级大棚是靠电能维持生产,通过各种特定光谱的LED灯为植物24小时照明,并利用物理技术驱逐和抑制病虫害,减少化学农药的使用,同时靠电能实现就地配送,减少了巨大的运输成本,简化了包装,提升了效率。

电能在未来经济社会中的角色会越来越突出,越来越重要,越来越成为能源的枢纽。支撑人类文明进程的四大要素是能源、信息、交通和建筑,而这四大要素在高度融合是未来的趋势,电能将成为彼此连接最关键的纽带。能源本身就在向电集中;信息技术也是电力电子技术的伸延;交通的电力转型将快速推进,地铁、高铁都是电力驱动,重载货运铁路和城市公交及市政车辆也逐步由电能驱动,现在正在加速向小型交通工具扩散。国家正在研究规划发展时速4000公里的低真空管道交通系统,一旦实施将在国土交通中全面替代飞机,中远程交通也将不再依赖石油而由电能来驱动。

至少本届美国政府的主要高官和智囊们非常明确要全面制衡中国的发展,现在已经从贸易战扩展的金融战,而且在南海、台湾、香港问题上全面出手。中国石油对外依存度超过70%,未来对中国的遏制延伸到石油或在所难免。这必将加速中国减少石油消费的内在动力,在现有的技术上,燃油交通已经可以由电能替代并全力加速。

这种趋势在新的地缘形势下或被加快推进,而电动汽车的技术成熟度不断提高,在行驶里程和性价比、安全性等方面正在接近替代临界拐点。欧阳明高院士认为电动汽车性价比拐点将在2020到2025年之间出现。据公安部统计,2018年全国新能源车保有量261万辆,其中,纯电动汽车保有量211万辆,占新能源汽车总量的81.06%,当年全年增加纯电动汽车107万辆。“十三五”新能源汽车保有量500万辆目标,预计将可能完成。根据中国汽车工程学会2018年11月发布的《汽车产业中长期发展规划八大重点工程实施方案》,2025年,中国新能源汽车年销700万,保有量2000万辆。这大约需要不到400亿度电,仅相当2018年全社会用电量的5.84‰,就可节约超过1400万吨燃油。

再有就是建筑,我们绝大部分电能的终端消费是在建筑中实现的,无论是住宅、商建、公建,还是厂房车间。随着人们生活水平的提升和产业升级,建筑能耗仍在较快增加。由于前段政策失调和外部贸易战压力升级,今年1-7月全社会用电量从2018年增速的8.5%下降到4.6%,低于过去11年6.49%的平均增速;但居民用电和第三产业用电增速虽然也是下行,但仍大大高于全社会用电量增速和第一、第二产业用电量增速,其比重在全社会用电量中不断上升。这些数据在一定程度上反映了建筑用电水平的增长趋势。

电力规划设计总院发布的《中国电力发展报告2018》认为:“未来三年,高新技术产业和高端制造业将带动二产用电继续刚性增长,服务业快速发展驱动三产和居民生活用电仍将保持快速增长”的结论是有依据的。但专家们认为“十四五”电力需求要保持较高增速,电力单性系数将超过1.0的结论可能有点激进,从2008至2018年的平均电力弹性系数只有0.8%,在经济转型的趋势下,弹性系数如何能够逆市上升?

新常态 新矛盾需求增长,并不意味着需要大规模增加装机,特别是燃煤火电的装机量。曾经主管并执掌中国能源行业多年的原国家发改委副主任、国家能源局张国宝老局长就上述报告提出了截然不同的意见,他认为:“未来三年,一些高耗能产业,比如钢铁、有色、建材,都处于下行通道。而且现在电力装机容量的冗余度太大,近几年各地建设的电站还在陆续投产中,发挥现在电站1/4的闲置能力是完全有可能的。依我看,未来三年,如果能够把现在多余的装机容量消化掉就不错了。不会出现电力紧张的状况。”

