概要:直到目前为止,我国还没有像法国那样真正意义上的能源规划,没有持续的中长期能源需求预测,以及为满足这些要求所应采取的措施或必要的准备,因此我国能源政策在短期内都会有很大的变动。而对于一个发展中的大国,制定结合本国特色、科学的能源规划及稳定的能源政策是至关重要的。
国家应制定正式的能源规划
从1997年开始,我作为国家重点研究规划专家能源组负责人组织了三次调研,并且组织开会调研,然后写出能源战略研究,然后根据战略研究我们安排973项目。在这个过程中,我们得到的信息与得到的结论和现在的很多看法是不一致的,而且相当的不一致。我作为科学工作者,至少应该有一个说明,我想人类首先要解决吃饭的问题;第二是要有一定的能源能够安排所有的活动,人的活动都不是靠自己的肢体,是依靠能源。所以说能源是在现代社会或者说经济发展改善人民生活的基础。
可以说我国没有正式的能源规划。目前,我国人口接近14亿,而我们的能耗已经是20多亿吨标煤。将来会发展到16亿人口,那时怎么解决我国的能源问题?但是我们国家的能源政策却经常有很大的变化。顺便举两个例子,比如说在90年代末,或者说21世纪初,有关部门就宣布,我们的煤8.1亿吨就够了,而实际需求远远不止。这几年煤炭生产已经上升到26多亿吨,需求就更高了。
中国能源问题首先是节能,现在各个地方政府要按照节能的成绩来考核政绩。这样做是有问题的。事实上当一个国家的历史发展到了一定的阶段,所需要的能源总量是一个必然,是客观上的提高。比如中国盖了那么多的高楼大厦,那是要大量水泥和钢铁的。中国近5亿吨钢铁和14亿吨水泥不是平白想出来的,是客观需求出来的。虽然是高耗能工业,但需求是客观的。所以我们的能源不能只依赖于主观愿望,而在于我们如何把能源与经济发展、能源需求与资源环境问题有一定的协调。也就是说,我们要有一个长期的、稳定的能源规划。只有这样,经过长期的努力,我们国家才有可能真正解决这一问题。解决能源问题,是我国现代化过程的一个重要方面。
为什么说我国能源问题是比较严重的,而且需要一个中长期规划呢?到目前为止我们国家没有持续的、长时间被承认的、中长期能源需求。我们的能源到底要发展到什么样的地步是合理的,还是说应该的,或者说必须的。这里的说法都是不一样的,不管是官方说法还是很多机构的说法都有很大的漏洞。正是因为对这些需求,对这些发展有不同的估计,所以能源政策在短期内都有比较大的变化。
1995年到2002年之间,有一段过程的增长率是很低的,过了一段时间突然非常快的增长,中国能耗增长量在2000年左右是一个凹下去的曲线图,而突然之间又上的很快,这里边有一部分是统计的问题。当时说煤炭足够了,所以统计方面就按照煤炭够用的情况进行统计,接下来煤炭不够用的情况却太严重了。中间差是最近这几年一年一亿多吨的石油,由这个差来完成。
我们国家能源规划存在的问题,除了我们没有能源需求外,还有一个是我们对能源的研究方法也存在问题。或者说能源的发展应该有多大,没有对整个能源进行一个总的要求。另外每一组能源中间到底应该起什么作用,我们到底哪一组数据是应该得到重视的。按照一个复杂系统的行为来说,我们有很多对能源的预测,都是建立一个模型,以及各种各样的数据和预测的结果进行测算。这中间由于不同的思路而造成差别。实际上这个系统太庞大、太复杂了,所以到底如何研究总的能源系统,中国能源如何考虑,在整个建设过程中,能源的发展应该采取什么样的方针和解决哪些问题,在这些问题上,始终是在一些细节上研究的比较多,而对整体研究的比较少。
还有一点,我们看到每年都有很多的能源座谈会,都是由各种各样的能源领域的人参加。每个人到了之后,大部分都有代表性,所谓代表性就是要代表他自己那一部分群体的意见。所以你看到的很多书,都是每个人说他自己的,只要不相互攻击就算不错了。在这种情况下,一些综合部门往往也会受到能源部门、各个部门的影响。所以,在这样一个讨论过程中,也比较少有综合性的分析。
