淺談我國電力與能源現狀及解決途徑

武 平 郭 巍 晉春杰 蘇 穎 徐 武

（云南民族大學電氣信息工程學院，昆明 650500）

21世紀初，以煤炭、石油、天然氣為主的化石能源已經成為世界能源供應的主體，占全球能源消費總量的 80%左右[1]，提供了幾乎所有的運輸能源和70%的發電用一次能源。能源的開發利用促進了人類文明的發展，現代的工業、農業、服務業都需要龐大的能源來支撐。

能源已經成為現代社會可持續發展的關鍵因素。為了爭奪有限的石油能源，中東地區在短短幾十年里爆發了數次戰爭。伴隨著兩次石油危機的發生，廉價的能源時代已經告終。目前，發展中國家由于無法從國際市場中獲取廉價的能源，簡單復制發達國家的經濟發展模式是不可行也是不可能的。作為全世界最大的發展中國家，中國必須依靠創新，推動發展方式轉型，走符合自己國情的發展道路，實現可持續發展。

1 中國能源概況

中國能源資源總量較為豐富，但人均占有量和優質資源相對其他國家較少。自1978年改革開放以來，隨著中國經濟的快速發展，能源產業迅速發展，能源消費量大規模增長。20世紀 90年代，從能源出口國變為了能源純進口國。目前，能源的可持續供應對中國經濟的約束力強于以往任何時期，加強國家能源合作，開辟非洲等地能源產地，加快改變國內能源供給單一模式是中國經濟可持續發展必由之路。

1.1 中國能源優缺點分析

中國的化石能源主要以煤炭為主，優質化石能源相對不足。雖然中國油氣田勘探較早，未來產量還有增加的潛力，但總體來看，油氣資源與中國經濟社會發展需求相比仍有較大差距。由于人口眾多，中國人均化石資源占有量遠低于世界平均水平，具體數據見表1[1]。

表1 2010年世界及中國人均化石資源占有量

值得一提的是，中國可再生能源開發潛力巨大。目前，水電開發量為5.4億kW，位居世界第一；生物質能年可利用資源量為9億t標準煤[2]；西北地區風能資源豐富；西南、東南地區水電資源豐富；中國太陽能發電裝機容量可達到34.5億kW。上述數據表明，中國新能源的開發已具有一定規模，可再生、低污染能源的發展在未來有著巨大的潛力。

1.2 中國電力生產

自1978年的改革開放歷來，中國發電裝機容量和發電容量保持快速增長，年均增速超過能源生產增速。到2012年底，中國已經超過美國成為世界第一電力生產大國。全國電力裝機達到11.4億kW。其中水電裝機達到 2.49億 kW，位居世界第一[3]。截止2013年底，中國風電裝機總容量達9萬MW，其中蒙東、吉林和甘肅等地區的風電裝機容量已經超過負荷的30%，風力發電已成為中國重要的發電方式[4]，進一步發展風電站，是未來中國電力發展的趨勢。雖然目前新能源發展形勢迅猛，但是水電、火電是未來中國電力發展的基礎。

中國的電力生產以火電為主，電力生產結構與發達國家存在著較大的差異。目前，世界上發達國家的發電結構中，氣電、核電占有較大比重，而中國以煤電為主。從1980年到2010年，中國的電力生產結構已經有了明顯改進，分別如圖1、圖2所示。

圖1 1980年中國發電裝機結構

圖2 2010年中國發電裝機結構

根據以上由中國電力企業聯合協會提供的數據可以發現，與較發達國家相比，中國電力生產結構以水電、煤電為主，清潔能源發電比重較低。隨著化石能源的不斷枯竭、開采成本不斷提高、國際環境保護壓力加大，未來中國電力生產結構中核電、非水可再生資源發電比重必將進一步提升，煤電比重會有所下降。根據上述情況分析以及相關數據，預測2030年中國發電裝機結構，如圖3所示。