他担心:报告有误导各地再去抢建一批电站之嫌。现在火力发电厂年发电小时数只有4000多小时,影响了电力企业的效益,实际上完全可以发到5500小时甚至于6000小时,除非煤炭供应不上。

行内人都明白,国宝主任提出和担心的问题并非空穴来风,而是实实在在的一个问题。2018年全国火电设备利用率为4361小时,虽然比2017年增加了143小时,但距离火电设备合理利用率5500小时的水平还有很大距离。如果按照年利用5000小时计算,目前火电机组富裕容量达到29.5%;按照年利用5500小时计算,富裕容量达到42.4%,冗余空间非常巨大。2019年上半年,火电设备利用率非但未能继续增加,比2018年上半年还减少了60小时。

有专家指出,还有一个指标也能说明目前的装机和系统能力过剩的状况,就是电力高峰负荷系统利用率,中国目前的系统利用率仅为50小时,而国际的平均水平是200小时。这一指标说明我们的发电、输电和配电系统利用效率都处于一个非常低的水平,也说明电力需求侧管理的严重滞后。之所以这一指标处于较低的水平,这与前些年国资管理部门、国有发电和电网企业盲目扩张规模,不注重效率和效益的发展理念存在因果关系。在经济快速扩张,电力需求持续快速增长的状况下,这一问题容易被掩盖,经济一旦进入新常态矛盾就会显现出来。党的十九大报告指出,我国经济已经由高速增长阶段转向高质量发展阶段。经济发展模式从规模数量型,转向质量效益型。

山东省面积15.8万平方公里,年消费煤炭4亿吨,平均每平方公里燃煤2546吨,每平方米2.55公斤,是全球燃煤密度最高的地方,也是空气污染最严重的地方之一。2017年山东曾高调宣称减煤2706万吨,但中央环保督察组发现山东长期弄虚作假煤炭消费总量被瞒报3700多万吨,与其宣称的“完成国家下达减少2000万吨的目标”严重不符。近日,山东省人民政府办公厅发布《关于严格控制煤炭消费总量推进清洁高效利用的指导意见》,提出:“利用5年时间,全省煤炭消费争取净压减5000万吨”的目标。5000万吨煤炭退出,意味着大量高能耗高污染企业不得不退出市场,相应的用电量和电力负荷也会对应受到影响。

随着中国的国土建设高潮即将过去,对于钢铁、水泥、焦炭等高能耗产品的需求峰值也将过去,对应的电力高速增长趋势需要也将越过峰值。中美贸易战在一定意义上会加速中国的出口结构转型,并促进产业结构转型,同时,贸易战会波及全球经济,广泛影响亚洲的日本、韩国、新加坡和我国的台湾、香港地区,以及欧洲的德国等出口导向性经济结构的国家,对于中国的进出口都会形成影响。

也有专家研究认为即便美国对中国产品全部加税,对中国出口影响有限。美国市场对中国产品的依赖存在刚性关系,特别是较为复杂的电器机械产品和高载能产品。结构复杂的商品相当程度上是依赖中国高度完整的产业链配套能力,而这些产业链很难在全球再次被重新复制。这需要数以亿计高素质守纪律的劳动人口,竞争充分的市场和勤奋好学的企业家与员工,这需要一代人或几代人才可能造就。

目前承接中国产业转移的越南、印度、孟加拉等国家都存在较为严重的能源供应不足,特别是电力供应不足,建设电厂、电网、燃料供应系统需要几年的时间,需要大量的投资,中国生产的高载能产品短期内不容易找到替代产地。但是,长期看高载能产品的转移只是时间问题,如果中美“脱钩”不可避免,中国产业升级持续推进,这些产能转出中国或逐步淘汰就是一个时间问题,将在“十四五”期间或更长的时间逐步显现。中国企业会通过“一带一路”建设将产能分散的全球的资源优势地区,并行销世界。将“一带一路”沿线国家的GDP变为中国的GNP,就此推进人类命运共同体的协调发展。

