目录 前言... 5 主要结论... 6 一 能源概述 能源的概念 能源的分类 按来源分 按能源的基本形态分 按能源的性质分 按能源的环境影响分 按能源使用的类型分

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1 中国智慧能源现状及发展潜力分析报告 (2012) 日期 :2012 年 12 月 18 日机构 : 易厂网研究中心编制 : 杨丹红 1

2 目录 前言... 5 主要结论... 6 一 能源概述 能源的概念 能源的分类 按来源分 按能源的基本形态分 按能源的性质分 按能源的环境影响分 按能源使用的类型分 按能源的形态特征分 按能源的市场属性分 二 全球能源现状和趋势 全球能源分析 能源的历史进程 世界能源发展现状及特点 新能源发展概况 世界能源供应和趋势 全球能源革命的机遇与挑战 中国能源分析 我国能源利用现状 我国目前能源状况特点 我国能源发展趋势 能源科技开辟低碳经济通途 三 能源科技的发展形势 世界能源科技的发展形式 我国能源科技的发展形式 四 智慧能源解析 什么是智慧能源? 智慧能源的历史沿革 智慧能源的概念解析 智慧能源的要素 智慧能源的特点 智慧能源的实现 为什么要提倡智慧能源? 全球能源的下一个路口 智慧能源的作用与价值 智慧能源的内涵 五 智慧能源发展现状 智能能源网发展 智能电网发展

3 3 分布式能源发展 六 智慧能源应用 智慧能源的建筑应用 智慧能源的汽车动力应用 智慧能源的家庭应用 智慧能源的企业应用 七 智慧能源建设 智能电网产业 智能水网产业 智能油气网产业 先进储能产业 发展基于 IPv6 的智能网络产业 现代能源传感技术产业 建筑智能能源管理系统 智能交通能源管理 智能微网 能源新材料 郎德华解决方案 八 智慧能源的政策指引 九 智慧能源案例 IBM 智慧能源解决方案 新奥能源 : 捆绑式能源服务与能源外包 [ 名词解析 ]

4 易厂网 园区无忧是中国首个面向各类产业园区和工厂业主提供全寿命周期 全方位解决 方案和系列增值服务的高端合作平台和一站式综合服务机构, 是目前中国较为领先的工业园区 整合服务提供商 易厂网研究中心是易厂网 园区无忧平台核心成员机构, 其目标是成为工业领域中针对工业园区 入园投资企业及其行业的专业研究机构 主要为政府与行业管理者 工厂投资企业提供行业研究与信息咨询服务, 企业战略顾问, 园区问题诊断, 政策调研与研究, 政策导向与设计, 产业发展与战略顾问, 重大问题决策咨询, 高层次论坛会议策划与组织, 专家智库搭建等提供高端智慧服务 易厂网 园区无忧还可以针对客户需求, 提供量身定制服务, 包括政策调研 投资信息背景调查 专题情报收集 专题研究报告 高端人才培训 行业交流 国际合作 人才推荐, 业务与技术整合, 公共关系, 企业战略联盟, 服务推介, 政策咨询与扶持, 组团考察和联谊活动等 详情请浏览易厂网 园区无忧官网 : 4

5 前言 提起 智慧, 人们马上会联想到许多令人眼花缭乱的新鲜科技, 然而与其它领域的智慧化如智慧金融 智慧交通 智慧医疗等相比, 智慧能源犹如社会与经济发展的血脉, 更值得关注 18 世纪中叶以来, 世界已进行了三次工业革命 进入 21 世纪, 以应对能源危机和全球气候变化为契机, 人类可能迎来第四次工业革命一一绿色工业革命 绿色工业革命的到来, 意味着传统的西方工业化道路将被修正, 人类的价值观将重新回归中国古老的 天人合一 理念, 世界经济体系将重新走上生态经济之路, 人类的文明形态将演化为生态文明 智慧能源, 作为 智慧星球 战略中的一个重要概念, 将彻底改变人类和世界的命运 本分析报告由易厂网研究中心经过数月的周密调研, 结合各类专业机构相关数据, 整合各 渠道信息, 由行业内资深研究专员撰写而成 报告意于为行业相关人士提供参考的重要依据 5

6 主要结论 1) 大规模使用化石燃料至今, 环境污染已经到了地球难以承受的程度 2) 提高能源利用效率 调整能源结构 开发和利用可再生能源将是能源发展的必然选择 未来世界能源供应和消费应向多元化 清洁化 高效化 全球化和市场化方向发展 3) 未来的能源体系正面临着向低碳 高效 环保的能源供应体系迅速转变的大势 向可持续发展的能源体系过渡, 需要科技创新, 建立低碳能源技术支撑体系 关键词 : 智慧能源 智能能源网 智能电网 低炭经济 清洁能源 新能源 6

7 一 能源概述 1 能源的概念 能源是人类活动的物质基础 在某种意义上讲, 人类社会的发展离不开优质能源的出现和 先进能源技术的使用 在当今世界, 能源的发展, 能源和环境, 是全世界 全人类共同关心的 问题, 也是我国社会经济发展的重要问题 能源 这一术语, 过去人们谈论得很少, 正是两次石油危机使它成了人们议论的热点 能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力, 是人类赖以生存的基础 自工业革命以来, 能源安全问题就开始出现 在全球经济高速发展的今天, 国际能源安全已上升到了国家的高度, 各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策 在此后的二十多年里, 在稳定能源供应的支持下, 世界经济规模取得了较大增长 但是, 人类在享受能源带来的经济发展 科技进步等利益的同时, 也遇到一系列无法避免的能源安全挑战, 能源短缺 资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展 关于能源的定义, 目前约有 20 种 例如 : 科学技术百科全书 说: 能源是可从其获得热 光和动力之类能量的资源 ; 大英百科全书 说: 能源是一个包括着所有燃料 流水 阳光和风的术语, 人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量 ; 日本大百科全书 说: 在各种生产活动中, 我们利用热能 机械能 光能 电能等来作功, 可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体, 称为能源 ; 我国的 能源百科全书 说 : 能源是可以直接或经转换提供人类所需的光 热 动力等任一形式能量的载能体资 可见, 能源是一种呈多种形式的, 且可以相互转换的能量的源泉 7

8 确切而简单地说, 能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源 通常凡是能被 人类加以利用以获得有用能量的各种来源都可以称为能源 能源亦称能量资源或能源资源 是指可产生各种能量 ( 如热量 电能 光能和机械能等 ) 或可作功的物质的统称 是指能够直接取得或者通过加工 转换而取得有用能的各种资源, 包括煤炭 原油 天然气 煤层气 水能 核能 风能 太阳能 地热能 生物质能等一次能源和电力 热力 成品油等二次能源, 以及其他新能源和可再生能源 2 能源的分类 能源种类繁多, 而且经过人类不断的开发与研究, 更多新型能源已经开始能够满足人类需 求 根据不同的划分方式, 能源也可分为不同的类型 2.1 按来源分 来自地球外部天体的能源 ( 主要是太阳能 ) 除直接辐射外, 并为风能 水能 生物能和矿物能源等的产生提供基础 人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳 正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来 煤炭 石油 天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的 它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能 此外, 水能 风能 波浪能 海流能等也都是由太阳能转换来的 地球本身蕴藏的能量 能等 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源 如原子核能 地热 地球和其他天体相互作用而产生的能量 8

9 如潮汐能 温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现 地球可分为地壳 地幔和地核三层, 它是一个大热库 地壳就是地球表面的一层, 一般厚度为几公里至 70 公里不等 地壳下面是地幔, 它大部分是熔融状的岩浆, 厚度为 2900 公里 火山爆发一般是这部分岩浆喷出 地球内部为地核, 地核中心温度为 2000 度 可见, 地球上的地热资源贮量也很大 2.2 按能源的基本形态分 一次能源 ( 天然能源 ) 即天然能源, 指在自然界现成存在的能源, 如煤炭 石油 天然气 水能等 一次能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源 一次能源又分为可再生能源 ( 水能 风能及生物质能 ) 和非再生能源 ( 煤炭 石油 天然气 油页岩等 ) 其中包括水 石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心, 它们成为全球能源的基础 ; 除此以外, 太阳能 风能 地热能 海洋能 生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内 ; 二次能源 ( 人工能源 ) 二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源, 例如 : 电 力 煤气 汽油 柴油 焦炭 洁净煤 激光和沼气等能源都属于二次能源 2.3 按能源的性质分 燃料型能源 ( 煤炭 石油 天然气 泥炭 木材 ) 非燃料型能源 ( 水能 风能 地热能 海洋能 ) 人类利用自己体力以外的能源是从用火开始的, 最早的燃料是木材, 以后用各种化石燃料, 如煤炭 石油 天然气 泥炭等 现正研究利用太阳能 地热能 风能 潮汐能等新能源 当 9

10 前化石燃料消耗量很大, 但地球上这些燃料的储量有限 未来铀和钍将提供世界所需的大部分 能量 一旦控制核聚变的技术问题得到解决, 人类实际上将获得无尽的能源 2.4 按能源的环境影响分 污染型能源 ( 煤炭 石油等 ) 清洁型能源 [1] ( 水力 电力 太阳能 风能以及核能等 ) 2.5 按能源使用的类型分 常规能源 源 常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭 石油 天然气等资 新能源新能源是相对于常规能源而言的, 包括太阳能 风能 地热能 海洋能 生物能以及用于核能发电的核燃料等能源 由于新能源的能量密度较小, 或品位较低, 或有间歇性, 按已有的技术条件转换利用的经济性尚差, 还处于研究 发展阶段, 只能因地制宜地开发和利用 ; 但新能源大多数是再生能源 资源丰富, 分布广阔, 是未来的主要能源之一 2.6 按能源的形态特征分 世界能源委员会推荐的能源类型分为 : 固体燃料 液体燃料 气体燃料 水能 电能 太 阳能 生物质能 风能 核能 海洋能和地热能 10

11 其中, 前三个类型统称化石燃料或化石能源 已被人类认识的上述能源, 在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量 比如薪柴和煤炭, 把它们加热到一定温度, 它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能 我们可以用热来取暖 做饭或制冷, 也可以用热来产生蒸汽, 用蒸汽推动汽轮机, 使热能变成机械能 ; 也可以用汽轮机带动发电机, 使机械能变成电能 ; 如果把电送到工厂 企业 机关 农牧林区和住户, 它又可以转换成机械能 光能或热能 2.7 按能源的市场属性分 商品能源 凡进入能源市场作为商品销售的如煤 石油 天然气和电等均为商品能源 国际上的统计 数字均限于商品能源 非商品能源 非商品能源主要指薪柴和农作物残余 ( 秸秆等 ) 1975 年, 世界上的非商品能源约为 0.6 太瓦年, 相当于 6 亿吨标准煤 据估计, 中国 1979 年的非商品能源约合 2.9 亿吨标准煤 二 全球能源现状和趋势 1 全球能源分析 1.1 能源的历史进程 人类对能源的利用主要有三大转换 : 第一次是煤炭取代木材等成为主要能源 ; 第二次是石 油取代煤炭而居主导地位 ; 而当今世界是在石油逐渐枯竭的状况下向多能源结构的过渡转换 11

12 18 世纪前, 人类只限于对风力 水力 畜力 木材等天然能源的直接利用, 尤其是木材, 在世界一次能源消费结构中长期占据首位 蒸汽机的出现加速了 18 世纪开始的产业革命, 促 进了煤炭的大规模开采 到 19 世纪下半叶, 出现了人类历史上第一次能源转换 1860 年, 煤炭在世界一次能源消 费结构中占 24%,1920 年上升为 62% 从此, 世界进入了 煤炭时代 19 世纪 70 年代, 电力代替了蒸汽机, 电器工业迅速发展, 煤炭在世界能源消费结构中的 比重逐渐下降 1965 年, 石油首次取代煤炭占居首位, 世界进入了 石油时代 1979 年, 世界能源消费结构的比重是 : 石油占 54%, 天然气和煤炭各占 18%, 油 气之 和高达 72% 石油取代煤炭完成了能源的第二次转换 但是地球上石油的储量有限, 石油的大量消费, 使能源供应严重短缺, 世界能源向石油以 外的能源物质转移已势在必行 世界能源正面临一个新的转折点 在能源消费结构中, 已开始 从石油为主要能源逐步向多元能源结构过度 新能源包括地热 低品位放射性矿物 地磁等地下能源 ; 还包括潮汐 海浪 海流 海水 温差 海水盐差 海水重氢等海洋能和风能 生物能等地面能源 ; 以及太阳能 宇宙射线等太 空能源 在这些能源中, 核能是最有希望取代石油的重要能源 而值得一提的是, 在过去几年, 提起新能源, 无非就是太阳能 风能等, 但最近, 页岩气 [2] 有可能成为新能源的新突破口 作为引领美国能源革命的关键, 近年来国际社会普遍认为, 页岩气开发是全球能源领域的一场革命, 对全球天然气市场 世界能源供应格局等都产生了重 大影响 12

13 1.2 世界能源发展现状及特点 从消费格局上看, 北美洲 中南美洲 中东 非洲均以石油作为主导能源, 而在欧洲及欧 亚大陆和亚太地区, 能源消费分别以天然气和煤炭为主 图 1:2008 年全球六大地区的能源消费格局 ( 百分比 ) 图表来源 : BP 世界能源统计 2009 大规模使用化石燃料至今, 环境污染已经到了地球难以承受的程度 工业革命以来, 煤炭 石油 天然气 水电 核能与可再生能源等相继大规模地进入了人类活动领域 能源结构的演变推动并反映了世界经济发展和社会进步, 同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球气候 据气象学家估算, 陆地植物每年经光合作用固定的二氧化碳为 200 亿 300 亿吨 上述仅化石能源人为燃烧就产生二氧化碳 370 亿吨, 加上生命呼吸 生物体腐败及火灾等产生的二氧化碳, 就严重地超过了绿色植物光合作用吸收转化二氧化碳的量, 破坏了自然界的二氧化碳循环平衡, 已经开始造成保护地球的臭氧层破坏和其它一些反常现象 13

