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| 我国电力能源发展探析 |
| 第730期 作者：□文/陈水国 时间：2024/6/1 11:16:35 浏览：51次 |
［提要］ 电力资源的保障问题是经济发展的重要问题，伴随生态文明建设的推进，传统非清洁耗竭性电力资源的外部不经济和能源的低效率已经成为电力工业可持续发展的新挑战。大气染污、环境恶化、资源匮乏等成为制约中国可持续发展的新因素。通过对我国电力资源产业发展现状的剖析，提出提高传统电力资源利用效率、选择替代优化路径以及电力资源产业技术创新等建议，对低碳环保政策下我国电力能源发展理论及机制建设研究有一定的实践应用价值。
关键词：电力能源；资源替代；可持续发展；技术创新
中图分类号：F407.61 文献标识码：A
收录日期：2023年9月18日
引言
电力资源是人类赖以生存的物质资源，包括燃煤、石油、天然气、水利、核能、风能、太阳能等一系列能源资源，其中煤炭、石油、天然气、水利属于传统电力资源，最早具有储量大、开发成本较低、外部性不明显等优点，很自然成为电力工业生产主要能源资源。在中国，以煤电和水电为主的传统电力资源的消耗约占九成。核能、风能、太阳能等新能源资源，在可预见的未来是传统电力资源较好的替代品，其用于电力工业的技术已经逐步成熟，只是在经济性或稳定性方面略显不足，替代电力资源目前在我国的能源结构中占比还不高，但有逐年上升的趋势。目前，潜在电力资源仍处于理论和实验的研究阶段，其安全开发利用的生产技术还未取得较大突破，离投入使用和商业化运营还有一段距离。
电力资源的保障问题是经济发展的重要问题，伴随生态文明建设的推进，传统非清洁耗竭性电力资源的外部不经济和能源的低效率已经成为电力工业可持续发展的新挑战。可持续发展的资源需求问题，推动清洁替代电力资源的开发、推广、应用及能效改善。
一、我国电力资源产业发展现状
（一）城市化进程、工业化发展和科技进步推动电力资源消耗量快速增长。电力工业是社会工业体系的基础，是服务经济发展的动力。城市化进程、工业化发展和科技进步是现代社会中推动电力资源消耗量快速增长的重要因素。一是城市化进程。伴随着城市人口增长、城市规模的扩大，居民的生活需求不断增加，包括住房、交通、通信、娱乐等，这些都需要大量的电力支持。同时，城市中的基础设施如照明、供暖、空调等也需要大量电力供应。因此，城市化加速了电力需求的增长。二是工业化。随着国民经济从农业向工业转型，工业部门不断壮大和扩张，生产过程需要大量的机械设备、生产线和能源供应。工业生产的各个环节，从原材料的采集、加工制造到产品的运输，都需要电力的支持。因此，工业化的发展直接导致了电力资源的大量消耗。三是科技进步在各个领域推动了电力消耗的增长。现代科技的发展使得许多领域的生产和服务过程更加依赖电力，如信息技术、通信、医疗、交通等。科技的进步也带来了各种电子设备的广泛应用，如智能手机、电脑、家电等，这些设备需要稳定的电力供应。综合而言，城市化进程、工业化发展和科技进步都在不同程度上推动了电力资源的消耗量快速增长。这些因素相互作用，形成了对电力的持续需求。这也说明了为了实现可持续发展，需要寻找清洁、高效的能源替代方案，以满足不断增长的电力需求，同时减少对环境的不良影响。
（二）我国能源结构亟须转型。我国的电力工业经过几十年的长足发展，已经形成燃煤、水利、核能、风能和太阳能等多种发电供应链并存的电源供应格局。从目前发电结构来看，火力发电占比在70%左右；其次是水电，占比约15%；风电、核电和太阳能占比还不是很高，但呈增长的态势。我国能源结构长期以煤为主，燃煤电力资源的持续大量消耗和煤电生产的外部影响使污染日益严重，严重超过生态环境的消纳能力。有关数据显示，80%的PM2.5和70%以上的温室气体来自于化石燃料，空气中45%的二氧化硫排放和35%的悬浮颗粒物是由煤炭燃烧产生的。二氧化碳、二氧化硫和悬浮颗粒物的大量排放，使大气温室效应加剧、雾霾天气增加、大气环境污染日益加重，严重影响环境的可持续发展。