在97年的时候,国家当时组织重点研究规划,组织一个基础研究,基本上不是近期的,而是中长期的。首先要研究的是中长期的能源我们到底有一些什么要求,能安排哪些重大的基础工作。在这样的基础之上,当时我们请了发改委研究所,我们请他们准备了数据。我们是三年做一次,以及能源发展等等。座谈会有一点不一样的是,比如说能源的需求,先不讲别的,能源的需求是多少,到底有多少能源才够,包括我们资源的情况怎么样,我们进口的情况怎么样。我们国家的交通,石油的增长情况到底如何?在这基础上,我们做了一些分析,然后把一些差别非常大的意见去掉,因此形成了我们一个调研报告。
发现所有的内容都有很大的差别,这些差别还是反映了过去这些年我们在能源建设的实践当中遇到的问题,当然对于建国时期的认识,我想有一个很长的过程,也不是今年和去年,今后再经过若干年,因为能源问题不是电子学问题一样,今年多、明年少的内容比较多。
总的感觉,对于像我们这样一个发展大国,结合本国的特色、科学的能源规划和稳定的能源政策,对于我国经济发展和能源安全来说都是至关重要的。这不是一个短时间的问题,而是一个长时间的问题。现在大家都说法国的能源问题解决的比较好,因为他有80%的能源、能耗、发电量是由核电供应的,并且他们的核电站从来没有出过重大的事故。虽然也有排放量的问题,但是大家要看到这样一个结果,在二次大战之后法国政府、法国农民在50年代所要做的抉择。不是最近几年的一个政策形成的。
我国的能源需求如何估计?比如说到2030年、2050年,很多事情表明,我们国家没有一个稳定的,对于能源需求的估计,因此在政策上的摇摆就显的特别大。当时宣布要把节能成绩跟政府负责人的政绩要连接起来,当时有很多人非常着急。因为这个连接是非常容易的,从政府部门来讲,把相应的题目填上就可以了。但对于能源这样一个问题的预测来讲,建立模型或者说做很多的估计、计算并不是一个很合适的研究方法。因为他是一个复杂的系统,对于一个复杂的系统来说,研究的瓶颈不太一样,是围绕着未来的生存和生产所决定的。
第一个因素,是我们国家的人口,这是我国的特点。我国现在接近14亿人口,我国到本世纪中叶无论如何要发展到16亿或者更多才能饱和,现在还是一个增长的过程。所以我们国家是人口最多的国家,再举个数字,大家都不太注意这一数字。北京用电高峰相当于半个三峡,上海相当于一个三峡。这反映了两个问题,一个问题是人多。我们国家现在宣传要节能,宣传要节能的人正好是用能最多的那群人,或者说这一地区的人。北京汽车拥有量超过300万量,这说明什么?说明我们这么多人口,这些人口需要能源,这一需要不是任何命运所能解决的了的。如果一个人一吨煤,我们就得14亿吨。
第二,我国需要持续的发展,现代社会不是凭空一蹴而就的。我们社会发展到现在这一阶段,正好是我们能耗增长最快的阶段。
第三,因为我国的能源要求太大,我说的是几十亿吨。我们进口一亿多吨的石油,世界上已经到处造谣说我们把整个世界的石油都用完了。我国的交通问题无论如何也得要五六亿吨的石油,而我们自己生产石油,大概一年保持在两亿吨左右就是非常不容易的事情。也就是说我们家2/3的石油生产量要靠技术,这一点能做到吗?美国前一段时间进口10亿吨石油。国家的能源需求这么大,我们就不可能,按照人家的说法我们把能源基地搬到外国去,虽然中东进口的多一些,但这两个希望做到的是解决四五亿吨。我们石油的消耗量是3亿,将来肯定要达到6亿。这能解决吗?这是我们国家的特点,因为有这样的人口规模,所以我们国家的能源问题必须考虑我们如何节能。
再有一点需要考虑的是我们的环境已经不能再恶化了。我们的能源还要增长,我们的环境不能再恶化,再恶化就不行了。资源、环境对于我们解决能源问题的制约是很大的。我国还需要建设成为发达国家,在这样一个建设过程中能源怎么发展,这对我们来说是很重要的事情。
