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关键词:不可再生能源;制约因素;企业意识和能力;财务绩效;市场因素;政策法规
中图分类号:F124.5 文献标志码:A
传统的经济增长模式导致人口激增、能源短缺、环境污染和生态破坏,社会发展以过度消耗不可再生资源为代价,使两者处于此长彼消的关系,这种不可持续的发展模式陷入梅多斯“增长的极限”的困境。工信部(2011)的研究报告显示到2011年上半年我国原油对外依存度(55.2%)首次超越美国(53.5%),权威数据表明自1993年我国成为原油净进口国以来10年之间对外原油依存度增长了9倍。随着以煤炭、石油和天然气为主体的不可再生能源储量的日趋匮乏,不可再生能源的利用效率成为制约我国企业发展的重要瓶颈,因此,识别出企业不可再生能源效率的关键影响因素,会对企业提升能源效率、实现可持续发展目标具有指导意义。
1.相关研究综述
Birol等运用价格理论说明提高能源价格能够改善能源效率并降低能源强度,Cornillie等认为能源价格及企业重组是影响中、东欧地区经济转型国家能源效率的关键因素,Cho等的研究发现韩国工业行业的能源结构与要素间替代关系之间存在反馈效应,Fisher等对我国2500家高能耗大中型企业的研究结果发现能源价格、研发支出、所有者形式和产业结构是企业能源效率的主要影响因素,魏楚等认为省域能源效率不同程度地受到第三产业、财政支出、进出口等因素的影响,葛世龙等在储量不确定条件下理论上验证了当前提高回采率政策的有效性对能源耗竭路径的影响,熊妍婷等认为我国外贸易依存度和外资参与水平与工业能源技术效率正相关,滕玉华研究发现工业行业的R&D资本投入对提高工业部门的能源效率有显著促进作用,武春友等采用DEA模型以能源投入、社会固定资产投入、人力成本投入、GDP指标、废物处理、环境负荷等为指标从投入产出角度建立了不可再生能源效率的评价模型,曹明等认为技术进步是提升不可再生能源利用效率的有效手段。
综上所述,以往国内外学者对能源效率的研究方法以计量模型回归分析为主,研究角度主要是集中在国家、区域、行业、产业等宏观层面,而从企业微观角度的研究比较少;数据来源主要是时间序列的面板数据,而针对企业问卷量表的研究几乎没有。鉴于以上情况,本研究借助武春友等学者对不可再生能源效率评价的工具从微观角度利用量表工具实证检验企业不可再生能源效率的制约因素,为企业改善能源利用效率提供参考,并以期完善Fisher等的研究成果。
2.企业不可再生能源效率制约因素的识别
2.1问卷设计与样本
问卷基于企业是以营利为目的的社会经济组织,提升不可再生能源的效率须能够给企业带来经济效益;其次,若企业有效地提升不可再生能源效率,需要一定的外部环境,比如:政策法规环境、市场环境、技术创新、企业文化环境等。因此,本文设计21个影响企业不可再生能源效率的因素,具体包括企业意识和能力、财务绩效、市场环境以及政策法规等4个方面。对于每个因素,按照李克特量表(Likert scale)法,依次设定根本不重要、不重要、一般、重要、非常重要5个等级。考虑到有的企业对问卷题项相对陌生的情况,在问卷前面部分设计了提高不可再生能源效率的实践题项,涉及能源采购、节能减排、技术工艺、市场环境和内部控制等方面的内容。
根据国家统计局(2012)的规定,高耗能行业具体包括化学原料和化学制品制造业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼和压延加工业、有色金属冶炼和压延加工业、石油加工炼焦和核燃料加工业、电力热力生产和供应业等6个行业。结合问卷发放和收集的可行性,在辽宁、甘肃、湖南、浙江和福建选定这些行业中代表性的企业对问卷的可靠性进行了预测试,在每个行业中选出1家企业进行访谈调研,访谈时间为3-4小时,访谈对象为经理、生产主管、财会人员和营销人员,主要是检验问卷题项的内容是否易懂、合理、不足和重叠,根据测试结果,调整了少数有问题的题项。
问卷发放的途径有3种:①通过管理咨询公司向企业客户发放问卷;②对电力、热能、冶金、MBA、化工、建材专业学位的学生发放问卷;③对项目洽谈会的参会企业代表发放问卷。答卷对象以企业中、高层管理者或者攻读硕士学位的学生为主,并填写了企业自然信息,对于一个企业获得的多份问卷。通过比较分析的出现偏差,进行了进一步的核实,因此问卷获取的结果比较可靠。从2012年12月到2013年3月,一共发出问卷370份,收回有效问卷227份,有效率为61.4%,其中化工/石化行业39份、建材行业47份、冶炼行业51份、电力热力行业54份、其他行业36份。
2.2因子分析
使用SPSS17.0软件做因子分析,识别影响企业不可再生能源效率的因素,题项的Kaiser-Meyer-Olkin检验统计值为0.891,接近于1,意味着变量间的相关性强,适合作因子分析。采用最大似然法提取因子,通过方差最大法做正交旋转,按照Kaiser标准进行特征根测试,提取了对企业不可再生能源效率的影响因素的4个因子,提取的信息分别为18.0%、21.8%、19.5%和9.7%,累积解释率达到69%,这与预测试的结果基本相符。不可再生能源效率制约因素的旋转因子负荷矩阵,如表1所示。
对企业意识和能力、财务绩效、市场因素、政策法规等4个因子信度分析的结果显示,4个因子的克朗巴哈(Cronbach)α系数分别为0.84、0.92、0.77和0.82,分别大于0.70的标准,结果说明以上因子都具有相当的信度。
3.企业不可再生能源效率制约因素的贡献率分析
3.1描述性统计分析与相关分析
企业不可再生能源效率制约因素及各个题项的描述性统计分析结果,如表2所示。
以上描述性统计分析的显示,影响企业不可再生能源效率的因子值处在3.50~4.00区间内,说明企业对这些因子缺少足够的重视。政策法规方面的因子均值最大(3.86),其中“环境排放法规执法不严”均值达到了3.93,说明执法不严是影响企业不重视不可再生能源效率的最大因素。
关联分析显示企业不可再生能源效率的制约因素之间相关性很强,再生能源的生产技术不成熟导致新能源的供给价格高企,进而会提高企业的制造成本和降低企业的经济效益;另一方面,执法不严降低了企业的违约成本,而政策激励的不足则不能刺激企业的积极性,这些都会影响到企业的意识。
3.2贡献率分析
利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)对企业不可再生能源效率制约因素的贡献率进行分析,如表3所示。
对表3中的指标权重进行对比分析,可以发现替代能源(再生能源)的采购成本高、替代能源(再生能源)的稳定性不足、节能减排政策的激励不足的权重最大;其次是生产工艺的改造成本高、环境排放物的处置成本高和环境排放法规执法不严,以上因素对企业提高不可再生能源效率的综合影响力比较大。
对4个一阶因子的累积贡献率做标准化处理,结果分别为18.0%、21.8%、19.5%和9.7%,标准化后的系数分别为:0.226、0.313、0.284和0.177。其中二阶因子最终的权重系数等于其对应于一阶因子标准化的系数与一阶标准化系数的乘积。假设所分析4个因子分别为X1、X2、X3、和X4,则企业不可再生能源效率Y与因子之间存在如下关系:Y=λ+0.226X1+0.313X2+0.284X3+0.177X4+ε。其中:λ为常数项,ε为残值。
4.结论与启示
将上述结论与Fisher等的研究结论进行比较可以发现:除了能源价格,环境排放物的处置成本、生产工艺的改造成本等财务指标对企业不可再生能源效率也具有重要的影响力;其次,市场因素和政策法规也起着重要的作用;另外,研究结果显示企业的技术能力对不可再生能源效率的影响力并不够大。这些结论从某种意义上修正和完善了Fisher等人的研究成果。
总体来看,财务绩效对企业不可再生能源效率的影响力最大,实践中新能源的成本不低于传统能源,加上生产工艺改造升级成本,在经营压力客观存在和环境压力软约束的情况下,企业提升不可再生能源效率的短期收益不明显。因此,虽然企业从意识层面感知到了能源及环境的问题,但多数企业在还处于追求经济效益目标的行为层面上。
能源市场上新能源(可再生能源)的不稳定性、开发技术的不成熟和制造成本高企都是企业摆脱传统粗放式增长模式的阻力,这些因素对企业不可再生能源效率的影响力比较大。造成这种情况的主要原因在于新能源供给方的技术能力还不足以适应市场的需求,超前的能源使用模式会给企业带来了成本的增加,而不是成本的节约,如减少能耗投入、环境排放的罚款等。未来随着进一步的技术发明和工艺创新,新能源最终会突破壁垒,带来企业的能耗模式的改变。
彭博新能源财经最新的报告显示,随着可再生能源生产成本下降,未来数十年可再生能源投资将创新高。到2040年,全球可再生能源投资将达到7.8万亿美元,相当于同期化石能源发电投资的4倍。
而花旗银行日前报告称,到2025年,全球可再生能源投资有望突破1万亿美元。报告称,自2013年以来,可再生能源投资总额不断攀升,且潜力巨大。随之产生的可再生能源资产证券化和绿色银行都吸引着越来越多的投资者。从区域来看,中国和印度将成为两个最大的可再生能源发展中市场。与此同时,可再生能源发展成本的不断降低,包括拉美和东盟在内的新兴市场也将迎来非常可观的增速。
21世纪可再生能源政策网络(REN21)的最新调查报告显示,2015年全球可再生能源投资达2860亿美元,其中中国占到全球可再生能源投资的三分之一。
点评:中国国家统计局此前的数据显示,截至“十二五”末,中国可再生能源装机容量达到4.8亿千瓦左右,占全球总量的24%,新增装机占全球增量的42%。中国已成为世界节能和利用新能源、可再生能源第一大国。未来随着中国经济结构的调整,可再生能源使用的比例会进一步提高,中国仍将继续领跑全球可再生能源投资市场。
