簡述我國能源形勢與可持續(xù)發(fā)展對策

編者按：2019年10月14日，武強院士在北京地質(zhì)學(xué)會主辦的“院士講地質(zhì)——地質(zhì)資源與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展高峰論壇”做特邀報告。報告分析了中國能源基本供給與消費的總體形勢以及面臨的問題，為解決能源與環(huán)境的矛盾，探索具有中國特色的能源可持續(xù)發(fā)展方案，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，以綠色發(fā)展為理念，提出了開源、節(jié)流等對策，打造煤炭工業(yè)升級版，保障能源的可持續(xù)發(fā)展。該報告對煤炭的綠色發(fā)展、地質(zhì)勘查方向具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：能源形勢;煤炭資源;主體能源;可再生能源;清潔能源;可持續(xù)發(fā)展;發(fā)展對策;綠色發(fā)展

中圖分類號：X322;P621? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1007-1903（2019）04-0001-04

作者簡介：

武強（1959- ），男，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，中國工程院院士?，F(xiàn)任中國礦業(yè)大學(xué)（北京）教授，國家煤礦水害防治工程技術(shù)研究中心主任，國際礦山水協(xié)會（IMWA）副主席，國際礦山水協(xié)會（IMWA）中國國家委員會主席，國家煤礦安全監(jiān)察局“水文地質(zhì)”專家組組長，《Mine Water and the Environment》副主編，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會全國委員會委員，原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局技術(shù)委員會委員、中國煤炭學(xué)會和中國地質(zhì)學(xué)會常務(wù)理事、中國地質(zhì)學(xué)會礦山水防治與利用專業(yè)委員會主任等職。長期從事礦山水防治與資源化利用教學(xué)和科研工作，曾作為國務(wù)院特別重大透水事故調(diào)查專家組組長，先后負(fù)責(zé)了多次特別重大透水礦難現(xiàn)場搶險救援或調(diào)查研究工作，取得了多項重要成果。他出版中英文專著13部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，SCI檢索60余篇，獲國家科技進(jìn)步二等獎3項，省部級一等獎10項，獲美國、中國香港和國家授權(quán)發(fā)明專利50余項，國家授權(quán)軟件著作權(quán)26項，主編國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工具書多項。榮獲中國首屆十位“優(yōu)秀博士后獎”“何梁何利基金科技獎”“李四光地質(zhì)科技獎”“全國優(yōu)秀教師”等。帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊入選教育部優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊和中國科協(xié)礦山安全團(tuán)隊。

Editor's note： On October 14， 2019， Wu Qiang， Academician of the Chinese Academy of Engineering， made a keynote report at the "Academician Talks on Geology—Summit Forum on Sustainable Development of Geological Resources and Ecological Environment" hosted by Beijing Geological Society. The report analyzes the overall situation and problems of China's basic energy supply and consumption， and explores the energy sustainable development plan with Chinese characteristics to solve the contradiction between energy and environment. The report proposes that we should build an upgraded version of the coal industry to ensure the sustainable development of energy on the premise of protecting the ecological environment and with the concept of green development， and puts forward the countermeasures such as open-source， saving and other measures. The report has an important guiding role in the green development of coal industry and the development direction of geological exploration in China.

Keywords： Energy situation; Coal resources; Main energy; Renewable energy; Clean energy; Sustainable development; Development countermeasure; Green development

非常高興受邀參加地質(zhì)資源與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展高峰論壇，今天主要講一下中國能源基本供給和消費的總體形勢、面臨的主要問題以及防治對策。

1 能源供給方面

目前在我國能夠進(jìn)行商業(yè)性大規(guī)模開發(fā)利用的一次性能源主要包括天然氣、原油、水電、核電、風(fēng)能、生物質(zhì)、煤炭、地?zé)崮艿取Ｆ渲校?/p>