美国现在是3亿人口,他几乎还是往上涨的趋势。但美国的强大与有足够能源具有绝对的关系,这一点大家是应该承认的。否则他也不会花这么大的力气去解决能源问题,整个能源的生产是远远大于我国的。回过头看数字,大体上美国总的能耗是我们的一倍、两倍,我们是60,他是120倍,我们是13亿的人口,他们是3亿的人口。
其他的国家呢?日本能源在这一段时间中,80年代以后也就没有在多的增长了。澳大利亚前些年增长的比较快,现在已经到了差不多的状态。最发达国家是美国,但增长的比例不是很高,但现在已经差不多平了。那些发达国家像法国、意大利、德国几乎没有增长或者增长比较慢,有个别国家还略微有一些下降。有一些后发达国家,比如说西班牙,西班牙是参加了欧盟之后增长的比较快。现在到了一定的水平,澳大利亚也一样。所有的都是这样一个情况,所有的发达国家基本上是平稳的,略有下降或者略有上升。
美国最典型,美国这么大的能耗,他的节能技术不能说不高了,他的节能技术是很高,所以这说明一个事情,节能跟经济的发展或者说能源的需求,这中间到底是什么样的关系,节能重要不重要?也重要。但节能到底解决什么样的问题,而且在什么样的阶段可以解决这些问题。
更能说明问题的就是所谓的人均能耗。韩国在这儿年当中,人均能耗从1吨多上升到现在的4吨。澳大利亚也是这样一个情况。这几个国家的人均能耗都赶到什么时候?人均能耗差不多都是4-5吨标煤。香港人均能耗从零点几吨已经提升到了发达国家的水平4吨标煤。这说明他的用能量在增加,并且目前的经济也在持续往上走。从现在来看,发达国家和发展中国家几乎没有多大的差别。
中国建设现代社会时,经济基础以及提高人民的生活水平,在这两重压力下,在相当一段时间内,我们应该大力开展节能的工作,做很多的努力,但仍需要很快地提高人均的消耗力。在加强节能的条件下,还是要提高人均的能耗。不是光提高北京、上海的能耗数,其他地方的能耗数都要提高。今年的人均消耗大体是3-4吨,如果3吨我们国家也得需要50亿吨的标煤,如果是4吨的话,那就得需要60亿吨的标煤。也就是说从现在开始,我们国家每年能耗要增加接近1亿吨标煤,这也是我们最近这些年的平均数字。最近这些年基本上增加了5亿吨的标煤。每年要增加1亿吨的标煤能耗,要使得整个经济体继续往前走,每年必须得找到1亿吨标煤。如果找不到就不增长。这样大规模的能耗只能够靠我们来完成。我想这是我们得到最重要的结论,这一结论,我相信最后是会被所有人承认的,但现在不一定会被承认,但将来是肯定的。要这么大的能耗、能源生产;而且这样大的规模只能在国内解决,不可能到国外解决。
如何解决优化资源这些问题。我们国家的煤炭,认为这是没有问题的,好像也不把他当回事情。剩余可开采储量是2000亿吨,如果考虑到进一步加大投入,比如说加大勘探投入,每年按照能耗的增加,每年要开40亿吨煤,这也不算多了。再往下还有很多的问题,无论如何大概可以用到本世纪末,下个世纪怎么办?但有一点我国的煤炭主要分布在西北和华北,必然影响到我国经济布局和交通布局,反过来又影响我国的能源生产布局和增加能源消耗。
我国煤炭生产增长量是往一直上升的,从8亿吨一直上升到现在的26亿吨,增长速度非常快;石油天然气也增加很多。一千立方米的天然气相当于一吨油,相等生产六百立方的天然气相当于0.6亿吨油。我国地质板块是一半对一半的。到大的位置只有小块的油田。我国在2004年探明的储量是200亿多吨,真正剩余可开采的是25亿吨。去年我们是1.8亿吨,到现在是2亿吨,我们真正能够开采的储量可以有20年、30年。当然还可以增加勘探。现在不能把希望寄托在这之上。
