全球视野下的中国能源.pdf

自户e rtAnal.s,s着 茄分杯全球视野下的中国能源潘克西,李政,倪维斗(1.清华一BP清洁能源研究与教育中心,北京100 0 84;2.清华大学热能工程系,北京100 0 84)摘要:中国能源真正的忧患存在于202 0年以后,届 时 中国液体燃料 的消费将十分巨大,如若继续按现有模式发展,对世界石油格局 产 生的影响将是 重大的。我们必须从 现在起,认真对待和深入研 究煤基液体 燃料等前瞻性的问题。本 文认为全球能源需求增长总体平稳,资源 不会 成为能源供 应 的 限制性因素;强调交 通领域 能源消费的增长,不仅 是发 达 国家,而且也是 发展 中国家能源增长的主要动力和源泉。未来的中国能源 问题,将更直接 地表现为液体燃料的供应 问题,煤基液体燃料是最有可能大规模替代石油的新型燃料。关链词:国际政治;世界能源;煤基液体燃料中圈分类号:TQ534文献标识码:A文章编号:1003一2355(2005)02一0 027一04A bstr a ct:T her e al ha rdshiPf acingtoChine seen e rgywillbeaPPe aredaf te r2020.At that time,thee o n sum Ptio nof liquidf uelswill begre atl ydemanded.If Chinaeontin u e stobedeveloPed ina nexistingmode,itwillProdu e easignifie antimPa cto nthestru etu reofthewo rld011market.Toavoidsu ehconf l iets,wehavetoseriou sly de alwith,andstudyo ns u ehstrateg iePr oblemsa sthec o al一basedli quidf uel fromn owo n.T hisPaPe r15o ntheba seof g lobalvision,andtakesalo ng一termviewande om bin e sinte r nationalPolitie sthe o rie swithenergyte ehn ologicmethodstoexPlainthatthemulti一Pole swo rldstru eture,thebal-ane edrelationshi Pamo ngPowerf ule ou ntriesandther e alismofreg io neo oPe r atio nwillbe nefit theIo ng-te rmdeveloPmentofe n ergyindustry.Italsoe o n side rsthattheglobale n e rg y demandinere aseste ad ilyinviewof itsentirely.T he r ef ore,there so ure e swilln otbe eomealim itingelementf oren e rg ysuPPlies.AnditemPhasiz esthat theiner e a seoftheconsumPtioninthetr a n sPo rtationfield15alsoamotivationandaso u reeforen e rg yin c r ea se,notonlyf orde v eloPedcountrie s,butalsofo rdev eloPingc o u ntrie s.Ite on-elude sthat thef utureChinesee n e rg y Pr ob lemwill lieinthesuPPlyofliquidf uelsd ir e etlya nde