电力能源需求日益刚性增长，促使燃煤电力资源持续大量消耗，煤电生产的外部影响使生态环境污染日益严重，而要保护环境又要满足经济发展需求、不降低人们享有的福利水平，探索增加电力资源供给的新技术、新途径，开发替代电力资源，发展清洁低碳电力，促进电力资源间的逐步替代和有序利用成为必然。在当今全球范围内，能源结构的转型正成为一项迫切的任务，以减少碳排放、提高能源效率，并实现环境可持续发展。水利和其他新能源发电正逐步替代传统的煤炭发电，这一趋势已经显现，并引发了能源领域深刻的变革。
二、我国电力能源发展路径
经济增长引起电力需求的不断增长。近年来，电力资源的相对短缺和经济社会对电力能源需求的不断增长成为电力工业发展的主要矛盾。政界业界学者运用环境经济理论方法探索电力工业可持续发展的路径，研究电力资源的替代及产业技术创新的策略等成为必要。
（一）遵循减量化、再利用和再循环的循环经济3R原则。根据低碳经济发展经验，电力资源有效利用要遵循减量化，再利用和再循环的循环经济原则。循环经济原则是在资源有限的情况下，最大限度地减少资源消耗和废弃物排放的一种经济模式。在电力资源的有效利用方面，减量化、再利用和再循环的原则可以起到关键作用。
减量化（Reducing）：减量化意味着在电力供应和需求的各个环节，都应该寻求减少资源的消耗和废弃物的排放。这可以通过提高能源利用效率、优化生产过程、减少能源损失等方式来实现。例如，改进发电技术以提高能源产出，并减少能源浪费，从而减少燃煤电厂等传统电力资源的消耗。
再利用（Reusing）：再利用强调在电力供应和需求端减少能源资源的浪费，深度开发可利用的资源，实现电力能源的高效利用。这可以包括对废热、废气等进行回收利用，以提高能源利用效率。例如，在工业生产过程中，将废热转化为电力供应，从而减少能源浪费。
再循环（Recycling）：再循环强调在电力系统中对利用后的物质进行回收和再利用，提高资源的创造力和附加值。这可以涉及废弃物的分类回收，再利用废弃物产生的能源，例如通过垃圾焚烧发电厂将垃圾转化为能源，减少废弃物对环境的影响。
在电力资源的利用上，循环经济原则的应用有助于优化能源利用，减少环境负担，推动可持续发展。通过减量化、再利用和再循环的方式，可以更有效地应对电力资源的需求，同时降低对环境的影响。在北欧特别是丹麦，能源多样性和节能减排一直受到高度重视。丹麦在风力发电方面取得了显著的成就，广泛采用风力发电机，大力推动清洁能源的应用。丹麦是世界上用风力发电比例最高的国家，在首都哥本哈根空旷的海滨和绿地，又高又大的风力发电机随处可见。此外，丹麦还注重垃圾焚烧发电，通过分类回收和废物焚烧发电，实现废物资源的再利用，减少废弃物对环境的影响。
（二）实行开源与节流并重的电力能源开发战略。“开源与节流并重”的电力能源开发战略是在提高电力供给的同时，强调提高能源利用效率，以实现可持续发展的目标。关于这一战略我们可以从供给侧能效资源、需求侧能效资源、智能电网建设、燃煤电厂升级改造、节能减排投资等五个方面进行阐述。供给侧能效资源开源部分指的是增加电力资源的供给量，这可以通过多样化的能源开发来实现，包括开发可再生能源（如风能、太阳能）等，以及探索潜在的新能源资源。在开发中，要注重技术创新和投资，以提高新能源的生产效率和经济可行性；需求侧能效资源节流部分指的是提高电力资源的利用效率，这涉及到减少电力浪费，鼓励节能措施的实施，优化电力使用方式，如高效电器的普及，提高能源利用效率；智能电网建设是提高电力资源利用效率的重要举措，通过智能电网，可以实现实时的电力监测、控制和调度，优化电力分配，减少能源损失，提高供电稳定性；燃煤电厂升级改造指针对传统燃煤电厂，可以进行升级改造，引入更先进的技术，提高发电效率，减少排放。采用清洁生产技术和清洁能源替代，可以显著降低煤炭的环境影响；加大投资于节能减排技术和设施，如能源效率改进、废热利用等，这将有助于降低能源消耗，减少排放，改善电力资源的可持续性。
通过将开源和节流结合起来，我国可以更有效地应对电力能源的需求。这种战略不仅可以提高电力供给，也可以减少资源浪费，改善环境质量，实现电力的可持续发展。同时，这也符合国际趋势，推动我国在能源领域的创新和可持续发展。
