中國能源革命戰略與政策取向
——以山西省為例

張建民

（國家發展和改革委員會能源研究所，北京 100038）

1 世界能源革命的發展

人類文明的誕生得益于人類對能源有意識地利用，從收集、保存和利用天然火到人工取火，是人類發展史上的一大飛躍，木材、秸稈等薪柴成為人類社會生產和生活的主要能源。“火使我們的祖先成為動物界和植物界的王者，成為整個大地的主宰，而這種權力是此前的動物無法擁有的”。火與薪柴的結合，結束了人類茹毛飲血、食不果腹的生活，學會了烹煮。

人類以“慢跑”方式經歷了漫長的薪柴能源時代，進入工業社會的“黑色文明”。十六世紀至十九世紀四五十年代，以文藝復興、宗教改革、新航路開辟和啟蒙運動為先導，以蒸汽機的發明和改進為標志，歐洲發生第一次工業革命。1769年瓦特改良蒸汽機掀起工業革命的篇章，蒸汽機的推廣應用讓以薪柴為主的生物質能不能滿足需要，煤炭由于易于開采、燃燒熱量高、便于儲藏運輸等優點，一躍成為驅動蒸汽機的動力源，蒸汽機的廣泛使用又提高了煤炭大規模勘探開采的效率，煤炭工業成為工業化進程中最早發展起來的以蒸汽機為核心技術的機械化產業，煤炭能源時代是人類社會進入化石能源時代的第一個階段。

十九世紀是煤炭和蒸汽機的時代，二十世紀則是石油與內燃機的時代。“與煤炭相比，同質量、同體積的石油產生的能量是煤炭的2倍，直接使用效果達到3倍左右；而且石油極易氣化，可以實現連續性燃燒。”1876年，法國尼考羅斯·奧古斯特·奧托發明四沖程內燃機，石油作為內燃機的動力源正式走上舞臺，之后福特的T型車和萊特兄弟的飛機革新了人類交通的方式。內燃機及在此基礎上發明的運輸工具鎖定石油、天然氣的能源需求，帶動石油化工和天然氣行業的發展，石油、天然氣逐步成為繼煤炭之后最重要的能源品種和化工原料來源，能源發展第三階段在此意義上被稱為“油氣時代”，也是人類社會進入化石能源時代的第二個階段。

從薪柴到煤炭，再到石油、天然氣，是人類歷史上經歷的三次能源革命，它與社會生產力發展緊密聯系在一起，換言之，沒有能源革命作為支撐，便沒有人類文明的進步。目前，世界范圍內能源第四次革命及與之一致第三次工業革命已初露端倪[1]。

2 中國能源革命的產生與內涵

2.1 中國能源革命的產生

“能源革命”一詞進入中國政策話語體系是在2014年。2014年6月，在中央財經領導小組第六次會議上，中共中央總書記習近平指出，“能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，對國家繁榮發展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產和消費革命。推動能源生產和消費革命是長期戰略，必須從當前做起，加快實施重點任務和重大舉措。”習近平總書記針對推動能源生產和消費革命還提出5項要求：1）推動能源消費革命，抑制不合理能源消費；2）推動能源供給革命，建立多元供應體系；3）推動能源技術革命，帶動產業升級；4）推動能源體制革命，打通能源發展快車道；5）全方位加強國際合作，實現開放條件下能源安全。“四個能源革命+加強國際合作”的重要論述，使中國能源戰略的頂層設計發生了根本性的變化。

黨的“十九大”報告指出：“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。推進資源全面節約和循環利用，實施國家節水行動，降低能耗、物耗，實現生產系統和生活系統循環鏈接。倡導簡約適度、綠色低碳的生活方式，反對奢侈浪費和不合理消費，開展創建節約型機關、綠色家庭、綠色學校、綠色社區和綠色出行等行動。”[2]

2.2 中國能源革命的內涵

當前進行的第四次能源革命與前三次截然不同，能源開發已由地下轉到了地上，其核心是以太陽能、風能等可再生能源的利用為重點，最終替代化石能源的利用，補償前三次能源革命造成的環境污染，實現人類新的文明與經濟的可持續發展。但在其步驟上，絕不能像前三次能源革命那樣簡單地用一種能源替代另一種能源。這次能源革命面臨的形勢與問題比前三次更為復雜，不能視為一次簡單的革命運動，而是要分步驟分階段穩步推進。第一步需要樹立綜合概念，一要將節能作為第一能源看待；二要使煤炭實現潔凈化利用，不能總認為能源革命就是對煤炭的革命；三要大力發展清潔能源；四要積極推進可再生能源發展，為可再生能源完全取代化石能源利用做好鋪墊。第一步持續多久，就要看這一環節的可再生能源技術成熟的程度如何。第二步，待到可再生能源利用技術完全成熟，達到大規模廣泛利用時，實現對化石能源的徹底替代，完成第四次能源革命。