14 发达国家能源消费增速低于发展中国家 过去 30 多年的时间里, 北美 中南美洲 欧洲 中东 非洲及亚太六大地区的能源消费总量均有所增加, 但是经济 科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢, 其消费量占世界总消费量的比例也逐年下降 究其原因, 一方面, 发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段, 经济向低能耗 高产出的产业结构发展, 高能耗的制造业逐步转向发展中国家 ; 另一方面, 发达国家高度重视节能与提高能源使用效率 终端能源消费呈现清洁化趋势 在能源供应中, 煤炭所占比重较高, 但在终端消费中, 其比重明显较低 煤炭直接用于终端消费, 不仅利用效率低, 而且会造成严重的环境污染问题, 为此各国都倾向于将煤炭转换成清洁 易传输的电力, 再供终端用户使用 天然气作为一种相对清洁 低碳的优质能源 也受到越来越多的重视 在发展中国家, 随着经济增长和社会进步, 电力比重显著上升 ; 而对于发达国家, 工业化进程已完成, 对电力的需求增长较低, 因此电力在终端能源消费中的比重增长缓慢 各国能源政策趋向灵活 2008 年世界金融危机以来, 世界经济低位徘徊, 石油出口国为增加财政收入, 振兴经济, 灵活运用政策杠杆, 随机调节关税, 对石油等资源的控制有所松动, 对石油资源的战略性勘探开发投资明显加速 能源消费国则在加快新能源政策出台频率的同时, 通过立法等鼓励节能产品的发展, 促进新能源发的政策更加明晰且具可操作性 国际能源合作更加受到各国政府的重视 新能源发展未有穷期 尽管可再生能源在能源生产总量中的比重还比较低, 但增长势头异常迅猛 为积极应对能源 环境和气候挑战, 世界主要国家特别是发达国家都不同程度地加快了替代能源和可再生能源的发展步伐 20 世纪 70 年代以来, 德国 意大利 日本等重视环境的欧盟国家和化石能源资源极端贫乏的国家, 其可再生能源比重有所上升 进入 21 世纪以来, 随着全球化石燃料价 14

15 格的飞涨和全球气候政策的推动, 可再生能源无论是在美国 欧盟 日本等发达国家或地区, 还是在中国 印度 巴西等发展中大国, 都受到了前所未有的重视 美国 : 发展新能源成为应对危机政策导向 在金融危机背景下, 美国率先把发展新能源作为应对金融危机的重要举措, 显示了其对研发替代能源 发展新能源和改变美国能源消费方式的决心 奥巴马提出 : 谁掌握清洁和可再生能源, 谁将主导 21 世纪 ; 谁在新能源领域拔得头筹, 谁将成为后石油经济时代的佼佼者 奥巴马政府提出的巨额经济刺激计划是一套以优先发展清洁能源 应对气候变化为内容的绿色能源战略计划, 把发展新能源作为增加就业岗位 摆脱经济衰退和抢占未来发展先机的战略产业 奥巴马提出, 在未来 3 年内可再生能源产量增加 1 倍,2012 年占发电比例提高到 10%, 2025 年增至 25% 奥巴马的新能源政策或许会如同上世纪 90 年代克林顿的信息高速公路计划 一样, 将彻底改变了此后 年世界发展的面貌, 对人类社会进步产生深远的影响 在严重的金融危机下, 金融业和传统产业巨头接二连三地轰然倒下, 短期内再也难以担纲复兴经济的重任, 寻找一个新的产业作为实体经济发展的基础是大势所趋 在这种背景下, 快速大规模地开发新能源技术, 是解决全球气候改变和美国能源对外依赖问题的最好办法 奥巴马的新能源战略将是世界能源革命的开始, 可再生的新能源将逐步取代传统化石能源的主导地位, 由此催生经济增长模式的重大转变, 传统的 不利于环境的经济活动的空间将被不断压缩 新能源战略势必然会给美国乃至世界能源和经济发展带来深远影响 欧盟 : 实行共同体能源政策 欧盟一直都十分重视其能源政策, 近年来, 随着全球能源需求的不断增加和能源价格的不断上涨, 欧盟能源政策也发生了明显的变化, 其一体化色彩开始逐渐加强 欧盟各国认识到建立共同体能源政策的重要性, 继而在能源供给安全 可再生能源 能源税 能源技术 市场自由化 能源效率和能源战略储备等方面陆续制定了大量法律规范条例 在 2007 年欧盟首脑会议上, 欧盟 27 国领导人又一致通过了新能源政策的共同行动计划 欧盟新能源政策的目标是 15

16 到 2020 年实现可再生能源占总能源耗费比例的 20%, 确定如此大胆的目标充分表明了欧盟的 决心 法国 : 用新能源和科技创新迎战危机 法国是欧洲的核电大国, 其能源政策以加强自主能源和环保为目标, 强调要推进节能工作, 发展可再生能源 金融危机以来, 法国政府更是将发展新能源视为拉动经济的一个重要增长点 2008 年 11 月, 法国环境部公布了一揽子旨在发展可再生能源的计划, 涵盖生物能源 风能 地热能 太阳能以及水力发电等多个领域, 计划到 2020 年将可再生能源在其能源消费总量中的比重提高到至少 23% 日本 : 加强再生能源的推广普及 国内资源短缺促使日本不断加强再生能源及新能源技术的研发和推广普及, 加速抢占全球新能源市场, 争夺新能源开发的主导权 日本多年来一直积极开发太阳能 风能 核能等新能源, 利用生物发电 垃圾发电 地热发电以及制作燃料电池作为新能源, 特别是对太阳能的开发利用寄予厚望 经过多年发展, 太阳能在日本已逐渐普及, 很多家庭都购买了太阳能发电装置 从 2000 年起, 太阳能光伏发电 太阳能电池产量多年位居世界首位, 约占世界总产量的半壁江山 巴西 : 生物能源走在世界前列 巴西一半以上的土地可用于农业生产, 大部分地区都可推广种植甘蔗 大豆 油棕榈等生物燃料的主要作物原料 巴西是世界上第二大乙醇燃料生产国和第一大出口国 燃料酒精更加清洁, 深受青睐, 且价格比普通汽油低 30% 现在, 巴西的能源消耗总量中, 乙醇汽油已占到 43% 的比例, 全国有 1550 万辆汽车使用乙醇汽油, 其中 300 万辆使用纯乙醇燃料 1.3 新能源发展概况 16

17 面对当前日益枯竭的化石资源, 面向日益紧迫的能源危机, 目前有多种新能源不断被利用 开发 : 如太阳能 核能 风能 氢能等 太阳能 一般指太阳光的辐射能量 太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换 光电转换以及光化学转换三种主要方式 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源, 如风能, 化学能, 水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式 利用太阳能的方法主要有 : 太阳能电池, 通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能 ; 太阳能热水器, 利用太阳光的热量加热水, 并利用热水发电等 太阳能清洁环保, 无任何污染, 利用价值高, 太阳能更没有能源短缺这一说法, 其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位 无论是家庭还是企业, 都能处处接触到, 使用到太阳能, 但大规模开发的成本高, 所以目前不能作为主要能源使用 核能 核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料 ( 核燃料 ) 进行裂变反应所释放的裂变能 实现 链式反应是核能发电的前提 核能发电优点 :1. 核能发电不会造成空气污染 2. 核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳 3. 核能发电所使用的铀燃料, 除了发电外, 没有其他的用途 4. 核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍, 故核能电厂所使用的燃料体积小, 运输与储存都很方便, 一座 1000 百万瓦的核能电厂一年只需 30 公吨的铀燃料, 一航次的飞机就可以完成运送 5. 核能发电的成本中, 燃料费用所占的比例较低 核能发电是一种相当理想的新能源, 但由于技术要求高, 危险性大, 目前发展仍然受到制约 风能风能是太阳辐射下流动所形成的 风能与其他能源相比, 具有明显的优势, 它蕴藏量大, 是水能的 10 倍, 分布广泛, 永不枯竭, 对交通不便 远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要 目前风能最常见的利用形式为风力发电 风力发电目前有两种思路, 水平轴风机和垂直轴风机 水平轴风机目前应用广泛, 为风力发电的主流机型 截止 2009 年底, 全球累计装机容 17

18 量已经达到了 1.59 亿千瓦,2009 年全年新增装机容量超过 3 千万千瓦, 涨幅 31.9% 从累计 装机容量看, 美国已累计装机 3516 万千瓦, 稳居榜首 ; 中国为 2610 万千瓦, 位列全球第二 氢能氢是宇宙中分布最广泛的物质, 它构成了宇宙质量的 75%, 因此氢能被称为人类的终极能源 水是氢的大 仓库, 如把海水中的氢全部提取出来, 将是地球上所有化石燃料热量的 9000 倍 氢的燃烧效率非常高, 只要在汽油中加入 4% 的氢气, 就可使内燃机节油 40% 目前, 氢能技术在美国 日本 欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段 美国政府已明确提出氢计划, 宣布今后 4 年政府将拨款 17 亿美元支持氢能开发 美国计划到 2040 年美国每天将减少使用 1100 万桶石油, 这个数字正是现在美国每天的石油进口量 因此氢能发展前景十分大, 有望成为取代化石燃料的新能源 生物质能生物质能 ( 又名生物能源 ) 是利用有机物质 ( 例如植物等 ) 作为燃料, 通过气体收集 气化 ( 化固体为气体 ) 燃烧和消化作用( 只限湿润废物 ) 等技术产生能源 只要适当地执行, 生物质能也是一种宝贵的可再生能源, 但要看生物质能燃料是如何产生出来 地球上的生物质能资源较为丰富, 而且是一种无害的能源 地球每年经光合作用产生的物质有 1730 亿吨, 其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的 倍, 但目前的利用率不到 3% 目前全球范围正在炒做用玉米 小麦 食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求, 以及过高成本带来的过高价格 1.4 世界能源供应和趋势 总趋势 能源是经济社会发展的基础, 同时也是影响经济社会发展的主要因素 随着经济社会的发 展, 人们使用能源特别是化石能源越来越多, 能源对经济社会发展的制约日益突出, 对赖以生 存的自然环境的影响也越来越大, 而化石能源最终将消耗殆尽 因此, 提高能源利用效率 调 18

19 整能源结构 开发和利用可再生能源将是能源发展的必然选择 过去 100 多年间, 人类的能 源利用经历了从薪柴时代到煤炭时代, 再到油气时代的演变, 在能源利用总量不断增长的同时, 能源结构也在不断变化 ( 见图 2 图 3) 图 2 过去 100 多年能源结构变化 图 3 过去 100 多年能源消费变化 2004 年, 欧洲联合研究中心 (JRC) 根据各种能源技术的发展潜力及其资源量, 对未来 100 年的能源需求总量和结构变化做出预测 ( 见图 4): 可再生能源的比重将不断上升, 于 和 2100 年将分别达到 20% 30% 50% 62% 和 86% 其中, 化石能源消耗总量将于 2030 年出现拐点, 太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大 图 4 未来 100 年世界能源结构变化预测 19

20 2010 年 11 月 9 日, 国际能源局 (IEA) 发布了 2010 年 世界能源展望, 该报告称, 以中国和印度为首的新兴经济体将在未来 25 年里驱动全球能源需求 2010 年的 世界能源展望 称, 中国的能源需求量在 2008 年到 2035 年间会上升 75%, 到 2035 年, 中国占世界能源需求的比例将从目前的 17% 上升至 22% BP 公司于 2011 年 1 月 22 日发布能源趋势报告 2030 年能源预测, 预测指出, 在今后 20 年内世界能源增长将以新兴经济体为主, 能效改进将会加快, 可再生能源将占能源增长的 18% BP 公司的 基准情景 即按最可能的预测, 指出 : 在今后 20 年内一次能源使用增长将近 40%, 增长的 93% 将来自于非组合组织国家 非组合组织国家占总能源需求的份额将快速增大, 将从现在占稍超过一半增大到占 2/3 按照预测, 在相同时间段内, 单位经济产出使用的能量这一关键度量值, 即能源强度, 在 相同的非组合组织经济体内, 因效率快速改进而会导致全球有所改进 20

21 据 BP 能源展望, 能源来源增加的多样化及非化石燃料 ( 核能 水力发电和可再生能源 ) 的综合, 预计将会第一次成为增长的最大来源 在 2010~2030 年间可再生能源 ( 太阳能 风能 地热和生物燃料 ) 对能源增长的贡献将从 5% 增大到 18% 预计天然气将是增长最快的化石燃料, 煤炭和石油占市场份额将会下降, 这是因为所有化石燃料都呈现较低的增长率 化石燃料对一次能源增长的贡献预计从 83% 下降至 64% 组合组织对石油的需求已于 2005 年达到峰值, 预计到 2030 年将返回到 1990 年的水平 生物燃料将占全球运输燃料的 9% 能源需求增长预测 BP 公司的 基准情景 预测指出, 从 2010~2030 年世界一次能源需求年均增长率为 1.7%, 2020 年后增速会稍有放慢 非组合组织国家能源消费到 2030 年将增长 68%, 年均增速为 2.6%, 占全球能源增长的 93% 相对比较, 组合组织到 2030 年的年均增速为 0.3% 并且从 2020 年起组合组织的人均能源消费将呈年 -0.2% 的下降趋势 根据 BP 2030 能源展望, 能源供应多样化将得以加强, 核能 水电和可再生能源等非化石能源有望首次成为供给增长的主要来源 预计在 年间, 可再生能源包括太阳能 风能 地热能源和生物能对能源增长的贡献率将从 5% 增至 18% 图 5 示明世界能源消费与燃料结构及预测 21

22 图 5 世界能源消费与燃料结构及预测 经合组织国家对石油和其他液体燃料的总体需求已在 2005 年见顶 到 2030 年大约将降至 1990 年的水平 未来 20 年, 全球液体燃料需求净增长将全部来自非经合组织的新兴经济体, 其中三分之二来自非经合组织亚洲国家的能源需求增长 液体燃料供应增长主要来自欧佩克, 见图 6 22

23 图 6 液体燃料供应增长主要来自欧佩克 因为组合组织呈下降态势, 运输增长将会放慢 组合组织地区 2005 年对石油和其他液体 的总需求已达峰值, 并且到 2030 年将返回到 1990 年水平 到该时间段末期, 中国对煤炭的需 求将不会有太大的增长, 预计中国将成为世界最大的石油消费国 能源强度将下降 能源需求将继续增长, 这是由于一些国家如中国 俄罗斯和巴西对能源的需求将增长, 而能源强度将下降 自 1900 年以来, 世界人口翻了四番多, 收入 ( 以 GDP 为度量 ) 增长了 25 倍, 一次能量消费增长了 23 倍 现代能源经济受到工业化 城市化 汽车化和不断增长的收入水平趋势的影响 单位收入 (GDP) 的能耗继续下降, 并且在加速 能效提高和长期的结构转向低能源强度 相结合, 已成为经济发展的一大趋势 化石燃料仍有需求 23