（1）天然氣

根據(jù)國家能源局最新統(tǒng)計數(shù)字，2018年中國自產(chǎn)天然氣為1500億m3，消耗天然氣2500億m3，我國天然氣對外依賴度首次突破40%，達(dá)到了44%。自產(chǎn)天然氣（1500億m3）折算成標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量約1.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（2）原油

2018年我國自產(chǎn)原油不到1.9億噸，消耗原油約6.4億噸，原油對外依賴度超過70%。自產(chǎn)原油折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約2.8億噸。

（3）水電

由于青藏高原的隆起，中國水電資源非常豐富，按理論計算，中國水電可裝機(jī)容量達(dá)7億千瓦，由于青藏高原復(fù)雜的地貌條件，在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的水電可開發(fā)裝機(jī)容量僅為4億千瓦左右，截至2018年已經(jīng)開發(fā)的水電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了3.5億千瓦，剩余的0.5億千瓦左右的資源量尚未開發(fā)，這部分資源量主要集中在藏南的雅魯藏布江，因其為國際性界流，容易引起國際爭端，一直未能較充分地開發(fā)利用。

（4）核電

我國的核電技術(shù)是較先進(jìn)的，據(jù)中國能源局報道，2018年中國核電裝機(jī)容量為4400萬千瓦，發(fā)電量為2900億度電，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤為0.357億噸。在此狀況下，核燃料放射性鈾的對外依賴度已經(jīng)高達(dá)80%。由于天然放射性鈾資源的不足，將來核電的發(fā)展也是很受限制的。

（5）可再生能源

根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，此方面共可折合成4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，包括風(fēng)能1.84億千瓦（0.45億噸標(biāo)準(zhǔn)煤），光伏發(fā)電1.75億千瓦（0.22億噸標(biāo)準(zhǔn)煤），生物質(zhì)0.18億千瓦（0.11億噸標(biāo)準(zhǔn)煤），地?zé)崮埽?.22億噸標(biāo)準(zhǔn)煤），及其他能源如農(nóng)村自產(chǎn)的植物秸稈、牛糞等（共3.0億噸左右的標(biāo)準(zhǔn)煤），而實際并入國家電網(wǎng)的僅有約1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

以上5種能源共計約為10.52億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（6）煤炭

2018年我國煤炭自產(chǎn)量為36.8億噸，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為25.7億噸。截至2018年底，中國一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占25.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其他除煤炭之外的所有形式的能源之和為10.52億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，煤炭占比仍超過70%，其他能源占比不到30%。這是由我國能源資源稟賦特點所決定的。

當(dāng)前，由于煤炭資源在具體的勘查、開發(fā)、利用過程中存在環(huán)境污染、生態(tài)損毀等問題，有人提出能源結(jié)構(gòu)改革中應(yīng)“去煤化”，這是不太符合我國能源基礎(chǔ)現(xiàn)狀的，不能滿足我國目前日益增長的巨大能源需求。

2 能源消費方面

我國改革開放41年來，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、人民生活水平提高等方面都取得了重大成就，當(dāng)前我國GDP總量已經(jīng)位居世界第二。由于我國人口眾多，特別是存在巨大的農(nóng)村人口，當(dāng)前與其他國家相比，特別是農(nóng)村地區(qū)的人民生活水平尚有待較大的提高。社會要發(fā)展，對能源的需求量也將會越來越大。當(dāng)前我國每人每年消耗能源量與世界其他國家的差距較大，加拿大為11噸標(biāo)準(zhǔn)煤，美國為10噸左右，我們的鄰國日本、韓國都在6噸左右，而我國每人每年的能源消耗量只有2.6噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可見差距還是很明顯的，存在相當(dāng)大的提升空間?！笆糯蟆眻蟾嬷刑岢?，2020年我國全面建成小康社會，2035年基本建成社會主義現(xiàn)代化，2050年全面建成社會主義現(xiàn)代化強國。到2050年時人均能耗很可能會翻倍，按當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)推算，能源需求總量應(yīng)為72.44億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2018年我國能源自產(chǎn)量為36.22億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，但消耗量已經(jīng)達(dá)到了46.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤?？梢?，我國能源的供給與消費之間到目前已經(jīng)存在較大的矛盾;此外我國當(dāng)前還存在較大的環(huán)境、生態(tài)等方面的壓力，土壤污染、大氣污染、水污染，等等。另外，全球氣候變化方面也存在著較大的減排壓力，我國已對外承諾，到2030年我國非化學(xué)能源的比例將由當(dāng)前的12%左右提高到20%。

