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全球应对气候变化下的能源转型与核能发展
时间:2018年09月29日 来源: 作者:何建坤 点击量:1595 分享:

全球应对气候变化下的能源转型与核能发展


众所周知,当前全球气候变化已经是世界可持续发展面临的最大威胁。近百年以来,由于人为活动的温室气体排放引起地球气候变暖,负面影响日益显著,极端气候事件发生的频率增多,强度增大。气候变化越来越成为影响地球生态安全和人类生存与发展的“灰犀牛”。

 

一、全球应对气候变化与能源转型的形势与进展

全球已开展了应对气候变化的合作进程。1992年世界环境与发展大会通过了《联合国气候变化框架公约》。2015年底又通过了《巴黎协定》,就2020年后全球应对气候变化进行了新的制度性安排。应对气候变化的核心是减少温室气体排放,特别是要减少能源消费的二氧化碳的排放。所以,在应对气候变化的背景下,全球范围内开始了能源体系的革命性变革和经济发展方式向低碳转型。

特朗普政府退出了《巴黎协定》,为全球合作进程产生了一些负面影响。但是,也不会逆转世界范围内能源转型的趋势和潮流,世界上也没有任何一个国家效仿美国退出《巴黎协定》,且美国内部有38个州宣布仍然要履行《巴黎协定》。所以,新能源和可再生能源替代化石能源的能源革命性变革正在加速。近十年来,世界非水可再生能源年均增速超过15%,风电、太阳能发电的成本也快速下降,在不少区域经济上已经可与常规能源发电相竞争,已成为新的经济增长点和新增就业的重要行业。

中国积极推动能源生产和消费革命,节约能源和促进能源结构的低碳化。这不仅是贯彻节约资源、保护环境的基本国策,是国内可持续发展的内在需要,同时也是减排温室气体,为全球应对气候变化体现大国责任担当的战略选择。“十一五”以来,每个五年规划都制定降低GDP能源强度和二氧化碳强度的约束性指标。到2017年底,中国单位GDP二氧化碳排放已比2005年下降45%。相比我国2009年在哥本哈根气候大会上提出的到2020年比2005年下降40%~45%的国际承诺,中国已经提前三年实现了这个目标。

当前,中国水电、风电、太阳能发电规模已居世界第一。包括核能在内,每年新增的容量、在建的规模和新增投资都在世界上处于领先地位,并且在引领全球能源变革的进程。中国在《巴黎协定》之前就提出了国家自主的减排承诺,提出到2030年单位GDP二氧化碳强度比2005年下降60~65%、非化石能源比重提升到20%左右的目标,更重要的是提出二氧化碳的排放到2030年左右要达到峰值并争取早日达峰。我国有力度的自主贡献目标也促进了《巴黎协定》的达成和实施,进一步引领了世界应对气候变化的进程。当前全球应对气候变化的国际合作虽然已经做出了很大努力,但是距离实现人类应对气候变化的目标仍然面临严峻挑战。

《巴黎协定》提出要控制全球温升不超过2℃,并且争取控制在1.5℃之内。如果实现这个目标,到本世纪下半叶,全球要实现温室气体净零排放。而从当前各国自主承诺来看,距离实现2℃的目标还有很大差距。到2030年,实现2℃目标,二氧化碳的排放要比当前减少20%。但按目前的趋势和各国的承诺,还要增加10%。所以,各国都必须加大各自的减排力度。按现在的趋势,到本世纪末温升有可能超过3~4℃。这就有给地球生态带来不可逆转的灾难性损害的风险。所以,现在各国都必须要探索实现经济增长、社会进步和二氧化碳减排双赢的发展路径。

 

二、中国的减排承诺与行动

党的十九大上把气候变化作为全球重要的非传统安全威胁和人类面临的共同挑战,提出中国“引导气候变化国际合作,成为全球生态文明建设的参与者、贡献者和引领者”,要为保护地球生态安全做出中国的贡献,提供中国的智慧。

当前,我国要以新时代中国特色社会主义现代化建设的目标和基本方略为指导,要进一步加强能源革命和低碳发展的战略部署和务实行动。2020年到2035年,是新时代社会主义现代化建设第一阶段。到2035年要基本实现现代化,要实现生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现。要实现这样的国内环境保护目标,仅仅依靠加强化石能源利用当中的末端治理措施是远远不够的,同时还必须要控制和减少化石能源的消费总量,从源头上减少污染物的排放。减少化石能源消费也就有助于减少二氧化碳,实现中国对外承诺的自主减排目标。从另外一个方面来讲,中国强化应对全球气候变化下减排二氧化碳的承诺和行动,也有利于促进我国到2035年实现生态环境的根本好转和美丽中国目标的基本实现,要把两者统筹部署,发挥协同效应,取得国内环境质量改善和全球二氧化碳减排的双重效益。