24 欧佩克占全球石油生产的份额将增长到 46%, 自 1997 年以来未曾有过 同时, 美国对石油和天然气的进口依赖度正在下降到自上世纪 90 年代以来未曾有过的水平, 这是因为燃料效率改进和生物燃料所占份额增大的缘故 近年来, 全球的消费增长也受到较高油价的影响, 并且一些石油进口国家也在逐步降低对石油的补贴 燃料结构也在发生变化, 石油, 除生物燃料外, 将以年 0.6% 的增速相对较慢的增长, 天然气是快速增长的化石燃料, 其增长率是预期的年 2.1% 石油增长率的三倍多 煤炭将以 1.2% 的年增长率增长, 并且到 2030 年它将以石油方式作为能源更多地使用, 除了生物燃料之外 组合组织国家的风险受到强劲的碳政策驱动 天然气产量和消费量增长放缓, 并逐步转向新兴市场 天然气需求增长的主要驱动力将是 非经合组织国家和全球发电领域, 增长最快的国家和地区将是中国 印度 巴西及中东地区 图 7 示明天然气和可再生能源占燃料份额将上升的预测情况 图 7 天然气和可再生能源占燃料份额将上升 24

25 非常规石油和天然气资源在世界能源中的地位将日显重要, 图 8 示明非常规天然气将起增 长性作用 非常规石油资源 ( 油砂 超重质原油 页岩油 ) 以及非常规天然气资源 ( 煤层气 页岩气 致密砂岩气 ) 在世界和中国未来能源增长结构中将占重要地位 图 8 非常规天然气将起增长性作用 可再生能源将有增长 国际能源局 (IEA) 表示, 可再生能源在减少二氧化碳排放和使能源供应多样化方面可起到关键作用, 但需得到政府的有力支持 报告也发现, 现在对减少温度气体排放的承诺, 对满足哥本哈根协议使全球温度上升要低于 2 的总的目标而言仍是不够的 分析认为, 政策的支持仍是关键的推动力, 按新的政策情况, 投资将从 2009 年 570 亿美元提高到 2035 年 2050 亿美元, 但较高的化石燃料价格和对其下降的投资费用将也刺激可再生能源增长 图 9 示明全球对可再生能源投资的年度支持分解 图 9 按新的政策情况, 全球对可再生能源投资的年度支持分解 25

26 世界将仍然继续较大地依赖于化石燃料 BP 公司预测, 风能 太阳能 生物燃料和其他可再生能源在今后 20 年内将会继续强劲增长, 到 2030 年它们在一次能源中所占份额将从现在小于 2% 增大到预期的超过 6% 生物燃料将提供运输燃料的 9%, 核能和水力发电将稳步增长, 并且在总能源消费中所占市场份额将增大 运输用总能源将缓慢增长, 这与较高油价和改进的燃料经济性 成熟经济体汽车饱和, 以及发展中经济体预期的税收增加和补贴减少相关联 从百分数看, 在电力部门石油需求大多将减少 (-30%), 这是由于最容易取得的石油将被天然气或可再生能源替代, 并且该部门将可望最先采用碳价机制 据该能源展望预测, 石油在市场份额中将会继续趋于下降, 而天然气所占份额将稳步上升 煤炭在近期在市场份额中将会增大, 尤其是中国和印度将快速实现工业化, 到 2030 年所有三种化石燃料占市场份额将趋于约 27% 实施多样化的燃料结构, 份额增大会越趋明晰 在 1990~2010 年期间, 化石燃料贡献了能源增长的 83%, 在今后 20 年内, 化石燃料可望贡献增长的 64% 可再生能源( 除水力外 ) 和生物燃料加在一起, 将占 2030 年能源增长的 18% 多样化的燃料结构受到电力部门开发的大力推动, 发电使用的能量使这一部门成为增长最 快的部门,1990~2010 年占一次能源消费增长的 53%, 并且预计到 2030 年占增长的 57% 在 26

27 终端使用方面, 工业驱动最终能源消费的增长 前 20 年内运输行业的能源需求以与总能源需求大致相同的速率增长, 但在今后 20 年内, 其增速将比总能源增速稍快 经合组织石油需求下降主要在运输部门之外, 运输部门用天然气和可再生能源来替代石油相对较容易 ;2015 年后, 经合组织运输需求预计也将下降, 这是由于技术和政策将驱动发动机效率的提高 生物燃料生产的增长预计将从 2010 年 180 万桶 / 天达到 2030 年 670 万桶 / 天, 在今后 20 年内将为非欧佩克净供应增长贡献 125% 持续的政策支持 高的油价和技术的不断创新全都 会对快速增长作出贡献 美国和巴西将继续主导生物燃料生产,2010 年占总产量的 76%, 但因亚太地区开始增长, 到 2030 年将下降至占 68% 全球燃料结构将继续趋于多样化, 但非化石燃料将第一次成为供应增长的主要来源 碳减排需要政策扶持 2030 年能源展望假设了政策对气候变化和能源安全将继续起重要作用 政策的关键之点是减少对高碳强度燃料的依赖, 这可通过宽范围政策指导来达到, 包括出 台碳价的各种方案 在 BP 公司的政策情景下,2020 年后将达全球排放峰值, 但仍比 2005 年水平高出 20% 削减排放可通过较快速地提高效率 燃料改换 ( 从煤转向天然气, 及从化石燃料转向核能 水 力能和可再生能源 ) 以及对煤炭和天然气发电厂采用碳捕集与封存 (CCS) 的组合应用来达到 面对以上挑战, 未来世界能源供应和消费应向多元化 清洁化 高效化 全球化和市场化 方向发展 27

28 多元化 世界能源结构先后经历了以薪柴为主 以煤为主和以石油为主的时代, 现在正在向以天然气为主转变, 同时, 水能 核能 风能 太阳能也正得到更广泛的利用 可持续发展 环境保护 能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局 天然气消费量将稳步增加, 在某些地区, 燃气电站有取代燃煤电站的趋势 未来, 在发展常规能源的同时, 新能源和可再生能源将受到重视 在欧盟 2010 年可再生能源发展规划中, 风电要达到 4000 万千瓦, 水电要达到 1.05 亿千瓦 2003 年初英国政府公布的 能源白皮书 确定了新能源战略, 到 2010 年, 英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3% 提高到 10%, 到 2020 年达到 20% 清洁化 随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格, 未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展, 不仅能源的生产过程要实现清洁化, 而且能源工业要不断生产出更多 更好的清洁能源, 清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大 在世界消费能源结构中, 煤炭所占的比例将由目前的 26.47% 下降到 2025 年的 21.72%, 而天然气将由目前的 23.94% 上升到 2025 年的 28.40%, 石油的比例将维持在 37.60%~37.90% 的水平 同时, 过去被认为是 脏 能源的煤炭和传统能源薪柴 秸杆 粪便的利用将向清洁化方面发展, 洁净煤技术 ( 如煤液化技术 煤气化技术 煤脱硫脱尘技术 ) 沼气技术 生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用 一些国家, 如法国 奥地利 比利时 荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电, 它们认为核电就是高效 清洁的能源, 能够解决温室气体的排放问题 高效化 28

29 世界能源加工和消费的效率差别较大, 能源利用效率提高的潜力巨大 随着世界能源新技术的进步, 未来世界能源利用效率将日趋提高, 能源强度将逐步降低 例如, 以 1997 年美元不变价计,1990 年世界的能源强度为 吨油当量 / 千美元,2001 年已降低到 吨油当量 / 千美元, 预计 2010 年为 吨油当量 / 千美元,2025 年为 吨油当量 / 千美元 但是, 世界各地区能源强度差异较大, 例如,2001 年世界发达国家的能源强度仅为 吨油当量 / 千美元,2001~2025 年发展中国家的能源强度预计是发达国家的 2.3~3.2 倍, 可见 世界的节能潜力巨大 全球化由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性, 世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求, 越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应, 世界贸易量将越来越大, 贸易额呈逐渐增加的趋势 以石油贸易为例, 世界石油贸易量由 1985 年的 12.2 亿吨增加到 2000 年的 21.2 亿吨和 2002 年的 21.8 亿吨, 年均增长率约为 3.46%, 超过同期世界石油消费 1.82% 的年均增长率 在可预见的未来, 世界石油净进口量将逐渐增加, 年均增长率达到 2.96% 预计 2010 年将达到 2930 万桶 / 日,2020 年将达到 4080 万桶 / 日,2025 年达到 4850 万桶 / 世界能源供应与消费的全球化进程将加快, 世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中 市场化由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段, 故随着世界经济的发展, 特别是世界各国市场化改革进程的加快, 世界能源利用的市场化程度越来越高, 世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少, 而政府为能源市场服务的作用则相应增大, 特别是在完善各国 各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面, 政府将更好地发挥作用 29

30 当前, 俄罗斯 哈萨克斯坦 利比亚等能源资源丰富的国家, 正在不断完善其国家能源投 资政策和行政管理措施, 这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高, 有利于境 外投资者进行投资 1.5 全球能源革命的机遇与挑战 全球经济危机往往催生重大科技创新和革命 1857 年的危机推动了以电气革命为标志的 技术革命 ;1929 年的危机引发了二次世界大战之后以电子 航空航天和核能技术突破为标志 的第二次技术革命 ; 当前的金融危机, 也必将催生一场新的科技革命 新能源革命 许多国家特别是发达国家, 纷纷把发展新能源作为应对金融危机 扩大就业的重要投资领域 比如美国奥巴马政府明确推出 绿色能源计划 提出 3 年内, 使可再生能源利用量增加 1 倍, 到 2012 年, 可再生能源发电比例提高到 10%, 到 2025 年增到 25%, 并准备建立上千亿美元的清洁能源发展基金, 支持新能源技术的研发和推广 奥巴马此举旨在改变美国的生产和生活方式, 以保证其在新一轮国际竞争中占据制高点 从各方面反馈的信息看, 积极发展新能源, 既是着眼于应对当前金融危机, 扩大投资和消费需求, 增强市场信心, 更是为了从根本上解决能源和环境问题, 从战略上抢占未来发展的制高点 作为全球最大的发展中国家, 中国必须抓住这次历史性机遇, 加大新能源和可再生能源发展步伐, 推进能源战略发展的转型 切实提高对开发利用可再生能源重要性的认识 众所周知, 能源是经济社会发展的重要基础, 能源的消费水平也是经济社会发展的重要标志, 发达国家的人均能源消费水平就比发展中国家大得多 现代社会离不开现代能源体系的支撑 经过工业革命一百多年来的变迁, 人类已形成了以化石能源为主的能源供应体系, 但由此产生的矛盾和问题也日益突出 30

31 一方面是化石资源的有限性问题引人关注, 另一方面是环境问题特别是化石能源燃烧释放 二氧化碳所引起的气候变化问题日益严峻 开发利用可再生能源由此成为应对能源环境问题的 重要选择 我国是世界第二大能源消费国, 但人均能源消费水平还很低, 不仅大大低于发达国家的消费水平, 而且低于世界人均消费水平 随着经济社会的发展和人民生活水平的提高, 我国能源消费水平还将持续增长 如果达到目前发达国家的平均水平, 按目前的人口数看, 估算应在 80 亿吨标煤 2008 年, 我国能源消费量为 28.5 亿吨标煤, 还需要 50 多亿吨的能源供应量 如何来满足这样的能源需要, 绝不是一件简单的事情 重要的出路之一在于开发利用可再生能源 从近期来看, 如果不考虑环境问题, 能源资源和能源供应不会成为问题, 但从长远来看, 如果我们看 50 年或者 100 年, 能源资源和能源供应肯定是问题 我们必须有忧患意识, 要提高对能源工作重要性的认识, 提高对开发利用可再生能源重要性的认识 要分析和把握可再生能源发展的机遇和风险 可再生能源是一个新兴的朝阳产业, 孕育着无限的商机, 己吸引了很多的企业和个人投身于这个产业 但投资者要全面分析和把握这个产业发展机遇和风险 现在来看, 这个产业发展是有不少盲目性, 很多企业盲目进入这个产业, 加大了这个产业的风险 如风机整机制造潜在产能明显大于市场需求, 多晶硅材料的生产潜能也明显大于市场需求 行业协会要在这个方面发挥作用, 要把这些信息告诉企业, 要为行业发展提供产业信息, 要负起引导产业健康发展的责任 产业健康发展要建立在产业链的健康之上 目前, 我国新能源产业发展存在简单追风倾向 如全国投资风电整机制造的已有 60 多家, 大都是引进一个技术, 分散采购零部件进行拼装, 真正具备产业配套能力的整机企业十分有限 看一看全球大型风电设备制造企业, 成气候的都是有自行研发能力和配套能力的 太阳能硅材料生产也是一样, 全国硅材料生产能力将达到 8 万吨, 具备生产 1000 万千瓦电池的能力, 要达到这样的市场规模, 可能需要相当长的时间 31

32 此外, 与常规能源产业相比, 新能源产业也有许多的劣势, 特别是间歇和不可控 在规模小的时候, 我们可以强调其特殊性, 给予优惠, 但当利用规模不断扩大时候, 就不能简单地讲, 我是可再生能源, 必须给予我支持 作为可再生能源行业, 我们的责任就是要开发出能适应用户需要的产品, 在储能技术 在电网接入技术 在运行技术方面都必须实现突破 依靠科技和市场推动可再生能源发展 核心 首先, 推动可再生能源发展必须推动可再生能源的技术进步, 这是促进可再生能源发展的 2005 年, 可再生能源法 颁布以来, 全社会对可再生能源发展重要性认识的不断提高, 特别是各方面的企业家投资可再生能源技术和产业的积极性迅速提高 在国家一系列政策的支持下, 在国际相关市场的拉动下, 我国风能 太阳能发电技术进步很快, 产业规模不断扩大, 面临的形势发生了很大的变化 从风电来看, 虽然目前设备生产仍面临许多的矛盾和问题, 包括技术创新和设计能力 关键零部件制造 产品的可靠性 售后服务水平等, 但总体来看, 风电设备制造已不是制约因素, 电力市场和电网接入已上升为主要矛盾 从太阳能发电来看, 也面临接入电网和运行管理方面的问题, 这些年来, 除了独立分散照明 通讯等太阳能光伏电池外, 我们还没有形成系统的分散并网光伏电站建设管理办法 其次, 公平 公正 公开 透明的市场机制, 是解决所有发展问题的最有效办法 政府的主要职责就是如何构建好这个市场机制 回顾我国近 5 年来风电发展的历程, 这种机制起了决定性的作用, 特许权招标就是这种机制的重要尝试, 对拉动风电制造业发展 扩大风电建设规模起了决定性作用 前不久, 国家能源局组织开展的大型光伏电站建设招标工作也是探索这种机制的尝试 这 次招标活动将会对我国太阳能发电的发展起到历史性的推动作用 在这次招标活动的推动下, 目前许多地方都在开展大型光伏电站建设的前期工作, 在不久的将来都会转化为实实在在的建 32