oal一based1iquidf uelsmaybe eomethenewf ueltolikelyrePla e e011o nala rgese ale.Keywords:inte r natio n al Polities;wo rlde n ergy:co al一basedliqui df uel1丰富的能源资源与快幅 不大,长时间低于2%的水平,年均增长1.5%;第三世界国家年速 增长 的运输燃料需 求自19 98年以后甚至连续三年出现均增长2.7%;中国、印度等亚洲1.1全球能源需 求增 长总.过增幅小于0.5%的状况。美国能发展中国家年均增长2.9%。体平稳,资源不会 成为能源供应源部 的最新预 测显 示,到2 025由于化石燃 料的价格依然 能的限制 性因素年,全球能 源消费年均 增长够保持较低 的水平,这样从其它目前,全球每年一次能源消1.8%。其中,发达国家年均增长资源 转化而来的燃 料,在成本上费总量约为140亿tc e,每年的增1.2%;俄 罗斯及东欧转型期国家就没有竞争力。因此,未来能源收稿日期:2004一1 1一15作者简介:潘克西(1962一),男,矛,于华大学一B尸字青 汗,能源研究,教 育中心 膊I后,钟于职J几l海煤 炭交 易月示、煤炭l_、I 卜部调运.小长IUJ从,1能源产业与煤炭市场的研究和竹理l_作,毛要著作j论文有“竹理学”、“煤炭产、!k组织研究”、“,丈煤炭.!J场集l,度比较研究”、“1日家能源战略J煤炭产业组织”等。Vol.27No.2Feh.20 05第2 7卷 第2期2 0 05年2JI卜,n寿一尹丫例叼L,F冲27素茄分夯自户e rtAnal ys,s需求增长中的大多数仍将来自石油、天然气和煤炭。石油依 然是世界能源消费中最主要的燃料,直到2 0 2 5年,其所占世界能源消耗量的份额仍将保持3 9%不变,年均增幅1.9%;天然气将成为世界一次能源中增长最 快的能源品种,年均增幅2.2%;煤炭仍然是世 界 电力生产 的主 要燃料,年均增幅1.6%,其在世 界能源消费构成 中的份额将缓慢下降.在20 2 5年以前,世界 能源供应也将以化石燃料为主。由于技术的进步和勘探成本的降低,全球石油剩余探明储量持续增加.(2 0 04BP世界能 源统计年鉴的最新数据显示,2 0 03年世界石油总储量为1.1 5万亿桶,比200 2年提高10%。以目前的开采速度计算,全球石油储量可供生产4 1年.全球天然气储量为17 6万亿m,比20 02年提高13%,并持续保持增长。若再考虑到煤炭的丰富储量,则无论是发达国家还是发展中国家,至少在21世 纪的前半期 能源供应是比较乐观的。2003年世界石产 量增长3.8%,高于石油消费2.1%的增幅.世界上最为权威的三份能源报告都表明,未来2 0年乃至更长时间内的石油供应是有保障的,世界石油市场的长远发展将更多地受制于需求不 足,而非资源不足;天然气储量充裕,增长强劲;煤炭是各生产国最为安全的能源资源,利用技术 也在得到持续的改进。20 25年以前,资源不会成为全球能源供应的限制性因素,不确定因素主要来 自成本和价格及其受此影响的能源投资。国 际原油价格的非理性走高,主要是突发事件导致 输 出国的产量波动,以及人们心理和投机运作因素的放 大,而非真正的供应短缺.事实上,目前全 世界每天原油的实际生产量一般都要 比消费量多出20 0万桶左右,加之OECD成 员国所拥有的40亿桶战略石油储备,从基本面上看,国 际石油市场供求恰到好处。但石油 问题从来就背负着浓重的地缘政治意义,脆弱的供求平衡使得市场弱 不禁风,这正是人 们感到恐慌的根本原因所在.就中国富煤缺油少 气的资源格局而言,全球视 野 下的能源问题,更直接地表现为石油供应问题,其实质是资源、运输和价格问题.对此,政治、军事的考量远远大 于经济与技术。资源、运输突然中断的可能性不 大,价格异常波动却常常发生,这事实上已经成为我们选择未来能源路线,特别是发展煤墓液体燃料的最大无奈和 不确定因素。