今后我国生产情况也就这个样子,所以IEA估计我们很快要有60%的原油耗尽。我国可开采天然气是两万亿立方米,相当于20亿吨原油。我国剩下能开采的天然气量级跟石油的量级差不多,都是20亿吨。目前的天然气发展在能源的生产过程中占的比例还是很小的,今后的能源生产是不是能够上升到石油的水平,以及如何更有效的使用天然气,这是在今后的政策中比较重要的。像北京这样的地区烧天然气发电,肯定是不适合的,天然气是非常贵重的能源之一,如果他用来发电肯定不是很好的办法。国家针对不同的能源到底应该如何注意,这是最典型的,天然气应该怎么用,宝贵的天然气如何使用才合适。我国的水电可以开发的是4亿千瓦左右,发电量相当于7亿吨煤,当然所有的时间都在发电,相当于六七亿吨标煤。其中68%集中在西南地区。因此在未来,水电有可能达到总发电量的20%-30%,对总能源需求的贡献可达10%左右。根据后面的分析,只要裂变核能没有突破性的变革,在未来几十年内我国核电装机容量只能在总装机容量的5-10%之间。
最有争议的是新型能源,新的可再生能源。到底在未来的能源结构当中起多大的作用,争议还是比较大的。随着环保越来越重要,对这一部分的期望值也越来越大。比如说太阳能首先是价格比较高,要做这么多的硅片需要的能源也不少,很重要的原因是不能让太阳能起多大的作用。很多人建议用路灯使用太阳能,这是可以用,但需要用很大的蓄电池,刚好是不应该用太阳能的地方用太阳能了,白天有太阳不用灯,晚上没有太阳了反而用灯。如果想让太阳能占到比较大的一块,我们就会受不了。白天生产20%,晚上有70%。风能也一样,除了几个特别的风口以外,其它地方不可能大量的发展风能。
最麻烦的所谓生物质能,问题是这些年以来,以前经济不发达的时候,农民用秸秆2亿吨,现在大家都不在用了,因为秸秆不太好化解。到底能不能用生物质能变成一个有效的能源,这完全不取决于生物制作值多少,以及日干量的问题。搞一个十万千瓦的电站要搜集10万千瓦的秸秆,到底能不能搜集来?这是经济的吗?中国的耕地不多,第一质量的可耕地更不多,和一些国家不一样,你能找到多少的土地能够供100万千瓦的电站所需要的秸秆。而且生物质能有可能成为很难处理的废物,成为垃圾都有可能。最后各说各的,也没法说谁是谁。有限的资源、钱投到这儿,结果不能起到有限的作用。
煤炭资源是能够主要支撑我国巨大能耗的。煤炭生产在我国总能源生产中长期占70%以上,每年能源生产的增长主要是亿吨级煤炭生产的增长。鉴于能源对经济发展与国家安全的重要性,极大增加对煤炭科研、勘探、开采及高效、清洁利用的投入,将煤炭看成是与粮食等同重要的战略物资是非常急迫的。
能耗的增加与环境的变化有两个基本特点:我国能源生产和消费将不可避免地持续发展到每年至少50亿吨标煤。在核能及太阳能成为主要能源以前,我国能源始终将以煤炭为主。必然对我国及世界环境造成很大的冲击,有的冲击是必须准备承受并在今后长期内逐渐适应或减缓,有的冲击是我们必须用最大努力去马上减缓或消除。
二氧化碳的排放与温室效应
1、在未来几十年内,水能、核能及一些新型可再生能源都不能成为我国主要能源。世界所有国家化石能源的使用量都基本上与二氧化碳的排放量成正比。只有法国,由于核能在整个能源生产中达到80%以上,二氧化碳的排放远低于其他欧洲大国。
2、我国近年来能耗的增加主要来自煤炭,二氧化碳排放增加很快,必将成为第一排放大国。但我国人均排放量远低于美国,也不到所有发达国家的一半。即便从“人权”意义上讲,要求中国主要承担二氧化碳排放“后果”的责任是完全不合适的。
3、自80年起,我国总的二氧化碳年排放增加只略多于世界总排放量的十分之一,根本不可能是近几年某些局部气侯反常的重要原因。某些炒作者目的也不在这些“灾害”。
4、大气、海洋、地表整个是一个非常复杂的大系统,即使将来绝大多数发展中国家排放量都大大增加,这个大系统最终平稳到什么状态,是好是坏还不得而知。即使有变化,人类是适应这变化,还是令全世界2/3以上人民停留在现状社会之外?