33 设规模 我们也将分析总结目前太阳能发电面临的形势和任务, 继续完善促进太阳能发电发展的市场机制, 将开展更大规模的太阳能光伏电站招标活动, 抓紧研究制定太阳能光伏发电技术标准和有关要求, 完善太阳能光伏发电项目建设的管理程序, 为光伏发电发展创造良好的市场和政策环境 2 中国能源分析 2.1 我国能源利用现状 随着国民经济的快速发展, 我国对能源的需求越来越大, 能源供应已成为制约我国国民经 济发展的重要因素 我国各类能源分析 煤炭 我国煤炭资源在地理分布上的总格局是西多东少 北富南贫 从地区分布看, 储量主要集中分布在新疆 内蒙古 山西 陕西 贵州 宁夏 河南和安徽 8 省,8 省储量占全国储量近 90% 在我国的自然资源中, 基本特点是富煤 贫油 少气, 这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位 表 1 是 1971 年以来煤炭在我国能源结构中所占比例变化, 由表 1 可看出煤炭在我国能源结构中一直占据主体地位, 也可预测未来 50 a 内煤炭在我国能源利用中仍将发挥重要作用 与石油和天然气比较而言, 我国煤炭的储量相对比较丰富 截至 2007 年底, 中国煤炭剩余可采储量 亿 t, 仅次于美国和俄罗斯, 位居世界第 3 位, 占世界总量的 13.5%, 煤炭的储采比为 45, 远低于世界平均水平的 133 中国是世界第一产煤大国, 据统计,2009 年煤炭产量达到 29.6 亿 t, 比 2008 年增加 2.44 亿 t, 同比增长 12.7%, 占世界总产量的 42% 左右 表 ~2008 年煤炭在能源结构中所占的比例 33

34 石油 我国是少油国家, 但石油在我国能源结构中占有重要地位 ( 仅次于煤炭处于第二位 ), 目前我国石油还不能够完全自给, 约 50% 的石油用量需要从国外进口 最近几年我国石油进口量一直在增长, 从 2004 年的 1.23 亿 t 增长到 2009 年的 1.99 亿 t, 其中 2004 年增幅最大达 34.8%, 除了 2005 年和 2008 年增幅较小外, 其他年份增幅都在 2 位数以上, 从中可看出中国的石油消费对外依存度较高 截至 2007 年底, 中国石油剩余可采储量 20.5 亿 t, 位居世界第 13 位, 但仅占世界总量的 1.3%, 石油储采比 11, 远低于世界平均水平的 年中国石油产量约 1.89 亿 t, 比 2008 年降了 0.4%, 占当年世界石油产量的近 5%, 位居世界第 5 位, 属于世界产油大国 天然气 表 2 是 2008 年世界主要能源消费国的一次能源消费结构, 从表 2 中可看出天然气在我国 一次能源消费结构中所占的比例非常小 我国的天然气工业发展相对比较落后, 但是我国天然 气生产消费增速较快 近几年我国天然气产量和消费量都保持了较高的增长幅度 目前我国探明的天然气地质资源量为 万亿 m 3, 可采资源量为 万亿 m 年我国天然气产量为 亿 m 3, 比 2006 年增长 23.1%, 首次进入世界天然气生产前十强 ;2008 年我国生产天然气 亿 m 3, 与上年相比增长 12.3%;2009 年我国生产天然气 亿 m 3, 与上年相比增长 7.7% 表 2 主要能源消费国 2008 年一次能源消费结构 % 34

35 水电 水电资源作为可再生清洁能源, 是我国能源的重要组成部分, 在能源平衡和能源工业的可持续发展中占有重要地位 我国在水电的具体规划布局上,2010 年西部地区常规水电装机规模达到约 9500 万 KW, 占全国的 55%, 开发程度为 21.5%, 其中水能资源最丰富的四川 云南水电装机容量分别达到 2700 万 KW 和 1700 万 KW, 开发程度分别为 22.5% 和 17%; 中部地区常规水电装机规模达到 5000 万 KW, 占全国的 30%, 开发程度达到 68%; 东部地区装机规模达到 2500 万 KW, 占全国的 15% 而且, 十一五 期间, 我国已新增水电装机容量 7300 万 KW, 其中抽水蓄能电站 1300 万 KW 2010 年全国水电装机容量达到 1.9 亿 KW, 占电力总装机容量的 26% 左右, 开发程度达到 35%, 其中大中型常规水电 1.2 亿 KW, 小水电 5000 万 KW, 抽水蓄能电站 万 KW, 已建常规水电装机容量占全国水电技术可开发装机容量的 31% 我国正处于市场经济的初级阶段, 现阶段水电消费在我国能源结构中所占的比例不到 6%, 依据国际经验和我国市场经济的发展趋势, 在未来 50 a 的我国的水电消费在能源结构中所占比重将得到很大提高 35

36 核能 核电凭借资源丰富, 干净清洁 用之不竭 经济 安全等优点, 已成为国际能源领域投资热点 从国务院批准的 核电中长期发展规划 ( 年 ) 可以看出我国对核电发展的战略由 适度发展 到 积极发展, 在这样的背景下, 我国的核电能源获得很好的发展机遇 按照规划, 到 2020 年, 核电占全部电力装机容量的比重从现在的不到 2% 提高到 4%, 核电年发电量达到 2 600~2 800 亿 kwh; 年, 我国核电装机容量年复合增长率达到 11.9%; 年, 装机容量年复合增长率达到 12.8% 一次能源消费状况及分析 中国是世界煤炭消费量最多的国家, 占世界煤炭消费总量的近 42%, 在一次能源中的消费比例远高于世界平均水平 原油消费在我国能源结构中占的比例虽较小但总量位居世界第二, 仅次于美国, 占世界原油消费总量的 9.3%, 但在一次能源中的消费比例为 20.7%, 与世界平均水平有较大距离 天然气消费量较低, 在一次能源消费中的比例不到 4%, 远低于世界平均水平 核能消费量较少, 仅占世界核能消费总量的 2.3%, 在一次能源消费中的比例为 0.8%, 远低于世界平均水平的 6.84% 水电能消费总量位居世界第一, 占世界水电能消费总量的 15.4%, 在一次能源中的消费比例为 5.9%, 略低于世界平均水平的 7.02% 此外, 我国的一次能源消费还存在一次能源消费结构严重不合理, 能源分布不均匀, 污染较严重等问题 由于我国以煤为主, 产生大量的温室气体二氧化碳及其他污染物 空前的压力和即将陷入的危局 2009 年 11 月, 中国国务院 25 日召开常务会议, 决定到 2020 年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%~45% 按照 7.5% 的增长速率, 中国 GDP 总量到 2020 年将达 74.3 万亿人民币 中国 GDP 能耗从 2005 年万元 GDP 的 吨标煤降低到 2020 年的 吨, 年能耗 50 亿吨标煤, 接近美国 欧盟和日本届时的总和 如果中国的能源结构不实行大的调 36

37 整, 二氧化碳排放将达到 120 亿吨, 届时美国 欧盟 日本的排放总和为 80 亿吨 全球排放 总量限额是 300 亿吨 表 3 中国单位能耗目标 表 年各国单位 GDP 能耗对比 37

38 我国新能源发展现状 目前我国在风力发电 海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展 截止 2011 年上半年, 全国共建有 831 个风电场, 新增装机容量 558 万千瓦, 累计装机容量达到 4704 万千瓦, 而太阳能产业代替传统能源的构想仅仅停留在理论阶段 根据我国新能源产业发展的总体规划, 在 2010 年至 2020 年间, 新能源产业累计直接投资将增加 5 万亿元, 国家政策对新能源产业发展的倾斜, 可以说新能源行业的发展前景是美好的 另一方面, 新能源行业中规模较大的企业信息化技术已经开始应用, 但因为整体上在可再 生能源产业的应用还相对滞后于其他成熟的产业, 并且起步晚, 底子薄 ; 因而存在许多问题, 例如无法掌握核心技术, 原有的数字化网络无法融入信息网, 无法形成统一管理等 2.2 我国目前能源状况特点 人均能源占有量很低 人口和能源储量都是衡量一个国家能源丰富程度要考虑的因素 中国能源储量不少, 考虑 到人口因素就显得十分之少 能源储量的稳定性以及人口的动态增长性也加剧了能源短缺现状 2008 年中国人口总数达到了 万, 大约占世界总人口的 20.08%, 同期中国煤炭探明储量为 145 亿吨, 大约占世界煤炭探明储量的 13.9%, 虽然比重不是很低, 但是中国煤炭单矿规模小, 储量分散, 品位比较低, 开采难度大, 价值低 从 年, 探明的石油储量是在减少的, 而且占世界探明总量的比重也是在降低的, 在石油地位日益重要的今天, 对中国来说并不是一件好事 ; 虽然探明的天然气储量及占世界的比重都在增加, 但是由于天然气在中国能源消费结构中所占比重较少,2008 年仅占 3.8% 人均能源储量上,2008 年中国人均石油为 1.62 吨, 世界人均为 吨, 中国石油人均 储量仅占世界人均的 6.24%, 天然气人均储量也仅 0.19 万立方米, 占世界人均储量的 6.75%, 更甚者中国储量相对丰富的煤炭资源, 人均储量也是低于世界的平均水平, 仅为 70.38% 38

39 能源供不应求, 供需矛盾突出 随着能源勘探 开采等技术的发展和进步, 中国能源的生产总量在总体趋势上是不断递增的, 能源生产总量也由 1991 年的 万吨标准煤增加到了 2008 年的 万吨标准煤, 增长了近 1.6 倍, 然而中国的能源消费量却增长了 1.8 倍多, 从 1991 年的 万吨标准煤增加到了 2008 年的 万吨标准煤, 而且平均年增长水平为 6.18%, 大于生产总量 5.35% 的平均增长速度, 也就是说中国能源生产总量的增长速度赶不上能源消费的增长速度 另外, 自 1991 年之后, 中国的能源消费总量开始超过能源生产总量, 这一差额随着时间发展也在逐年扩大, 已经由 1992 年的 1914 万吨标准煤扩大到了 2008 年的 万吨标准煤, 且在 2007 年一度达到 万吨标准煤, 而缺口差额也在以年均 11.58% 的速度扩大 中国能源供需缺口呈逐年扩大趋势 能源消费结构不合理 所谓能源消费结构, 是指不同的能源在能源消费中的比例关系 能源分为可再生能源和不 可再生能源, 它们之间的区别就在于是否可持续地加以利用 中国的能源消费结构中, 煤炭资源所占的比重是最大的, 其次是石油, 然后是水电和核能, 2008 年它们的比例依次为 70.2% 18.8% 6.6% 和 3.6% 若按照是否可再生来划分的话, 可再 生能源 ( 仅水电 ) 所占的比例仅为 6.6%, 非可再生能源却高达 93.4% 从能源消费结构的发展趋势上来看, 年, 水电的比重小幅增加, 但依然很低 同期, 中国煤炭和天然气消费的比重也呈上升之势, 石油资源消费的比重有所下降, 核能比重基本没什么变化 石油消费比重的下降由煤炭以及天然气资源来填补了, 并未完全转向可再生的水电 也就是说, 中国经济社会的发展对煤炭资源的依赖依然十分严重 能源利用效率不高 39

40 经济增长方式分为粗放型和集约型两种 粗放型经济增长方式是指在生产要素质量 结构 使用效率和技术水平不变的情况下, 依靠生产要素的大量投入和扩张实现的经济增长 虽然中国的每万美元 GDP 能耗总体水平已经由 2000 年的 9.22 吨标准油降到 2005 年的 7.65 吨标准油, 但是中国经济增长的粗放型模式并为得到根本改变, 与世界先进国家相比, GDP 的增长主要还是依靠生产要素的加大投入 这一能耗水平比世界平均能耗水平高很多, 比中高等收入国家的水平更要高, 尤其是和像美法德英日这些发达国家相比, 差距甚大, 以 2005 年为例, 中国的每万美元 GDP 能耗是这几国的 7 倍左右, 是世界平均能耗水平的 3 倍多, 即使是与同为发展中大国的印度相比, 我们的能耗水平也比其 6.64 吨标准油每万美元的水平要高出很多 由此可见, 中国的能耗之高, 能源利用效率之低 产业结构不合理 整体而言, 第二产业能耗要比第三产业高许多 因此, 第二产业比重的大小以及第三产业 发展的完善与否将是影响能源消费量的一个重要方面 年, 中国第一产业在国内生产总值的比重是逐渐降低的, 第二 三产业所占比重是在上升的, 其中第二产业比重最大,2008 年为 48.62%, 然而第三产业占国内生产总值的比重自 2001 年以来却在 40% 左右徘徊不前, 甚至出现了比重下降的现象 中国的 GDP 大部分都是高能耗的第二产业构成的 而在世界发达国家中, 第三产业占国内生产总值的比重在 2000 年就已经达到了 60% 以上, 美国的这一比例竟高达 74.6%, 比中国 2006 年的比例高出 34.4 个百分点 即使是同为发展中大国的印度, 其第三产业在国内生产总值构成中的比重在 2007 年也已经达到 52.8%, 高出中国 12.6 个百分点 40

41 2.3 我国能源发展趋势 能源格局的变化是大势所趋 从国家能源局获悉, 我国确定了新的五年能源发展目标, 到 2015 年, 煤炭消费比重将比 2010 年下降约 5 个百分点 ; 天然气和非化石能源, 特别是非化石能源的比重将相应提高 这是国家能源局副局长吴吟在出席能源宪章组织的 全球能源治理需求与能源宪章潜力 部长级会议并作主旨发言时透露的 吴吟倡导, 建立更为公平有效的全球能源治理体系, 加强能源出口国 过境国和消费国的对话和沟通, 促进各方广泛参与全球能源治理 ; 维护世界能源安全, 倡导全民节能, 促进经济发展方式和生活消费模式转变 ; 大力发展风能 太阳能 生物质能等绿色能源, 发展智能电网和新能源汽车 新能源具有较大发展空间 全球化石能源的枯竭是不可避免的, 预计将在本世纪内基本开采殆尽 全球石油探明储量 可供生产的约 40a, 天然气和煤炭则分别可以供应 65a 和 155a 中国是世界能耗大国, 面临的 形势更加严竣, 未来的我国能源结构也将会发生较大的变化 据业内人士分析, 受扩大内需的政策影响, 新能源作为新兴产业, 在替代现有石油 煤炭等能源及节能环保方面有着重要的战略意义, 有望成为政策重点扶持的行业 对于中央为促进经济平稳增长的 4 万亿投资, 众多行业都希望可以从中分一杯羹 据预测,4 万亿元的巨额投资涵盖了对核电 风电 水电 环保等基础设施的建设, 而核电反过来也成为能源领域拉动内需的方向之一 我国把新能源放在十一五规划中重要的位置, 制定了一系列的政策, 鼓励生产消费可再生能源, 使其在一次能源生产总量中的比例由 06 年末的 7%, 提高到 2010 年的 10%, 进而到 2020 年的 16%,14 年内提高 9 个百分点 从各类新能源的发展规划来看, 未来 10~15 年内都有较大的发展空间 41