（三）电力资源替代优化路径。随着环保意识的增强和气候变化的威胁，清洁能源如水利、风能、太阳能等的发展变得越发重要。这些新兴能源具有零排放、低污染、可再生的特点，能够有效减少温室气体排放，降低空气和水质污染，实现能源生产与生态保护的平衡。
水电是一种可再生的清洁能源，其运行成本低、无污染，具备调节峰谷负荷的能力，对环境冲击相对较小。由于其发电过程中无需燃烧燃料，水电发电是一种低碳的能源产生方式。我国水能资源丰富，拥有巨大的水电开发潜力。水电站数量众多，总库容量在全球居前。然而，尽管有巨大潜力，水电的开发也需要谨慎处理，以兼顾能源开发和生态环境保护。水电的开发利用会涉及到水域的改变，可能导致土地淹没、生态环境改变、生物物种生存受影响等问题。大型水库建设可能对周围气候产生微弱影响，也会引发地质灾害。因此，在水电开发中要充分考虑生态环境的保护和恢复，确保生态平衡。水电开发可能导致居民迁移，破坏原有社区结构，引发社会问题。因此，在项目规划和实施过程中，要充分考虑社区居民的权益，采取适当的社会保障措施。对水力工程的生态环境效应评价是非常重要的，可以帮助预测和评估项目可能带来的影响。在水电项目开发之前，进行综合的生态环境评价，制定科学的保护和修复计划，是确保水电开发可持续性的关键。还有在政策与管理方面，在水电开发过程中，需要建立完善的法规、政策和管理体系，以确保合理的生态补偿机制、生态修复计划等，保护生态环境和生物多样性。水电资源的开发利用是推动清洁能源发展的重要手段，但需要平衡能源需求与生态环境保护之间的关系。通过科学规划、合理设计、充分评估和有效管理，可以在实现能源供给的同时，最大限度地保护生态环境。发展核能、风能、太阳能等替代电力资源产业是实现能源可持续发展的重要举措。核能是一种清洁的能源，具有高能量密度和低碳排放的特点。发展核能能够在一定程度上减少对传统化石燃料的依赖，从而降低温室气体排放，有助于应对气候变化。在开发核能时，要注重核电站的安全性和核废物的处理，确保核能的可持续发展。风能是一种可再生的能源，且在许多地区都有丰富的风能资源。特别是在我国北方及东南沿海地区，风能资源潜力巨大。发展风能可以减少对化石燃料的依赖，同时也有助于提高能源的分散性，减轻能源供应的压力。太阳能是最常见的可再生能源之一，具有巨大的潜力。我国的西北地区尤其适合太阳能的发展，拥有充足的日照资源。光伏发电技术的进步使得太阳能的成本不断降低，逐渐成为了一种经济可行的能源选择。我国的水能、风能和太阳能具有天然的互补性，这种互补性可以实现不同季节、不同地区的能源供应平衡。例如，水能在雨季丰富，而风能和太阳能在晴朗的季节更具优势，可以相互补充，确保持续的能源供应。
国家在发展这些替代电力资源产业时，技术创新和政策支持都至关重要。应大力投资于研发和创新，提高新能源技术的效率和经济性。同时，制定有利于替代能源产业发展的政策，如电价激励、补贴政策等，以促进这些产业的成长。通过大力发展核能、风能、太阳能等替代电力资源产业，我国可以逐步实现从传统化石燃料向清洁可再生能源的转变，降低碳排放，保护环境，实现能源的可持续发展。
（四）利用技术创新实现节能减排和能源可持续发展。利用技术创新实现节能减排和能源可持续发展是现代社会可持续发展的关键战略。技术创新在电力资源产业中扮演着关键角色，它可以推动节能减排、提高能源效率，同时促进环境保护和可持续发展。通过引入新技术，提升产业的技术水平，可以实现电力资源的更加高效利用。许多国家都把节能减排作为经济宏观调控的主要目标，不同国家在能源技术创新方面取得了显著成就。法国和比利时在核能发电技术方面领先，丹麦在风力发电领域取得重大进展，巴西在生物质能源技术方面不断发展。我国可以借鉴这些国家的成功经验，适应自身情况，推动各类替代电力资源产业的发展。在新能源技术的推广与应用方面，风电、太阳能光伏发电、生物质发电等新能源技术在近年来得到迅速发展。通过技术创新，可以降低新能源的成本，提高发电效率，使其逐渐成为经济可行的能源选择。我国在这些领域投入了大量的资金和研发资源，推动了新能源产业的蓬勃发展。不仅是新能源，传统能源产业也需要进行升级改造，以提高效率和减少排放。燃煤电厂可以引入先进的燃烧技术和废气处理技术，以减少污染物的排放。核电技术的进步也可以提高核能发电的安全性和效率。当然，政府的政策支持对于技术创新至关重要。国家通过税收激励、补贴政策、研发资金支持等，可以鼓励企业和研究机构投入到电力资源产业的技术创新中。国际合作也是推动技术创新的重要方式，不仅可以分享经验，还可以共同应对全球性的能源和环境问题。