万达对战迪士尼:中国主题公园之争日趋激烈
6月16日,上海迪士尼乐园正式开园,预测分析2016年上海迪士尼将吸引境内外游客达1200万人次以上,全年门票销售超过44亿元。在此之前,被认为是迪士尼的最大竞争者之一南昌万达文化旅游城隆重开业。6月4日,在距离上海350公里的安徽芜湖,华强方特宣布完成公司更名,并与招商证券合作设立总规模达30亿元的并购基金,打造文化产业生态圈。
据美国顾问公司AECOM预测,目前中国旅游市场的规模为6100亿美元,预计到2020年将翻番,达到1.22万亿美元,入场人次将为2.21亿,是2015年的近两倍,届时中国将超越美国,成为全球最大的主题公园市场。
巨大的吸金效应使得中国主题公园的市场竞争一下子陷入了白热化。据悉,目前在中国本土,“阻击”迪士尼的方阵阵容庞大。短短几年间,各路资本已在中国建起了超过300个主题公园,仅在2015年就有21个主题公园在中国开张,另有20个在建。
点评:2016年,中国主题公园市场已经硝烟弥漫了,但这仅仅是开始。万达表示,其中期目标是到2020年国内开15个、国外力争开3-5个万达城,至2020年旅游人次达到2亿。华强方特提出,已经在国内建成了20个主题乐园的基础上,未来5-10年内主题乐园数量翻一倍,达到40家,到2020年接待游客量超过5000万人次。
“亚洲超级圈”电网年底前将完成初步测算统计
据俄罗斯电网股份公司(Rosseti)第一副总经理别尔德尼科夫透露,俄电网与中国、韩国、日本的合作伙伴商定在年底前完成计划中连接四国电网“亚洲超级圈”―― 东北亚电力联网的初步测算统计。这标志着东北亚电力联网正在稳步推进,将正式转入规划实施阶段。
别尔德尼科夫表示:“四方商定在2016年底前完成对路线的测算。也就是说,我们现在已经从谈判转入实施阶段。我们正在远东发展部的主持下组建工作组。我认为,我们需要一年半到两年时间,来完成一个综合测算统计,内容包括需要社么样的发电能力、需要什么样的输电线,也就是一个前期项目可行性研究报告。”
据悉,今年3月,俄电网、日本软银、中国国家电网、韩国电力签署了《东北亚电力联网合作备忘录》。
点评:东北亚电力联网项目是在推进亚洲电网互联过程中的重要开创性项目,也是构建全球能源互联网的首个落地项目。目前,中、俄、日、韩4国的电力需求约占整个亚洲地区的78%。东北亚电力联网把我国东北和华北、蒙古国以及俄罗斯远东地区的可再生能源基地与我国华北、日韩等负荷中心地区连接起来,可充分发挥大电网的跨国跨区资源优化配置能力,促进地区电力贸易与能源合作,有利于地区的地缘政治稳定,并将进一步助推亚洲洲内互联的创新发展。
中国大公司猛投全球体育产业成市场绝对风口
苏宁集团6月6日宣布,旗下苏宁体育产业集团以约2.7亿欧元(约合20.12亿元人民币)的总对价,通过认购新股及收购老股的方式,获得国际米兰足球俱乐部约70%的股份,这是中国企业并购欧洲足球豪门的第一单,首次成为国际足球豪门俱乐部的控股股东。
在此之前,继收购国际体育媒体服务公司MP&Silva 进军体育产业之后,暴风集团也公告称,与关联方暴风鑫汇(天津)企业管理合伙企业等4家企业拟共同出资人民币1亿元设立暴风体育(北京)有限责任公司。在围绕影视、手游等进行一系列投资后,站在A股“风口浪尖”的暴风集团开始加速体育产业布局。
近年来,在政策催热下,包括乐视、万达、阿里巴巴、腾讯等巨头纷纷布局体育产业。如乐视投资乐视体育、章鱼TV乐视、乐视体育经纪公司、乐视体育海外业务以及体育票务等;腾讯则以5亿美元拿下NBA中国地区5年独家网络版权;阿里巴巴以12亿元入股恒大足球俱乐部,并参与乐视体育的A+轮融资;万达则将全球第二大体育市场营销公司盈方体育、全球极限运动铁人三项等优质资产收入囊中。
点评:到2025年,中国体育产业总规模超过5万亿元,增加值2万亿元。目前体育产业已成为市场绝对的风口。
中资海外并购步伐加快上半年并购额116亿美元
备受全球关注的美的收购库卡案,6月16日有了最新进展。美的集团公告称,公司就292亿元人民币要约收购库卡集团30%以上股份事宜已经通过德国联邦金融监管局审核,并已于2016年6月16日发出要约收购文件。
汤森路透的数据显示,2016年迄今不到6个月的时间里,中国的海外并购交易额已达到1116亿美元,超过去年创下的1115亿美元的全年最高纪录。中资企业在全球范围内追逐资产,包括房地产、化工和高端科技等项目。其中,中国化工集团斥资430亿美元收购瑞士农化巨头先正达(Syngenta)的交易,就占到了今年迄今为止并购交易总额的近40%。即便没有这笔巨额交易助阵,中国企业今年的海外并购步伐也明显加快。
而Dealogic的数据显示,今年以来已经有13家中资公司对海外目标发起780亿美元的主动收购,中国买家在海外并购的支出已达1020亿美元,仅比去年全年1060亿美元的纪录略低一点。
点评:中国国际金融有限公司预计,今年中国企业海外并购交易总额可能达到1500亿美元。但业界同时分析,受国内和海外监管审查趋严和中国外汇储备下降的影响,下半年中资企业的海外并购步伐可能会有所放缓。
浙江民间投资下降转向服务业 开拓全球市场
受产能过剩房地产去库存以及民企自身债务问题等因素的影响,作为“民营经济”风向标的浙江民间投资增速明显下降。数据显示,今年1-4月,浙江民间投资增速比去年同期回落7.3个百分点。
有关数据显示,2011-2015年,浙江省11个地市的民间投资都呈现不同程度的下行,尤其明显的是杭州、温州。其中,温州市全社会固定资产投资、民间固定资产投资增速几乎呈现“腰斩”的趋势,民间投资增速则从2011年的112.9%,下降至2016年一季度的19.50%。而省会城市杭州,今年一季度的民间投资增速出现了负增长。曾经占据总投资超四成的房地产开发,今年一季度增速降到-5.6%。
有分析认为,长期以来,浙江民营资本大多投向传统制造业和了房地产领域。而目前浙江房地产正处于去库存过程中,民间投资放缓不可避免。而制造业近几年普遍面临利润下滑、产能过剩等局面,再加上债务违约风险上升,造成民营企业难以获取信贷资金,因而缺乏足够的投资能力。
点评:从房地产和制造业撤出的民间资本投向了哪里?有分析认为,投向了服务业和海外市场。一季度,浙江省11地市有8个服务业投资增速呈两位数增长。一大批浙江企业也在积极通过跨国并购,拓展国际市场。
网络消费规模5年扩大12倍成经济稳定运行压舱石
国内首次的网络消费指数《新供给―蚂蚁金服网络消费指数》显示,从2011年1月至今,我国网络消费规模指数稳步扩大了12.1倍。2015年尽管经济出现下行态势,但网络消费对国内生产总值增长的拉动仍达到了1.6%。
数据显示,从2011年起,中国增长模式出现了历史拐点,GDP三驾马车中,消费取资成为拉动经济增长的第一引擎。即便是2105年经济增速趋缓,消费对GDP的贡献率依然为66.7%。其中,全国网络消费支出对GDP增长的贡献率为29.1%,网络消费增长对GDP增长的拉动仍达到1.6%。从规模看,2011年1月到2016年4月的5年时间里,网络消费规模指数稳步上升,扩张了12.1倍;从同期的人均情况看,在网购人数不断增加的基础上,网络消费水平指数从2011年1月的96.0上升到2016年4月的122.2,涨幅为27%。数据还显示,居民网络消费由实物型向服务型转化,消费升级的趋势明显。在网络消费中餐饮(线下消费)、航旅、教育、生活服务等服务消费的年增长率在70%以上,表现最为突出,成为新的消费增长点。
点评:在“互联网+”时代,网络消费以其便捷、高效、价格低等优势逐渐成为主流的消费方式,未来网络消费将进一步推动消费者跨地区、跨行业和跨产品选择消费,并为自身发展赢得更大发展机遇。
上半年中国投资者在美商业地产投资93亿美元
据美国《华尔街日报》网站报道,由房地产开发商Scott Rechler牵头、包括中国人寿在内的一家风投财团斥资16.5亿美元此前收购了位于纽约第六大道1285号、建筑面积为180万平方英尺(约合16.72万平方米)曼哈顿写字楼。
报道称,虽然今年美国商业房地产销售放缓,但中国投资者仍在向这一市场投入资金。根据交易追踪机构Real Capital Analytics的数据,中资企业今年迄今已经完成和正在进行的美国商业房地产收购交易达47笔,交易总额为93亿美元(约合610亿元人民币)。这意味着中国投资者是美国商业房地产最活跃的海外买家,同期加拿大投资者在美国购置房产的交易总额为42亿美元,不及中国投资额的一半。相比之下,去年全年中国投资者完成了71桩美国商业房地产交易,交易总额为60亿美元(约合394亿元人民币)。
【关键词】风力发电前景 化石能源资源 气候变化
受化石能源资源有限性和气候变化等环境问题的影响,加快开发利用可再生能源已经成为国际社会的共识。已经过去的“十一五”是中国风电产业的高速发展期,风电装机连续5年实现翻番。根据数据分析公司Power eTrack 2010年对美国、德国、中国和印度的发电组合中各种能源形式配比所做调查,中国2010年总发电量4373TWH,其中煤电占到78%的比重,其次是水电为15%,风电和核电分别约占2%,油、气发电各自仅占1%,生物质发电、地热发电和光伏发电的比例则更小。由此可见,近期内,中国在清洁能源利用方面,除了水电和核电之外,占主要地位的还是风电。
中国电力企业联合会的“中国新能源发电发展研究报告”显示,2011年,我国风电新增装机1650万千瓦,全国并网新能源发电装机容量达到5159万千瓦,占总装机容量的4.89%,其中,并网风电4505.11万千瓦,约占并网新能源发电装机容量的87.33%。
2011年风电装机增量与2010年增加1892万千瓦相比出现负增长,风电自2005年以来连续5年持续走强趋势终于在2011年底出现拐点。由此,不少业界人士质疑:风电的冬天是否已经来临?