42 新能源信息化趋势 由于新能源产业的迅猛发展, 新能源企业的成长速度比较快, 新能源企业对于信息化的需 求也越发迫切起来, 无论是企业管理 企业体制 运营管理 产品设计 产品生命周期管理等, 都有迫切的需求 首先, 对于拥有众多下属企业和用户的大型集团性新能源企业来说, 与下属企业间沟通的统计报表和数据等工作量巨大, 而且其准确性将对企业的决策有很大的影响 在简化生产经营流程的同时, 更好地为客户提供周到服务, 将各种信息技术手段融入到整个业务流程中, 使企业在快速变化的市场中及时准确地获取经营管理信息, 降低运行成本 建立起集团层面统一 标准化的运营机制, 规范了内部管理, 为客户提供更好的服务 其次, 随着信息技术发展及应用的逐渐成熟, 中国新能源企业的信息化建设已经步入一个新的发展阶段 企业应用的日趋复杂化和个性化, 提升了对于 OA 产品的要求, 使其产品与服务日益朝着适应用户需求的方向发展 越来越多的 OA 企业正在根据用户多变 复杂的需求, 提供按需定制的产品和服务, 以方便用户适应日益激烈的竞争环境, 并取得市场竞争中的优势 能源低碳之路 : 旧能源改造 德勤中国研究主管 Ken Dewoskin 在 2010 年 4 月的 绿中有金 论坛, 面对 财经 记者 金子在哪里 的问题, 他举了个例子, 星巴克换了一种节能灯, 结果省了 20% 的电费 电还是原来的电, 但换一种使用方法, 能耗就下来了 制造企业更是如此, 生产同样的东西, 只要重新设计工艺流程, 就能大大下降低能耗 丹麦丹佛斯公司首席运营官 Kim Fausing 的观点也相似, 他认为新能源不可能替代传统能 源, 提高现有能源的能效才是低碳经济的现实之道 42

43 他说,20 年来丹麦的 GDP 增加了 60%, 但能源消费一点没增加, 靠的就是能效提高 比 如, 发电厂会产生废热, 不加利用, 它就是碳排放, 但废热可以用来供暖, 如果能把 12% 的废 热利用起来, 社区的供暖就解决了 印度环境部长拉梅什则说, 仅靠新能源来实现低碳经济 是一个浪漫的想法, 他在 4 月 10 日的低碳能源论坛上表示, 对以煤为主要能源的中国和印度而言, 要想减排 CO2, 清洁煤技术的作用比什么都大 拉梅什还强调了核能 他说, 一提到核能, 环保主义者就会皱眉头, 但核能或许蕴藏着最大的低碳潜能 中海油董事长傅成玉响应了拉梅什, 他对 财经 记者说, 实现低碳经济, 首先是节能, 然后才是新能源 煤炭是现实可见的能源, 可支持人类一百年以上的能源需求, 我们非常需要 在清洁煤技术上取得重大突破 2.4 能源科技开辟低碳经济通途 图 11 科技创新是解决能源问题的根本途径 随着低碳经济时代的到来, 能源结构调整和产业升级的步伐也在逐渐加快 而未来低碳经 济的发展道路, 科技支撑的力量不容小窥, 能源科技将开辟低碳经济通途 43

44 未来的能源体系正面临着向低碳 高效 环保的能源供应体系迅速转变的大势 向可持续 发展的能源体系过渡, 需要科技创新, 建立低碳能源技术支撑体系 尽管中国发展低碳经济面临着许多制约因素, 但科技创新是中国解决能源稳定供应和安全 保障的核心手段 国家能源局副局长孙勤在去年首届亚洲能源论坛上表示, 中国政府将一手抓 清洁能源的运用, 一手抓传统能源的改造升级 以风电 太阳能 地热 生物质能等为代表的新能源, 具有清洁 环保等特点, 这是发展 低碳经济的显著优势 目前, 世界新能源产业已具备相当规模, 新能源产业兴起的同时, 全球 范围内也正孕育着一场新能源的技术革命 随着全球能源结构的调整, 新能源科技进步方兴未艾, 传统能源升级改造的步伐仍需快马 加鞭 毋庸置疑, 能源更替是一个缓慢的过程 新能源被业界专家普遍认为是 2030 年后的产 业主流, 在相当长一段时间内, 传统能源仍将在世界能源格局的舞台上扮演重要角色 在新能源和传统能源交替更迭的发展机遇期, 实现传统能源的可持续发展, 必须推进科技 进步, 利用科技创新, 提高效能, 降低能耗, 向绿色经济方向转型 2010 年全国科技工作会议上, 不仅提出把新能源等战略性新兴产业培育成经济社会发展 主导力量, 也明确指出要为传统产业振兴提供科技支撑, 加快推广应用新技术 新产品, 提高 研发生产的信息化 智能化水平和安全保障能力, 促进传统产业技术改造和结构升级 可以预见, 优质和高效地利用传统能源, 加强科技攻关, 从源头上减少碳排放, 仍是未来可持续发展的一段很长的必经之路 目前, 我国业已启动大型油气田及煤层气开发等重大科技专项工程, 为保持中国原油 天然气产量快速增长插上了科技腾飞的翅膀, 以飞向广阔的低碳经济空间 44

45 当前, 低碳经济之路为全世界展现出美好而光明的前景 大力发展低碳经济正当其时, 同 时, 也为加快能源科技水平的提升带来了难得的契机 正如有关专家所言, 能源科技将进一步 为化解世界性能源和环境问题开辟途径 三 能源科技的发展形势 1 世界能源科技的发展形式 目前, 世界能源发展已进入新一轮战略调整期, 发达国家和新兴国家通过能源技术路线图的引导, 纷纷制定能源发展战略, 在大力开发可再生能源的同时, 提高化石能源开采和利用率, 减少有害物质和温室气体排放, 以实现低碳 清洁发展 进入 21 世纪, 随着世界经济从传统工业经济向知识经济转变, 决定一个国家国际竞争力的关键因素在于其科研能力 创新水平以及与两者相关的能力建设 发达国家和主要新兴国家都特别重视能源科技在能源战略中的地位和作用, 注重提高科技创新能力和促进科技成果的商业应用, 并将建立国家创新体系作为一项优先任务 能源工业既是国民经济的基础产业, 又是技术密集型产业, 因此, 能源科技创新体系在整个国家科技创新体系中占有十分重要的地位 能源科技创新具有战略性 公共性 前瞻性和系统性等特点, 需要持续高水平投入以及超前部署 投入大 重视基础研究以及政府投入比例高, 是发达国家在能源科技创新中占据领先地位的重要因素 通过不断强化政府的战略主导作用, 建设一流的实验室和研发基础设施, 培育具有世界领先水平的科技人员, 引导并激发企业技术创新动力, 加强能源科技国际合作等一系列措施, 发达国家形成了充满活力和竞争力的能源科技创新体系, 抢占了当前能源技术的制高点, 在核心技术的研发能力 知识产权等多个关键环节处于领先地位 在煤炭开采和开发方面, 矿井建设 露天开采和井工开采技术基本成熟, 先进制造 自动 控制 信息技术在煤炭生产中得到广泛应用 在煤层气开发利用方面, 高 中高浓度煤层 气利用技术已经成熟, 低浓度煤层气利用技术处于研究和示范阶段 45

46 在油气勘探开发方面, 复杂构造三维建模等技术得到广泛应用, 地震地质数据采集技术向四维方向发展, 处理 解释技术向叠前深度域方向发展 ; 测井技术向三维成像测井方向发展, 成像测井仪器向小型化 集成化和网络化方向发展 ; 高含水油田共享地模 虚拟表征等技术发展迅速, 低渗透油田超前注水压裂技术逐步配套完善, 稠油及超稠油热采技术有了系列化发展 ; 滩海和海上油田开发技术向平台一体化 作业智能化 设备高可靠方向发展 在加工与转化方面, 煤气化技术朝着大型化 高适应性 低污染 易净化方向发展 石油 加工更加高效 清洁并向化工领域延伸, 原油劣质化促进炼油技术进一步向集成化 精细 化方向发展 ; 车用燃料向超低硫 低烯烃 低芳烃 高辛烷值方向发展 在油气储运方面, 天然气管道输送向高压 大口径及网络化方向发展, 液化天然气技术已 成为长途运输和储备的重要手段 在火力发电方面, 超超临界机组向更高参数 ( 35MPa,700 ) 方向发展 ; 燃气轮机向更高初温 (1500 ) 方向发展 ; 以煤气化为基础的 IGCC 和多联产以及煤气化 - 燃料电池 - 燃气 - 蒸汽联合循环等高效 清洁的发电技术得到快速发展 在环保和减排方面, 除尘 脱硫 脱硝和 CO2 捕集技术向多元化 集成化方向发展 在水力发电方面, 已投入运行的常规水电机组和抽水蓄能机组最大单机容量分别达到 700MW 和 450MW, 水力发电机组正向高效 大容量方向发展, 主要坝型建设高度达到 200~ 300m 在水电开发研究中, 工程安全 河流的生态环境保护以及工程防洪 供水 灌溉及航运等综合利用都得到了高度重视 在输配电方面, 通过采用新技术对已有电网进行完善和技术升级并利用先进的新型输电和智能化技术, 提高能源利用效率和电网安全稳定水平 以能源梯级利用为特征的分布式电源改变了集中式发电和大规模传输的传统模式 超导和灵活输电 大规模储能等技术已成为优先发展方向 ; 智能电网技术发展迅速, 为改善电网运营的安全性 可靠性和经济性, 提高可再生能源利用率奠定了基础 46

47 在核能发电方面, 为了应对特大自然灾害及突发意外情况并提高核电安全性, 三代压水反应堆技术向非能动安全以及采取严重事故预防与缓解措施等方向发展 四代核电技术向固有安全和经济性 减少废物量 防止核扩散 提高核燃料循环利用率等方向发展 乏燃料的后处理和利用, 以及核废料的处理处置等技术也越来越受到重视 在风力发电方面, 风电机组朝着大型化 高效率的方向发展 已运行的风电机组单机最大 容量达到 7MW, 正在研制 10MW 以上风电机组 ; 海上风电已解决机组安装 电力传输 机组 防腐蚀等技术难题 在太阳能发电方面, 太阳能利用向采集 存储 利用的一体化方向发展 光伏并网逆变器 单机最大容量超过 1MW, 光伏自动向日跟踪装置已大量应用 ; 以光伏发电产生动力的太阳 能飞机已成功实现昼夜飞行 ; 太阳能热发电则以大规模吸热和储热作为关键技术 在生物质能应用方面, 生物质发电技术向与高附加值生物质资源利用相结合的多联产方向发展 ; 混烧生物质比例达到 20% 的 600MW 级发电机组已成功应用 ; 生物燃气技术向多元原料共发酵方向发展 ; 直燃热利用向高品质生物燃气产品发展 ; 燃料乙醇技术向原料多元化发展 ; 生物柴油技术向以产油微藻及燃料油植物资源为原料的方向发展 2 我国能源科技的发展形式 我国国民经济和社会发展十二五规划纲要 明确提出 十二五 时期是全面建设小康社会的关键时期, 是深化改革开放 加快转变经济发展方式的关键时期 要坚持把经济结构战略性调整作为加快转变经济发展方式的主攻方向 坚持把科技进步和创新作为加快转变经济发展方式的重要支撑 坚持把建设资源节约型 环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点 积极优化能源结构, 合理控制能源消费总量, 推动能源生产和利用方式变革 因此, 未来 我国能源发展必将从偏重保障供给为主, 向科学调控能源生产和消费总量转变 ; 从资源依赖型 47

48 的发展模式, 向科技创新驱动型的发展模式转变 ; 从严重依赖煤炭资源, 向绿色 多元 低碳化能源发展转变 ; 从各种能源品种独立发展, 向多种能源互补与系统的融合协调转变 ; 从生态环境保护滞后于能源发展, 向生态环境保护和能源协调发展转变 ; 从过度依赖国内能源供应, 向立足国内和加强国际合作转变 改革开放以来, 我国积极引进和吸收发达国家比较成熟的先进技术成果, 并在此基础上进行了再创新, 极大地推动了我国的科技创新工作, 在较短时期内缩短了与发达国家的差距 能源科技装备水平得到了显著提高, 在勘探与开采 加工与转化 发电和输配电等方面形成了较为完整的产业体系, 装备制造和工程建设能力进一步增强, 同时在技术创新 装备国产化和科研成果产业化方面都取得了较大进步 在煤炭开采和开发方面,4~6m 厚煤层年产 600 万吨综采技术与装备和特厚煤层年产 800 万吨综放开采技术与装备已实现国产化并成熟应用 煤矿瓦斯治理 灾害防治取得突破, 2010 年百万吨死亡率下降到 煤层气规模化开发取得突破,120MW 瓦斯发电厂已投产发电 400 万吨 / 年选煤厂洗选设备已基本实现国产化, 重介质选煤等技术得到广泛应用 初步形成了具有自主知识产权的煤炭直接液化技术, 年产百万吨直接液化生产线已投入试运行 在油气勘探和开发方面, 已掌握常规油气资源评价 盆地 - 区带 - 目标优选 陆相碎屑岩储层特征分析 海上集束勘探 海上高分辨率地震勘探等核心技术 复杂山地 沙漠 黄土塬等地震勘探配套技术 低孔低渗低阻油气层和酸性火成岩测井解释技术 优快钻井技术 超深井钻机装备 地质导向钻井技术, 以及高含水油田分层注水及聚合物驱技术 低渗透油田超前注水和开发压裂技术 中深层稠油注蒸汽吞吐及蒸汽辅助重力泄油 (SAGD) 技术 高压凝析气田高压循环注气技术等达到国际先进水平 在油气加工与输运方面, 炼油工业已形成完整的石油炼制技术创新体系, 能够完全依靠自 主技术建设千万吨级炼油厂, 主要炼油技术达到国际先进水平 在油气储运方面, 能够设 计 建设和运营大口径 高压力 长距离输气管道, 顺序输送 4~5 个品种的长距离成品 48