3 山西省能源革命的戰略與政策取向

山西省能源革命的戰略應與國家同步，也應采取兩步走戰略，第一步需要綜合推進，為可再生能源完全取代化石能源利用做好鋪墊；第二步，待到可再生能源利用技術完全成熟，達到大規模利用程度時，完成此次能源革命。

3.1 山西能源革命第一步需綜合推進

山西能源革命第一步需綜合推進，具體內容包括：

1）要將節約能源作為第一能源看待。第四次能源革命必須將節能作為第一能源看待。這是因為節能在此次能源革命中將起到重要作用。在過去30多年中，我國節能事業取得舉世矚目的成就，為支撐經濟持續高速增長發揮了重要作用。今后30多年，我國面臨實現全面小康和現代化目標艱巨任務，既要發展能源產業保障經濟持續增長，又要解決能源開發利用帶來的環境污染、生態破壞、氣候變化等問題，面臨的挑戰前所未有。要從根本上轉變傳統粗放能源發展道路，必須發揮節能在我國經濟發展中的戰略地位，保障“兩個一百年”奮斗目標順利實現[3]。

2016年，我國節能降耗工作取得積極進展，能耗強度下降5%。按照2010年不變價格計算，萬元GDP能耗為0.68 tce；按照2015年不變價格計算，萬元GDP能耗為0.61 tce，2010-2016年我國單位GDP能耗變化情況見表1。

從世界范圍看，我國能耗強度與世界平均水平及發達國家相比仍然偏高。按照2015年美元價格和匯率計算，2016年我國單位GDP能耗為3.7 tce/萬美元，是2015年世界能耗強度平均水平的1.4倍，是發達國家平均水平的2.1倍，是美國的2.0倍，日本的2.4倍，德國的2.7倍，英國的3.9倍，世界及部分國家單位GDP能耗比較見表2。

表1 2010-2016年我國單位GDP能耗變化情況

表3列出的是2010－2015年按照2010年不變價計算的山西省單位GDP能耗，從表3看出，按照2010年不變價計算，2015年山西省GDP能耗為9.613 tce/萬美元,我國平均水平為3.7 tce/萬美元，是其的2.6倍，世界平均水平為2.6 tce/萬美元，是其的3.7倍。由此說明，山西省節能存在巨大潛力。

當前節約能源最主要的是科技進步，沒有科技的進步，就不會有突破性的能耗降低。如在工業部門，電力行業要以世界最高水準火電技術為準，盡早實現煤氣化聯合循環發電（IGCC）、先進超超臨界（A-USC）等技術的實用化與普及。供熱行業要通過高效熱電聯產等技術，實現供熱效率的進一步提高。交通運輸部門應使用自動控制系統，加快ITS的推廣和普及。民用部門要推廣大容量高速通訊技術、待機電力削減技術、高效半導體照明技術、熱泵技術和高效空調技術等[4]。

表2 世界及部分國家單位GDP能耗比較

表3 2010-2015年按照2010年不變價計算的山西省單位GDP能耗

2）將煤層氣做大做強，使其成為山西能源革命的突破口。我國是煤層氣資源大國，據煤層氣資源評價結果，我國埋深2 000 m以淺的煤層氣資源總量為36.8萬億m3，相當于520億tce，與陸上常規天然氣資源量相當，位列世界前3位，占世界前12個國家煤層氣資源總量的13%。

山西省煤層資源十分豐富。已探明該省煤層氣資源量約10萬億m3，是全國煤層氣總量的1/3。從山西煤層氣資源的分布、開采條件和資源品質來看，山西煤層氣資源有著分布集中，埋藏淺，可采性好，甲烷含量高等特點，具備大規模開發的資源優勢。

山西省要做好煤層氣這篇大文章，要為本省及全國能源革命做出貢獻。煤層氣雖然是化石能源，但清潔高效，在可再生能源利用尚未能普及之前，是重要的替代能源。一定要下決心從經濟政策、技術政策給予最大幅度地扶持，使其做大做強！