中国制定了《能源生产和消费革命战略(2016-2030年)》。一方面提出了节约能源的目标,控制能源消费总量,到2020年控制在50亿吨标煤以下,2030年控制在60亿吨标煤之内。另一方面,提出了非化石能源跨越发展行动计划,包括水电、风电、太阳能发电等可再生能源,也包括核能、氢能等新的能源形式。该战略提出了两个50%的目标:一是到2030年非化石能源电力要占到总发电量的50%;二是到2050年非化石能源的消费量要占总一次能源的消费量的50%以上。实现这两个50%的目标就意味着中国还将继续加大能源革命的步伐。在增加非化石能源供应的同时,非化石能源的电力在终端消费领域不断取代煤炭石油等化石能源,使一次能源消费中用于发电的比重不断提升。当前一次能源消费中用于发电的比例大概是42%,到2030年会提升到50%。50%的一次能源用于发电,发电量当中50%来自非化石能源,因此,到2030年非化石能源在一次能源中的比重就将达到约25%,将超过对外承诺的达20%左右的自主贡献目标。

中国加大能源低碳化转型的力度,到2030年非化石能源比重比对外承诺的目标再提升5个百分点,增加的供应量是很大的。我国水电开发2030年基本开发完毕,装机包括抽水蓄能在内的将超过5亿千瓦。增大非化石能源比重,主要再增加风电、太阳能发电和核电供应,其中,风电和太阳能发电要比原先规划各自增加约2亿千瓦,核电要增加2~3千万千瓦。因此到2030年,水电、风电、太阳能发电运行的装机容量均要达到5亿千瓦左右,核电要达到1.5亿千瓦左右。核电装机虽然低于太阳能和风能,但由于运行小时数高,是风电和太阳能发电的几倍,所提供的电量应该和风电不相上下,要超过太阳能的发电量。

未来在能源总需求增速放缓的情况下,非化石能源增长仍然要保持当前年均8%~10%的速度,才能够有较大的替代力度。当前加快发展新能源和可再生能源发展,努力使其新增供应量能够满足能源总需求的增量,使得化石能源消费量不再增加,从而在经济增长、能源总需求增长的情况下,使二氧化碳的排放达到峰值,不再增长,并逐渐呈下降趋势。

当前经济新常态下能源和经济的低碳转型加速,能源消费和二氧化碳排放增长缓慢。按目前趋势,我国二氧化碳排放有可能争取在2030年前提前达峰,峰值排放量可控制在100亿吨之内。但是二氧化碳排放达峰之后,能源需求还会持续有所增长,在用新能源和可再生能源的增长满足新增总能源需求的同时,还要进一步取代煤炭消费的存量,才能使二氧化碳排放持续下降。因此,一直到2050年,新能源和可再生能源必须维持快速发展的态势。

到2035年后,我们进入社会主义现代化建设的第二阶段,我们要建成社会主义现代化强国,综合国力和国际竞争力世界领先,同时也需要承担与现代化强国相称的国际责任。要实现全球控制温升2℃以下的目标,到2050年全球人均二氧化碳排放将低于2吨,我国也需相应制定长期低碳排放战略,为保护地球生态安全做出中国的贡献。中国在2035年之后,二氧化碳的排放量必须保持快速下降的趋势。这对于新能源和可再生能源,包括核能的发展,会有巨大的需求,这也是中国新能源产业占据国际技术竞争制高点,在世界范围内发挥引领作用的重要机遇。

当前中国正在决胜全面建成小康社会,任务之一是要打好污染防治攻坚战。污染防治的一项重要措施就是在终端能源消费领域用电来取代煤炭,这也是当前能源变革和减少碳排放很重要的一个环节。作为推进能源和经济低碳转型的一项重要制度建设,我国已经启动全国统一的碳排放交易市场,从煤电行业起步。未来的碳价如果达到国际社会预期的20~40美元/吨的话,煤电的发电成本就会每度电增加1~2角,这就会较大影响煤电的经济竞争力。当然,对于核能和可再生能源发电来讲是利好的消息。所以,在当前全球能源变革的紧迫形势下,为核能的可持续发展提供了一个新的机遇。

 