1.2运输燃料增长迅 速,成为全球石油需求增 长 的最主要来源未来20年,石油需求增长的绝 大部分将来裹1主共国家能源 总 一、石 油用,、运翰燃料增 长情况单 位:%2 0 0 12 0 25年均增长率运输燃料占总能耗比例能溉总量石油川 量运输燃料200 1年20 25年美国1.21.51.828.030.0西欧0.30.50.32 3.021.0印度2.93.24.45.120.0布,国2.93.55.38.82 3.0全球 总 计1.81.,2.1一3.016.0自运输部 门,因为成 本与价格等多种因素,不 同燃料之 间的替换可能 性 十 分有限。经济性是其它液体燃料能否大规模 替代石油的首要条 件,汽油、柴油伴 随汽 车工业的发展已经走过了一个多世,己的历一程,其便捷、经济、可靠等众多优势已被人们普遍接受,并成为人们与生俱来的社会认知和生 活习惯。如若没有绝对的优,势,特别是明显的经济优势,任何一种液体燃料要想替代石油都是极其困难的,短 期内在发达国家更是如此。就交通领域的能源消费品种而言,发达国家将长期依赖于石油,并且已经拥有了比较成 熟的消费市 场 和 相对稳定的供应渠道,以及 分布广泛而完善的基础 设施。国际能源展 望一2 00 4)预计20 0 1一2 02 5年全球应 用于交 通领域 的能 源消 费年均增长2.1%,这一比率与石油,在交通领域 中消费量的增长率十分接近。OECO国家的石油需求增长实际上将完 全来自运输部门,其他 国家则有2/3来自这一部 门,见表1。1.3中国汽车市场潜力巨,大,运 输燃 料 增长超 乎寻常直到新中国成立43年之后的1”2年,中国汽车年产量才l终于突破10 0万辆,而后来实现一年产20 0万辆仅用 了8年、3 0 01万辆用了2年,跨越年产40 0万辆大关更是只用 了短 短 的1年时间.20 0 2年,中国汽 车保有量增加到20 0 0余万辆(车型构成见表2),而需要消耗石油的车1辆累计达到90 0 0万辆,其中摩1托车;。万辆、农用 车:0。0万辆,两者合计占78%,汽车却仅占22%,这与世界 车辆数量构成恰恰相反。同时,目前中国每千人拥有汽 车15辆,仅 为世 界平均水平的1/1仇这 些都 为中国汽 车市场的发展留下了足够大卜,n丫脚2 8备,吹侧t,“命第27卷 第2期20 05年2月Vol.27No.2卜尸l一2 0 0 5白户ertAnal.s,S专前分沂的空间。2 0 0 3年,中国汽 车产销量分别达到了44 4万台和43 9万台,一举成为世 界第四大 生产国和第三大消费国。由此,中国的汽车化进程驶入 了高速发展的快车道。国际能源 展望200 4指出,亚洲发展中国家在交通领域的能源消费将有强劲的增长,中国是一个重 要的市 场,汽 车数量年增长率达到2 0%,不仅可以拉动区域消费增长,而且发展的潜力无限。如果按照目前的模式发展下去,在2 030年中国汽 车保有量可能超过美国,成为全球第一大汽车市场。然而,汽车化进程在大力推进经济快速增长的同时,又带来了许多问题,其中能源问题、特别是液体燃 料 的供应 问题 就是一个根本性的问题。汽车化社会需要消耗大 量的能源,日本、德国、美国 交通领域 能源消费分别 占到了全社会能源消费总量的23%、2 4%、28%,OECD国家平均为2 7%,中国接近10%。毫无疑 问,中国的这个比例还将继续上 升。近年来,中国交通 运输领域消耗的石油已经超过了全 国石油消耗总量的40%,见表3,而据 交通领域的专家预测,这一比例 在2 0 2 0年有可能达到55%6 5%。相对于美国等发达国家的小幅平稳增长,中国石油需求的增长幅度是巨大的,但 绝对数量并不多,目前年消费总量 还 不到美国的1/3,基础设施和发展模式也尚家更为可行、更为现实,代价也要小 得多。2煤基体燃料 与 中国的能源路线 选择总t供应不足、液体燃料短缺、利用效率低 下、环境污染严重、农村用 能落后是现阶段乃至未来相 当长时期 内中国能源面临的主要问题。