因此，在實現(xiàn)國家宏偉發(fā)展目標(biāo)的過程中，我國面臨著能源支撐不足、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和全球氣候變化壓力等多重約束問題。如何針對中國“缺油、少氣、貧鈾、相對富煤”的能源資源稟賦特征，在充分考慮生態(tài)環(huán)境和全球氣候變化壓力下，探索具有中國特色的能源可持續(xù)發(fā)展方案來解決宏偉發(fā)展目標(biāo)與能源短缺和環(huán)境氣候約束這些矛盾與沖突，是擺在我們面前亟待解決的重大挑戰(zhàn)和課題。

3 對策

要解決上述矛盾和沖突，沒有什么“靈丹妙藥”，針對中國資源稟賦特點和能源利用現(xiàn)狀，破解中國能源困局的關(guān)鍵在于開源與節(jié)流、打造中國主體能源——煤炭工業(yè)的升級版。

3.1 開源

（1）擴(kuò)大煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣的地面開發(fā)和井下抽采。

根據(jù)國家天然氣“十三五”規(guī)劃，2020年，頁巖氣產(chǎn)量力爭達(dá)到300億m3，煤層氣地面抽采產(chǎn)量100億m3。涪陵氣田的頁巖氣、鄂爾多斯氣田的致密砂巖氣等，當(dāng)前開發(fā)的勢頭都挺好。

（2）加快風(fēng)能、太陽能、潮汐能、海洋能、生物質(zhì)能（秸稈、糞便、市政垃圾、木材能源等）等可再生能源的開發(fā)力度。

2018年我國風(fēng)能發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá)1.84億千瓦，太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)1.75億千瓦，兩者之和相當(dāng)于我國當(dāng)前水電的總裝機(jī)容量。但是由于管理、儲電技術(shù)等方面的問題，存在大面積棄風(fēng)、棄光，甚至棄水的現(xiàn)象，這一點是令人非常痛心的，尤其是棄水現(xiàn)象，使得四川重慶等地區(qū)豐富的水電得不到很好的利用，對這種廉價清潔的可再生能源造成巨大的浪費。這一問題可從完善管理方面加以改進(jìn)，以挖掘可再生能源的利用潛力，同時應(yīng)加強技術(shù)研究，改進(jìn)技術(shù)以吸納更多的不穩(wěn)定電力進(jìn)入國家電網(wǎng)。

（3）加大氫能等清潔能源的開發(fā)利用，特別是氫能燃料電池汽車和氫能燃料電池發(fā)電。

氫能利用目前主要存在三方面的問題，包括制氫、儲運和利用。制氫的途徑較多，煤制氫原料豐富，但碳排放是主要制約因素，且存在轉(zhuǎn)化效率問題，同時我國也只是相對富煤，只占世界煤炭資源總量的12%左右，儲量不及美國的一半，但產(chǎn)量已達(dá)美國的4倍。煤炭資源在世界上的分布也是很不均衡的。天然氣制氫發(fā)電效率高，可達(dá)50%左右，比天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率高（為30%～35%），但原料也相對受限;太陽能、風(fēng)能發(fā)電電解水制氫廉價，但技術(shù)有待提高，存在較大的潛力。