三、核能发展面临的机遇和挑战

当前,发展新能源和可再生能源的目标主要是尽快满足能源总需求的增量。目前能源总需求增长虽然趋缓,但是在终端消费领域要用电力替代煤炭,所以,电力发展速度仍然相当高。“十三五”总能源需求年均增速将下降到2%左右,但电力增速可能仍然会达到4%~5%左右。所以给核能的发展提供了一个增长的空间。另外,由于能源转型的形势比较紧迫,虽然可再生能源发电成本大幅降低,但是在大比例可再生能源上网的情况下,间歇性的可再生能源的上网、消纳、输配、储能、利用都有很多的技术瓶颈没有解决,快速大规模发展受到制约。而核能技术成熟,运行稳定,负荷因子高,可以承载基础负荷,对电网的安全稳定运行将发挥重要作用。因此,在大比例可再生能源发展的趋势下,核能有它独特的优势和作用。特别是广大的发展中国家,资源和技术条件各不一样,而且技术能力也比较低,对核能的需求仍然是比较强劲。包括像沙特阿拉伯这种石油输出国也在考虑发展核能,推动能源转型,减少二氧化碳排放。

当前核能发展也面临一些新的挑战,面临其他新能源技术创新和快速产业化发展的竞争。过去核电站主要是与煤电竞争,未来要取代煤炭消费的存量,减少煤电的比重,核能仍是一种重要的选项。但其他的新能源和可再生能源技术也在加速创新和快速发展,现在分布式可再生新能源网络技术、智能电网技术、储能技术以及全球能源互联网技术的发展,可以在很大程度上缓解大比例可再生能源上网的压力。现在氢能和燃料电池技术发展很快,氢能也是一种优质的二次能源,同时它可以利用不能上网废弃的风电和太阳能发电来制氢,并作为新的储能的手段,平衡大比例可再生能源上网与就地利用。未来可再生能源技术创新和新的产业化模式也将对核能发展形成新的竞争态势,其技术经济性能的不断提升和快速发展的形势也将压缩未来核能发展的空间。

当前我国煤炭消费量虽然不断减少,但是煤炭行业本身也在创新,也在寻找出路。对于常规污染物的排放,现在有超低污染排放技术。对于控制二氧化碳的排放,现在也在发展二氧化碳的捕集和埋存(CCS)技术。把燃煤发电过程中产生的二氧化碳收集起来,埋在地下,与大气隔绝,就不会产生温室效应。但是现在这种技术成本很高,每一吨二氧化碳捕集埋存的成本要40美元左右,甚至更高,相当于每度电增加2角钱的成本,现在还没有产业化应用的价值。国际上几个大国都将其作为未来潜在的低碳竞争技术,加强研发和示范,力图降低成本,提高效率,在未来碳价较高的情况下,仍可在可持续的能源体系当中占据一席地位。

全球应对气候变化的进程紧迫,到本世纪中叶要基本形成以新能源和可再生能源为主体的近零排放的新型能源体系,究竟未来选择什么样的技术路线,核能占比多少,风电、水电、太阳能发电各占比多少,煤电+CCS技术占比多少,也将取决于未来各自的技术创新与突破,取决于其技术经济的竞争性,也取决于整个电力系统储能、调节以及智能化的发展和技术路线的选择。

在全球能源转型紧迫形势下,各国必须尽快选择并确定其能源转型的技术路线和方向,而能源产业体系的发展和基础设施建设具有“锁定”效应,转变技术路线和替代基础设施将带来巨大的沉没成本。因此,未来核能的较快发展大概只有二、三十年左右机遇期和时间窗口期,在未来零碳能源体系中发挥多大作用仍存在不确定性,既取决于其他新能源技术创新和发展的竞争形势,也取决于各国的战略取向。我国要在这二、三十年时间走出中国特色的核能发展道路,在未来各种低碳技术竞争中夺取优势,影响国家未来能源低碳转型的技术路线选择,使核能在中国未来可持续能源体系当中占据重要的地位。并引领全球能源变革的方向,在世界范围内打造先进核能技术的核心竞争力。

核能是世界少数大国战略必争的高科技产业,代表国家核心技术竞争力和影响力。美国、俄罗斯等国尽管国内能源并不短缺,但仍坚持发展核能,并在世界范围内扩展市场。中国能源总需量大,各地区不平衡,能源转型的技术选择因地而异,多元互补,核能应是重要技术选项。中国核能技术水平先进,核工业体系完善,技术经济性能具备竞争力,安全有保障,要坚定不移实施核能发展战略,保持和发展核能在国内外的竞争优势。

在全球能源低碳转型大背景下,我国要加强核能技术创新,包括小型堆、供热堆这种先进技术的发展和应用,在世界范围内占据竞争优势,并影响我国和世界未来能源转型路径和技术的选择,引领全球能源变革的方向和进程,为保护地球生态安全和人类的生存发展做出中国的贡献。  .


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