盘点2011年风电发展历程,技术、管理和质量无法跟上风电发展速度,导致安全性和经济性矛盾突出,是制约风电发展的主因。主要表现在:
1.脱网事故频发
《风电安全监管报告(2011年)》显示,1~8月全国共发生风机脱网事故193起,其中,一次损失电力负荷10万~50万千瓦的脱网事故高达54起。除风机脱网事故外,风电机组故障也频繁发生,且呈上升趋势。故障主要集中在风电机组变桨系统、变频系统、电气系统、控制系统、齿轮箱、发电机、偏航系统等部位。
2.限电损失严重
中国可再生能源学会风能专业委员会的统计数据显示,2011年全年,我国约有100亿千瓦时左右风电由于被限发而损失,按照此前国家发改委公布的最低风电标杆上网电价计算,我国风电企业因限电因素损失超过50亿元人民币。按照中国电力企业联合会公布的2011 年供电标准煤耗330 克/千瓦时测算,这些损失的电量折合标准煤超过330万吨。
面对风电行业存在的突出矛盾,国家先后出台了一系列文件,对新能源发展过程中暴露出来的问题进行规范和指导:
2011年底,电监会《风电安全监管报告》,已将并网安全性评价作为风电场资质许可和并网运行的前置条件,全面开展风电安全性评价。对没有经过安全性评价的风电场不予颁发许可证,对不符合安全条件的新建风电场严禁并网接入,对不符合安全条件的已并网风电场,坚决要求停机整改,重新进行安评合格后才能并网运行。
2012年3月,国家能源总局下发特急文件,要求各省(区市)严格执行风电项目核准计划,对于风电弃风超过20%的地区,原则上不得安排新的风电建设项目。该文件还特别强调,各地要采取有效措施促进风电消纳,解决大量弃风问题,提高风能利用率。国家能源局还同样以“特急”文件下发了《风电功率预报与电网协调运行实施细则(试行)》,指出电网调度机构应充分应用风电功率预报结果,综合考虑系统负荷预测,结合电网和电厂的运行工况,最大限度地保障风电全额消纳。
2012年4月,国家能源局新能源和可再生能源司领导在中国新能源高峰论坛上发言指出,“十二五”期间,政府对可再生能源要建立和实施可再生能源实行配额制管理,即按各地电力消费总量来规定可再生能源比例。《可再生能源电力配额管理办法》有望在近期出台。 根据各省份经济水平、用电量不同,给不同的省份划出比例。
以上政策的出台,从安全性、经济性综合分析角度对全国风电市场发展进行了重新布局,对风电产业健康、稳定发展起到关键作用。
展望未来,对清洁能源、特别是风力发电发展而言,至少有两大重要事件值得期待:
1.推进居民阶梯电价改革
国家发改委副主任彭森在2012年“两会”期间向本报记者表示:“居民阶梯电价将于今年上半年在国内全面推行。各地正制定阶梯电价实施方案,经过听证程序后实行。”
风电、太阳能等可再生能源本身的不稳定性不可避免带来这些能源形式发电的波动性,但用电也是波动的,不幸的是现实生活中这两种波动常常是反向波动。而实行阶梯电价后,定价部门可以根据电力系统供电和负荷特点,有针对性的制定不同时段的电价,通过价格杠杆调节用电负荷的波动性与新能源发电波动性趋于一致,从而达到电网稳定性和经济性的统一。目前市面上销售的家用电器如热水器等已有不少带有夜电低价模式,实行阶梯电价后,千家万户的家用电器可以起到类似用户侧分布式储能的作用,这就可以在一定程度上缓解电力供需矛盾。同时,阶梯电价改革也是智能电网建设的重要一环。
2.智能电网建设战略意义非同凡响
中国国家电网宣布,在2020年前建成覆盖全国的智能电网,并且投入4万亿人民币用于基础设计建设。
与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,其先进性和优势主要表现在:
(1)具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系,能够抵御各类外部干扰和攻击,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,电网的坚强性得到巩固和提升。
(2)信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合,可获取电网的全景信息,及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时,电网可以快速隔离故障,实现自我恢复,从而避免大面积停电的发生。
(3)柔/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用,使电网运行控制更加灵活、经济,并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。
(4)通信、信息和现代管理技术的综合运用,将大大提高电力设备使用效率,降低电能损耗,使电网运行更加经济和高效。
(5)实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用,为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图,同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。
(6)建立双向互动的服务模式,用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息,合理安排电器使用;电力企业可以获取用户的详细用电信息,为其提供更多的增值服务。
智能电网的普及应用使电网消纳风电能力发生质的飞跃,是新能源真正意义上的春天,它将带来人们生活方式和观念的转变,其战略意义非同凡响。
风电发展预测
1.从我国的风力资源来看,已利用的资源所占比例还很低,开发市场潜力可观。
经国家气象局对风能资源的评估表明,我国陆地70米高度的风能资源达26亿千瓦,海上风能资源尚没有具体的评估数据,但初步分析也有上亿千瓦,我国风能资源十分丰富。到2010年底,我国风电装机容量为4473万千瓦,不到可开发风能总量的2‰。
2.纵观全球风电发展,风电发电量占入网电量比例最高的国家是丹麦,约为20%。西班牙2010年风力发电量年平均水平占全国入网电量的16.4%,世界排名第二。德国2011年上半年可再生能源发电量占全国总发电量的比例已超过20%。美国风能协会研究确定,2020年风电将占美国总发电量的20%。而2011年中国风电量占总发电量比例仅为1.67%,与风电走在世界前列的国家相比,中国风电的成长空间仍然很大。
风电企业的发展方向:
1.依靠技术进步提高企业竞争力,用技术领先来保证成本领先
一个特定区域按照一定风力条件可供选择的风电场总是有限的,因而当各路风电大军开发到一定程度后,只有通过技术不断进步,通过降低成本来提高市场竞争力和占有率。以风机整机为例,随着风机制造厂家技术研发、改进工艺设计,2011年平均价格水平已经从2008年的6000元/千瓦降低至3400元/千瓦。受此带动,2009年行业平均开发风电场的造价是9320元/千瓦,2010年是8295元/千瓦,2011年价格则降至7900元/千瓦。技术进步带来的成果,是兴建国家倡导的低风速风电场和分散式接入风电项目的搏杀利器。
2.研究开发风电综合利用新途径
长期以来,抽水蓄能电站是电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术,随着可再生能源发电比重的增加,仅靠抽水蓄能电站远不能满足需要。弃风供热可以作为风电综合利用的成功范例,那么根据风电场周边环境因地制宜,也可以开发出将风电运用于电动车充电站、冷库、通信、海水净化、海水分解、农业示范园区和林业项目,既能解决风电当地消纳问题,又能创造出更好的综合经济效益和社会效益。
年以来,全球油价一直波动不断,而近期利比亚紧张局势使中东危机升级,从而拉动油价腾空而起。这使得能源替代问题近期备受人们关注。石油峰值在何时出现已经不是值得人们关心的问题,人们更应该仔细研究的是,未来,能够替代石油的到底是什么能源?核能、风能还是太阳能,抑或是其它新能源?
实际上,人类从19世纪就开始讨论,我们将遇到的能源危机,然而到今天能源短缺依然是世界长期以来都未能有效解决的难题。加拿大经济学家杰夫•鲁宾((Jeff Rubin)提醒人们,我们正处于石油供应的重大转折时期,处于从相对的低成本常规原油时期进入高成本、高风险的非常规原油阶段。全球化时代正在终结,距离就是成本。我们不仅要让经济摆脱对石油的依赖,而且必须重新规划我们的生活方式。
被困扰包围的核电能源
2011年5月10日,日本首相菅直人就福岛第一核电站事故向国民道歉,并宣布停止核电发展,中止日本政府以前制定的能源发展计划。今后在日本要重点研究太阳能和风能等新能源的发展。5月30日,德国环境部长宣布,德国将于2022年前关闭国内所有的核电站。德国将成为首个不再使用核能的主要工业国家。
4月12日,日本广播协会电视台报道,日本经济产业省原子能安全保安院决定将福岛第一核电站核泄漏事故等级提高至最严重的7级。这使日本核泄漏事故等级与前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏事故等级相同。而发生于1986年4月26日的前苏联切尔诺贝利核泄露事故,带给了前苏联人民深重的灾难,并至今仍有影响。据专家估计,完全消除切尔诺贝利的影响至少需要800年。
实际上,自1954年前苏联第一座核反应堆开始运行以来,核电能源作为石油的替代能源,命运一波三折,其发展经历了停滞、快速、再停滞的过程。从上世纪50年代开始,核电经过半个多世纪的发展,为人类的文明进步做出了巨大贡献。但1979年美国三哩岛核电厂事故和1986年切尔诺贝利核泄漏事故,给全球核电发展蒙上了一层阴影,世界核电产业经历了20年的停滞状态。而随着世界石油危机引发的全球经济衰退及地球变暖等环境问题的出现,人们认识到,核电在保障能源供应和缓解大气污染等方面有重要作用,而且与火电相比,核电不释放二氧化碳、硫和一氧化碳,所以,核电被当作清洁能源而大力发展。
欧洲委员会交通和能源部门在2004年起草的一份报告中说,如果不修建核电站,欧盟将不能实现《京都议定书》规定的减少导致温室效应的气体排放目标。2003年12月,芬兰人在经过审慎考虑后,决定重新建造核电站,成为欧洲第一个重新接纳核电的国家。之后,法国、英国、意大利等国家也开始兴建核电站。
但自福岛核泄漏事故发生后,全世界很多国家又调整了核电政策。美国的众议员马基向奥巴马总统提交了要求临时停止新建核电站计划的信件,其中还建议如何强化美国联邦政府在发生紧急事态下的应对对策。奥巴马总统提出的360亿美元核电站建设融资政策必将在议会上引来众多争议。在巨大的舆论压力下,世界各国先后宣布中止正在进行的核电站更替计划所需的批准程序,或者关闭国内所有的核电站,以及要通过全民公决决定核电项目重启与否等。一时间,人们关于核电能源是否应该是石油能源理想的替代者的争论甚嚣尘上。有分析人士认为,因各国对全球变暖的关注而逐渐复苏的核电产业或就此止步,核能发展将受到很大程度的影响。
纠偏:核能不该退场
虽然人们关于全球是否还要继续发展核能的争论众多,近期还上升至白热化的阶段,但包括环保人士在内的众多能源与环境专家仍旧认为,目前除了核电之外,还难以找到更有效、更安全的能源形式。核能不可能被替代。现在各国的“紧急刹车”也只是“点刹”。但在这之后,对核能的开发、利用、管理会更趋严格。
英国气候学家詹姆斯?拉夫洛克(James Lovelock)认为,“日本核泄漏问题还不至于让人们远离核能,人们对核能似乎有一种‘异乎寻常的恐惧感’,这种固有的偏见是不合理的。”全球变暖政策基金会负责人班尼?派泽(Benny Peiser)同样认为,“福岛事件不会让核电技术进入寒冬。”
核能利用大国法国超过80%的电力供应依靠核能,核工业也是法国的主要出口工业。福岛事故让法国人开始关注国内核电站的安全性。法国总统萨科奇认为,法国核设施的安全性、可靠性和透明性在全世界居于领先地位,不会因为一次事故就将核工业完全否定。