相比而言,中国的能源形势远不 如世界乐 观。由于国内石油资源的短缺,液体燃料的海外依存度将会继续扩大;一次能源 总量供应 的不足,只能寄希望于煤炭的增长,但 长期的失落与后备资源的紧缺的煤炭产业难以担当如 此重任;天然气起步晚、起点低,虽然增长 强劲、潜力巨大,但毕竟所 占份额过小,短期内难以形成支撑性作用;在可以预 见的时间内,可再生能源也难以实现 大规模的理想替代。2.1发展煤基液体 燃料的战 略 意义事实上,中国能源最为严重的忧患存在于2020年之后。预计到2 0 50年,我国一次 能源需求总量将达到5 0亿tee,与美国2 0 2 5年的能源总需求持平,如果不使用煤基液体燃料等替代 能源,由于运输燃料的增加,中国的石油需求将相当于美国现阶段的消费水 平,上升到年耗9亿t的高位。届时,中国在成为实质上 的能源消费大 国之后,必将对全球能源资源、特别是石油资源 分配格局产生重 大的影响,世界 上任何一个消费国都不愿面对日益激化的能源争夺,特别是石油争夺。就中国而言,未来能否在云诡波诵的国际政治环境下,在变幻莫测的世界石油市场中,甚至在冲突对抗时,保障石油的基本供应量与适中的价格?这既需要对国际局势的判断;也需要对 中国获取海外石油能力的判断;更需要对国 际石油价格和中国可获表32 00 0年中国石油消 费构成单可仪:)Jt合计2 0 17 210 0%运输燃料I_业燃料83476 58041%33%I_业原率:农哺 卜机械39:飞 2131:1【9%7、衰22。2年 中国汽 车保有t 构成合计丝10 2 0中型客车大型客车80嗽型载货车中型载货 车单 位:万辆轻型载货车4 4 5得石油价格的判断。这 也正是人们对 中国能源安全、特别是石油供应安 全忧虑的最主要原因。从这一意义上来讲,发展煤基替代运输 燃料,就成为中国 能源战略,乃至能源政治 必然面对的 现实选择。选择了煤基液体燃料路线,就像选择了战略石油储备一样,又为.中国运输燃料的供应安全添置 了一份“保险”。因此,发展煤墓液体燃料,可 以提供技术储备和缓冲空间,可以自然衔接运输燃料近期、中期和远期的需求,使得我国能源战 略选择具备多样性和主动性,具备进退 的物质条件和基础保障,从而最大限度地 满足我国能源安 全与可持续发展的要求,为我国在世界 能源格局乃至国际能源政治中占据有利地位创造条件。2.2发展煤 基 液体 燃料 的一主要依托 与初 步目标中国是世 界 上少 数几个以!煤为主要能源的国家,煤炭产业,在国民经济中始终占有举足轻重的地位,并且这一状况将长期存一在下去。因此,要想从根本 上解一决中国液体燃料短缺的 问题,就!必 须大力发展石油替代燃料,而煤基液体燃料显然是。够实现 大 规模替代 的主要选择。以煤炭为基础原料可以制取 甲醇、二甲醚、F一T合成油等多种液体燃料,其储运、输配、使用都 与人 l 1.质用的汽油、柴油相似。例如,甲醇与汽油混合可调制成各种 比例的甲醇燃料,也可以使用10 0%的甲醇作为车用燃料。相对于汽油、柴油、液化天然气、液化石油气等传统液体燃料而言,甲醉等液体燃料具有原料多样、来源Vol.27No.2Feb.2 0 0 5卜,户杏.吹第2 7卷 第2期2005年2)J丫喇侧。协着才分夯E奄户e rtAnal,s,s丰富,燃烧完全、排放 良好等显著特性.长时间以来国际能源界、汽车界、学术界乃至政府部 门一直高度关注甲醇等煤基液体燃料作为运输燃料的问题,并致力于推动其成为汽油、柴油的主要替代品,以缓解石油供应压力,提高能源安全 的保障程度。从上 世纪3 0年代起,发达国家就开始了 甲醉燃料 的研究与应用。进入8 0年代,中国也着 手进行甲酵燃 料与甲醇汽车的研发试点和示范应用,经过2 0多年的探索与实践,取得了一定的成果,积累了丰富的经 验,在理论上和实践中都取得了长足的进步。