进入2019年7月炎热季节,随着全国各地气温屡创新高,华东、华北和华中很多省份的电力负荷都屡屡超过了历史最高值。但是,7月份全国发电量却仅仅同比增加0.6%。负荷较大幅度增加,而用电量增长了了,显而易见,电力消费的确开始受到了经济放缓的影响。

这一市场变化中央其实早有预料,在几年之前习近平总书记就提出了发展的“新常态”,要求大家改变发展理念,创新发展模式,推动新旧动能转换,以适应这一预料之中的变化。

新技术 新理念过去,我们热衷于“做大做强”,从工业时代的规模经济理念出发,国有的发电和电网企业都在拼命投资扩大企业规模,国资委也是如此要求和考核他们。电厂建多了就发展高耗能产业,高耗能建多了就再建发电厂。面多了加水,水多了加面。电厂的发电机组容量越来越大,要上百万千瓦超超临界机组,热电联产也要搞到三十万千瓦的机组;电网也是越建越大,还要将大电网相互联网,要搞全国一张大网,要搞特高压。百万伏特高压直流输电还不够,还要搞百万伏特高压交流输电。

电力改革也是一味强调降低电价,强调市场化竞争,却忽略了将支持应用发展和普及新技术作为主要方向,这是一个重大的失误,是一种本末倒置。我们一直高喊节约能源资源是基本国策,但这一国策在能源改革中并没有被认真贯彻执行。不断降低的工商业电价破坏了节能服务和合同能源管理的市场氛围,也阻碍了分布式能源和需求侧管理的推进,同时也压抑了企业采用高效节能技术的意愿。只想着给企业“减负”,却没有认真考虑如何帮助企业“提效”。

2017年7月,在电力负荷急剧攀升的情况下,江苏省通过需求侧响应削减了402万千瓦的尖峰负荷,相当于全省负荷的3.82%。这对于优化系统负荷,提升供电可靠性,起到了积极的作用,也为其他省市做出的示范。在这次需求侧响应中,452个普通电力用户和13家负荷集成商动员了3142个电力用户参与响应电网调度。首次基于泛在电力物联网技术通过空调需求响应,智能匹配低能耗运行策略,对中央空调主机系统、循环系统以及末端运行方式实施调节,在不影响一些用户舒适的情况下,短时降低空调用电量避开尖峰负荷,配合电网有序削峰。在需求侧管理方面江苏一直走在全国的前面,这一次也为全国树立了一个榜样,特别在国家电网“三型两网”转型中,将成为一种新的发展方向,而对电网、电源的建设将产生深远影响。

除江苏之外,浙江、江西、广东和山东等地都出台了需求侧响应的相关政策。浙江对于在削峰时段主动参与需求侧响应的用户,给予每度电4元的高额补贴。江西向10万居民用户发出需求侧响应的邀约,给予每度电0.8元的补贴,居民可以在高峰时段主动停用洗衣机、热水器、电水壶,甚至减少空调负荷,并以此得到补偿。这一制度如果能够长期化,随着智能家居技术的发展,对家用电器进行智慧避峰控制并不复杂,对于居民的生活影响也非常有限,而可以大大节约电源和电网的无效投资。7月22日,华北电网负荷达23340万千瓦,同比增长1.5%。其尖峰时段的最大平衡缺口1050万千瓦,而这一缺口维持的时间非常短暂,对于相应的电网和电源建设效益极差,如果通过有效的需求侧管理措施能够削峰填谷,这一缺口就无需弥补。

江苏这次电力需求响应中,一个重要的突破是分布式储能系统帮助用户参与需求响应。在国网淮安供电公司推动下,淮安海螺水泥公司投资3000万元在2018年建成了功率8MW储能电站,每天在0至8时利用低谷电蓄能,12至17时在用电平峰补充蓄能,在价格相当于低谷电3倍多的平峰端和1.7倍多的早晚高峰(尖峰)时段放电反送电网削峰填谷。这么小差额的峰谷电价差显然不足以弥补企业分布式储能的投资,江苏省为此制定了需求侧响应的激励政策,对参与削峰填谷用户进行货币直接补贴激励,鼓励用户参与电网负荷优化,从而使电网输配设施和发电厂获得了更好的经济效益。国家电网正在研究电动汽车参与电网的削峰填谷的技术应用,如果到2025年保有2000万辆电动汽车,每辆车在高峰时段可以向电网平均反送10千瓦时电力,就可以削峰相当于2亿千瓦的尖峰负荷。