在整个欧洲,有三分之一的电力来自核能。在美国,尽管核电占的比重不是很大,但事实上,美国已经拥有104座核电厂,居全球第一。1980年,瑞典以公民投票方式,确立了30年后实现“非核家园”的理想,但因缺乏可行的替代能源,瑞典在公民投票25年后(2005年5月),仅关闭了一座核电机组。而且,与25年前相比,新一代瑞典人越来越担心地球温室效应对环境的负面影响,开始看重核能干净、便宜的一面,同时,从技术上大大降低了核电站的危险性。
由此看来,在没有出现新的便宜的可再生能源之前,世界各国更需关注的是,如何在确保安全的前提下,继续发展核能。福岛核电站泄露事故,给各国的核电发展安全敲醒了警钟。清华大学中国与世界经济研究所研究员袁钢明认为:“日本是多地震国家,本身不适合发展核电站,但日本又是能源短缺的国家,发展核电可以解决电力严重不足的问题,但这是一种冒险行为。日本社会和学术界对于日本核电站问题早有争论,矛盾非常大。”
所以,核电站的选址非常重要,要远离地质断裂带,建在稳定的基岩上,对于抗震标准、防洪标准都要有“高一级”的设防。
一直以来,核电站对于大多数人来说,都有一些神秘感,全世界的核电站大门都是对外界关闭的。但是,既然是和平利用核能,有些信息没必要保密。只有信息公开透明,才能实现有效监督。由于核电涉及利益巨大,不透明的监管系统容易造成审核不严,从而埋下安全隐患。
如何在核电系统中切实落实安全监管,除了监管机构的监督外,营造一个更加开放的公众监督环境,将更有助于降低核电风险。另外,福岛核泄漏事故,可能还会带给核电产业一个契机,就是协调出一个新的核能使用国际性框架。
太阳能:可能攀至高位
虽然可能在相当长一段时间,核能都不会推出历史舞台,但人们仍然在探讨其它新能源作为石油的替代能源的解决方案,到底有多大胜算。其中,近期人们给予了太阳能更多关注。由于核能好比“潘多拉之盒”,一旦泄露,后果不堪设想。因此,在无法确保核电站绝对安全的形势下,寻找更安全、更清洁的可再生能源来逐步替代核能,已成为全球能源战略中需要调整的迫切问题。
近几年,各国对天然气及可再生能源的利用有了较大程度的增长,已经有不少国家进行了各种尝试。比如,以色列在大力发展天然气和太阳能发电;德国也在大力发展风电和天然气发电,德国还是世界上最大的太阳能发电国。
福岛核泄漏后,各国专家普遍认为,寻找和采用诸如太阳能、风能、水能等可再生能源,是未来的发展趋势。在可再生能源中,太阳能被誉为伸手可得的温暖资源,是人类最理想的新能源。专家预计,在世界能源结构转换中,太阳能处于突出位置。相关专业人士对世界能源替代趋势的研究结果表明,太阳能将在21世纪初进入一个快速发展阶段,并在2050年左右达到30%的比例,次于核能居第二位,到21世纪末,太阳能将取代核能居第一位。
事实上,日本政府早在1994年就出台了对太阳能屋顶安装系统的资金补贴,到2004年日本已成为全球最大的光伏市场。日本企业夏普、三菱、京瓷、松下、三洋都是世界级的太阳能电池制造商。福岛核泄漏事故的直接后果,就是使日本太阳能产业有机会成为能源解决方案的一部分。
德国在福岛核事故发生后,计划永久放弃核能,并投入几十亿美元扩大可再生能源的使用。特别是在太阳能利用上,德国制定了一系列鼓励政策,目前,德国的太阳能发电总量已经跟核能平起平坐了。
中国制定了到2020年实现非化石燃料发电占15%的目标,要实现这个目标,一方面要在2020年之前建设2000万千瓦的太阳能光伏发电,另一方面还要建设全世界其他国家3倍的新核电容量。但现在看来,核电的目标可能会被调低,要实现总量目标的实现,看来要大力发展太阳能了。
太阳能专家张建城认为:“在能源战略上,很多发达国家早在十年前就叫做‘能源替代’,但把核能也归为可替代的能源中;而中国的能源政策还叫做‘节能减排’,没有‘能源替代’的概念。今后,全球能源战略中的能源替代,将转变为用可再生能源替代非化石能源,其中也包括核能。”
美国杜克大学的一份研究报告指出,由于过去十年太阳能光伏系统成本大幅下降,而同时核能的成本却在上涨,在核电鼎盛时代,美国建一座反应堆的成本约20亿美元左右,如今则是100亿美元。
一、迅猛发展的风电与“弃风”的尴尬
“十一五”以来,我国风电装机迅猛发展。2012年,全国新增风电装机容量、总量分别占全球新增风电装机容量的30%和总容量的26.8%,保持全球领先。全年风电发电量1008亿千瓦时,约占全国总上网电量的2.0%。
然而,在我国风电产业迅速发展的同时,风电与电网稳定与安全间的矛盾日益凸显,风电限电弃风现象日趋严重,也使风电制造业严重过剩。
2012年,我国风电限电超过200亿千瓦时(实际值应大于300亿千瓦时),比2011年增加一倍。按现在1千克标准煤发3度电的水平,200亿千瓦时电等于浪费了670万吨煤,直接经济损失超过100亿元。为此还带来高达2000万吨二氧化碳排放,以及二氧化硫、氮氧化物等粉尘侵害的环境污染问题。
2012年,全国风电平均利用小时数比2011年减少30个小时,个别省(区)风电利用小时数下降到1400小时左右。目前蒙东、吉林限电最为突出,冬季供暖期限电比例已超50%。蒙西、甘肃酒泉、张家口坝上地区限电比例达20%以上。
大规模限电,导致风电企业无利可图,企业经营从繁荣跌入衰退。两年前,明阳风电、金风科技和华锐风电纷纷上市,风电产业辉煌一时;如今,三大巨头全部陷入举步维艰的境地。运营商龙源集团2012年因弃风减少利润13亿元;大唐集团经营的800万千瓦风场,弃风率竟达40%~60%,由盈利进入亏损。短短两年,“最好的风”变成了“最坏的风”,我国的风电产业进入“寒冬”。
二、能源结构与国情决定我国风电不能大规模并网
中国风电之所以出现大规模弃风而不能上网,主要由于风能自身波动和间歇特性,导致风电场发出的电能随之波动,接入电网时直接破坏电网稳定性、连续性和可调性,危及电网安全。
(一)风电波动严重危及电网安全
风电输出波动剧烈,从一年中风电场每天平均输出功率看,每天最大和最少发电量至少相差约40~50倍。从微观上分析一天内的输出功率变化,风电在24小时内仍处于非常不稳定状态,输出功率(兆瓦)在0~100之间随机波动。
风电输出功率大幅度波动和间歇特性,不仅造成电压波动、闪变、频率和相位偏差、谐波等10余项指标影响电网供电质量和严重危及电网安全,同时,大规模风电并网,还须依靠以煤电为主的发电装备进行调峰,否则电网将面临“崩溃”。
(二)煤电为主的电网难以为风电做深度调峰
与欧美发达国家不同,我国能源结构以煤炭为主。2012年我国煤电发电量占总发电量的73.9%。而欧美国家的能源结构是以石油、天然气等为主,其中美国27%是天然气发电;英国燃气发电比例更高达60%;北欧国家水电占90%。
这些国家电网对风电并网容纳能力远高于我国,这是因为燃气、燃油发电和水电的调峰能力强,在一定范围内能有效减少风电波动对电网的危害。如西班牙,近十年来大力发展风电,装机容量居全球第4位。他们在迅速发展风电的同时,大力配套发展具有深度调峰能力的燃油/燃气机组、联合循环机组,可深度调节机组达3500万千瓦,满足了风电调峰需求。
即便如此,美国、丹麦等西方国家也已遭遇大规模风电上网难的制约。
(三)不同国家、不同地区地理条件和资源分布不一样,不能完全生搬硬套外国模式
我国以煤电为主的火电机组,其锅炉燃烧系统具有滞后(反应慢)、效率低、经济性差等缺陷,不宜做深度调峰。以1000兆瓦某超临界机组为例,风电充足时,参与调峰的火电机组输出功率下降,每度电耗煤迅速上升;当输出功率下降到额定功率的80%时,千瓦时电耗煤增加6克;下降到50%时,千瓦时电耗煤增加24克,煤电厂处于亏损状态;下降到30%时,千瓦时电耗煤将增加约36克,煤电厂严重亏损。同时,千瓦时电耗煤的增加也带来二氧化碳、二氧化硫等排放污染物大幅增加。
现在,国家又要新增投资约8000亿元,建“三纵三横”特高压交流骨干网架,将我国西部地区风电送到东部地区。若仅从工程来看是正确的、能解决问题的,但从宏观上进行系统运行规律分析,我们将发现这又是以邻为壑、杀敌一万自损八千的赔本举措,仍是穿新鞋走老路,不适应中国国情。而且连著名电力专家潘垣院士在支持建设“三纵三横”骨干网的同时也认为:对于风电等可再生能源的远距离输电,导致输电线路功率会发生大幅度波动,线路的利用率就会降低。而且与火电机组不同,风机的惯性小,直流输电惯性也小,这就会影响输送端的运行稳定性。
中国“富煤、少油、缺气”的国情,决定我国将在较长时间保持以煤电为主的电源结构,这也决定了我国目前电网结构不具备大规模深度调峰能力,国外传统风电并网模式不符合我国大规模风电并网的国情。中国还是一个发展中国家,这决定我们发展新能源应与经济效益统一,不能顾此失彼,为发展而发展。
三、中国风电发展特色之路
针对上述中国风电发展存在的问题,结合在主持实施国家“973”计划风能项目成果和30余年的研究,笔者认为要将我国风能潜在比较优势转化为现实生产力和国际竞争力,必须走大规模风电高效、低成本全部利用的中国特色之路。
(一)风电产业靠“补贴”难以为继
目前,我国发展风电基本是遵循欧美等发达国家的思路,将大规模风电并入电网,并靠政府“补贴”来推动风电产业发展。但中国作为发展中国家,完全以“补贴”方式发展大规模风电是不可持续的。
这是因为:按现在风电价格与煤电对比,东部地区上网标杆电价是0.61元/千瓦时,煤电上网价格是0.43元/千瓦时,也就是说,每千瓦时风电上网国家要补0.17元。我国现在每千瓦时煤电创造的利润是0.05元,相当于我们要用3.4千瓦时的煤电获得的利润才能补助1千瓦时度风电的发展。
2012年全年风电发电量1008亿千瓦时,每千瓦时风电上网国家要补0.17元,全年国家要补171.36亿元。如果风电上网电量发展到电网的10%,国家至少每年要补贴1000亿元以上(太阳能发电要每千瓦时电补贴约0.8元,达标后每年也要补几千亿)。
(二)亟待修改完善《可再生能源法》
2005年出台的《可再生能源法》第二十九条规定电网企业全额收购可再生能源电量,因风电不能上网造成损失,处一倍以下罚款。由于电网全额收购,还给予财政补贴,使我国风电出现前所未有的“”,三、四年风电装备产能和装机容量均达世界第一。但是,电网公司既没有全部收购风电,也没有被处以罚款。若按照《可再生能源法》,电网公司仅赔偿一项就损失1000亿元以上。如电网公司将大规模风电无条件全部上网,很可能造成我国若干次大面积停电事故,损失将在数万亿元以上。
2005年,笔者完成的研究报告《中国风电产业发展新战略》与《可再生能源法立法研究》,同时获得2005年度国家发展和改革委员会优秀研究成果奖二等奖(一等奖空缺)。报告阐述我国电网在现有条件下不可能大规模消纳风电,这一观点与《可再生能源法立法研究》中的观点截然相反。
笔者当时提出“风电多了上不了网”这是由中国能源结构决定的,并被事实证明。与之相对应,国家对《可再生能源法》作了8处修改,其中最为重要的修正是将原法中“全额”收购可再生能源发电改为“全额保障性”收购。
当前,又有人强烈提出政府要责成电网公司全额收购风电,政府应新增投资约8000亿元,建“三纵三横”特高压交流骨干网架将我国西部地区风电送到东部地区。我认为,这又是典型的“头痛医头、脚痛医脚”的举措。如不改变照抄照搬不适合中国国情的国外大规模风电并网方式,无疑还会重蹈覆辙,继续付出沉痛的代价。
(三)解决风电不能大规模上网的有效途径
大规模风电利用应该是多元的,解决风电不能大规模上网的一个重要途径就是发展“非并网风电”。
“非并网风电”是笔者1980年开始研究的,1985年在当时国内唯一风能研究杂志《风能》(第4期,总第12期)和1986年《江苏工学院学报》(第7卷第4期)首次提出。经过多年丰富和深化,已形成一套理论体系,在国际风能界得到广泛认可。
所谓“非并网风电”,就是大规模、超大规模风电场所发风电,通过必要的技术创新与集成,用于能较好适应风电特性的高耗能工业,使大规模、超大规模风电不经过常规电网,就能够高效、低成本、低故障率全部利用。非并网风电技术适用于大规模、超大规模风电场,以高耗能产业作为载体,将我国丰富的风能资源转化为规模化绿色产业。