圖3 2030年中國發電裝機結構

1.3 中國能源面臨的重大問題

中國從改革開放以來，在短短的幾十年里，能源事業的發展取得了舉世矚目的成就，然而中國能源產業也面臨著諸多的難題和挑戰。總體而言，經濟的快速發展對能源需求的持續增長與化石能源的不可再生性的矛盾加劇；環境的約束力日益突出；能源特別是石油能源的對外依賴程度加深，保障能源持續供應壓力越來越大；能源資源與能源需求分布嚴重不平衡。以下進行具體分析。

1）可持續供應的難題

按照我國政府制定的“新三步走”戰略規劃，2020年要全面建成小康社會；2050年，基本實現現代化。未來很長一段時期，經濟仍保持平穩較快增長的速度。換言之，中國未來對能源需求依舊旺盛。表2為國內外機構對中國未來能源需求的預測[5]。

表2 國內外機構對中國未來能源的需求預測（單位：億t）

2）能源投資比重失衡

1978年改革開放以來，我國的電力供應大部分時間處于偏緊狀態，主要原因在于“重發輕供”現象嚴重，換言之就是電力投資長期向生產方面投入大，電網投入小。電網建設嚴重滯后，電網作為一種重要的能源運輸方式，電網遠距離輸電能力的不足，客觀上也加大了鐵路運輸的壓力。形成這樣一種怪相，即“電廠遍地是，停電到處有”。圖4為中國近幾十年里電力投入比重分布[6]。

圖4 中國電源、電網投資占電力投資比重

中國經濟進一步發展，在能源逆向分布越來越明顯的環境下，必須加強能源運輸方面的建設，配置方式由就地平衡型轉向大范圍優化配置型，特別是電力在中國終端能源所占比重越來越大的趨勢下，加大電網投入，盡快解決中國長距離輸電能力不足的問題對中國經濟可持續發展有著重要的意義。在未來，隨著中國經濟的進一步發展，經濟發達的地區對能源的需求會進一步大幅增加，能源生產中心會隨著能源的深度開發逐漸西移，能源生產和能源消費的逆向分布現象會進一步明顯[7]。未來，中國的能源總體必將呈現“北煤南運”、“西氣東輸”、“西電東送”、“北油南運”的格局。

2 中國電力能源問題解決途徑分析

電力是一種清潔高效、使用便捷安全、應用范圍最為廣泛的二次能源。電力不僅可以方便地通過各種電器轉化為聲、光、熱、力及電物理、電化學作用，而且目前所有的已知一次能源都可以轉化為電力。電力可以在導線中以光速傳輸，在分配體系中無限劃分。電力的這些其他能源無法具有的優勢，使其成為現代社會應用最為廣泛的能源。解決能源問題的關鍵在于如何解決電力問題。

2.1 輸電、輸煤共同發展

我國傳統的能源運輸方式主要是輸煤方式，即通過鐵路、海運、聯運等方式將煤炭運到負荷中心，然后在負荷中心的電廠發電上網。負荷中心中主要集中在東部地區。多年來，中東部地區由于大量的煤炭燃燒，導致酸雨、霧霾等環境問題愈發嚴重。東部地區的環境已經不允許進一步發展火電廠。

輸電方式則是在煤炭產區建設大型火電廠，通過輸特高壓輸電網絡把電力輸送到負荷中心。同時，大型火電廠中的超臨界機組在技術層面上環保，并不比現在天然氣機組在環保上做的差，對環境影響較小。實現煤電就地轉換，可以發揮西部地區資源優勢，更關鍵在于輸電比運煤對環境的不利影響小。就輸送成本而言，根據2011年煤炭價格水平測算，輸電方式的經濟性要優于輸煤方式。圖 5、圖 6分別為兩種能源運輸方式示意圖。

圖5 輸電方式

圖6 輸煤方式

近年歷來，隨著煤炭價格、運輸成本走高，同時電網技術成熟，電網架構和輸送能力大大提升，經濟輸電距離有了很大的提高。綜合考慮安全、環境、經濟、技術、民生、土地資源等方面，在煤炭富集區建立大型電廠，大型能源基地逐漸西移和北移，更加遠離負荷中心。在很長一段時期內，我國電網的建設與運行，大容量、遠距離輸電勢在必行[8]。

