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电力和效率—中国面临的挑战

   日期:2009-04-14     作者:管理员    
  中国是世界上人口最多的国家,拥有13 多亿人口,占世界人口总量的20%。正因如此,中国已成为仅次于美国的世界第二大能源消费国。自1980 年以来,中国经济快速增长,相应推升了能源的生产和消费。到2030 年,中国对一次能源的需求量可能将比目前翻一番。
  对于发展如此强劲的国家,商品消费和基础设施建设需求将成为经济繁荣的推动力量。为此,需要更多能源以提高人民生活水平,并进一步提高工业生产率。
  中国的电力行业一直竭尽全力满足各方需求——能源需求的增长已超出供应增长的步伐。这与上世纪90年代后期的情况恰恰相反,当时的问题是电力供应过剩。中国的快速发展、人口结构的改变以及经济转型,推动了能源消费的迅速增长,对能源供应提出了新挑战。
  到目前为止,煤炭仍是中国的主要能源。对于这种“非清洁”能源的过度依赖,代价十分高昂,因此政府计划加大力度利用核能、水电和天然气等更清洁的能源,以实现能源供应的多样化。尽管中国在很多能源生产所需的资源方面拥有丰富储量,但这些资源储藏区域却与主要能源消费中心相距甚远。随着工商业的进一步发展,要求对发电和输配电基础设施进行大量投资。

中国的发电量
中国的主要城市


中国一次能量需求量


  政府致力于实现能源
多样化、提高能源利用效率、扩大能源网络覆盖的范围、以及限制快速发展对人类和环境所造成的不良影响。
  迅速攀升的能源需求:趋势与预测上世纪90 年代后期,由于能源供应过剩,政府对燃煤火力发电厂的审批进行了控制。之后,供需形势迅速发生了逆转。
  2003 年和2004 年夏季,能源短缺迫使中国三分之二的省份实行拉闸限电和配额用电措施。之后,电力生产的增长速度达到了最高水平1 。根据美国能源信息管理署(EIA)预测,从现在开始到2030 年,中国能源消费增长的速度将达到世界平均增速的两倍1)。
  随着工商业的进一步发展,要求对发电和输配电基础设施进行大量投资。
  这种快速增长已使中国跻身能源消费大国行列——接下来的五年、十年甚至是二十年中,这种趋势还将一直保持下去。
  推动能源需求增长的因素
  生活水平的提高,特别是中国东部地区,极大改变了人们的消费模式,使人们得以更多享受现代商品和服务。这一因素与中国在全球出口商品制造业中的地位交替作用,推动了工业的快速增长——自1980 年以来,中国工业每年的增长率达到10% 左右。最近几年,建筑业和基础设施建设的大力发展,使工业用能源需求达到极高的水平。过去几年,建筑、道路和工厂领域的固定资产投资规模巨大,而这些都是高度能源密集型的行业。建筑行业的繁荣以及与国际标准相比仍然偏低的能源利用效率,造成了中国能源需求的上升。
  尽管工业消费大约占中国新增能源需求的三分之二,但家庭消费也是一个需要考虑的重要因素。家庭能源消费也在稳步上升,未来数十年,这种上升趋势很可能一直保持下去。中国中产阶级的兴起已开始对能源需求形成冲击。中国越来越富裕,对汽车的需求以及因住房面积增大而增加的电力需求等将持续上升,石油和电力的需求量也将因此上升。城市化也对能源需求构成巨大影响2 。目前,只有42% 的中国人口居住在城镇,低于世界平均水平(约50%),更远低于发达国家超过70% 的城市化水平。随着中国的发展,越来越多的人口将向城镇集中。
  在中国,城镇和农村地区的能源消费差异显著。农村居民目前的能源消费量比城镇居民低40%。由于成本高昂,并且难以获得商品能源供应,农村居民目前通过直接燃烧生物质燃料和煤的方式以弥补商品能源供应的不足。如果将这种效率低下且易产生污染的非商品能源利用计算在内,农村居民消费的能量实际上比城镇居民高出三分之一。为了减少因直接燃烧生物质燃料和煤而造成的浪费、污染以及健康危害,政府计划向农村提供商品能源。城市化进程的发展也会加大这一趋势。中国庞大的人口规模,意味着城市化、农村电气化和中产阶级的兴起等人口统计特征的改变,都将对中国乃至全球的能源市场产生巨大影响。能源供应方面的基础性变革促进了需求领域的变化。日益上升的能源需求,将通过政府部门的一系列努力和私营过去几年,在各项举措中,增效节能的重要性日益凸显,已成为确保能源安全同时解决环境问题的主要途径。
  早在1998 年,中国颁布了旨在提高能源利用效率和促进使用节能技术的《节约能源法》。2004 年,《节能中长期专项规划》颁布实施,该规划为工业、运输和建筑行业设立了具体的能源效率改进目标。这些法律法规与其他文件一起,为实施各种技术措施提供了指南,以实现到2010 年将单位GDP能耗降低20% 的目标(“十一五”计划提出的能源目标)。随后制订的国家计划受到了政治家们的大力推动,这些政治家们努力促进相关法律法规和计划的贯彻落实。