“非并网风电”是我国风能发展领域的原创性成果,2007年获得国家重点基础研究发展计划(“973”计划)立项,取得一系列研究成果,并广泛应用;在国家《风电发展“十二五”专项规划》中三次提到发展“非并网风电”,为我国风电行业进行国际交流、合作的重要领域。目前已通过鉴定的示范工程,可规模化推广并产生巨大经济社会效益。
1.实现风电淡化海水可持续化。传统意义上的海水淡化是用煤电作为动力源的高耗能产业,非并网风电海水淡化,则利用我国沿海地区取之不尽的海水和风能,通过科技进步提供干净的饮用水,实现我国淡水的可持续化。
《国家“十二五”海水淡化发展规划(纲要)》采纳了“关于可再生能源与海水淡化耦合工程试点”建议,我院日产100吨风电淡水海水的示范工程已通过国家鉴定,并在此基础上,哈电集团制造建设的单台风机日产1万吨海水淡化水能力的示范工程,并将在江苏大丰市建成投产。
2.实现高耗能产业低碳化。2012年我国电解铝产能2600万吨,如60%的铝产能(1560万吨)采用非并网风电电解生产,可以消耗我国6360万千瓦的风电场装机容量(或10400万千瓦的光伏电站装机容量)一年发出电量,年节煤4700万吨,减排二氧化碳1.28亿吨。目前,该技术已建立2000A示范,并通过国家级鉴定。
3.实现风能直接制氢规模化。不仅解决规模化、低成本制氢难题,还为电网起到调峰作用。目前,该技术已通过国家级鉴定,并成为国家标准的重要内容。同时该新能源技术与传统能源天然气进行“嫁接”,如加氢天然气用于汽车可大幅度提高天然气的燃烧效率,降低氮氧排放80%。
4.实现煤炭的清洁化。采用风/煤多能源系统,通过风电与煤化工“嫁接”,可使煤化工产量提高2.5倍,实现二氧化碳近零排放、节水38%以上,解决了我国煤炭清洁化的世纪难题。
5.实现多能源协同电网智能化。以上“四化”的实现,将成为四个能适应风电大幅度波动特性和为电网进行调峰的“智能负载”。通过物联网将常规“智能电网”和“智能负载”,集成创新为具有中国特色的“智能电网系统”,可使我国电网效率由30%提升到40%~60%(美国为45%),将使我国以风能为主的可再生能源得到大规模、高效、低成本全部利用,并伴生一批相配套的万亿元级新兴制造业集群,将我国全球劣势、规模最大的高耗能产业转化为极具国际竞争力的规模化绿色产业。
直面能源争议:巨大的消费量与不合理的结构
2010年,国际能源署的一则消息引起了全球各国的注意,也引发了中国国家能源局与国际能源署的一场关于“谁是世界最大能源消费国”的争论。
2010年的7月,国际能源署的最新数据显示,中国已超过美国成为全球最大的能源消费国。国际能源署表示,2009年,中国消费了22.52亿吨油当量,较美国高出约4%,美国消费了21.70亿吨油当量。油当量代表消费的所有形式的能源,其中包括原油、核电、煤炭、天然气以及水力发电等再生资源。国际能源署总干事田中伸男表示,按照我们的定义,中国已经成为全球最大能源消费国。中国很可能贡献了一半左右的全球能源需求增长,并且没有人知道该国需求增长会持续至何时。
对于国际能源署的此番言论,国家能源局和国家统计局予以了驳斥。
国家能源局发言人、综合司司长周喜安表示,国际能源署不久前把中国列为能源消费和二氧化碳排放大国,是对中国的情况不了解,特别是对中国这些年节能减排的情况不了解。随后,国家能源局和国家统计局联合发文对国际能源署的观点予以反驳。在《2009年中国能源消费情况说明》一文公布的资料显示,按照国际方法折算,2009年我国能源消费折合成标准油为21.46亿吨,人均消费能源1.61吨标准油。2009年美国能源消费总量23.82亿吨标准油。2009年中国能源消费总量比美国少2亿多吨标准油,人均消费约为美国的五分之一。
探究此事背后的种种缘由,无论是国家能源局表态的“可以借鉴,但不可信”,还是国内专家认为的“形迹可疑”抑或是“别有用心”论。中国必须面对现实的是中国在快速发展的同时的确消耗了大量的能源且面临不断增长的态势。中国每年消耗到国内的大量能源资源而且还需要进口大量的石油,消耗巨量的煤炭及其他不可再生能源。
从改革开放时期的年能源消费量57144万吨标准煤到2009年的310000万吨标准煤,中国的能源消费总量30年上升了5倍。尤其是2003年以来,伴随着国民经济进入新一轮的上升周期,伴随着工业化的快速推进,我国能源消费总量持续快速增长。数据显示,2000年,我国能源消费总量为138553万吨标准煤,到2008年这一数字上升至285000万吨标准煤,增长了一倍以上。2001~2008年我国能源消费总量年均复合增长率达到了9.4%。
目前,我国的能源消费主要靠国内供应,能源自给率达到90%以上。煤炭和石油构成了我国的主要能源供给和消费结构。自1993年以来,中国石油进口逐年增加的趋势一直没有扭转,从当年的6%攀升至2009年的52%,超过了50%的国际警戒线。这标志着石油消费从主要依赖国内供给转为主要依靠海外进口。同时,中国在2009年首度成为煤炭净进口国,净进口1.03亿吨。而在2010年中国将可能成为全球最大的煤炭进口国。
在国际能源市场上,中国因素显然已经成为影响国际能源价格的一大重要原因,中国买什么什么就贵的现象已经屡见不鲜。如果按2006年的汇率测算,中国GDP总量占世界的比重约为5.5%,但能源消耗量占世界的15%左右,石油和电力的世界第二消费大国。即便如此,我国的能源还是一再告急,不少地区接连遭遇“煤荒”、“电荒”、“油荒”、“水荒”,能源形势所面临的危局已经到了非改变不可的地步。
在从我国现存的能源结构上来看,按照国家统计局数据,2009年中国的一次能源生产总量为28.0亿吨标准煤,其中煤炭占77.5%、石油9.4%、天然气3.84%,其他(水电、核电、风电)占9.26%。2009年中国的一次能源消费总量为30.5亿吨标准煤,居世界第二位,比例为:煤炭70.1%、石油18.7%、天然气3.85%、其他(水电、核电、风电)7.35%。
与国际水平相比,在中国的能源结构中,煤炭消费比重比世界平均高41.5个百分点,石油低16个百分点,天然气低20.5个百分点。尽管在2000年以来,国内水电、风电、核电等可再生能源与新能源消费量占比逐步提升,但是,煤炭、石油、天然气等常规能源消费仍然占据绝对地位。
国家统计局数据显示,2000年煤炭消费占我国能源消费总量的比重为67.8%,占煤炭、石油、天然气等三种非可再生常规能源消费总量的比重为72.6%,2008年,前者上升至68.7%,后者上升至75.4%,分别提高0.9个和2.8个百分点。
此外,不仅仅是结构不合理的问题,被我国用掉的大部分煤炭用于直接燃烧。其中大部分又被用作发电和工业锅炉等直接燃煤。这样的煤炭利用方式不仅造成环境的污染,还造成了能源利用效率的低下。
如今燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。中国的SO2的排放量已经占到世界的15.1%,燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。全国每年因SO2和酸雨造成经济损失巨大。而以煤为主的能源结构还带来严重的地面污染。资料显示,煤炭开采已经引起我国地表塌陷达30万公顷,且以每年约2万公顷速度增加,造成农业减产,居民住房损坏;煤矸石堆存已达30亿吨。此外,每年约有22亿吨煤矿井水外排,约6亿吨煤炭的长途运输,造成了铁路、公路和水路的沿路煤尘污染。
未来,低碳经济和可持续发展将成为全世界经济的重要理念。对于中国而言,改变目前的这种能源消费结构,进而降低中国的能源消费程度变得尤为重要。构建一个安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系,加快新能源开发,将是中国下一个五年、十年以至于更长时间内转变经济发展方式的一个不可或缺的任务和目标。
中国能源消费总量(1978~2009年)(单位:万吨标准煤)
新能源的兴起:中国又一次大有可为的机遇
2010年5月1日到10月31日的上海世博会给中国和全世界都留下了深刻的印象。本届世博会也让以低碳为标志的可持续发展理念深入人心。在上海世博园区,绿色新能源的身影随处可见,包括太阳能光伏发电、LED绿色照明、新能源汽车、风力发电、地热能等,使人们看到了新能源产业发展的美好未来。
上海世博会的太阳能发电项目,是中国目前规模最大、采用技术最多的光伏建筑一体化项目,也是世博会历史上太阳能发电技术的最大规模应用;上海世博会15公顷城市最佳实践区、“一轴四馆”的景观照明是全球最大的半导体照明集中示范区;世博园区逾1000辆新能源车可减少二氧化碳排放1.3万吨,使园区内公共交通实现“零排放”,让世博园区成为目前世界上规模最大的新能源汽车集中运行示范区。上海东海大桥10万千瓦海上风电场是我国第一个国家级海上风电示范项目。
如今,新能源所引发的绿色经济浪潮正在席卷全球,新能源产业的发展不仅会带来一场重大的能源革命,而且会引发新一轮的科技和产业革命。全球50多个国家和地区了规模宏大的新能源发展规划,力求在新的国际分工中抢占先机,在全球范围内引领新的经济增长点。
自2006年1月1日实施《中华人民共和国可再生能源法》后,中国政府又相继出台《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源“十一五”规划》等一系列配套政策,促进可再生能源发展。
赛迪顾问提供的数据显示,中国已经是世界上新能源开发规模最大的国家,可再生能源装机(包括水电装机、风电、太阳能、生物质能、核电)占总装机容量的23%左右。2004年之前,我国新能源发展速度一直比较缓慢,2006年的《中国可再生能源法》的出台实施,为新能源发展注入强心剂。
中国风能协会提供的数据显示,截止到2009年,中国风电新增装机达到1380万千瓦,超过美国,成为当年新增风电装机容量世界第一的国家,当年新安装风机总数达到10129台,平均每天27台,相当于每小时就竖起一台风机。与此同时,累计装机将达到2580万千瓦,位居全球第二。
联合国环境规划署的报告指出,早在2005年,中国的太阳能产业规模位居世界第一。在2009年中国生产了超过3.6GW的光伏(PV)电池,其中90%销往国际市场,使得中国成为当年全球最大的太阳能电池出口国。2009年全球10大光伏电池生产商中有六家在中国。此外,中国还是太阳能热水器第一生产大国。在山东省的德州市、河北省的保定市近年来太阳能产业的快速崛起为世人瞩目,各地区均已形成了大规模的太阳能产业的生产和研发基地。
农业部提供的资料显示,截止到2008年底,中国已有3049万农户使用了农村沼气,每年产沼气113.9亿立方米;在全国建有16.4万处生活污水净化沼气池,专门处理公厕、医院等公共场所等生活污水,总池容达785万立方米。到2005年底,在9个省的部分地区基本实现车用乙醇替代汽油,年产生物乙醇燃料约150万吨。
国家能源局提供的数据显示,截至2010年8月,全国水电装机总量突破2亿千瓦,居世界第一。改革开放后,我国的水电装机以超过每10年翻一番的速度加快发展,取得了举世瞩目的成就。农村水电遍布全国1/2的地域、1/3的县市,装机达到5100万千瓦,年发电量1600多亿千瓦时,约占全国水电装机和年发电量的30%,累计解决了3亿多无电人口的用电问题。
在国家2007年出台的《可再生能源中长期发展规划》(下称《规划》)中,提出到2010年要使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%左右,到2020年达到15%左右的目标。