2.2 大力發展電動汽車

隨著世界范圍內資源、能源及環境問題日益凸顯，電動汽車以其較高的能量利用率和環境友好性逐漸取代傳統能源汽車，帶來整個行業的變革[9]。發展電動汽車，實現“以電代油”的能源消費模式，降低石油在終端能源的消費比重，減少石油對外依賴，才能保障國家能源安全。

能源供應是電動汽車產業鏈中的重要環節，電動汽車的能源供應模式有兩種，一種是充電模式，另一種是換電模式。充電模式可以簡單理解為電池沒電了，通過充電樁進行充電。換電模式可理解為直接更換電動汽車的電池組來達到為其充電的目的[10]。其中充電方式有3種，即有線充電、無線充電和更換電池方案[11]。

無論那種模式，充換電設施的建設都是必要的。由于電動汽車的充電負荷在時間和空間上的隨機性，大規模充電會出現諧波污染、電網峰谷差加大、電網設備過載等情況，發展電動汽車的充換電網絡不只是建設足夠多的充換電站、充電樁，還必須配套開展配電網升級改造。同時，充換電網路中的大型集中充電站還可以作為城市的儲能電站和應急電源。

2.3 大力推動電力進口

我國北部接壤的俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦等國家，這些國家擁有著豐富的煤炭資源、風能、水資源等發電資源。特別是俄羅斯，極地風能超過55萬億kW·h/年，遠東地區水能超過1.1億kW·h/年，煤炭儲量超過1.2萬億t。在上述國家投資建設火電站、水電站以及風電站，每年能夠為我國提供可觀的電力能源[12]。

我國南部接壤泰國、緬甸、越南、老撾等國，這些國家擁有著豐富的發電資源，其中水能資源比較豐富的國家有緬甸、老撾和印度尼西亞；風能資源主要集中在菲律賓、越南、印度尼西亞；太陽能資源以菲律賓、泰國、馬來西亞最為豐富[13]。同時這些國家電力產業較為落后，電力供應總量中進口比重較大。在這些國家通過投資建設大型水電廠、火電廠、新能源電廠來獲取清潔電力能源，對于改善國內的能源供應結構有著重要的意義。

2.4 電網智能化

從目前發展階段看，我國和發達國家的智能電網發展都處于同一起跑線上。建設智能堅強的電網，為我國實現電網技術跨越、占領國際電網技術制高點提供了良好的機遇。目前，電網智能化的重點在于推進電網各個環節的智能化[14]，如圖7所示。

圖7 電網智能化的關鍵環節

我國智能電網相比其他國家的智能電網發展的特點在于電源接入環節發展電網適應不同類型清潔能源的能力，針對風電、太陽能、潮汐能等清潔能源發電間歇性、不確定性等特點，通過智能電網實現不同能源間的互補和調劑，促進清潔能源的高效利用。將分布光伏、風力發電站與智能電網相結合，以滿足電力需求平衡，是未來我國電力發展趨勢，同時也是我國政府大力推廣的。用電環節，構建用電服務體系，全面展開雙向互動用電服務，實現用戶和電網之間實時交互相應。建設電動汽車智能換電服務網絡，實現汽車與電網的雙向能量交換，最終有效滿足電動汽車等新型電力服務要求。

3 結論

作為全球第二大經濟體，我國經濟的可持續發展離不開能源的可持續供應。目前，我國能源狀況并不容樂觀，對外石油依賴逐年上升，環境保護對于我國能源發展的約束力越來越強。在能源結構中，煤炭長期占據主導地位，電氣化水平不高。能源結構需由高碳型轉向低碳型，能源利用必須由粗放型轉向節約型，能源配置需由就地平衡型轉向大范圍優化配置。加強長距離輸電設施建設；大力發展電動汽車以減少尾氣排放；加強與周邊國家的能源合作，大力發展電力進口。這些舉措對于優化我國能源結構，節能減排，緩解環境壓力，促進社會經濟可持續發展有著重要的意義。

參考文獻

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