49 油管道, 以及冷热油顺序输送的原油管道 ; 研制成功 14.7 七立方米 LNG 运输船, 解决了 我国进口 LNG 运输瓶颈问题 在火力发电方面, 随着一批大容量 高参数火电机组的相继建成投产,600 超超临界机组数居世界首位, 机组发电效率超过 45% 具有自主知识产权的 1000MW 级直接空冷机组已投入运行 ;300MW 级亚临界参数循环流化床锅炉 (CFB) 已大批量投入商业运行,600MW 级超临界 CFB 正在开发建设中 用于分布式热电冷联产的 100kW 和 MW 级燃气轮机关键技术已取得部分研究成果 ; 具有自主知识产权气化技术的 250MW 级 IGCC 机组开始建设示范项目 燃煤烟气捕集 12 万吨 / 年 CO2 示范装置已投入运行 在水力发电方面, 已建成世界最大规模的三峡水电站 世界最高的龙滩碾压混凝土重力坝和水布垭面板堆石坝, 正在建设世界最高的锦屏一级混凝土拱坝和双江口心墙堆石坝 掌握了超高坝筑坝 高水头大流量泄洪消能 超大型地下洞室群开挖与支护 高边坡综合治理以及大容量机组制造安装等成套技术 在输配电方面, 大容量进距离输电技术 电网安全保障技术 配电自动化技术和电网升级关键技术等均取得了显著进展 1000kV 交流试验示范工程和 ±800kV 直流示范工程均已成功投运 电网自动化水平逐步提高, 先进的继电保护装置 变电站综合自动化系统 电网调度自动化系统以及电网安全稳定控制系统得到广泛应用, 电网供电可靠性大幅提高 间歇式电源并网和储能技术研究已取得初步成果 相对发达国家, 我国在新能源技术领域起步较晚, 近几年政府发挥引导作用, 激发了国内 巨大的市场需求, 通过引进消化吸收和自主研发, 核能 风能 太阳能和生物质能的利用 都取得了较快发展 在核能发电方面, 已具备自主设计建造 300MW 600MW 级和二代改进型 1000MW 级压水堆 核电站的能力, 正在开展三代核电自主化依托工程建设 自主研发了 10MW 高温气冷实验 堆, 正在建设 200MW 高温气冷堆示范工程 快堆技术的开发也取得重大进展, 中国实验快 49

50 堆 (CEFR) 已实现临界和并网发电, 正在推进商用示范快堆的建设 先进核燃料元件已实 现国产化制造 乏燃料后处理中试厂已完成热试 在风力发电方面, 风电机组主要采用变桨 变速技术, 并结合国情开发了低温 抗风沙 抗盐雾等技术 3MW 海上双馈式风电机组已小批量应用,6MW 机组已经下线 在太阳能发电方面, 已形成以晶硅太阳能电池为主的产业集群, 生产设备部分实现国产化 ; 薄膜太阳能电池技术已开始产业化 已掌握 10MW 级并网光伏发电系统设计集成技术, 研制成功 500kW 级光伏并网逆变器 光伏自动跟踪装置 数据采集与进程监控系统等关键设备 太阳能热发电技术在塔式 槽式热发电和太阳能低温循环发电等方面取得了重要成果 四 智慧能源解析 1 什么是智慧能源? 1.1 智慧能源的历史沿革 从全球范围来看, 欧盟很早就关注全球气候变暖问题, 率先发展智慧能源 ; 美国作为信息 技术和能源技术最先进的国家, 其智慧能源的步伐走得最快 ; 日本作为技术强国也不甘落后, 智慧能源技术或将超过欧美 中国虽然起步较晚, 但发展的速度和规模也令世界瞩目 美国前副总统阿尔 戈尔曾说, 就像互联网的推出引发了强大的信息经济问世一样, 电力 网络或智能电网的开发将促使动态 全新 可再生能源经济的诞生 2003 年 6 月 23 日, 欧洲议会和欧洲理事会发布了 智慧能源 欧洲 (2003~2006 年 ) 计划, 旨在为地方 区域和国家级的涉及可再生能源 能源效率 交通运输和国际合作领域的激励计划提供财政支持, 预算为 2 亿多欧元 之后, 第二个 智慧能源 欧洲 (2007~2013 年 ) 计划也已发布, 预算为 7 亿多欧元 除此之外, 欧盟各成员国也在推动自身的智慧能源发展 例如, 德国联邦政府经济和技术部已将其新制定的未来能源规划命名为 能源互联网, 主旨是建立一个基于信息和通信技术 可实现自我调控的高效能源系 50

51 统 ; 英国已提出要转向智慧能源系统, 大力推进智能电网建设, 并计划让智能电表走入千 家万户 2008 年, 奥巴马提出了美国新能源政策, 引发了市场对节能环保新能源的高度关注 奥巴 马的新能源政策主要包括以下几个方面 : 一是未来 10 年投资 1500 亿美元开发清洁能源 ; 二是开启 总量控制和碳排放交易 计划, 每年制定温室气体排放目标, 在 202O 年前将 温室气体排放降至 199O 年的水平, 到 2050 年再减少 80%; 三是建立 全国低碳燃料标准, 开发和使用 清洁碳技术, 到 2012 年, 确保 10% 的电 力来自可再生资源, 到 2025 年该比例达到 25%; 四是为购买清洁能源汽车者提供 7000 美元的减税, 到 2015 年, 使 l00 万辆美国产混合 燃料车上路 奥巴马能源新政引发了全世界对于智能电网的关注热潮, 各国都看到了它将改变人类文明进程的力量, 相信它将是一次新的互联网式的革命 中国对此也非常重视, 国家电网公司提出建设 统一坚强智能电网, 电力系统关于发展智能电网的研究和讨论越来越广泛, 越来越深入, 中国的电力专家们不断到世界各国与电网专家进行探讨, 研究智能电网的定义 形态 关键技术和建设规划等等 2009 年,IBM 在全球范围内正式推出其全新战略理念 智慧星球 在 智慧星球 战略架构中,IBM 立足于构建一个智慧的综合的地球信息系统, 推出各种 智慧 解决方案, 包括智慧能源系统 智慧金融和保险系统 智慧交通系统 智慧零售系统 智慧食品系统 智慧货运系统 智慧医疗保健系统 智慧气候系统 智慧石油和天然气领域 智慧水系统 等等, 从而有效解决全球一体化背后的高昂 成本 51

52 智慧能源作为一个概念, 是 IBM 提出的建设 智慧星球 战略中的一个重要组成部分 2009 年 4 月 20 日, 美国在佛罗里达州启动了 迈阿密智能能源 项目, 这是全美国最广 泛的智能电网项目, 旨在使用美国联邦政府的经济刺激基金, 在未来两年内刺激产生 2 亿 美元的综合投资, 加强该地区的 智能电网 和可再生能源建设 2009 年 11 月, 国家能源局与中国国际经济交流中心签订了中国智能能源网发展模式和实 施方案的课题研究合同 ;2010 年 8 月, 该研究成果发布, 得到国内外专家的一致好评, 其 负责人受邀制定国际智能能源网络标准与规范 2010 年 4 月, 日本经济贸易产业省启动 智慧能源共同体 计划, 其范围涵盖能源 社会基础设施和智能电网等领域, 将首先在横滨 丰田 关西 北九州四座城市具体实施 ; 东京 大阪则开始 智慧能源网 演示实验 日本的 智慧能源共同体 智慧能源网 项目将通过智能化的信息交换与控制系统, 协调电力 热能与运输方面的能源使用, 实现区域内不同来源的电力与热能的相互转换, 进一步提高可再生能源在总能耗中的比重 凭借这两个项目, 日本智慧能源技术或将超过欧美 2010 年 9 月 23 日, 美国能源部长朱棣文在智能网络全球论坛上发表演讲, 提出了美国发 展智慧能源的最新战略, 即建立 21 世纪的能源网络, 该战略的重点, 包括发展可再生能 源接入 大规模储能 用户端管理 智能电网 数据与信息安全 智能建筑等内容 2011 年 3 月, 美国政府发布 能源安全未来蓝图, 全面勾画了国家能源政策, 并提出发展新能源和可再生能源 重点普及发展智能电网 分布式能源及可再生能源 超导 蓄能 新技术汽车等面向智慧能源的能源战略 一时间, 智慧能源 和 智能电网, 迅速成为世界能源界的热门话题 1.2 智慧能源的概念解析 图 10 智慧能源 52

53 何谓 智慧能源? 与传统能源相比, 智慧能源的根本性突破又在哪里? 全世界对智慧能 源如此关注, 其终极目的又何在呢? 我们知道, 能源的发展经历了柴草 煤炭 石油 核能 可再生新能源等多个阶段, 其间 又面临过两次能源危机 从人类生存与发展最具有决定性意义的三个要素 : 物质 能量和信息 看, 智慧能源轻松占据了二个 : 能量与信息 从发现煤 石油 天然气等一次性能源, 到研究利用风能 太阳能 地热能 潮汐能等可再生能源, 智慧能源的根本性突破在于将信息化技术运用到能源革命中, 并以此推动能源的再认识 再运用, 其目的是保障社会发展所需能源的最经济供给, 并根据各地不同能源分布情况, 自动选择最优的能源组合和供需方式 从全球范围来看, 不同国家以不同的方式研究和实践智慧能源, 由于发展的需求和追求的 目的不同, 对智慧能源的理解和认识也不尽相同 在智慧能源的一系列概念中, 除了时下比较 热门的智能电网概念, 智能能源网也随之而出, 有学者甚至又提出了能源 2.0 的概念 总的来看, 智慧能源是指采用具有长期成本效益的方法, 利用计算机 电子 和先进材料等信息化工具, 致力于提高能源利用效率, 并尽量减少对环境的影响 ( 摘自 : 瞭望新闻周刊 2011 年第 31 期 能源的下一个路口 ) 53

54 很多人把这个概念简单地理解为低碳技术 +IT 技术的耦合 事实上, 在智慧的背后, 隐藏 的是贯穿在能源生产 配送 供给 使用各个环节的综合性解决方案 1.3 智慧能源的要素 智慧能源是经济发展和环境保护间的润滑剂, 并以可持续性和平衡性促进两者间的和谐发 展 政府 市场 信息技术 新能源是智慧能源强大的四轮驱动, 并在智慧能源的革命化进程 中或冲锋陷阵 或吹响号角, 定义不同的作用 政府作为智慧能源的主导者, 首当其冲在这场革命中承担起最重要的角色, 具体表现 为制订能源经济政策 把控发展方向 建设示范基地等 而市场则是智慧能源的实践土壤, 利用市场规律 价格杠杆等, 自动调节能源配置, 以达到协同优化 信息技术是智慧能源的支撑, 依赖于互联网 物联网乃至能联网的发展, 智慧能源必 将推动多种新能源的兴起 新能源则是彻底解决能源和环境问题的终极武器, 虽然目前新能源尚不能占据主导地 位, 但以发展的眼光看, 新能源必然成为人类能源的主要来源 1.4 智慧能源的特点 智慧能源发挥作用, 实现的是信息与能源的双向流动, 需要信息技术和能源技术的深度融合 它可以借助信息手段, 发现并对能源故障做出反应, 快速解决问题, 减少经济损失 ; 帮助商业 工业和居民等消费者直观地观察到能源消费的数量与价格, 进而选择最适合自己的能源方案 ; 提供彻底的安全性, 避免能源质量问题 ; 适应各类设备的耗能需求, 适应所有的能源种 54

55 类和能源储存方式 ; 改进建成系统, 以提供更多的能量, 或建设少许新的基础设施, 花费很少 的运行维护成本 由此可见, 智慧能源至少突出了三个方面的特点 一是强调信息化的手段, 结合计算机 电子和先进材料等方面的技术进步, 不断向能源领 域进行渗透 ; 二是强调智能化的过程, 使能源的储存 运输和使用更加智能, 为相关者提供更多的便利 ; 三是强调多样化的目的, 包括更低的成本 更高的能源利用效率 更少的环境污染等, 重 视能源的经济性 高效性和环保性 1.5 智慧能源的实现 智慧能源是能源革命进程中的伟大构想, 如何实现智慧能源 如何选择合适的切入点以启 动智慧能源的工作? 我们认为可从以下方面着手 : 第一阶段, 认知 实现智慧能源必须对能源自身 ( 包括供应和使用 ) 有准确的认知, 而能源在线监测是实现 准确认知的必然途径 能源的在线监测既包括用户端的实时需求监测, 也包括输送端的供应能力监测, 当然也涵盖传输过程的损耗监测, 即整个体系的实时在线监测 通过这种监测, 用户端可以清楚地认识到不同时段 不同终端设备 不同生产工序等各个方面的能耗数值, 这些基础数据, 在准确认知了能源需求的同时, 又为后续能源管理提供最有效的数据支持 55

56 第二阶段, 经济化 即实现单个能源用户自身的用能管理, 从而使自身的用能成本在满足需求的前提下实现最经济化 在需求准确认知的情况下, 不论是家庭用户还是企业用户, 都可以根据在线监测的数值, 匹配不同的能源政策 ( 如分时段电价等 ), 调整自身生活习惯 用电方式或生产管理 工艺流程, 以实现经济化的能源使用 第三阶段, 动态需求响应 能源的需求方通过在线监测和用能管理, 能够根据各种能源的供应商情况和价格, 动态提 交需求量 而能源的供应端, 就可以根据需求量调整生产供应 减少供大于需的浪费, 达到供 与需的最市场化的平衡与运用 第四阶段, 优化协同 在需求响应和能联网的基础上, 实现能源供应和需求的优化与协同 不同用能主体之间可以根据区域内的各种能源供应数量 价格 趋势等, 以及分布式能源的实时供应量, 动态控制能源供应和需求 不同的用能主体之间也可以实现能源的互供互补, 真正实现智慧能源, 发挥等量能源的最大经济效用 2 为什么要提倡智慧能源? 2.1 全球能源的下一个路口 从中国电荒到全球油价节节攀升 日本核设施瘫痪, 种种迹象表明, 我们长期被化石燃料 和核能主宰的能源经济正缓慢步入一个危险而不稳定的时代 56