3）煤炭要實現潔凈化利用。我國一次能源消費結構中，煤炭占65%以上，由于我國資源稟賦的主要特點，煤炭在我國具有應用的普遍性，在某些關鍵領域具備難以替代。

可以預見，煤炭在未來仍將是我國主要的一次能源，煤炭在能源生產和消費結構中的主導作用短期內不會改變。我國大氣污染中，70%的氮氧化物、60%的煙塵和80%的二氧化碳是由燃煤產生的。煤炭污染是現實問題，由于煤炭行業對原煤加工和清潔利用重視不夠，才造成了其對環境的嚴重污染，只有采用清潔煤技術，對燃煤火電廠進行超低排放改造，更新燃煤工業鍋爐，實現煤炭的清潔利用，可以治理其污染問題。

如上海外高橋第三發電廠通過實施零能耗脫硫技術、全天候脫硝系列技術以及其它創新技術，使得供電標準煤耗達276 g/kW·h，同時，粉塵排放濃度降至11.63 mg/m3、二氧化硫17.71 mg/m3、氮氧化物27.25 mg/m3，可降低污染物排放90%，優于我國燃氣輪機發電機組的排放標準[5]。

事實證明，煤炭完全可以做到清潔干凈利用，只要重視，煤炭同樣能給人們帶來藍天白云。

3.2 山西能源革命第二步需要大力發展可再生能源

上述我們已經說過，能源革命需分兩步走，大力發展可再生能源是其第二步，但這一步最為關鍵，只有這一步可再生能源利用技術完全成熟，達到大規模廣泛利用時，才能完成第四次能源革命。

實現可再生能源利用技術完全成熟，達到大規模廣泛利用的關鍵點是技術進步。下面簡述一下我國太陽能發電與風能發電存在的主要技術障礙[6]。

3.2.1 太陽能發電存在的問題

目前各種太陽能電池中晶體硅太陽能電池所占比例超過90%。產業化的晶體硅電池主要是以鋁背場為標志的常規技術，現在正向背鈍化晶體硅太陽電池（PERC）技術升級。新的更高效的電池是以N型襯底的高效晶體硅太陽電池，主要包括：N型雙面電池、非晶硅/晶體硅異質結太陽電池（HIT）、全背結太陽電池（IBC），以及這些電池的結合（HBC）。這些技術普遍存在的問題是成本昂貴，需要進一步降低成本之后才能進入大規模生產階段。

3.2.2 風力發電存在的主要問題

1）經過多年的技術積累我國機組制造商已具備1.5～3 MW風電機組的批量化生產能力，但在機組核心器件、控制策略研發上還受制于歐美公司，變流器中的IGBT功率調節模塊、主控系統中的PLC硬件、齒輪箱中的主軸承等部件還需要大量進口，核心部件的國產化水平還有待提升。

2）風電風功率預測精度有待提升，受復雜地形及數據不足影響，我國大部分風電場的風功率預測精度有待提升，風功率預測尚無法有效支撐調度運行。此外，隨著我國風電發展向高原、海上發展，相應的機組抗低溫、凝露及抗臺風等技術還有待提升。

3）受負荷增長緩慢、電源靈活調節能力不足和調峰容量受限等因素制約，風電棄風限電趨勢加劇。2015年棄風電量為339億kW·h，平均棄風率 15%，2016年棄風電量為497億kW·h，甘肅棄風率達43%。受棄風限電影響，風電開發企業及機組制造商盈利水平持續下滑，大多處于微利或虧損狀態，導致風電產品質量提升與成本控制的矛盾突出，風電運行穩定性下降，出現多起機組火災和倒塔事故。隨著未來幾年風電上網電價的下調，風電建設規模和盈利能力面臨很大挑戰。

4）風電并網性能無法適應電網結構的快速發展，我國今年以來特高壓直流輸電項目快速投產，是風電跨區消納的重要通道。目前，風電不具備慣量支撐和一次調頻能力，導致特高壓直流送受端電網頻率調節能力持續弱化；風電不具備高電壓穿越能力，在電網暫態過電壓期間存在大規模脫網風險，風電并網性能不足已成為制約特高壓直流外送風電能力的重要因素，嚴重影響風電跨區消納能力。

5）我國海上風電起步晚，整體處于發展初期，與歐洲海上風電發展水平存在較大差距。海上風電配套產業服務體系尚不健全、施工運維等產業鏈不成熟，技術標準、規程規范等工作仍需加強。需要結合我國水文條件，在機組設計、設備制造、工程施工和運營管理等方面需開展深入研究。

面對可再生能源目前存在的技術問題，應盡快攻關。山西省要站在世界與國家的制高點，要有戰略眼光，從現在做起，從技術與經濟政策等方面予以支持，盡快突破阻礙可再生能源利用的這些技術的難點與問題。