我国能源现状与战略对策讲解

我国的能源现状与战略对策1中国可持续发展面临的五大能源挑战能源需求总量巨大且快速增长，供应能力日趋紧张液体燃料短缺，高度依赖进口，能源安全堪忧常规环境污染严重农村和小城镇急需大量清洁、便利的能源服务温室气体排放量巨大而且迅速增加2可再生能源的发展趋势——Ⅰ（常规方案）02004006008001000120014002006202020302050百万tce交通燃料固体颗粒地热热利用太阳能热水器供气（沼气等）生物质发电光伏发电风力发电水电24.6354252可再生能源供应量总能源需求/亿tce1.875.428.6113.27.6%15.5%20.5%26.4%Ⅰ来源：中国工程院，20083012345678920102020203020402050亿toeIEAEIA工程院能源办中国石油需求预测——Ⅰ国内外不同机构对中国石油需求预测我国原油产量2050年，我国石油进口5.6亿吨，占世界贸易总量32.5亿吨的17.23%。石油贸易量难以任由我们想要多少就有多少！4天然气需求预测——Ⅰ01000200030004000500060002020203020402050年份亿方自产进口5201020202030204020500510152025303540455055606570coaloilNGhydropowernuclearpowerwindpowersolarpowerbiomasspoweralcoholgasolinebiodiesel108tce200520102020203020402050Primaryenergyconsumption(108tce/a)21.930.843.052.759.463.5Annualincrease(108tce/a)2010–2050Accumulatecoalconsumption:≈1000*108tce1.81.20.960.680.40一次能源消费预测——最可能发展情景PredictionofPrimaryEnergyConsumption–PossibleScenario620052010201520202025203020352040204520500102030405060708090100110120coaloilNGCO2emission108tPeaktime203020352040Peakvalue(108t/a)80901002050emissionvalue(108t/a)304050CO2排放——最可能发展情景CO2Emissions–PossibleScenario7应对全球气候变化，国际上可能留给中国的CO2排放空间已经非常小——应及早主动应对而不是被动减排若要将未来全球温升控制在2~3摄氏度，2050年全球CO2排放需要比1990年减少50%左右，只能排放104亿吨(1990年208亿吨)，这也就是届时全球CO2排放的总空间。即使发达国家承诺减排其中80%，发展中国家整体上也需要比2005年减排36%。中国正处于CO2排放的上升期，面临国际上对我国CO2排放峰值出现时间和绝对值的要求（譬如2030年80亿吨，2035年90亿吨，2040年100亿吨等），在已经大力强化节能和发展核能和可再生能源的条件下，未来在碳减排上仍将处于被动状态。8不可改变的事实煤现在是、将来仍是我国能源的主力。70%50%煤炭是中国最重要的能源，生产和消费的数量大、比重高，短期内难以替代。煤用于发电的比例将越来越大。从目前的50%上升到70%以上，绝对量的增加更大。煤的直接燃烧已引起严重的环境污染。70%~80%以上的SO2，NOX，汞，颗粒物，CO2等。煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。9煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题020040060080010001200600MW超临界531MWIGCC体积流量(m³/s)05001000150020002500300035004000600MW超临界531MWIGCC质量流量(t/h)处理气体的体积流量对比处理气体的质量流量对比大型燃煤电厂，60万、100万KW等级的机组利用超超临界蒸汽参数，效率43~45%。若采用尾部烟气脱CO2，效率下降11个百分点，即效率变成32~34%。要得到相同的有用点，需要消耗更多的煤，形成恶性循环。烟气流量1141m3/s149℃,1atm合成气流量7m3/s207℃,27.2atm烟气流量3493t/h149℃,1atm合成气流量363t/h207℃,27.2atm10不可改变的事实（续）再生能源在2020年前不可能解决主要问题风电：装机1亿kW，折合满负荷2500小时，约为火电的1/3，相当于火电3300万kW，是9.5亿kW总装机容量的3.5%。太阳能：热发电最多几万kW示范，光伏发电，不会比风电多。生物质能：可利用的农作物秸秆3亿吨标煤，可利用的森林3亿吨标煤，总量相当有限。不同于国外大农场，绝大部分生物质资源是高度分散的(中国小农经济)。人均耕地少，人均秸秆占有量少。绝对不能照搬外国的做法。由于我国能源消费总量的急剧增长，可再生能源在2020年以前很难在总能源平衡中占有一定分量的比例，因此2020年以前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题。资源和环保呼唤煤的现代化利用！11煤炭现代化利用战略方向——多联产通过煤（或石油焦）气化和化工反应一次通过方式实现电力、液体燃料、化工产品、供热、合成气等的联产。多联产是可持续发展的,技术上有良好继承性和可行性,有良好经济效益和环保性能，具有捕捉CO2的天性，是实现未来CO2捕捉和埋存的途径，它对于中国乃至世界都具有非常重要的战略意义。不需要特殊的技术突破,同现有技术是连贯一致的。富集的CO2容易捕捉和分离，易与天然气化工过程衔接,即多联产具有捕捉CO2的天性。