57 多少年来, 我们都把能源当作一件理所当然的事情, 觉得我们随时可以以合理的价格获得 无穷无尽的能源 但由于近年来对能源供应安全问题的担心以及对气候变化的认识, 我们需要 新的技术来帮助我们适应新的情况 不加控制的气候变化会导致干旱 气温变化和洪水, 破坏全球经济和生态系统 如果我们 想避免这些灾难性情景的出现, 那我们就需要一个新的能源基础架构, 采用可再生的能源, 如 生物能源 风能 海浪和潮汐能以及太阳能, 使用这些能源不会加剧全球变暖 另一个挑战是可再生能源所提供的能源的多变性 : 风能随天气的变化而变化, 而潮汐能虽 然可以预测, 但只能在部分时间满足高峰需求 消费者习惯于随时获得能源, 如果他们因为风 小了而不能使用吹风机, 或因为潮汐状况不佳而不能看电视, 他们会感到无法适应 未来的能源网络可能将会是一个不同技术和方法的组合, 以确保其灵活性和可靠性 作为 系统的一部分, 细小的变化将给整个系统带来全局性的影响 人类后石油时代低碳节能的载体和路径是什么? 在光时代的 LED 技术成熟的今天, 在 IT 云计算 物联网初见端倪的中国, 能源的下一个路口与智能科技不期而遇,IT 革命和能源技术革命的融合就像两条巨大的河流汇入一起 能源互联, 将超越想象释放更多的人类潜能 今后, 水务 电力 燃气, 甚至热力等能源都要构建智能网络, 而一旦建成, 这一庞大的系统将会在推广可再生能源和新能源 智能化调峰方面发挥重要作用 作为新兴的事物, 智慧能源已经是全世界面临的下一个能源路口 2.2 智慧能源的作用与价值 新能源给我们带来了巨大的挑战, 到今天为止, 我们看到的技术进步还不是一个实质 最 大的技术进步是下一步的智慧能源革命 57

58 智慧能源是高于传统行政手段与经济手段的能源管理方式, 借助于信息化技术, 它更强调 人作为世界改造者的主观能动性与参与性 共享性 智慧能源是智慧城市必不可少的组成部分, 涵盖了电能 煤 水 气等多种能源, 在能源使用中起到了高效节能的优化作用 比如在电力交易市场体制比较完备的美国, 电能的价格和实时负荷密切相关 像零售业巨头沃尔玛这样的耗电大户, 可以按自身运营需要以事先商定的价格购买电能使用权 那么当发生电网负荷迅速增加而导致电价发生较大波动时, 沃尔玛就可以选择根据能源管理系统的精密测算, 动态缩减自身的用电需量, 从而把缩减下来的电能使用权卖给其他电力需求方 这样, 沃尔玛在节省电费的同时, 还可获得电价差额带来的收益 再比如 智慧的水资源管理 : 水资源生态系统不仅仅是水利 环保部门或水资源行业关注并参与建设的, 而是由政府部门 水行业 工业 农业和居民各方共同参与的活动 除了流域水质本身的信息之外, 水资源管理链条上各个相关部门必须借助于其他很多信息, 参考大量数据做出分析决策, 数据背后对于关联性的洞察才可能带来更大的价值 比如 : 地理信息 沿河分布的企业 工厂信息 天气的信息 智慧能源将水 电 气, 甚至热力等能源构建智能网络, 不仅要求各品种能源实现智能化, 而且还需要将不同能源品种网络有机整合, 形成跨能源品种的能源生产 流通 ( 交易 ) 消费 网络 此外, 可以解决由于新能源并网带来的调峰问题和能源适应性不够的问题 智慧能源的推出也是为可再生能源和新能源的大发展奠定并网基础, 以便于实现更大程度地利用智能能源网可再生能源与新能源 奥巴马的能源变革之于传统变革不同之处就在于它实质上是催生了新的产业革命 技术革命和思想革命, 这三个革命的核心就是思想大革命 为此, 一个国家占领新的全球制高点的能力也就取决于它颠覆习惯的能力和思想的改变程度 对于中国而言, 这个革命的第一要务就是需要有效地调整三十年改革开放以来形成的诸多的经济运行习惯和结构, 构建世界上最富活力的创新社会, 据此才能确保中国将新的产业革命 技术革命和思想革命的宏大体系付诸实践, 建立适合自身的发展战略, 改变中国公众和企业的能源消费方式和生产方式, 并力争取得全球领导地位 58

59 由此, 智慧能源概念的提出和智能能源网建设的核心是这个体系标准的建造, 而且这个标 准的建造也是当代知识产权的最高创造, 具有无与伦比的回报价值, 同样是检验国家能源思想 创新能力的标志 随需应变 适度匹配, 我们完全有理由相信, 随着智慧能源的深入应用和推广, 困扰人类 社会发展的能源瓶颈将一一克服, 人类终将以自己的智慧迎来能源的文明时代, 我们的家园必 将迎来经济与环境可持续发展的绿色时代 2.3 智慧能源的内涵 智慧能源提倡以生态环境的可持续为前提, 以经济社会的可持续发展为目标, 建立科学合 理的能源生产方式和消费模式以及相应的激励机制和约束机制, 其内涵主要体现在以下几个方 面 : 技术创新 制度革新和可持续发展 技术创新 : 以能源的可持续利用为目标, 运用先进的新技术 新工艺 新设备, 大力 发展清洁能源, 积极开发可再生能源和新能源, 优化能源消费结构, 提高能源的使用 效率 制度革新 : 以经济社会的可持续发展为目标, 在运用先进的新技术 新工艺 新设备 开发利用能源的同时, 建立相应的激励机制和约束机制, 制定与能源开发利用相关的 法律法规, 最终实现经济 社会和环境的和谐发展 可持续发展 : 在能源开发利用的过程中, 始终重视生态环境的保护, 并不断完善能源 的开发利用模式和激励约束机制, 减缓能源瓶颈制约和生态环境压力, 实现人类社会 与自然的可持续发展 59

60 五 智慧能源发展现状 1 智能能源网发展 我国率先提出智能能源网概念, 并已基本理清智能能源发展体系 模式和方案 专家认为, 建设智能能源网将使我国能源效率提高至少 15%, 同时还将引领传统的互联网等产业转型升级 据介绍, 智能能源网是指利用先进的通讯 传感 储能等技术, 对传统能源的流程架构体系进行改造和创新, 建构新型能源生产 消费的交互架构, 形成不同能源网架间更高效率能源流的智能配置和交换 据介绍, 如果全球主要经济体系推进智能能源网建设, 以 2009 年全球能源消费近 110 亿吨油当量而论, 大约全球每年可节省 10 多亿吨标准油 智能能源网是指集成利用新架构 新技术 新服务和新产品, 将孤岛型 行业性的能源网络及相关能源载体, 按照可以升级的通用语义 语法和协议提升为互动运转的智能体系, 以更为高效 经济 安全的模式, 实现能量生产 输送 储备 消费和服务的智能运转 ; 实现不同能源网络和能源载体的智能配置 互操作性和能源体系的智能化管理, 以满足不断进步的社会需要 这个学说还包括智能能源网的四大系统 五个技术通道 八个子网络 十要素流程模型等 2010 年 9 月 23 日美国能源部部长朱棣文在智能网络全球论坛 (2010 GridWise Global Forum) 上发表演讲, 提出了美国发展智能能源的最新战略, 即建立 21 世纪的能源网络 (Toward a 21st Century Grid), 该战略重点包括发展可再生能源接入 大规模储能 用户端管理 智能电网 数据与信息安全 智能建筑等内容 美国联邦能源监管委员会 (FERC) 主席韦林霍夫也称 要打一场不可缺少的战争, 建立需方参与的智能能源网络 发展智能能源(Smart Energy) 已经成为美国政府部门 行业协会及产业界新的战略共识 德国联邦政府经济和技术部 (FMET) 已将其新制定的未来能源规划命名为 能源互联网, 即 E-Energy, 其主旨是建立一个基于 ICT 技术 ( 信息和通信技术 ) 可实现自我调控的高效能源系统 目前,E-Energy 项目重点开展三方面工作 : 其一是创立一个虚拟电子化的 便于各方参与交易的能源市场 ; 二是建立能源互联网中各子系统 ( 如发电系统 配电系统 用户端系 60

61 统等 ) 及各设备之间的数字化连接, 实现对能源互联网运营过程及各工作设备状态的监控 分 析与维护 ; 三是建立在线的能源市场及交易系统, 实现能源市场行为的实时运行 日本经济贸易产业省 (METI) 于 2010 年 4 月启动 智能能源共同体 (Smart Community) 计划, 其职责范围涵盖能源 社会基础设施和智能电网等领域, 并将首先在横滨 丰田 关西 北九州等四座城市具体实施 ; 东京 大阪则开始 智能能源网 演示实验 日本的 智能能源共同体 智能能源网 项目将通过智能化的信息交换与控制系统, 协调电力 热能与运输方面的能源使用, 实现区域内不同来源的电力与热能的相互转换, 进一步提高可再生能源在总能耗中的比重, 以此作为履行 2020 年减排 25% 承诺的重要举措 各国在借鉴互联网的发展经验之中, 都非常重视将能源体系智能化的发展上升为国家创新 战略, 改革模式可以概括为优先设计架构 制定路线图并推进试点 美国 日本 澳大利亚 韩国 意大利等国都规划了初步的技术发展路线图, 确立了国家行动战略 2 智能电网发展 自从提出了 智慧能源 的概念以来, 各种智慧能源的相关概念 : 如智慧的电能 智慧的 水资源 智慧的燃气 智慧新能源等等也相继逐渐普及开来 其中, 智慧电网 和 分布式 能源 的建设最为如火如荼 智能电网 (smart power grids), 就是电网的智能化, 也被称为 电网 2.0, 它是建立在集成的 高速双向通信网络的基础上, 通过先进的传感和测量技术 先进的设备技术 先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用, 实现电网的可靠 安全 经济 高效 环境友好和使用安全的目标, 其主要特征包括自愈 激励和包括用户 抵御攻击 提供满足 21 世纪用户需求的电能质量 容许各种不同发电形式的接入 启动电力市场以及资产的优化高效运行 61

62 2005 年, 坎贝尔发明了一种技术, 利用的是 (Swarm) 群体行为原理, 让大楼里的电器互相协调, 减少大楼在用电高峰期的用电量 坎贝尔发明了一种无线控制器, 与大楼的各个电器相连, 并实现有效控制 比如, 一台空调运转 15 分钟, 以把室内温度维持在 24 ; 而另外两台空调可能会在保证室内温度的前提下, 停运 15 分钟 这样, 在不牺牲每个个体的前提下, 整个大楼的节能目标便可以实现 这个技术赋予电器于智能, 提高能源的利用效率 2006 年欧盟理事会的能源绿皮书 欧洲可持续的 竞争的和安全的电能策略 (A European Strategy forsustainable,competitive and SecureEnergy) 强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向 这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术 2006 年中期, 一家名叫 网点 (Grid Point) 的公司最近开始出售一种可用于监测家用 电路耗电量的电子产品, 可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量 这个电子产品具有 了一部分交互能够, 可以看作智能电网中的一个基础设施 2006 年, 美国 IBM 公司曾与全球电力专业研究机构 电力企业合作开发了 智能电网 解决方案 这一方案被形象比喻为电力系统的 中枢神经系统, 电力公司可以通过使用传感器 计量表 数字控件和分析工具, 自动监控电网, 优化电网性能 防止断电 更快地恢复供电, 消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置 这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案, 标志着智能电网概念的正式诞生 2007 年 10 月, 华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目, 并规划了从 2008 年至 2030 年的 三步走 战略, 即 : 在 2010 年初步建成电网高级调度中心,2020 年全面建成具有初步智能特性的数字化电网,2030 年真正建成具有自愈能力的智能电网 该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域 2008 年美国科罗拉多州的波尔得 (Boulder) 已经成为了全美第一个智能电网城市, 每户家 庭都安装了智能电表, 人们可以很直观地了解当时的电价, 从而把一些事情, 比如洗衣服 烫 62

63 衣服等安排在电价低的时间段 电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源 同时, 变电站可以收集到每家每户的用电情况 一旦有问题出现, 可以重新配备电力 2008 年 9 月 Google 与通用电气联合发表声明对外宣布, 他们正在共同开发清洁能源业务, 核心是为美国打造国家智能电网 2009 年 1 月 25 日美国白宫最新发布的 复苏计划尺度报告 宣布 : 将铺设或更新 3000 英里输电线路, 并为 4000 万美国家庭安装智能电表 美国行将推动互动电网的整体革命 2 月 2 日能源问题专家武建东在 全面推动互动电网革命拉动经济创新转型 的文章中, 明确提出中国电网亟须实施 互动电网 革命性改造 2009 年 2 月 4 日, 地中海岛国马耳他在周三公布了和 IBM 达成的协议, 双方同意建立一个 智能公用系统, 实现该国电网和供水系统数字化 IBM 及其合作伙伴将会把马耳他 2 万个普通电表替换成互动式电表, 这样马耳他的电厂就能实时监控用电, 并制定不同的电价来奖励节约用电的用户 这个工程价值高达 9100 万美元 ( 合 7000 万欧元 ), 其中包括在电网中建立一个传感器网络 这种传感器网络和输电线 各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据, 让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题 IBM 将会提供搜集分析数据的软件, 帮助电厂发现机会, 降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量 2009 年 2 月 10 日, 谷歌表示已开始测试名为谷歌电表( PowerMeter )的用电监测软件 这是一个测试版在线仪表盘, 相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施 2009 年 2 月 28 日, 作为华北公司智能化电网建设的一部分 华北电网稳态 动态 暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收 这套系统首次将以往分散的能量管理系统 电网广域动态监测系统 在线稳定分析预警系统高度集成, 调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换, 便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持 此外, 该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台, 能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平 63