技术创新在电力资源产业中的应用，不仅可以实现节能减排，还可以推动产业的可持续发展。通过引入新技术、提升效率，人类可以更好地利用能源，减少对环境的负担，为未来的可持续发展铺平道路。
三、我国能源结构持续优化展望
一是新能源技术的突破使得替代传统煤炭发电成为可能。随着技术的进步，新能源如风能、太阳能等的成本不断下降，效率不断提高。尤其是在大规模应用时，新能源发电已经具备了经济可行性。二是能源政策的引导。我国逐步制定并实施鼓励清洁能源发展的政策，政府通过补贴、税收激励、可再生能源配额等政策，鼓励投资者和企业投身于清洁能源领域，减少对煤炭等化石燃料的依赖。三是能源供需结构的优化。能源结构的调整与能源供需平衡息息相关。随着水力、风能、太阳能等新能源的扩大规模应用，能源供应体系正逐步优化，实现了从单一依赖煤炭的能源结构向多元清洁能源供应的过渡。去煤炭化的能源结构调整不仅符合环保要求，也符合经济和社会的可持续发展需要。
现阶段，我国能源结构正在持续优化，低碳转型取得较为显著的成效，煤炭消费比重整体下降，非化石能源发电装机容量稳居世界第一。常规水电装机容量达3.4亿千瓦，风电、太阳能发电、核电装机容量分别达到2.8亿千瓦、2.5亿千瓦、0.5亿千瓦，力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。近年来，我国在推行和发展替代电力资源产业方面有大量投入，在技术创新方面大力推进风电、太阳能光伏发电、生物质发电等发电技术的应用和升级，积极合理地开发水电、核电，逐步提高替代电力资源对电力能源的贡献比重。“十四五”时期是打好基础的关键时期，同时能源安全保障将进入固根基、扬优势、补短板、强弱项的新阶段。
综上，国家经济的可持续发展，不仅需要能源类电力资源供给有保障，还需要生态环境能承载，更需要保持社会和谐与稳定。加强环境保护，实施绿色发展战略已经成为当今世界各国政府、国际组织、学术界的共识。我国学者普遍认识到我国经济可持续发展面临的环境问题，并对环境污染治理与经济可持续发展面临的资源问题展开研究，提出控制经济增长、增加环境治理、普及环保意识、努力实现产业结构升级等观点。
随着生态文明理念的深入推进，传统非清洁、耗竭性电力资源所带来的外部经济成本以及能源利用的低效率问题，已然成为电力工业可持续发展所面临的新挑战。大气污染、环境恶化以及能源资源的日益匮乏，成为制约中国可持续发展的重要因素。提高传统电力资源的利用效率是一个关键的议题，这涉及到如何在现有资源的基础上，通过技术和管理手段来提高能源的利用效率，从而减少资源浪费和环境影响。同时，选择合适的替代优化路径也是一个重要的策略。在资源有限的情况下，寻找替代性能源（如可再生能源），以及优化能源结构，将有助于降低对传统非清洁能源的依赖。技术创新在电力资源产业的可持续发展中也扮演着重要角色。通过引入新的技术和创新方法，我们可以在提高能源利用效率的同时，减少对环境的负面影响。这可能涉及到智能电网、能源储存技术、电力设备的先进制造等方面的创新。此外，低碳环保政策在电力能源发展中扮演着至关重要的角色。政府在制定政策和法规时，需充分考虑到环保的因素，以及如何引导产业向着低碳、环保的方向发展，这不仅有助于减少大气污染和温室气体排放，还有助于提高电力产业的整体竞争力。人与环境协调发展仍然是一个权衡问题，需要有不断的技术进步和社会环保意识的普及。我国的电力资源产业应通过合理规划能源结构、推动技术创新以及积极响应低碳环保政策，积极面对未来发展的新挑战，以实现可持续发展的目标。
（作者单位：福建华电福瑞能源发展有限公司华安水力发电厂）
主要参考文献：
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