德比电源

电力行业发展面临的能源、经济与环境约束

        我国电力行业的发展主要重视当前社会经济发展的服务,电力建设以短、快为发展方向,对环境和电力能源生产和供应的可持续问题重视程度不够。随着社会经济发展,社会用电需求量的大幅增加。通过研究改变电力能源增长的方式,优化电力能源合理布局、调整电力能源各类发电能源的结构、提高输配电网建设智能化配电网的能力,实现我国电力行业与环境经济可持续协调发展。

        在我国经济和电力行业可持续发展的过程中,能源资源的消耗和环境污染主要行业是电力能源行业,对我国社会经济可持续发展产生很大的影响,我国作为世界上经济增长速度较快的国家,面临着能源消费的迅速增长和环境污染日益加重现状,节能减排目标同电力能源消耗量和污染排放量增加存在不可调和的矛盾,因此,我们要正确合理的处理环境污染、能源消耗和经济增长三者之间的矛盾,探索出一条既能保持经济高速增长、又能减少能源消耗量和污染排放量的可持续发展之路。其首要的问题是要探究环境污染、能源消耗和经济增长三者之间的内在因果关系。

现有电源对电力产业可持续发展的制约

       根据前文我国电力能源电源的现状分析,可以看出,我国社会经济的发展对能源的依赖性很强,电力能源的需求不断增长的情况下,我国现有的电源不能满足经济发展的需要,我国煤炭、水资源、核能资源以及其他的新能源等方面的资源蕴藏量资源相对来说比较少,特别是已探明的能够开采的煤炭、水资源来说比较匮乏,一次能源的供应不足,制约着我国现阶段的电力能源的发展。


        我国当前电力能源发电生产结构不合理、不平衡性制约电力行业的可持续发展。我国碳基能源的燃煤发电机组在发电侧的电源占比重占的比例很大,煤炭资源与发电需求的不对称性造成了发电装机总量充足,但发电侧发电机组的供应能力不能有效的利用,造成电力能源的供应缺口。电煤需求的增长,国际市场一次能源价格的波动和国内产煤基地产煤量的变化都会造成东部发电生产的影响,极端天气、自然灾害也是影响我国电力能源的供需平衡的关键因素。随着我国目前新增装机向资源密集地区建设,打破属地电力能源供应的局面,又给电力行业的发展提出新的要求,那就要实现跨区域的电力,现阶段我国风力发电、太阳能发电等新能源占整个发电比例较低,而这些清洁新能源发电机组利用率偏低,仅为碳基能源的火力发电机组的30%左右,造成这些新能源发电机组与火力发电机组等常规机组不能等量的供应。再者风力发电、太阳能发电等新能源发电稳定性比较差,降低了其对电力电源的有效供应能力和发电企业的经济性。目前发电电源在建规模及每年电力能源投资的统计数据可以看出,碳基能源的火力发电投资比例降低,核电、风电、新能源等清洁能源投资比例增大,由于现在碳基能源的燃煤发电建设和投资规模快速降低,新开工的水力发电建设项目不足,电力能源建设与电力能源生产的滞后作用,将使碳基能源的燃煤发电和水力发电的新增供应能力低于预期,导致电力能源供应不足。

       预计“十三五”期间电力能源供需不平衡导致缺电现象的发生。虽然水电、风电、光伏太阳能发电等新能源类型的发电装机量提高,但由于新能源发电利用率低,降低了整个发电机组平均利用小时数,造成电力能源的有效供应能力不足。碳基能源的燃煤发电机组的利用将继续提升,碳基能源燃煤发电2015年发电机组利用小时数远大于2010年燃煤发电机组利用小时数,大约在5200小时左右,碳基能源火力发电机组利用小时基本能反映供需平衡状态,总体来看,随着我国电气化水平提高、用电负荷率降低、发电峰谷差大等因素都会影响稳定的供电能力。风电、光伏太阳能发电等新型清洁能源发电形式的不稳定性同样会对发电出力造成影响,再加上我国各省内电力发电机组的结构、电力燃煤的供应制约和气候变化等不可控因素,今后我国会经常出现局部时段性供需不平衡。