具体来说,在水电方面,到2020年,全国水电装机容量达到3亿千瓦,其中大中型水电2.25亿千瓦,小水电7500万千瓦。生物质能方面,到2020年,生物质发电总装机容量达到3000万千瓦,生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨,沼气年利用量达到440亿立方米,生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨。风电方面,到2020年,全国风电总装机容量达到3000万千瓦。在广东、福建、江苏、山东、河北、内蒙古、辽宁和吉林等地区建成若干个总装机容量200万千瓦以上的风电大省。太阳能发电方面,到2020年,太阳能发电总容量达到180万千瓦。太阳能利用方面,到2020年,全国太阳能热水器总集热面积达到约3亿平方米,加上其他太阳能热利用,年替代能源量达到6000万吨标准煤。到2020年,使用清洁可再生能源的农户普及率达到70%以上,农村户用沼气达到8000万户,太阳能热水器使用量达到1亿平方米。在农村可再生能源方面,到2020年,使用清洁可再生能源的农户普及率达到70%以上,农村户用沼气达到8000万户。
金融危机后面对世界经济疲软的状况,对新能源及其技术的研发投资成为各国应对金融危机、振兴经济的重要组成部分。面对气候变化的压力,中国在丹麦哥本哈根气候变化会议上提出了中国自己的减排计划,即到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%的目标。为了加强中国在未来发展中的能源安全地位以及实施可持续发展的必要,2010年,国家成立了由国务院总理和副总理组成并负责的国家能源委员会。
2010年7月,业界期待已久的“新能源发展规划”的面纱也终于掀开,并更名为“新兴能源产业发展规划”,规划期为2011~2020年。按照该规划,到2015年,天然气利用规模将达到2600亿立方米,在能源消费结构中的比例预计将从目前的3.9%提高到8.3%左右。水电利用规模将达到2.5亿千瓦,核电利用规模将达到3900万千瓦。水电和核电在一次能源消费中的占比将提高1.5%,达到9%。其他非水能可再生能源利用规模也将达到1.1亿吨标准煤,占一次能源消费总量的比重达到2.6%左右。届时,非化石能源占一次能源的消费比重将有望达到11%左右。而煤炭在一次能源消费中的比重则会从2009年的70%以上下降到63%左右。规划期累计直接增加投资5万亿元,每年增加产值1.5万亿元,增加社会就业岗位1500万个。
显然,中国政府的新能源发展计划已经得到了市场及地方的支持和响应,众多企业已经投入巨资进行新能源产品的研发和制造,在部分地区已经形成了新能源产品的研发和制造的新的重要基地。
资料显示,江苏省的无锡市现已形成以尚德、尚品、华能等为代表的新能源高新技术产业集群,拥有相对完整的产业链。2007年无锡新能源产业产值达到450亿元,成为新能源产业的领军城市,目前无锡的光伏产业产能产量,出口贸易额是中国乃至世界最大的研发和出口基地。
甘肃省酒泉市正欲打造中国最大的新能源装备基地。据称,规划10平方公里、投入6亿多元人民币的“甘肃酒泉新能源装备制造产业园”,现已完成基础设施建设。截至2009年底,包括金风科技、华锐科技等14家上市公司的22家国内风光电装备制造企业入住基地。目前已形成年生产风机2000台、叶片2000套、塔筒500套、机舱罩1500套的生产规模。
2010年3月2日,辽宁曙光汽车与中国南车株洲电力机车研究所签订了节能与新能源客车合资合作协议,目标是打造中国最大新能源客车生产基地。
2010年8月30日,华能新能源产业控股公司宣布,将投资60亿元,在江苏省大丰市建设华能300兆瓦风电示范项目。据称,该项目是目前建成的海上风电场中装机规模最大、离岸距离最远、电压等级最高的海上风电场项目。建成投产后,每年将生产约7.4亿度清洁电力,节约标准煤25万吨,减少温室气体排放62万吨,与常规能源发电相比,每年还可减少6000吨二氧化硫、2500吨烟尘排放,节约淡水240万吨。
联合国环境规划署的报告显示,2009年,全球核心清洁能源的投资总额达到了1620亿美元。而中国以53%的投资增长率超过美国,首次成为全球最大的投资者。
安永会计师事务所2010年的《可再生能源国家吸引力指数》报告显示,中国已取代美国,成为最具吸引力的可再生能源项目投资地。
“癌症村”的阴影:经济增长背后的环境代价知多少
2010年3月,东方卫视、东方网、江西电视台等媒体报道了这样一件事情。在上海松江区车墩镇南门村吕伟明夫妇家继七岁的儿子患有结节性硬化症后,他们不到两岁的女儿于2010年2月被确诊患有白血病。吕伟明夫妇认为,这一切都是家门口的塑料加工厂排放污染所造成的。而据南门村村民反映,这里近两年已有十余人患有或死于癌症。
这则来自多家媒体的报道,显然不是此类事件的孤例。近几年来,有关某一村镇或某一地区癌症死亡人数上升的事件已经屡见不鲜。外界对于此类地区的一个统称叫做“癌症村”。虽然“癌症村”不是一个科学严谨的概念,但大致有癌症患者数量超高、污染严重、死亡率高等特征。
2009年出版的第11期《凤凰周刊》根据国内媒体报道,绘制了一张“中国癌症村地图”,其中有准确地址的行政村110余处,遍布全国各地。另外,这份周刊转载了其他媒体收集的资料:有197个癌症村记录了村名或得以确认,有2处分别描述为十多个村庄和20多个村庄,还有9处区域不能确认癌症村数量。这样的话,中国癌症村的数量应该超过247个,涵盖中国内地的27个省份。
这些“癌症村”多处于城市工业园区周边地带、河流下游,或者矿山附近,受到工业废水、废气、废渣、生活垃圾,以及重金属等多重污染。
据世界银行报告,中国农民死于肝癌的概率接近全球平均水平的四倍,死于胃癌的概率是全球平均水平的两倍。
2007年5月,国土资源部公布数据显示,中国受污染的耕地约1.5亿亩,形势严峻。而自1997年以来,癌症成为中国人的第一死因,每年有近130万人死于癌症。
《中国癌症预防与控制规划纲要》透露,20世纪70年代以来,我国癌症发病及死亡率一直呈上升趋势,至90年代的20年间,癌症死亡率上升29.42%。2000年癌症发病人数为180万~200万,死亡140万~150万。
“癌症村”或许只是中国诸多环境污染问题的一个缩影。伴随着中国近几年来经济的飞速增长和重工业化的加快,环境问题也正在加重。
世界观察研究所的《世界状况报告》中指出:中国面临着一些世界上最严峻的环境挑战。
中国环境保护部的《2009年中国环境状况》显示,全国地表水污染依然较重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染,黄河、辽河为中度污染,海河为重度污染。全国监测的488个城市(县)中,出现酸雨的城市258个,占52.9%。全国水土流失面积356.92万平方千米,已经占国土总面积的37.2%。
绿色和平组织公布的资料显示,世界上污染最严重的20个城市里,中国占了16个,同时大约有300个中国城市面临严重的水资源短缺问题;中国的385个物种被列为濒危物种。中国温室气体排放量在过去的十年中迅速增长,成为世界上最大的温室气体排放国之一;中国每年死于呼吸道感染的人多达40万,这其中,空气污染是致病的直接原因。
中国社会科学院的《中国环境发展报告(2010)》认为,2009年是中国社会的垃圾危机爆发之年。垃圾危机引发了超乎寻常的激烈争论、前所未有的影响,震撼了全国。可以预见,过去30年经济高速发展逐渐累积的垃圾造成的环境与健康问题,在未来10年到20年很可能更为集中地爆发。
2007年,世界银行和中国政府的一份合作研究报告《中国环境污染损失》公布的资料显示,室外空气和水污染对于中国经济造成的健康和非健康损失的总和约相当于每年1000亿美元(约相当于中国GDP的5.8%);空气污染,尤其是大城市的空气污染导致肺癌、呼吸系统疾病等肺部疾病发病率上升,造成工作单位和学校缺勤现象增加;水污染还引起癌症和腹泻发病率上升,尤其是5岁以下儿童腹泻发病率上升;水污染正在进一步加剧中国严重的水资源短缺问题,致使水资源短缺总成本约占GDP的1%。
2006年,国家环保总局和国家统计局联合的《中国绿色国民经济核算研究报告2004》显示:2004年,中国因环境污染造成的经济损失为5118亿元,占当年GDP的3.05%。
根据过往的国外环境治理经验表明,随着经济增长水平的提升,环境在一定阶段内受到危害,当经济发展到一定水平,环境态势又出现良性逆转。
然而,在经济快速增长的中国,从“双三角洲”――长三角、珠三角地区到中西部地区重大、特大环境污染事故不断,且有不断增多的态势。
《中国统计年鉴》显示:2000年到2008年,环境污染治理投资总额从1010.3亿元上升到4490.3亿元。可以说,中国已经走上了过去西方发达国家已经走过的先污染后治理的老路,而且中国的这条治污路线显得十分昂贵、矛盾和充满了挫折。
整个“十一五”期间,根据环保相关部门的测算,预计环保总投入将达到1.4万亿元,占同期GDP的1.5%。其中重点环保工程投资有3336亿元,十大重点节能工程投资有150亿元,还有新增国债基金用于环保设施建设。
环保部科技司副司长刘志全在中国环境服务国际合作论坛上透露,经过初步测算,“十二五”期间环保投入将达到3.1万亿元,其中环境污染治理设施要投入1万亿元。
2009年媒体报道称,中国政府在6年内投入了910亿元治理污染最严重的“三江三湖”,但水质仍然较差。以太湖为例,水质“连降三级”:从20世纪80年代的Ⅱ类水为主下降至Ⅴ类、劣Ⅴ类。
2010年7月3日,福建省紫金矿业集团有限公司铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏事故。事故发生后,媒体报出,早在2007年,紫金矿业就因环保问题被环保部门通报。数年间,紫金矿业因多次环保事故与当地居民发生纠纷,而当地县级政府多年以来在多方面放任监管。
数据更说明了问题,2000年以来,中国的环保事故造成损失和其最后的赔偿金额总是相差甚远。2000年,1.8亿元的环保事故直接经济损失,赔偿、罚款金额仅有3682.6万元;2004年,3.6亿元的环保事故直接经济损失,赔偿、罚款金额仅有不到4000万元;2008年1.8亿元的环保事故损失,罚款和赔偿金仅有其直接损失额的5.1%。
面对直接经济损失就达数亿元的环境污染和破坏事故,所谓的赔偿金显得如此寒酸。此间所造成的巨大经济损失和对生态环境及人民生命安全所造成的危险又由谁来赔偿。环保事故的多发,和不断曝出的种种问题,让人不得不怀疑,对于中国而言,我们的“环保拐点”在哪里。
低碳的代价:中国经济的减速与负担的上升
2009年12月召开的哥本哈根气候峰会让“低碳经济”一词成为全世界最时尚的流行语。而就在这届峰会召开的前夕,中国国务院作出决定,到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。
“低碳经济”最早见诸政府文件是在2003年的英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》。作为第一次工业革命的先驱和资源并不丰富的岛国,英国已经充分意识到了能源安全和气候变化的威胁。
英国关于低碳理念的提出,引起了国际上的广泛响应和讨论。虽然2009年的哥本哈根气候峰会没有在减排问题上取得共识,但是诸多的国家和经济体已经开始了经济结构的调整和新经济增长模式的转换。
低碳经济对于正处于经济转型期间的中国来说无疑既是机遇又是挑战。对于长期处于粗放型工业化发展阶段的中国来讲,实现低碳经济的目标所要付出的转型经济代价和对国民财富的牺牲的成本不得不引起重视。
20世纪80年代以来,虽然我国的万元国内生产总值能耗和碳排放大幅度降低,但近几十年伴随着快速工业化和城市化,中国的碳排放量在1970~2007年之间排放总量增长了7倍多。2007年中国CO2排放量已经超过美国跃居世界首位。尤其是在时间进入2000年以来,中国的碳排放量的增速也在不断加快。数据显示,1989~1990年,中国的碳排放增速为4.7%,1990~1999年为3.4%,而2000~2006年中国的碳排放增速达到9.2%。
如果说,20世纪80年代和90年代单位GDP碳排放的大幅减少,在某种程度上可以说是弥补低水平的生产方式对环境的历史欠账。那么,在单位GDP已经受到20年的减排挤压后,未来10年的中国减排压力会对中国经济产生什么样的压力呢?