本世纪以来,各种节能技术发展迅速,特别是建筑节能、电器节能、机电节能等技术的发展非常迅速,对于电力系统优化发挥了积极作用。世界银行曾经在世纪之交推动了中国的绿色照明计划,在中国普及各种节能灯具,这一计划成就了中国的节能灯产业,大量普及各种新型节能灯技术。特别是LED灯,由于中国巨大的制造能力和巨大市场规模,使成本快速下降,为中国节约了大量的电能,也帮助世界各国节约了大量电力。美国能源部发现节能灯对提升社会能效的效果最为显著,一个节能灯可以节约85%的电耗和负荷,数以亿计的节能灯具所产生的效益可想而知。

中国企业和跨国公司在中国生产的变频家用空调将能耗降到“一晚一度电”,而且价格不高广泛普及,财政部门对节能电器还有额外补贴,使家电节能技术不断进步,能耗持续下降。此外,空气源热泵空调、空气源热泵热水器、变频洗衣机、变频冰箱等各种节能电器层出不穷。这些节能电器的普及形成了一种不可逆的效应,改变了用电量及电力负荷刚性增长模式。

工业机电节能虽然进步比民用家电要慢一些,但在技术进步的推动下也在稳步前进,节能变频电机普及的速度和应用的广度都在持续。尽管在节能方面有了一些进步,但总体而言,中国的单位GDP能耗仍处于较高水平,节能潜力非常巨大。可惜在这些节能技术推广的过程中,我们没有看到电力改革发挥了什么作用,也没有看到国有电力企业做出了什么突出贡献。习近平总书记在谈到能源四个革命时,首先强调的是消费革命,他要求“有效落实节能优先方针,把节能贯穿于经济社会发展全过程和各领域”,我们有没有落到实处?

随着新一轮电力改革的深入,我们需要有效的制度设计,要求售电企业要加强对需求侧进行管理,要求发电企业和用户进行更有效的互动,不是一味地进行价格竞争,而是更加积极地通过需求侧管理来优化用户的用电负荷并通过节能减少电费。如果这些改变能够深入整个制造业,我们可以不需要将大量资金投入到新建大型燃煤发电厂和特高压输电线路,而是帮助我们的企业实现“高质量”可持续的绿色发展,让这些企业在全世界范围更具有竞争活力。

过去电力部门做规划完全抛开天然气,今年中国天然气消费量将突破3000亿立方米,在全国一次能源比重中已经上升到8%以上。天然气是最清洁高效的一次能源,可以靠近需求侧进行能源转化。根据全世界的经验,要协同有效地发展电力和天然气,最佳的利用方式就是分布式能源和热电联产,这些技术可以实现对天然气的梯级利用,对能量吃光用尽。特别是分布式能源冷热电三联供,不仅可以就近发电供电,而且可以充分利用余热供热制冷,大大减少制冷电耗,更好地为电网削峰填谷,并增加供电的可靠性。随着输气能力达到380亿立方米/年的中俄天然气东线即将供气,沿海大量LNG接收站投运,以及中石油、中石化、中海油和延长石油都加大了天然气勘探开发力度,我国天然气供应能力将呈现较快增长,我们必须为这些投入留出足够的市场空间。这既涉及到在开放的环境下保障中国能源安全大战略,也有助于中国践行对全球温室气体减排的国际承诺。