（4）可燃冰、干熱巖等清潔能源的開發(fā)利用。

可燃冰是一種天然氣水合物，是一種重要的能源補充。干熱巖的儲量是非常巨大的，根據(jù)國際上的統(tǒng)計，總儲量是全球所有化石能源總量的30倍。但當(dāng)前都處于試驗階段，存在著開采難度大、成本高等問題。我國在青海共和盆地深鉆3705m，干熱巖溫度達(dá)到236℃，應(yīng)用前景廣闊。另外還有人造太陽等，我國中科院合肥所在人造太陽方面已取得了一些較好的成績。

總體來看，以上各種能源都存在著方方面面的問題，尚不能作為我國主體能源。但是隨著關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)的突破，成為主體能源是完全可能的。最典型的例子是美國頁巖氣的成功開發(fā)，使得美國從一個嚴(yán)重依賴能源進(jìn)口的消費大國轉(zhuǎn)變成一個能源輸出國。

3.2 節(jié)流

（1）提高科技水平，降低單位GDP能耗。

根據(jù)2016年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，單位GDP能耗（噸標(biāo)煤/萬美元）世界平均水平為2.6，發(fā)達(dá)國家為1.8，我國為3.7，差距明顯。其原因一是因為我們的科技能力存在差距，二是因為產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平有差距。

（2）地?zé)豳Y源的開發(fā)

埋深3km以下的致密熱巖體稱為干熱巖，埋深200～3000m之間的為水熱型地?zé)崮埽裆?～200m之間的稱為淺層地?zé)崮堋?/p>

建筑物的能耗約占我國總能耗的30%左右，以供暖制冷為主。占我國總能耗20%左右的建筑物供暖制冷所用的高品位能源可用地?zé)崮芴娲?。沒必要用燃燒溫度可達(dá)800℃～1000℃的煤炭、天然氣等高品位能源來滿足僅需50℃～60℃水循環(huán)即可的供暖需求。這是能源的極大浪費，完全可以利用熱泵技術(shù)采用隨處都有的、廉價的、清潔的淺層地?zé)崮軄硖娲?/p>

（3）光伏建筑一體化

這是一種將太陽能發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)。不僅將建筑物作為光伏方陣載體，還可將光伏組件作為建筑物材料，真正打造低碳、節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑，應(yīng)用前景非常廣闊。

3.3 打造煤炭工業(yè)的升級版

煤炭是我國的主體能源，這是由我國的自然基礎(chǔ)條件所決定的。煤炭工業(yè)在我國雖不是朝陽產(chǎn)業(yè)，但也絕非夕陽產(chǎn)業(yè)。煤炭資源在保障我國能源安全、穩(wěn)定供給方面意義重大，但站在科學(xué)立場審視，煤炭資源與其他礦產(chǎn)資源一樣，在其勘探、開發(fā)、消費利用過程中確實存在著一系列諸如綠色化、安全化、職業(yè)健康、回采率、清潔化、低碳化等科學(xué)問題與工程難題，需要改造與提升。

4 結(jié)論

（1）中國是能源資源消耗大國，供給與消費之間存在較大的矛盾，非常規(guī)天然氣、可再生能源、清潔能源等新能源的出現(xiàn)，短期內(nèi)難以解決供給與消費的矛盾，煤炭資源仍為我國主體能源。

（2）為保障煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展，首先應(yīng)解決煤炭資源在地質(zhì)勘查、開發(fā)、利用過程中存在的環(huán)境污染、生態(tài)損毀等技術(shù)難題，在充分考慮生態(tài)環(huán)境和全球氣候變化壓力下，探索具有中國特色的能源可持續(xù)發(fā)展方案，解決宏偉發(fā)展目標(biāo)與能源短缺和環(huán)境氣候約束這些矛盾與沖突。

（3）為解決能源與環(huán)境的矛盾，應(yīng)在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，以綠色發(fā)展為理念，提出開源、節(jié)流等對策，擴(kuò)大煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣的地面開發(fā)和井下抽采，加快風(fēng)能、太陽能、潮汐能等可再生能源的開發(fā)力度，加大氫能、可燃冰、干熱巖等清潔能源的開發(fā)利用，打造煤炭工業(yè)升級版。