中国的煤炭能源
中国的核电站


  从煤炭转向“清洁”能源
  中国最重要的能源是煤炭3 。中国拥有巨大的煤炭储量,也是世界最大的煤炭生产国和消费国。政府正努力减少煤炭在各种燃料中 所占的比重,但煤炭的绝对数量仍将上升,而且直到2025 年之前, 煤炭仍将保持中国最主要能源的绝对地位。根据十一五计划,煤炭在在能源组合中所占比例将从2005 年的63% 上升至计划期结束时的66%。
  中国拥有巨大的煤炭储量,也是世界最大的煤炭生产国和消费国。
  中国煤炭储量十分丰富,分布在全国各个地区4 。但沿海地区的电力需求量最大,而煤炭储量却很少。因此,需要建设超长距离的输电线路,将西部的电厂与东部的能源消费中心连接起来。石油是中国的第二大能源。上世纪90年代,中国的石油产量翻了一番,但仍赶不上需求上升的步伐——目前中国是全球石油需求增长最快的国家。过去十年,中国已成为石油的净进口国。
  预测到2030 年,中国石油需求的84%将依赖进口。
  中国下一个最重要的能源是水电。中国拥有世界上最丰富的水电资源。这是一种十分重要的能源,根据十一五计划,水力发电在全部能源中所占的比例将上升至7% 左右。三峡项目可能是中国为开发水电资源所做努力中最著名的例子。三峡项目的装机容量达18,200 兆瓦,计划2009 年完工,届时可以满足中国现有电力需求量的3%。除三峡项目外,沿黄河在建的还有
25 个较小的项目(15,800 兆瓦),在Hongshu River 上还有另外一座装机容量为5,400 兆瓦的电站正在建设。装机容量分别为14,000 兆瓦和6,000兆瓦的溪洛渡电站和向家坝电站也已开工。
  天然气目前所占的份额还很小。中国西部及俄罗斯等邻国的天然气储量都很可观。越来越多来自新疆地区及从他国进口的天然气将被用于发电。天然气具有一个明显优势,它燃烧起来比煤更清洁。作为今年举办“绿色奥运”的举措之一,北京大幅提高了天然气在能源生产中所占的比例。
  和天然气一样,核能仅占目前能源生产很小的一部分,但将在今后几年得到飞速发展5 。目前中国大陆上已投入运行的核反应堆为11 座,在建的核反应堆有6 座,另外还有几座即将开始建设。另外一些核反应堆也在计划之中,其中包括一些世界最先进的反应堆。到2020 年,核电装机容量将比现在增加六倍,至少达到50 GWe,也有可能达到60 GWe。之后,核电装机容量将再增加三到四倍,到2030 年将达120GWe-160GWe。根据十一五计划,核电在整个能源组合中所占的比例将达1% 左右。
  能源输送:电网
  中国沿海和东南部城市经济发达,因此耗能最多,但中国巨大的能源蕴藏量却主要集中在远离上述地区的西部。现有体制的问题之一,是各地都从本地区出发来考虑问题,地区之间缺乏足够的联系和协调。政府计划到2020年前建立统一的国家电网,按照市场定价售电。这是更好平衡中国能源供需之间矛盾的主要举措之一,其关键部分是“西电东送计划”,通过在北部、中部和南部建设输电干线,将能源丰富的西部发电站(厂)与能源短缺的东部连接起来。2020 战略计划还规划建立与北边邻国俄罗斯和南边邻国泰国之间的连接。
  健康与环保:能源生产的隐性成本中国政府十分清楚能源生产系统所带来的严重环境问题,包括矿物燃料在生产、转换、运输和燃烧过程中对大气、水和土壤造成的污染。政府还对那些同样受到其他国家关注的潜在负面影响,包括废物处理、温室气体排放、大型水电项目引起的生态系统改变等问题,进行认真评估。
  大气污染仍然是中国面临的主要问题之一,政府为此进行了多方面的努力,例如:将工厂迁移到人口比较稀少的地区在可能情况下,尽量以天然气代替煤作为燃料停止了一些环保不达标的大型项目颁布实施了新的汽车排放标准到2010 年,二氧化硫等主要污染物排放量应比2005 年下降10%。可再生能源或不含二氧化碳的能源将被置于优先发展地位,但在相当长的时间内,这些能源所占比例还会保持在很低的水平。水力发电仍然是最大的替代能源,政府计划到2020 年前新增300GW 的水力发电能力。但是,如此大规模的水电开发还需解决一些难题。中国早在1998 年就已成立国家气候变化协调办公室,该办公室于2007 年发布了第一个行动计划,旨在缓解气候变化。该行动计划包含了一系列由总理亲自挂帅的行动方案。
  工业生产率
  中国过去十年的增长主要源自工业生产率的增长6 。消费的迅速增长,催生了更多的产品和服务需求,为加工业和制造业的发展创造了机会。随着生活水平的提高,人们要求有更好的住房和交通工具、更好的工作条件和更安全的环境。现代生产技术可以与增效节能设备一起,提高生产率,改善产品质量,降低每吨产品的能源消耗量。中国致力于实现能源需求增长与能源供应(以电和热的形式)能力之间的平衡,因此采取这些措施十分必要。
  工业是消耗能源最多的行业,所消耗的能源占能源消费总量的68% ;其次是居民和商业,能源消费量占总量的11% ;运输行业的消耗量占8%。预计到2020 年,工业仍将是主要的能源消费行业,但 运输和居民的消费量将呈上升趋势。
  在工业领域,化工行业(包括石化行业)的能源消费量占工业能源消费总量的24%,金属行业(包括冶炼和压制)占20%,非金属行业(包括水泥、造纸和纸浆、食品和纺织行业) 占20%。化肥、钢铁和水泥分别是上述三个行业最大的能源消费者。
  中国的化肥行业
  以能源消耗量标准来衡量,中国最大的工业子行业是化工行业,其中化肥又是该子行业中最大的能源消费着。近1,000 家小型工厂以及以煤为原料生产合成氨肥,是导致中国化肥行业生产效率低下的主要原因。美国几乎全部使用天然气作为原料,而中国却主要使用煤炭。中国氨肥生产的能耗比美国高出25%, 因而存在显著的节能潜力。
  中国的钢铁行业