这是中国CO2减排的战略方向。12整体煤气化联合循环（IGCC）13多联产系统的简单阐释：一次通过法制甲醇1、动力/化工过程耦合2、两个过程均简化3、经济性/可靠性提高原因：联产高附加值液体燃料，降低了产品成本，可以简化系统，降低投资和运行成本，提高系统可靠性SlurryBedSynthesisMeOH/DME特点：14多联产：资源/能源/环境一体化能源系统多联产产品：1、城市煤气2、电力3、热/冷4、液体燃料5、化工产品6、氢气7、纯CO2空气分离气化高温净化空气煤石油焦生物质O2N2,Ar天然气热/电/冷联产IGCCorGCC化工产品液体燃料其他合成气变换反应蒸汽气体分离热/电/冷联产燃料电池大规模发电埋存干冰化工藻类生长CO2+H2CO2H2商业楼宇住宅强化石油和煤层气开采15多联产是推动IGCC发展的重要途径IGCC发展了几十年，虽然技术在不断的成熟，系统的可靠性在不断增强，但是还有很多问题存在，其自身的一些缺陷仍然是阻碍其发展的关键。比投资费用高，经济上仍然无法与常规燃煤电站相竞争；系统还不够成熟，运行经验不够，可靠性、可用率有待进一步提高；操作不够灵活，一般只能用作基本负荷电站。基于煤气化的多联产系统是将IGCC和煤化工技术耦合的能源系统，具有包括电力和化工产品的多种产品输出。16多联产系统的特点有机的耦合和集成：电/热/冷/燃料/化工–不是多个生产过程简单的叠加：每种产品工艺流程/设备简化，投资和运行成本降低–各流程优化组合，总体效益/污染最优–多个产品之间的“峰一谷”差调节互补–规模效应高度“灵活”和“开放”–是一种概念，可以用于不同产品的生产系统–按照技术进步和投资分阶段逐步推进/添加–主要思想：从系统的高度对现有的技术进行集成和优化，从系统要效益，从耦合要效益17多联产：多维度梯级利用过程相互耦合，实现能量流、物质流、流(Exergy)等的总体优化氢碳比合理优化利用（若是一股脑烧掉太可惜）尽量减少“无谓”的化学放热过程（Shift）热量的梯级利用（过程内部和燃气/蒸汽联合循环）压力潜力的充分利用（高压反应、各种膨胀……）物质的充分利用（如CO2）火用18随着越来越严格的环保规定,煤气化多联产在经济上的优势将会越来越显著。燃煤锅炉气化炉SO2+NOxSO2+NOx+Hg+PM2.5-10SO2+NOx+Hg+PM2.5-10+CO219多联产：综合解决我国能源问题的重要方案有助于缓解能源总量要求联合生产多种产品，效率提高可以减少总量需求；采用高硫煤拓展了煤炭资源的利用。有助于缓解液体燃料短缺可以大规模地生产甲醇、二甲醚、F-T合成油和氢等替代燃料，缓解石油进口压力。彻底解决燃煤污染问题完全消除常规燃煤污染物排放，重金属等痕量污染物脱除更经济。20多联产：综合解决我国能源问题的重要方案（续）有助于解决快速城市化引起的小城镇和农村洁净能源问题：为具有天然气管道的城镇提供城市煤气煤制DME可以作为LPG的补充或替代物，很可能是小城镇，尤其是住宅高度分散的农村地区的最终能源解决方案满足未来减排CO2的需要煤气化系统可以以较小的成本捕捉CO221实施煤炭现代化战略刻不容缓目前正值新一轮电力建设高潮；现在兴建的电厂将决定2020年及以后的煤炭利用模式；错过这一时期，今后实施煤炭现代化战略将更为困难；继续按传统技术模式发展，将导致环境、能源安全、温室气体排放等一系列困难。22实施煤炭现代化战略刻不容缓如果延误过渡到以煤气化为核心的多联产技术的时机，将会：显著增加将来中国治理空气污染的成本；难以控制未来石油进口；大大增加减排温室气体的成本。23目前世界风电总装机容量及预测截至2009年，全球风电总装机容量已达159.213GW，其中38.312GW为2009年新增装机容量。根据目前的发展形势和政策，预计2020年全球风电总装机容量将达到1900GW。241998-2010年世界风电新增装机容量及预测252009年总装机容量前10的国家2009年，美国和中国风电市场发展居于领先地位中国超过德国，位居全球第二，位居亚洲第一262009年新增装机容量主要国家占的份额27全球风电产业未来发展预测02004006008001000120014001600180020001996199820002002200420062008201020122014201620182020Prediction28海上风电场到2009年底共有12个国家建立了海上风电场，其中10个在欧洲，中国和日本有小规模的安装。海上风电总装机容量占到全球风电总装机容量的1.2%；截至2008年底，已有1473MW的风电机组在海上风电场投入运行，其中99%来自于欧洲；2008年，新增海上风电装机容量为350MW；2009年，新增海上风电装机容量为454MW，主要来自于丹麦、英国、德国、瑞典及中国。海上风电装机容量的增长速率为30%在欧洲之外，中国已经开始在上海附近安装第一个主要的风场，容量21MW。292006-2009各大洲总装机容量30欧洲的风电发展依然保持着领先的地位，北美洲和亚洲在风电市场份额上正处于迅速增长的阶段。31各大洲风电场分布风电产业的重心正在从欧洲移向亚洲和北美洲3233中国的小型离网型风电发展情况2008年总容量79.757MW据统计，2008年出口100kW以下离网型风电机组共38957台，比2007年增长50%发展趋势应用范围不断扩大。国内外分布式发电供电系统的推广应用进一步促进了千瓦级离网型风电机组的发展。单机容量逐年增大。单机容量1kW以上的机组增加很快，产量达19139台，总容量为65MW，占年总容量的89.8%。出口大量增加。“风光互补发电”仍是发展方向。发展建议：用于分布式供电系统34并网风电风电场建设中国风电场装机容量近6年来以大于100%的速率增长2008年中国累计风电装机达到1210万kW；2009年，中国累计风电装机达到2580万kW，其中风电并网容量1613万kW（约2/3）2008年风电上网电量约120亿k