5、如果要认真减排,则应该是全球,特别是发达国家,共同努力,发展能为大家接受的替代二氧化碳排放的途径,而不是大家都从目前排放量向下做少量减排,从而限制主要发展中大国的发展。
6、我国应该强调节能,尽可能减少二氧化碳的排放,但要理直气壮地增加能源生产,面对总排放量的增加。
我国能耗的增加与环境的变化,大气污染
在未来几十年内,在非化石能源成为主要能源以前,我国能耗以煤炭为主的局面是无法改变,必须正面对待的。过去若干年我国每年十数亿吨煤的消费,已经使很多地区大气严重污染,酸雨区面积也日益扩大。未来煤炭使用量将进一步逐年增加,如何使大气污染不进一步恶化,并在未来有所改善,将是我国能源最为突出的问题之一。必须集中财力、人力,发展和大范围使用各类清洁用煤技术。
煤炭的大量开采也将可能,而且已经,严重损坏我国部分地区的土地资源和地下水资源。提高对所有煤炭开采的投入强度是迫在眉睫的。我国煤矿比较集中在西北,华北地区,生产与消费不均造成对交通运输、从而也对环境造成很大压力。其他能源的加速开发,也给部分地区环境的恶化,造成压力。
我国能源发展的重大问题
在几乎整个本世纪内,煤都应该是我国最重要的战略物资,应该放在与粮食同等的地位。必须彻底改变整个社会对煤炭生产及使用的“漫不经心”的态度。必须大大加强我国对煤矿资源、煤的特性、煤的开采与安全生产、煤的高效、结晶燃烧、煤的高附加值应用其废气处理等各方面的研究、开发投入及队伍的扩大。
必须大大加强对煤炭资源的勘探;必须大大加强对煤开采和安全生产的投入;大大加强对高效、洁净燃煤技术及高效火电技术的投入及大范围使用;大大加强对煤气化、多联产等的投入及大规模使用。
全面安排、逐步解决液体燃料问题。据交通部门人士估计,20多年后仅交通一方面我国即须5-6亿吨原油,其中3-4亿吨以上需进口,而这种可能性几乎是没有的。这涉及到国家安全,因而必须全面安排:国内生产;国际进口;天然气液化;煤的直接和间接液化;电动车及储电能力问题;氢能;等等。
在我国能耗高速增长、并以煤为主要能源条件下,使大气不再进一步污染。是发展能源生产,支持经济发展的重要问题。由于我国能源资源、区域经济发展很不平稳,城市建设与发展很快,因而建设一个全国性的大电网是必须的。如果作为低水准,平均每1千瓦,则电网装机容量即约15亿千瓦,是现在的3倍还多。必须全面考虑和规划这样一个大电网的建设,否则后果将会是灾难性的。
我国巨大的能源能取规模,和相对低下的综合技术水平,使得“节能”技术在我国目前能取得显著的效果,作为“国策”是合适的。但节能始终应看作我国发展能源生产的一部分,应该适应于我国经济发展的阶段。不能“为节能而节能”,不能为“节能”而人为地改造经济结构从而创造“政绩”。“节能”更不能成为我国建设现代社会能源基础的借口,而且也不可能实现的。必须有目的的发展非化石能源。
除水能外,目前各类非化石能源规模都不大,应该根据不同地区的特殊情况,有目的的安排建设和使用,不应盲目地建设没有实际效益、不起示范作用的“示范基地”。对于一些有可能在几十年后发展成为重要或主要的能源途径,从能源大国的角度应舍得加大研发投入。适当支持比较长远的新能源研究,如大洋底水合物的研究、地下煤气化等等。
结论:面对经济发展及大多数人生活水平提高的强烈要求,及对国家和民族安全的考虑,花几十年时间建设一个几十亿吨标煤规模、多元、可靠的能源系统是必要的。尽管困难,但建立这样一个能源系统还是可能的,煤将是系统的主要组成部分。建立一个超脱各部门而强有力的能源规划系统,建立统一、长期稳定能源系统规划在当前是绝对必要和迫切的。
(作者系中国科学院院士、郑州大学物理工程学院教授)