淺析我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

張曉

摘 要：能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，化石能源的長(zhǎng)期、大量使用不僅導(dǎo)致自身儲(chǔ)量的岌岌可危，而且造成了諸多不良社會(huì)影響（如物價(jià)上漲、環(huán)境污染等）。本文在分析傳統(tǒng)化石能源存在問(wèn)題及不足的基礎(chǔ)上，指出以風(fēng)力、光伏為骨干成員的分布式可再生能源和多能協(xié)同優(yōu)化配置為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了新思路、新方法，并對(duì)新能源普及應(yīng)用過(guò)程中面臨的問(wèn)題（如實(shí)現(xiàn)“源-荷”實(shí)時(shí)匹配與經(jīng)濟(jì)調(diào)度）進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：能源轉(zhuǎn)型；新能源；光伏發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電

能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、人口數(shù)量的增加和人類對(duì)能源多樣化需求的激增，導(dǎo)致我國(guó)能源消耗速度、需求總量和人均需求量持續(xù)攀升。由于化石能源儲(chǔ)量有限，導(dǎo)致能源供需矛盾日益加大、能源危機(jī)隨時(shí)可能爆發(fā)。為有效緩解眼下能源供需矛盾，大規(guī)模化石能源（如煤炭、石油等）被深度開(kāi)采和批量利用，隨之而來(lái)的是能源保有量顯著下降，能源交易價(jià)格不斷攀升。據(jù)專家預(yù)測(cè)，全球現(xiàn)已探明化石資源僅可維持使用百年左右。我國(guó)化石能源也因供應(yīng)緊張、緩解疲憊而出現(xiàn)價(jià)格持續(xù)飆升、劇烈波動(dòng)的局面。以5500大卡標(biāo)煤為例，其在2015年末每噸的交易價(jià)格僅為370元，但從2016年下半年開(kāi)始因供不應(yīng)求而導(dǎo)致價(jià)格大幅上漲，一度增至每噸700元的高價(jià)，后又回落至年末的每噸639元。與2015年同期相比，漲幅高達(dá)72.7%。同時(shí)，能源價(jià)格的攀升也間接導(dǎo)致物價(jià)的上漲、引發(fā)經(jīng)濟(jì)危機(jī)甚至爆發(fā)因能源糾紛而引起的局部戰(zhàn)爭(zhēng)。

我國(guó)2015年末的GDP、人口總數(shù)和年度電力需求總量分別是689052.1億元、137462萬(wàn)人、58019.97億千瓦小時(shí)，而同期的人均能源、電力需求量為3135千克標(biāo)準(zhǔn)煤和4231千瓦小時(shí)，分別是2000年的2.72和3.97倍。由此可見(jiàn)，在能源需求總量和人均需求量均持續(xù)增加的同時(shí)，人們對(duì)電力能源的需求更加迫切。

同時(shí)，傳統(tǒng)化石能源在開(kāi)采、運(yùn)輸、利用的過(guò)程中，由于技術(shù)、理念、資金、管理等方面的缺陷（如選擇性開(kāi)礦、礦資源轉(zhuǎn)換效率低下），極易出現(xiàn)一些生態(tài)問(wèn)題（植被破壞、耕地減少、草場(chǎng)退化）、環(huán)境問(wèn)題（氣候變暖、水土流失、水源污染）和社會(huì)問(wèn)題（礦井坍塌、瓦斯爆炸、人員傷亡）等。其中，最典型的是近幾年我國(guó)北方地區(qū)頻發(fā)的霧霾天氣，因其嚴(yán)重的惡劣影響使得人們談霾色變。雖然霧霾的起因、形成機(jī)理等尚不完全明確，但大量化石能源的長(zhǎng)期開(kāi)采、使用難咎其責(zé)。可以預(yù)見(jiàn)，若不采取及時(shí)、有效地措施改善現(xiàn)有非可再生能源利用的被動(dòng)局面，不久的將來(lái)人們就會(huì)像面臨經(jīng)濟(jì)危機(jī)一樣去面臨生態(tài)危機(jī)、環(huán)境危機(jī)、資源危機(jī)。屆時(shí)，所有以消耗資源為代價(jià)換得的文明成果在這些危機(jī)面前將顯得微不足道，縱使再恨不當(dāng)初也為時(shí)已晚。