钢材耗电


  钢铁行业消耗的燃料占工业燃料消耗总量的28%。中国目前是世界上最大的钢材生产国,2007 年的产量达到约5 亿吨,占全球钢材产量的34%。但是,中国钢材生产消耗的能源高于其他国家,这主要是因为中国的高炉产能低、连铸率低、铁钢比高。
  中国沿海和东南部城市经济发达,因此耗能最多,但中国巨大的能源蕴藏量却主要集中在远离上述地区的西部。
  中国目前有6,686 家钢铁企业,其中58%
的企业位于沿海地区。但是,中国政府正极力推行钢铁行业的合并整合, 因此, 到2010 年, 前10 大钢铁企业的产量将占全国总产量的50% 以上。根据最近公布的计划,中国将在南部广西壮族自治区港口城市防城港建设一个年产能达3,000 万吨的大型钢铁厂,总投资达300 亿美元。
  中国的水泥行业

水泥行业


  中国是世界最大的水泥生产国,水泥产量占全球产量的40% 左右,连续多年位居世界第一。中国的水泥消费量每年大约增加14%,2006 的消费总量达12 亿吨;另一方面,水泥产量保持快速增长,2006 年总产量达12 亿吨,增加15%。2006 年,受益于房地产行业的发展和国民经济的快速发展,水泥市场的巨大需求使水泥行业回归繁荣。尽管中国政府过去曾大力减少水泥制造商的数量,但中国大多数水泥制造商都是小型工厂,采用效率低下的立窑进行生产。预计到2020 年,较大型干法窑的产量才能占总产量的40%。正因如此,水泥行业消耗的能源占全部非金属行业所消耗能源总量的77%。在水泥行业的全部生产成本中,能源成本所占比例仍达到大约40%,这确实表明了该行业在提高能源利用效率方面存在的巨大潜力。
  中国的港口
  中国港口行业取得了飞速发展。1999年至2003 年, 年增长率达到16%。2007 年,中国的货物贸易总量超过2万亿美元,同比增长高达两位数。沿海港口的货物吞吐能力已达50 亿吨。上海的集装箱能力将成为继新加坡之后的第一大集装箱港口,世界前20大港口中,有7 个在中国。中国正逐步成为世界最大的航运中心。
  对电力和效率的需求
  未来几十年,预计中国的经济仍将保持高速增长,这意味着能源行业也将继续扩张。与中国能源行业的规模和增长速度相比,发电和用电效率太低,能源的环境成本和健康成本太高。尽管代价很高,但中央政府为引导能源行业发展努力的方向是正确的。实现能源多样化、提高生产标准、逐步采用市场定价、以及改进地区之间协作,这些都将有助于中国能源行业的健康发展。
  在可预见的将来,工业仍将是最大的能源消费者,但居民和运输行业的能源消费量将迅速上升。今后10 年,中国需要建设大量的能源基础设施。煤炭仍将是主要的能源,石油和天然气将紧随其后。
  随着中国西部大开发战略、振兴东北老工业基地战略、城市化进程、西气东输工程、北京奥运会和2010 上海世博会相关工程项目的实施,预计中国水泥需求量还将持续上升。
  中国的纸浆与造纸行业
  过去20 年,中国纸张消费量增长了4,500 万吨,2006 年的消费量达到6,000万吨,造纸行业也随之大幅增长。中国已成为世界上继美国之后的第二大纸张消费国,也是全球最大的纸张进口国,年进口额超过70 亿美元。中国有数千家纸张和纸板生产企业,但其中只有少数企业的年产能超过20万吨。世界上一些最先进的造纸企业现已落户中国。