在“十四五”期间,中国还要继续推进能源结构的转型,还要大力发展可再生能源,特别是光伏和风电,其中东南沿海的风电将成为新的重点,在总的电力需求增速放缓的前途下,要不断提升可再生能源发电比重。英国最近出现的大停电,使人们担心可再生能源比重太高,新能源大量替代传统火电,导致系统惯量水平下降,无法维持电网安全。其实,英国电网事故纯属管理问题,英国天然气发电装机39.38%,管理得到完全可以避免此类事故。另外,英国2018年非水可再生能的发电量已经占总发电量的31.63%,而中国仅有8.92%,大家不再一个量级上。中国除了个别一些地区外,未来几年非水可再生能源仍可大力发展。

国家电网提出“三型两网”的新发展方向,发展坚强智能电网的重点从特高压端转型配网智能化;将电网打造成为与信息技术高度融合的泛在电力物联网;使电网成为连接各种能源和用户各种能源需求的枢纽;成为各种能源配置、综合服务和新业务、新业态、新模式培育的平台;成为共建共治共赢的能源互联网生态圈,与全社会共享发展成果。国网这一转型对于未来整个电力行业的发展模式将有深远的影响,也对电力规划影响巨大。

如果国家电网将追求质量和效益为目标,而不再是一味追求大电网、特高压的发展模式;将配电网智能化和提高用户能效的综合能源服务以及更多地接入分布式能源作为转向方向,而不是传统的大一统业态;将共建共治共赢为理念打造全社会共享的生态体系,而不是维护独享的垄断利益格局。那么发电企业还能够由着性子建电厂吗?政府还能够拍着脑袋做规划吗?银行还会闭着眼睛放贷款吗?能源规划不能再是协调平衡现有既得利益集团的利益,而是要为他们找到新旧动能转换的契合点,推动他们跟随时代和技术进步的方向找到新的出路,而不是在传统的路径上一条道走到黑。

中国的燃煤火电发电量已经是全球的46.85%,在气候加速变暖背景下确实不能够再增加了,我们的温室气体排放量已占全球27.8%,大大超过了美国和欧盟之和,再大幅增加我们将输掉道义。燃煤火电高质量发展的方向是不断降低污染排放、不断降低单位发电煤耗,同时加强调峰能力和实现热电等功能多元化;而天然气发电量我们仅占全球的3.62%,燃气发电不仅对环境相对友好,而且可以帮助电网更多地接纳可再生能源,也利用能源结构转型和温室气体减排,同时有利于帮助国家推动全方位国际能源合作,实现开放条件下能源安全。天然气发电的重点是发展热电联产和分布式能源,同时也要提升这些电源的综合调峰能力,能够更好地应对电力、热力和燃气的调节需求;可再生能源是全人类发展的大方向,我们必须坚定不移地大力发展。而可再生能源中太阳能发电又是一个重点,其中分布式光伏能够更好地与需求衔接,与分布式储能及电动汽车储能协同发展,不影响或少影响输配电设施的利用率,激励广大用户参与清洁能源生产和需求侧响应,是改变规则的新模式和新业态;中国东南沿海的风电资源不错,靠近需求市场,随着技术进步和规模效益形成,发电成本呈现加快下降趋势,预计在“十四五”期间会有一轮较大的发展;水电仍有一些项目可以开发,特别是西南地区,仍然会保持一定的建设进步。水电与风电和光伏通过智能电网协同发展,可以为市场提供高质量的可再生能源零碳电力;核电作为一种重要的清洁能源技术,还需要有新的项目支持技术的不断完善进步,要维持必要的发展规模。核电的小型化和热电化,将可能是一道新的风景线。

天地之间唯一不变的真理就是“变”。我们中国人和我们的文化能够延绵5000年经久不息,关键就是一个“变”字,我们会不断学习,不断适应环境变化,不断修正自己前进的方向,不断的与时俱进。在今天这个“百年未有之大变局”中,我们如何适应新的变化,是我们未来成败的关键。

对于未来三年的电力供需形势的判断,要在这一系列的变局中分析问题,解决问题。对于“十四五”规划,更要在这大变局中精心谋划,为未来高质量的发展确定正确的方向。