中国社科院经济研究所的袁富华等人基于目前中国经济发展的特征,通过建立模型,对减排冲击下中国未来经济增长的趋势做了一个比较完善的分析。
袁富华等人在《低碳经济约束下的中国潜在经济增长》一文中的研究结果显示,碳排放对中国经济增长的拉动效应在改革开放30年中,平均为0.23,80年代平均为0.21,90年代为0.25,进入新世纪以来平均为0.23。但是在中国资本驱动的工业化模式中,经济增长的一部分是以高耗能和环境的污染为代价的。估算结果显示,1978~2008年的平均9.5%的潜在经济增速中,约有1.3个百分点是环境的代价。进入新世纪以来,在新一轮的经济规模扩大中,环境的代价也相应提高。2000~2008年中,环境消耗拉动经济增长平均为2个百分点。
在控制了资本、劳动力和技术进步的因素后。如果到2020年,中国单位生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%~45%,要在15年内达到这个目标,单位国内生产总值二氧化碳排放就应以年均3%的速度累计下降。到2014年,中国经济的年潜在增速将下降到8%以下,减缓到7.9%的水平。而到2020年,中国经济潜在增速将进一步下降到6.1%。2010~2020年的潜在增速水平为7.6个百分点。
如果在以上的条件下,进一步考虑到中国劳动力供给在2010年出现拐点的话,那么2010~2020年的潜在增速将进一步下滑0.2个百分点。2020年的潜在增速水平仅为5.8%。
进一步,作者给未来资本存量增速定为8%,在控制了其他因素的情况下,到2011年以后,中国的经济潜在增速就将滑落到8%以下。到2020年将进一步下滑到4.6%的水平。11年间的平均增速达到6.3%。
8%几乎是近几年来中国经济年增速的底线。如果在现有经济增长方式不变的情况下,经济年增速低于8%将给中国解决庞大的就业人口和保持社会稳定带来巨大的压力。
事实上,要实现未来的低碳发展,经济增长下降只是其中的一方面,中国还必须面临的是由此所引致的高额的增量投资和增量成本。
麦肯锡研究发现,要实现中国减排的全部潜力,中国在今后二十年中平均每年需新增资本投入2000~2600亿美元,占当年GDP的1.5%~2.5%。在这些投资中,约1/3的投资将产生经济回报,1/3将产生较低到中等程度的经济成本,还有1/3将会产生巨大的经济成本。
联合国开发署的情景研究模型为中国设计的减排路径表明,即使是在中国采纳了一系列的包括提高能效和发展可再生能源在内的一系列的先进措施,实现了可观的减排成果的情况下,中国在2050年前仍很难出现碳排放峰值。中国要在2050年前实现碳排放的下降的话,需要付出巨大社会经济代价。到2050年,中国所付出的增量成本将达到约1.6万亿美元,对应的单位减排成本为148美元/吨CO2,约为当年GDP的6%,相当于每户中国人需要负担高达3046美元的额外成本。
此外,中国人民大学的研究结果表明,以2005年为基准年,中国政府如果作出大幅度减排的努力,中国到2050年的年GDP损失最低将达到4.6%,最高将达到9.9%(相当于1万亿美元和2.3万亿美元,2005年不变价,达到2005年的GDP水平的46%和97%),平均每吨CO2对应的GDP损失为158美元和210美元。
上述种种的研究结果为中国未来的低碳之路做了一个很好的诠释,也突出了未来我们要面对的种种困难。低碳这个世界大潮流对于发展中的中国而言,挑战和由此所面对的种种负担和困难是不可避免的,而且要实现经济结构和发展方式的转变,低碳又是一个必要的选择。
中国二氧化碳排放量(1978~2008年)
注:中国二氧化碳排放量的计算是根据中国年度一次能源消耗量(煤炭、石油、天然气),并未考虑其它排放源的计算,也未考虑森林碳汇后的净排放额。其折算标准依据英国BP能源统计的折算方法。
关键词:开式地表水水源热泵水处理,区域集中供冷供热
中图分类号:C35文献标识码: A
Abstract:This article introducts the common method of water treatment on open surface water heat pump system,and take the example of Chongqing Jiangbei CBD river source heat pump DHC No.2 energy station which has completed,analysising its water treatment method and point out its questions,in the same time giving preliminary discussion of No.1 energy station.
Keywords:open surface water heat pump system water treatment, districe cooling and heating
一、开式地表水水源热泵系统的水处理方式
目前,节能、环保、降耗已成为建筑节能发展研究的主题,利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的的根本途经。开式地表水水源热泵系统作为可再生能源建筑应用的一种有效方式,受到日益广泛的应用[1][2]。开式地表水水源热泵系统的水处理方式常见形式如表1所示。
表1开式地表水水源热泵系统的常见水处理方式
二、江北城CBD区域江水源热泵集中供冷供热项目水处理方案分析
1、工程概况
作为两江新区的金融核心区,重庆市江北嘴中央商务区地处江北区长江与嘉陵江交汇处,东临长江,南濒嘉陵江,地理位置优越,自然条件极佳,有重庆的陆家嘴之称。整个区域占地面积226.03公顷,总计建筑面积为652.60万平方米。
为加快“两型”社会建设,《重庆市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》已将建筑节能、发展低碳建筑列为“十二五”时期建设“两型”社会的重要工程项目,到“十二五”期末,重庆要累计形成年节能446万吨标煤,减排当量CO21016万吨的能力[3]。为更好的在重庆提升可再生能源建筑应用示范的影响力,重庆市江北嘴中央商务区约400万平方米的公建建筑实施江水源热泵集中供冷供热项目。该项目设置1号能源站与2号能源站,目前2号能源站已基本实施完成,1号能源站正在开展设计工作。
2、2号能源站水处理方案及存在的问题
2号能源站一期水处理采用渗渠取水方式,取水量为1600 m3/h,该水处理方式仅适合应用在具有足够面积、厚度的砂卵石层组成的滤床上,该项目所处大部分区域不能满足该要求。通过几年的实际运行情况来看,渗渠取水的取水量出现逐年衰减的趋势、同时这种水处理方式易于淤塞,每年清淤难度大,维护费用较高。在夏季洪水高峰期间,许多塑料袋、树枝等水上漂浮物,仍然通过渗渠管道进入取水竖井,导致取水水泵无法正常运行。
2号能源站二期取水工程采用直接取水方式,取水量为10500 m3/h,按照类似传统水厂水处理方式,设置沉沙池,采用了过于保守的水处理手段,初投资大,占地面积大,仍存在针对性不强、效果不十分明显的问题。通过观察2号能源站几年来的运行状况,可以发现夏季洪峰期含沙量大,浊度高,塑料袋、树枝等水上漂浮物多,是制约水源热泵技术在重庆地区应用的关键问题。采用什么样的水处理方案既可靠安全又简单方便,是解决水源热泵技术在重庆推广的关键问题。
3、1号能源站水处理方案初步探讨
根据重庆市江北城CBD区域江水源热泵集中供冷供热项目1号能源站可行性研究报告结论可知,1号能源站夏季高峰最大取水量为16500m3/h,如何保证如此巨大的水量和适当条件的水质,是1号能源站实施成功与否的关键。
江河水水处理工艺选择应重点考虑除沙降浊,并与机组的水质要求和系统清洗方式相适应。应设置防止结垢等稳定水质的设施[4]。1号能源站采用的离心式水源热泵机组是成熟设备,水质指标宜满足表2的规定,当水源热泵机组采用自动清洗装置及在线自动清洗装置时,浊度允许值可适当放宽。
表2 地表水水源热泵机组水质标准(建议值)
1号能源站水处理方式的重点应该放在防止大颗粒泥砂、塑料袋以及树枝在夏季洪峰期进入系统而使设备磨损,影响设备使用寿命,无需采用过高的水处理方式,造成不必要的经济浪费。表3是四种水处理方案的优缺点比较:
表3四种水处理方案的优缺点比较
四、结束语
下一步作者拟将把水处理综合评价方法应用于江北城CBD区域集中供冷供热项目1号能源站项目,对1、2号能源站采用的水处理实施效果进行观察和总结分析,为类似项目水处理方案的选择提供参考。
参考文献
[1]李文 王勇 吴浩,开式地表水水源热泵系统的取水方案分析,制冷与空调 ,2009年4月。
[2]蒋慧颖,张铭,闫明,水源热泵系统探讨与应用,建筑节能,2007,35(10):14-17
[3]程志毅,吴波,谢自强,建筑节能设计,重庆大学出版社,2012年5月。
关键词:风电场;测量;GPS-RTK;
中图分类号:C35文献标识码: A
引言
环境、能源问题是当今人类生存和发展所面临的关键问题。常规能源以煤、天然气、石油为主,不仅资源有限,而且会造成严重的环境污染。因此,对可再生能源的开发与利用,已受到世界各国的高度重视。各国也相应采取了大力发展可再生能源的措施,在可再生能源中,风能是一种非常可观的、有前途的能源。风力发电作为一种绿色电力,受到人们广泛的关注。它具有资源蕴藏量巨大、占地少、可再生、无污染、周期短等优点。在国家能源产业政策和能源发展战略的推动下,风力发电已逐渐成为最具发展前途的可再生能源之一。
一、工程概况
XX风电场位于云南省曲靖市构造溶蚀低中山地貌区,地势总体东北部高、西南部低,地形坡度25°~35°,海拔在2100.0m~2380.0m之间,最大相对高差280.0m。其规划安装100台单机容量1500kW风力发电机组,总装机容量为150MW,2014年5月,根据收集到的现场测风资料,采用1:2000地形图对株木山风电场进行了规划设计,并进行了《云南省曲靖市XX风电场预可行性研究报告》的编制。
二、风电场测量概况
本风电场测量工作包括风电机组定位、集电线路及道路勘察测量。由于风电机组多沿山脊布置,地形起伏大且植被茂密,通视条件差,人员通行困难,且风机机组分布范围广。常规测量手段受制于已知点、地形、通视条件等因素,很难在精度上、工期上满足要求,而GPS-RTK动态测量技术具有测量时间短,定位精度高,实时提供三维坐标等特性,从而更好地适应本风电场地形条件特点。
三、GPS-RTK的定位原理
GPS-RTK实时动态测量技术,是以载波相位观测为根据的实时差分GPS技术,能够实时地提供测站点在指定系统中的厘米级精度的三维定位坐标,是测量技术发展里程中的一个新的突破。它由基准站接收机、数据链、 流动站接收机三部分组成。如下图所示:
GPS-RTK基本工作原理:在已知点上安置接收机为参考站,对卫星进行连续观测,并将测站信息和观测数据,通过无线电传输设备,实时地发送给流动站,流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线接收设备,接收基准站传输的数据,然后根据相对定位的原理,实时解算出流动站的三维坐标和误差(即基准站和流动站坐标差,加上基准坐标得到的每个点的WGS-84坐标,通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标和高程)。