以煤 气化为墓础的多联产能源系统是生产煤基 液体燃料的主 要依 托,其基本过程是通过气化炉将煤炭 气化,净化 后的合成气通过合成反应器,生成甲醉、二甲醚、合 成 油等煤基液体燃料或高附加值的化工产:品,未反应 的尾气不 再 循环,而是直接通往燃气一蒸汽联合循环生产电力。多联产 的先进性在于整合煤炭、化工、电力等原本各 自独立的生产过程,基于煤气化等现代成 熟技术,联产电、热、冷、液体燃料、化学品等多种产品.通过各种技术的有机祸合与优化,使各 个产品的工艺流 程 和 设备得以简 化,运 行成本和投 资得以降低,达,到总体最优、排放最小。发展煤墓 液体燃料的初步目标是通过关键 技术的研究、开发和示范、推广,使我国在2 02 0年前具备清洁、经济生产车用煤墓液体燃料,以及应用的商业化技术,实现年替 代1000一2 000万t石油产品的能力。具体做法是,在对山西等省(区、市)实践 经验进行全面总结与凝炼的基础上,强 化国家级乃至世 界 级 的高端研究,制定 国.家煤墓 液体燃料 实施标准,引进、消化、吸收必 要的灵活燃料发动机 技术;同时,用 国家开发资金 吸引国内大型汽车企 业进入灵 活燃料发动机和替代燃料发动机的研制与开发,逐步实现商业化 生产.首先,利用 世界 上现有的成熟技术,优化集成。建设20一6 0万t煤墓液体燃料生产与3 0 0-40 0Mw发电联产的商业性示范工厂。与此同时,尽快开展对多联产系统中关键 技术的研究与开发,如 空气分离,大规模高效煤气化,合成气净化甲醇、二甲醚、F一T合成油和其它化工产品合成技术,联合循环发电等关键单元技术 和多联产工 厂的设 计、优化与集成技术等。:考虑到能源系统的复杂性,以及其变化、转型的长期性,就任何一项新系 统、新 技术的研究、开发以及示范和商业应 用而一言,都要及 早安排,否则将会带来不可逆转的损失。当前,发展以煤气化为墓础的多联产 能源系统刻不容缓。原因在于,未来几年乃至几十年问,大量的资金将集中于电源建设,这 些投资所选择的技术路线将决定中国未来相当时间内为满足 电力供应所采用的煤炭利用模式,其影响将延续数十年乃至更加 久远的时间。因此,如果中国延误过渡到以煤气化为墓础的多联产能源系统的时机,错过发展煤墓液体燃料的机遇,将会显著增加今后中国治理环境污染、控制石油进口、减,卜温室气体 的成本。本世纪中期前后可能是替代能 源大规模切入的最佳时期,抓住这一历史机遇,发展煤基液体燃料正当其 时。而今,我们已经站在能源新纪元的起跑线上,每种可能都还只是一个选择,为了中国 经济社会的可持续发展,为了子 孙后代的幸福 生活,我们 必须在迈向新纪元航程的初期就做出正确的行 程安排。参考 文献:BPA mo e o.B PStatistie al Re viewofWo rld Ene rg y,Ju ne20 0212】.20 0 3.美国能源 部 能源 信息 署,清 华清 洁能源研 究与教育中心(译).国际能源 展望2 0 0 4M.北京:清华人学出版 社,2 0 0 4.(上接第2 1页)7结论建筑节能是一个系统工程,包括了能源转换、输配、居 民行为以及建筑物设计、热工性能等多方面的因素,政府制定的政策及其执行情况在建筑节能中起到了重要 的引导作用,建筑节能需要政 府相关部 门在建筑节能 监察、热价 制定方面发挥 积极作用,以保证建筑质量和促进供热企 业的运行管理水 平的提高,来降低 能耗。参考 文献:周大地,等.2020中囚可持续 能源情景【M.北京:中国环境 科学出版社.2 0 0 3,8 4一8 5.李先瑞.从统计数字看我国的集 中供热 J.区域供 热,200 3,(6):5一9.曾 享麟,蔡启林,姚约翰,汤凌.西 北、中原、东北地区供 热企业考察报 告E B/0 1.http:/www.ehin a一he ating.org.e n/涂逢 祥.建筑节 能M.北京:,囚建筑工业出版社.2003.卜,八“.袱丫喇.。,协3 0第2 7卷 第2期2005年2月Vol27Nf、.2Fel,.2()05