此外，電能因傳輸高效、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今世界能源利用的最有效方式，其用戶量大、涉及面廣，且與人們的生產(chǎn)、生活的各主要環(huán)節(jié)深度融合、密切關(guān)聯(lián)。但電力系統(tǒng)集群式生產(chǎn)方式、遠(yuǎn)距離輸送方式以及各骨干網(wǎng)直連互通的配送方式存在安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等諸多詬病，且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、電能需求總量的持續(xù)增加，其所面臨的壓力和挑戰(zhàn)會(huì)越來(lái)越大。

在全球化石能源日趨緊缺、能源供應(yīng)需求日益增大、化石能源使用造成環(huán)境日益惡化以及遠(yuǎn)距離、大功率單向傳輸電網(wǎng)事故頻發(fā)的背景下，以風(fēng)力、光伏為骨干成員的分布式可再生能源產(chǎn)能技術(shù)和以多能協(xié)同優(yōu)化配置為核心的新能源調(diào)度技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，受到世界各國(guó)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視并成為電力系統(tǒng)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。在我國(guó)，煤炭、石油等非可再生能源產(chǎn)量出現(xiàn)連續(xù)三年下降的良好態(tài)勢(shì)，如圖1所示。比如，2016年我國(guó)原煤產(chǎn)量為34.1億噸，不僅比上一年度降低9個(gè)百分點(diǎn)，而且僅占2013年全年原煤產(chǎn)量的85.89%，同比減少產(chǎn)量5.6億噸。

與此同時(shí)，為滿足經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展對(duì)能源消耗量日益加大的需求和踐行可持續(xù)發(fā)展的理念，風(fēng)力、光伏、水電等可再生能源近年來(lái)受到國(guó)家政府、企業(yè)的高度重視和大力發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2016年底，我國(guó)可再生能源裝機(jī)容量總計(jì)達(dá)5.7億千瓦，占傳統(tǒng)非可再生能源的52.9%。其中，風(fēng)力、光伏的裝機(jī)總量為2.26億千瓦。僅2016年，我國(guó)實(shí)現(xiàn)可再生能源新增裝機(jī)容量高達(dá)0.53億千瓦。同時(shí)，由近十年來(lái)我國(guó)裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，無(wú)論是電力裝機(jī)總量，還是可再生/非可再生能源裝機(jī)容量均逐年增加；相比于非可再生能源，可再生能源近期裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度明顯加快，進(jìn)而導(dǎo)致其在總裝機(jī)容量中所占的比例出現(xiàn)連年遞增而非可再生能源所占比例持續(xù)下降的局面。

由我國(guó)2000年以來(lái)人均煤炭和電力消耗量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知：隨著人均電力消費(fèi)量的持續(xù)增加，人均煤炭消耗量在2013年達(dá)到峰值3127千克/人后出現(xiàn)首跌且一度降至2015年的2895千克/人。從電力消費(fèi)總量角度進(jìn)行分析可知，自2000以來(lái)人們對(duì)風(fēng)力、光伏等可再生能源的需求量也不斷加大且其在我國(guó)電力消費(fèi)總量中所占的比例也持續(xù)增加（如圖2所示）。

總之，隨著可再生能源產(chǎn)能規(guī)模的快速擴(kuò)張，其固有的地理分布分散、產(chǎn)能單元數(shù)量龐大且關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、產(chǎn)/用能過(guò)程的隨機(jī)波動(dòng)性等特點(diǎn)，使傳統(tǒng)集中統(tǒng)一的能源網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)新能源的大規(guī)模接入。如何將這些波動(dòng)性很強(qiáng)的新能源電力盡可能多的并網(wǎng)，并在滿足可靠性條件下實(shí)現(xiàn)“源-荷”實(shí)時(shí)匹配和經(jīng)濟(jì)調(diào)度，成為了目前各國(guó)電力系統(tǒng)能量管理面臨的最大挑戰(zhàn)。