四、GPS-RTK的技术特点
1、GPS-RTK在地形测量中的优势
(1)数据安全可靠,定位精度高,没有误差积累
只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的高程精度和平面精度都能达到厘米级。
(2)作业条件要求降低
RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”。因此,与传统测量相比,RTK技术受通视条件、季节、气候等因素的影响和限制较小。
(3)容易使用,操作简便,数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置,就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便并且快捷地与计算机和其他测量仪器通信。
2、GPS-RTK在地形测量中的劣势
(1)RTK工作受电离层影响。白天中午,受电离层干扰大,共用卫星数少,因而初始化时间长,也就无法进行测量。根据我们的测量经验,每天中午12~13点,RTK测量很难得到固定解。
(2)信号受到数据链电台传输距离的影响。数据链电台信号在传输过程中易受外界环境影响,如高大山体和各种高频信号源的干扰,在传输过程中衰减严重,严重影响外业精度和作业半径。另外,当RTK作业半径超过一定距离时,测量结果误差将会超限,所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小,工程实践和研究都证明了这一点。
(3)信号传输受对空通视环境影响。林区、山区等地作业时,GPS卫星信号被阻挡机会较多,信号强度低,卫星空间结构差,容易造成失锁,重新初始化困难甚至无法完成初始化,影响正常作业。
(4)受高程异常问题的影响。RTK作业模式要求高程转换必须精确,但我国现有的高程异常分布图在有些地区,尤其是山区,存在较大误差,在有些地区仍然是空白,这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得比较困难,精度也不均匀,从而影响到RTK的高程测量精度。
(5)RTK现阶段还不能完全达到100%的可靠度。RTK确定整周模糊度的可靠性为95%~99%,在稳定性方面不及全站仪,这是因为RTK容易受天气状况、卫星状况、数据链传输状况的影响。
五、结语
通过实际风电场的测量工作,我们了解到RTK的定位原理和技术特点。RTK的误差来源有很多种,在使用RTK的过程中要采取一定措施,从而保证RTK的测量精度。对RTK优点的总结,使得我们在实际工作中更好的利用RTK,充分的发挥RTK的优点。了解RTK的局限性,可以让我们在工作中采取一些措施,去弥补RTK的不足。为以后正确的使用RTK提供了可以借鉴的理论依据。
参考文献
【关键词】生物质;发电;前期工作;影响因素;建议
中图分类号:TM6文献标识码: A
一、前言
生物质发电在我国的发展相对较晚,但是发展速度很快。特别是《可再生能源发展“十二五”规划》的出台,更加促进了生物质发电项目的快速发展,在未来的十年之内,我国将迎来生物质发电的。
二、我国生物质发电的发展历程
早在20世纪80年代,我国开始尝试利用生物质发电,如黑龙江、四川等地的糖厂利用制糖产生的甜菜渣或蔗渣发电;2005年,江苏丰县的一些小热电机组开始掺烧麦秆等生物质燃料进行发电。2005年是我国生物质发电的重要节点。为进一步促进生物质资源的利用,2005年国家发改委批复了山东单县、江苏如东、河北晋州这3个地区若干生物质发电示范工程。之后的几年里,江苏海安、黑龙江庆安等地的一大批生物质发电项目获得批准。2006年中期,根据我国生物质发电快速发展的态势,国家发改委召开了全国生物质能开发利用工作会议,在政策、技术等领域为我国生物质能利用明确了方向。
2006年下半年开始,随着国家对节能减排力度的加大,生物质发电产业受到了研究机构以及投资者的更大关注;2006年12月,山东单县生物质发电厂顺利建成投产,成为我国生物质发电建设的典型企业,我国生物质发电迎来了一个快速发展的阶段。截至2007年年底,我国陆续有近15个纯燃生物质的电站投产;到2010年年中,我国陆续投产纯燃生物质的电站30个,总装机容量约750MW。国家发改委的《可再生能源中长期发展规划》明确,到2020年,农林生物质发电总装机容量达到2400MW。在宜林荒山、荒地、沙地开展能源林木基地建设,为农林生物质发电提供燃料,以进一步促进可再生能源的利用。
三、项目前期工作主要任务和内容
生物质发电项目前期工作是指从项目策划到项目核准的技术管理工作,主要目的是为了完成项目核准建设工作,推进项目顺利开工,使投资企业创造出更好的经济效益。生物质发电项目前期工作的主要内容包括签订投资框架协议、立项申请书编制、获取“路条”、注册项目公司、可行性研究报告编制及评估、技术专题论证报告编制及评估、项目申请报告编制及评估等。其核准流程与火力发电厂基本一致,不同之处主要有以下几点。
1、生物质发电项目必须符合地方能源发展规划,以及生物质项目建设布局规划。
2、必须落实生物质资源条件和保障措施。项目投资企业必须委托相关有资质的咨询单位,编制性物质燃料调查与评价报告,全面掌握各类生物质资源的分布和特点,并建立切实可行的生物质资源收集、运输、储存体系。
3、核准的机构为各省(或自治区)级发改委;技术专题报告的批复单位为相应各厅级政府主管部门机构。
4、一般不需要编制初步可行性研究报告。
四、技术管理工作
1、签订投资框架协议
投资企业最终确定投资开发具体某个或多个生物质发电项目后,一般需先取得项目所在地投资主管部门的同意,并与当地政府签订项目投资框架协议。在签订投资框架协议前,需与项目所在地国土局、规划局核实拟建项目用地的土地性质(一般要求为非基本农田)。
2、立项申请书编制及获取“路条”
立项申请书一般由投资企业向项目所在地投资主管部门提交申请。对生物质发电项目而言,“路条”是省级发改委办公厅同意开展工程前期工作的批文,一般形式为省级发改委下发的关于同意xx工程开展前期工作的批复。一般由投资企业依据立项申请书,向项目所在地县发改局提交项目开展前期工作的申请报告,然后依次由县发改局向市级发改委,市级发改委再向省级发改委提交申请,最后由省级发改委批复意见。投资企业拿到“路条”后,即可委托具有相应资质的单位开展可行性研究报告以及相关技术专题报告编制工作。
3、技术专题论证报告编制
目前国家主管部门已将可行性研究报告和项目技术专题论证报告列入基建程序,在项目申报和核准时,都必须有专题报告的审查和批复意见。生物质发电项目技术专题论证报告书主要包括生物质燃料资源调查与评价报告、节能评估报告、环境影响评价报告、水资源论证报告、水土保持论证报告、接入系统报告、地质灾害论证报告、地震安全性评价报告、土地预审报告等内容,一般由投资企业委托有相关资质的单位进行编制,并且由各对应的政府主管部门(一般为厅级)组织审查及批复意见。
五、影响我国生物质发电发展的几个重要因素
目前影响生物质发电发展的重要因素还有不少,本文主要在科学规划、资源调查、掺烧方式、上网电价这4个重要因素方面做简要分析与讨论。
1、科学规划
资源的相对有限性是我国生物质发电的最主要特点。我国尚不具备长距离运输生物质资源的条件,一个生物质电厂能燃用的生物质资源受运距、秸秆类型、秸秆资源等限制。因此,生物质电厂规模主要受其可获得资源量限制,并且在同一个地区不能同时建设多个生物质电厂,否则将导致资源获取困难、盈利空间缩小、燃料价格快速上涨等诸多问题。因此,目前国家产业政策规定各地必须首先编制生物质发电规划并以规划指导电站建设实践的要求是非常正确的。不过,建议政府相关部门还需要加大规划力度,通过政府主导,制订科学的有指导性的生物质资源利用规划,并强化规划的刚性,避免“一哄而上”的局面,这是保证生物质发电产业健康规范发展的大前提。
2、资源调查
地区生物质发电规划和生物质电厂建设的关键因素是可利用资源量,因此应将资源调查置于最为重要的位置。在资源调查中,首先要根据不同农作物类型,统计并确定合理的谷草比。以棉花秸秆为例,我国新疆地区与其他地区的谷草比是有较大区别的,不能按一个固定的比率类推;江浙地区路网较为发达,水路运输便利,运费较低,秸秆资源运输半径相对大些;华中、华南大部分地区丘陵、河道较多,运费较高,大面积采用农业机械化收割的自然条件稍差,电厂燃料的运输半径较短。在进行燃料调查时,要综合考虑各种影响因素,努力做到客观翔实,为生物质电站规划和机组、锅炉等设备的选型提供翔实资料。另外,并非运输半径范围内的生物质资源总量都是可被电厂应用的,还涉及实际可收集量,即要考虑可收集系数问题,例如青储饲料消耗,造纸厂和建材企业的工业消耗,等等。还有,由于农作物种植的多样性,一个地区的生物质资源可能包括很多种,但是,对于一个生物质电厂而言,一般都燃烧同一类物理特性的生物质燃料,或以草本秸秆为主,或以木本生物质资源为主,不可能将所有资源都列入电厂可以焚烧的范围,否则将会低估电厂未来收集资源的难度。目前我国已建成生物质电厂无法正常运行的例子很多,大多与生物质燃料资源供应无保障有关,因此需要不断总结经验,高度重视资源调查和评估问题。
3、掺烧方式
掺烧生物质资源一直是生物质发电的重要方式之一。我国部分燃煤电厂和生物质电厂也曾进行了积极的尝试。此种发电方式可充分实现“因地制宜利用生物质能”的发展思路,并可以通过生物质资源(例如秸秆)与化石燃料的相互替代,用掺烧的方式来有效平抑燃料价格。但是,由于我国在核证掺烧份额上存在管理和操作上的困难,无法使掺烧生物质生产的电量获得可再生能源发电补贴,因此此种燃烧方式在目前盈利能力尚低的情况下无法推广普及。但是,基于此种利用方式的灵活性,应该是生物质资源利用的重要方式之一。因此,研究制订切实能够鼓励生物质发电发展的管理方式,将是目前生物质利用政策研究中应重点关注的问题。
六、问题与建议
近年来,我国生物质发电虽然得到了一定的发展,但是由于部分项目投资企业对生物质发电缺乏认识和运营经验,没有达到预期的投资目的,影响了生物质发电的推广。为促进生物质发电的健康发展,以及投资企业实现良好效益,笔者提出以下几点意见和建议:
1、落实生物质资源条件和保障措施
项目投资企业必须把落实生物质资源作为生物质电站建设的前提条件。项目前期应开展详细的资源分析评价,全面掌握各类生物质资源的分布和特点,并建立切实可行的生物质资源收集、运输、储存体系和制定相关的管理制度。
2、严格生物质发电项目的核准管理
政府必须加强生物质发电项目的核准管理工作,制定严格的项目核准条件,防止盲目建设,对未纳入地方生物质发电项目规划、未落实生物质资源的项目,不予核准。
3、加强组织引导,有序推进项目
政府应加强规范指导,切实落实国家规定的价格、税收、强制市场配额和并网方面的鼓励政策,引导商业性机构加大对项目建设方的信贷支持力度,并鼓励大型国有企业、省级能源投资企业和实力型民营企业等多元投资主体参与生物质项目的开发。
七、结束语
综上所述,有效保证生物质发电项目的发展,必须要重视生物质发电项目的前期工作,更快完成项目核准,保证项目顺利开工,为企业创造更大的经济效益。
参考文献