       我国电力能源发电的技术水平和大容量机组设备制造以及企业的管理水平能力较弱,也是制约着我国电力能源行业的可持续性发展的重要问题。制造业水平低造成我国电力工业设备制造等发电技术水平落后于发达国家。在碳基能源发电方面,我国发电机组还不全是大容量发电机组,我国尚未利用大超临界燃煤发电机组,研发力度方面,超超临界60万千瓦等级以上的各系列机组设计、制造和机组的安全运行技术能力不足,大型超临界循环流化床锅炉设计和制造技术和100万千瓦级以上的空冷系统技术未完全掌握,煤气高温净化和煤气化等先进的降低污染物的技术都未开发出来。

        现阶段我国运行核电大多数在二代半或二代加技术层面上,核能利用技术有一定的差距,在核电软件开发方面还不能开发自主化核电软件,核燃料供应体系及高放废物处理技术不完善,缺乏统一的核电技术路径和先进安全、高效的核电发展体系。在我国水电技术利用方面,流域梯级水电站群的多目标联合运行、复杂水电站群的规划技术等各种先进的水力发电技术尚未开发应用。大型的风能发电机组设计、制造核心技术还没有达到,多塔超临界太阳能热发电技术正在研发中。目前,我国发电设备供应能力存在严重的结构性矛盾,大型发电机组制造能力欠缺,我国百万千瓦核电机组的制造能力薄弱,虽然我国已经掌握核电制造的相关技术,但对于其核心部件和核级材料等方面的技术还要依靠进口,特高压及直流关键设备制造技术不完善,这将严重制约对我国今后大规模的发展核电的瓶颈。同时也是制约我国电力行业的可持续发展的重要因素。

        我国发电侧发电基地的布局与供电负荷的不匹配性,同样也是制约着我国电力行业可持续发展的一个重要因素。我国发电侧的发电基地主要集中在经济发达的东部地区,资源丰富的西部地区相对较少,我国能源资源分布极不均衡,使资源匮乏的东部地区资源再开发空间很少,而资源丰富的西部地区建设的发电电源不多。使我国东部地区电力能源的发电量和需求量总体上来看偏紧,特别是部分发达省份电力能源紧缺,在用电高峰时段电力能源供需矛盾很严重。


随着煤炭价格的提高和我国交通运输的能力不足,我国东部发电侧经常出现发电煤电的供应持续紧张的局面。我国季节性、结构性电力能源发供矛盾突出,由于水力发电在水资源枯期发电出力少,使水力发电量占比大的省份在枯水期供电紧张,而依靠碳基能源燃煤发电的省份又受电煤输送的制约,在西部地区的风电比例大的省份,风电的不稳定性造成风电季节性消纳障碍,经常存在结构紧张和窝电现象。因此,我国电力能源发电侧布局不合理和负荷不匹配制约我国电力行业可持续发展。

电力能源消费对经济增长与环境的影响

就目前我国来说,环境污染、电力能源消费和经济增长之间存在三个单项因果关系,分别是从环境污染到经济增长和电力能源消费的单向因果关系以及从电力能源消费到经济增长单向因果关系。就分区域来看,东部沿海地区存在从经济增长到电力能源消费的单向因果关系。在中部地区存在从电力能源消费到经济增长的单向因果关系,并显示存在环境污染和经济增长的双向因果关系、环境污染到电力能源消费的双向因果关系的两个双向因果关系。研究环境污染、电力能源消费和经济增长之间的关系,看出电力能源消费在经济增长中的作用,也是制定节能减排政策、电力能源发展战略和经济规划的重要基础。

现阶段我国的电力能源的大量消耗保障了我国社会经济高速增长,我国经济增长中电力能源要素有很大作用,要保持经济的持续稳定的增长就保证我国电力能源的需求。因资源禀赋的制约,我国的电力能源消费结构中以燃煤发电为主,电力能源的大量消费,必然会造成电力行业的污染物排放的大量增加,我国电力行业的二氧化硫排放量、烟尘排放量占全国污染物排放量的40%,严重破坏了自然生态平衡。


电力能源使用效率的高低和电力能源节约利用与清洁循环利用都影响我国的电力能源的生产。我国的电力能源使用效率与发达国家比较低,在满足经济发展对电力能源需求的同时,发展电力能源节能设备与提高电力能源使用效率的技术,力争用最少的电力能源消耗增加更多的经济增长。现阶段我国全国范围内和各区域电力能源消耗与二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放之间呈现脱钩关系,我国现在的电力能源结构不利于节能减排目标的实现,更不利于社会经济的可持续发展。总之,我国电力能源的消费与结构的不合理性,造成我国电力能源与经济效益、环境效益和社会效益的不经济性和不平衡性。