  中国的造纸行业经历了消费量和产量的双双快速发展,因此很多领先的造纸企业已开始引进新型生产线,导致产能的过度扩张,这种情况在2005 至2006 年度特别严重。另外,国际纸业巨头已登陆中国,在中国投资设厂。中国将继续扩大其国内造纸能力,努力减少进口纸张的数量。但是,中国受到纸浆短缺的限制,预计到2010 年纸浆的进口量将增至1,000 万吨。
  过去10 年,中国经济增长的主要动力源于工业生产率的提高。
  中国的汽车行业

生产率增长的主要能源
交通行业


  中国的汽车行业也经历了一段高速发展期。自1990 年以来,汽车数量增加了几乎七倍,从1990 年的550 万辆增加至2006 年的约3,700 万辆。绝大多数新增汽车是轿车。中国分别于2004年和2006 年超 过德国和日本,成为世界第二大汽车生产国。预计中国将在2015 年前后超过美国,成为世界第一大汽车生产国。据IEA预计,到2030 年,中国的汽车保有量将超过2.7 亿辆。韩国和日本过去在汽车制造方面的发展历程有目共睹,中国很可能经历与他们相同的发展模式,最终变成汽车出口国。运输行业2006 年,中国运输行业的能源消耗总量共计1.3 亿吨石油当量(toe),占全国能源消费总量的8%。由于运输服务行业的高速增长,预计运输行业所消费的能源在最终能源中所占的份额将有所上升。据估计,到2015 年和2030 年,运输行业的能源需求总量将分别达到2.4 亿和4.6 亿吨石油当量。
  中国的港口
  中国港口行业取得了飞速发展。1999年至2003 年, 年增长率达到16%。2007 年,中国的货物贸易总量超过2万亿美元,同比增长高达两位数。沿海港口的货物吞吐能力已达50 亿吨。上海的集装箱能力将成为继新加坡之后的第一大集装箱港口,世界前20大港口中,有7 个在中国。中国正逐步成为世界最大的航运中心。

机器人


  对电力和效率的需求
  未来几十年,预计中国的经济仍将保持高速增长,这意味着能源行业也将继续扩
张。与中国能源行业的规模和增长速度相比,发电和用电效率太低,能源的环境成本和健康成本太高。尽管代价很高,但中央政府为引导能源行业发展努力的方向是正确的。实现能源多样化、提高生产标准、逐步采用市场定价、以及改进地区之间协作,这些都将有助于中国能源行业的健康发展。
  在可预见的将来,工业仍将是最大的能源消费者,但居民和运输行业的能源消费量将迅速上升。今后10 年,中国需要建设大量的能源基础设施。煤炭仍将是主要的能源,石油和天然气将紧随其后。
  能源行业面临着众多挑战,其中包括:能源供应地远离能源消费中心。最大且发展最快的工业中心位于最发达的东部和东南部地区,能源的运输和输送将成为主要瓶颈。
  工业必须提高能源利用效率,逐步提高生产率,使之达到一流水平。这要求引进并广泛采用先进的生产和管理技术。
  所有行业都必须付出巨大努力,以减少污染,保护环境。
  作为电力和自动化技术领域的全球领导厂商,ABB 致力于为工业和电力行业客户提供一系列的产品、系统和服务,助力中国客户完成这些极富挑战的任务。
  本文摘自《ABB 评论》
 
  
  
  
  
 
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