64 美国谷歌 2009 年 3 月 3 日向美国议会进言, 要求在建设 智能电网 (Smart Grid) 时采 用非垄断性标准 2010 年 1 月 12 日, 国家电网公司制定了 关于加快推进坚强智能电网建设的意见, 确 定了建设坚强智能电网的基本原则和总体目标 3 分布式能源发展 分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式, 可独立运行, 也可并网运行, 是以资源 环境效益最大化确定方式和容量的系统, 将用户多种能源需求, 以及资源配置状况进行系统整合优化, 采用需求应对式设计和模块化配置的新型能源系统, 是相对于集中供能的分散式供能方式 国际分布式能源联盟 WADE 对分布式能源定义为 : 安装在用户端的高效冷 / 热电联供系统, 系统能够在消费地点 ( 或附近 ) 发电, 高效利用发电产生的废能 -- 生产热和电 ; 现场端可再生能源系统包括利用现场废气 废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统 国内由于分布式能源正处于发展过程, 对分布式能源认识存在不同的表述 具有代表性的主要有如下两种 : 第一种是指将冷 / 热电系统以小规模 小容量 模块化 分散式的方式直接安装在用户端, 可独立地输出冷 热 电能的系统 能源包括太阳能利用 风能利用 燃料电池和燃气冷 热 电三联供等多种形式 第二种是指安装在用户端的能源系统, 一次能源以气体燃料为主, 可再生能源为辅 二次能源以分布在用户端的冷 热 电联产为主, 其它能源供应系统为辅, 将电力 热力 制冷与蓄能技术结合, 以直接满足用户多种需求, 实现能源梯级利用, 并通过公用能源供应系统提供支持和补充, 实现资源利用最大化 丹麦是世界上能源利用效率最高的国家, 自 1990 年以来, 丹麦大型凝气发电厂容量没有增加, 新增电力主要依靠安装在用户侧的 特别是工业用户和小型区域化的分布式能源电站 ( 热电站 ) 和可再生能源项目, 热电发电量占总发电量的 61.6% 2005 年 7 月, 丹麦政府宣布计划铺设全球最长的智能化电网基础设施, 这将使分布式能源系统成为丹麦主要的供电渠道 64

65 丹麦对于分布式能源采取了一系列明确的鼓励政策, 先后制定了 供热法 电力供应法 和 全国天然气供应法 等, 在法律上明确了保护和支持立场 电力供应法 规定, 电网公司必须优先购买热电联产生产的电能, 而消费者有义务优先使用热电联产生产的电能 ( 否则将做出补偿 ) 1988 年, 荷兰启动了一个热电联产激励计划, 制定了重点鼓励发展小型的热电机组的优惠政策 实践证明, 荷兰的分布式能源为电力增长做出巨大贡献, 热电联产装机容量由 1987 年的 MW 猛增到 1998 年的 MW, 占总发电量的 48.2% 荷兰实行了能源税机制, 标准为 6.02 欧分 /kwh, 但绿色电力可返还 2 欧分 荷兰颁布了新的 电力法, 赋予分布式能源 ( 热电联产 ) 特别的地位, 使电力部门须接受此类项目电力, 政府对其售电仅征收最低税率 由荷兰能源分配部门起草的 环境行动计划 中, 电力部门将积极使用清洁高效能源技术以承担其对环境的责任 其中分布式能源是最为重要的手段, 将负担 40% 的二氧化碳减排任务 日本是亚洲能源利用效率最高的国家, 自 1981 年东京国立竞技场第一号热电机组运行起, 截至 2000 年, 分布式能源项目共 个, 总容量 MW 分布式能源能够在日本快速发展, 关键是政府的有效干预 1986 年 5 月日本通产省发布了 并网技术要求指导方针, 使分布式能源可以实现合法并网 1995 年 12 月又更改了 电力法, 并进一步修改了 并网技术要求指导方针, 使拥有分布式能源装置的业主, 可以将多余的电能反卖给供电公司, 并要求供电公司为分布式能源业主提供备用电力保障 此外, 分布式能源业主不仅能够得到融资 政府补贴等优惠政策, 还能享受减免税等鼓励 美国在 1978 年颁布公共事业管理政策法后, 正式开始推广建设分布式能源系统 目前, 美国已有 多座分布式能源站 美国计划到 2020 年一半以上新建办公或商用建筑采用分布式能源系统, 同时 1.5% 现有建筑进行改建分布式能源站 按照美国能源部 CCHP 2020 纲领的描述, 部分新建建筑采用 CCHP 后, 美国 CO2 可以减排 19% 1987 年美国颁发能源法, 明确电力公司必须收购热电联产的电力产品, 其电价和收购电 量以长期合同形式固定 并于 2001 年为热电联产系统提供税收减免和简化审核等优惠政策 美国西部各州的电力企业已开始将提高能源利用率列为长期资源投资战略中的重要一环 在华 65

66 盛顿州, 电力公司 PG&E 计划通过投资研发高效节能技术来增强分布式能源系统, 通过分布式 能源系统来满足未来 50% 的能源需求 我国分布式能源系统的应用刚刚起步, 国内的一些科研单位 高校 供电部门等正在开展这方面的研究, 有些已有工程及产品, 如中科院在西藏建立了多座小型太阳能光伏发电系统 ( 总量达 420 kw) 另外, 还开始了分布式能源的模型研究 分布式能源并网系统研究 储能产品的开发等 随着我国能源结构的调整及天然气在能源利用中比重的不断增加, 以及风能 太阳能 生物能源发电的兴起, 分布式供电系统在我国广泛引起重视, 目前, 我国以天然气为燃料的分布式能源系统建设已进入实质性开发实施阶段, 在北京 上海 广州等大城市的居民小区 商城楼宇 大学城都有一批热 电 冷联产示范工程投运 如 : 上海浦东国际机场能源中心 kw 燃气轮机热电联供项目 ; 上海黄埔区中心医院 kw 燃气轮机热电联供项目 ; 北京中关村软件园热电冷联产项目等 另外新的北京南站的能源中心使用的电力燃气发电机组, 单台持续输出功率 kw, 并且和电网并联, 成为国家 863 课题的示范工程之一 为推动分布式能源的发展, 我国政府及其相关部门制定了热电联产的专项规定 中华人民共和国节约能源法 第 39 条明确, 国家鼓励发展下列通用节能技术 : 推广热电联产 集中供热 ; 提高热电机组的利用率 ; 发展热能梯级利用技术, 热 电 冷联产技术和热 电 煤气三联供技术, 提高热能综合利用率 原国家计委 原国家经贸委 建设部 国家环保总局 关于发展热电联产的规定 中曾明确提出 : 以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统, 具有效率高 占地小 保护环境 减少供电线损和应急突发事件等综合功能, 在有条件的地区应逐步推广 在国家发展改革委 能源发展 十一五 规划 中, 电力工业发展重点包括推进热电联产 热电冷联产和热电煤气多联供 2010 年热电联产发展规划及 2020 年远景发展目标 提出 : 到 2020 年, 全国热电联产总装机容量将达到 2 亿 kw, 其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为 1 亿 kw 预计到 2020 年, 全国总发电装机容量将达到 9 亿 kw 左右, 热电联产将占全国发电总装机容量的 22%, 在火电机组中的比例为 37% 左右 66

67 六 智慧能源应用 1 智慧能源的建筑应用 根据智能建筑专家的估计, 如果在建筑物中大量采用感应 定位 智能控制和多能源优化等普通信息技术, 以及分布式能源 热电冷梯级利用和蓄能等成熟技术, 实现了建筑的 精确供能, 就可以在人们需要的地方 需要的时间 需要能源的品种 ( 电 热 冷 ) 有针对性地供应能源, 以现有 1/2 能耗就可以维持比现在更加舒适的生活品质 如果进一步进行建筑结构的围护结构节能, 并使用更新型的可再生能源 废能回收技术等, 建筑能源消耗还会减少 1/2, 也就是说未来 1/4 的能源足以让我们生活得更好, 更舒适 一个建筑或一座工厂最大的电耗来自电机系统, 如电梯 水泵 风机 空调 洗衣机 电冰箱等, 一般电动机启动负荷是正常运行时的 5~7 倍, 采用变频控制软启动技术也要 1.5 倍的电流强度 现在的建筑设计师通常将所有的电机负荷简单相加, 再乘以一个巨大的安全系数, 结果是变压器容量巨大, 输电线路投资巨大, 电力系统负荷损耗巨大 如果我们能对每一个电机进行优化控制, 避免他们同时开启, 就可以将变压器容量缩小到 1/3~1/5, 变压器的损失随之减少 随手关灯 总有关不到的地方和时候, 如果采用智能感应照明只在有人有需求的地方进行精确照明, 就可以在你的家庭或办公场所节省很多电能, 减排二氧化碳 而实现这一技术仅需要为每一个灯口安装一个芯片和控制开关, 在适当的地方安装感应器, 相关的控制数据信息可以直接从电力线上传送 2 智慧能源的汽车动力应用 未来普及电动汽车已无悬念, 而大量普及电动汽车后, 如果不能进行有效资源配置和系统 管理, 将会进一步增加电网负担, 造成电力需求的峰谷差扩大 所以, 发展智能电网, 对于每 67

68 一辆电动车的性能参数, 每天行驶规律 剩余电量和电池性能, 以及电网负荷状况进行针对性的优化充电, 既利用了多余的低谷电力, 提高了发电厂和电网的设备利用效率 ; 又降低了电力系统的能耗 ; 同时节省了使用者的金钱 此外, 车内的电池在低谷时蓄电, 在用电高峰时可将电力回售电网, 在出现自然紧急情况或灾害时, 这些电力还可以作为应急电源 用同样的方式不仅可以发展电动汽车, 也可以发展电动拖拉机, 作为农村电气化的一个可移动的动力源, 支持其他农业电气设备的运行 拖拉机不需要 150 公里的速度, 不需要每天开上百公里, 不需要各种复杂的系统, 而电动机的扭力更大, 造价和使用成本更加低廉 特别是节省柴油, 可降低整个社会对石油的依赖 电动车的相关信息一旦传送出来, 交通管理机构就可以利用这些信息为车主提供行车路线建议, 实现智慧化交通管理, 减少城市的堵车, 节约大家的时间, 并减少因堵车造成的能源损失 如果技术继续延伸, 汽车自动驾驶也将成为现实, 无数车主将被智慧交通系统优化的结果送入自动驾驶的车流中, 靠自动驾驶系统送达目的地 3 智慧能源的家庭应用 要发展智慧家庭, 需要的核心技术包括有智慧能源控制 智慧节能 高效率能源储存, 以及智慧能源分配技术, 一般来说, 只需 23kWh, 一个普通家庭一整天的用量便绰绰有余 以目前的储能技术来说, 这一点不难达到, 因此重点在于如何智能控制, 将能源精确分配给所有设备 日本已经开始推动能源住宅, 虽然仅在起步阶段, 但已经有多家建设公司选择在房屋建造 之初, 便直接设置能源系统的做法, 打造出具备独立能源的住宅 日本正在推动能源完全独立型住宅, 即所有电力和瓦斯均可独自供给, 日本积水房屋 公司环境推进部长兼温暖化防止研究所长石田建一说 以太阳光发电 + 蓄电池实现的全电气化 系统, 可打造能源独立型住宅 看起来不难达成, 但难题仍出在储能装置 68

69 他指出, 目前, 一天只要 18kWh 便可供给一个家庭一日所需, 但若连续三日阴天, 就必须 有至少 50kWh 左右的储电量才够 因此, 目前已经出现结合燃料电池 太阳能电池和蓄电池三种电池, 加上从电力公司输入 一般电力的混合型住宅供电系统 电力使用的优先顺序分别为燃料电池 太阳能 蓄电池, 以 及一般电力 ; 而经由太阳能电池发电的剩余电力, 也可以回卖给电力公司 然而, 与之前部署家用太阳能发电系统类似, 要真的推动能源独立型住宅, 政府的补助非 常必要 以日本为例, 石田建一表示, 目前日本政府并没有全面性的补助能源独立住宅计划, 而一栋能源住宅的价格大约会比一般住宅贵上二百万日元, 这也会造成采用阻碍 为此, 日本政府今年起宣布一项补助措施, 宣布每户家庭购买锂电池时可补助三分之一, 最高金额 100 万日元 智慧家庭已经开始起步, 特别是在智慧电网建置之后, 更需要终端的电力调节和储能能力 电池技术和其中的调节 控制系统, 将会是智慧家庭能否真正普及的关键 4 智慧能源的企业应用 节能减排是一个概念里面衍生出来的两种行为 企业的能源消耗主要包括 : 物品移动消耗 的能源 ; 加热 制冷消耗的能源 ; 用电设备消耗的能源 减少排放措施分为三类 : 提高燃烧效率 ; 提高加工过程效率, 加强污染处理 ; 实现循环应 用, 加强污染物处理 针对能源和排放的特点, 工信部部长苗圩指出, 要注重通过强化技术改造和技术创新来提升节能减排技术水平, 尤其要注重推进 两化融合, 用信息化技术手段改造提升节能减排 通过利用能源管理和能耗及排放在线检测减排是一种行之有效的方法, 可以提高管理水平 提高资源利用率 节约能源 降低生产成本, 从而达到节能减排的目的 69

70 一方面是利用能源监控系统, 以钢铁企业和化工企业为例, 可以利用信息技术在企业内部搭建一个完整的能源系统, 既采集数据, 又实施能源的平衡和调度 过去, 由于能源介质分布在生产的各个环节, 而一些环节的环境十分恶劣, 采集数据点繁多, 导致采集十分困难, 全企业性的能源综合管理更是薄弱环节 现在通过能源管理系统便能很好解决 另一方面是利用合同能源管理 [3] (EPC Energy Performance Contracting), 这是一种 新型的市场化节能机制, 是主要以企业减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方 式 总而言之, 企业通过管理信息化 能源管理 生产过程管理 工艺流程改优化 能耗及排 放在线检测等信息技术, 可以实现生产 管理 控制一体化, 提高管理效率 提高资源利用率 节约能源 降低生产成本, 从而达到促进节能减排的目的 七 智慧能源建设 智能能源网将带动智能电网产业 智能水网产业等新兴产业的发展, 可以有效地形成我国 国民经济重要的增长热点 1 智能电网产业 图 12 智能电网 70

71 智能电网既是现代能源产业的支柱产业, 也是先导性产业, 我们需要在以下关键技术方面取得战略性突破, 即建立基于 IPv6 的电网信息架构 信息化基础设施 信息高级应用系统 ; 实现智能电网与智能燃气 智能供热 智能水务等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设 ; 初步建立智能主干网 智能微网 城市智能配电网 智能农网 智能国际电力交易网络协调发展的设施体系 ; 初步建立全国气象 电力 储能 报价 需求 交易超级数字系统 ; 试点建立公共电力调度管理系统的模拟体系, 建立提高电力资产利用效率的数据模型 ; 建立电网双向通讯和电网设施的安全体系 ; 建设高压直流 / 柔性输电系统 ; 智能调度 ; 断电保护 / 能量管理系统 ; 高级配电管理系统 ; 智能变电站 ; 高级计量体系 ; 需求响应 / 负荷管理 ; 智能家庭 ; 智能用电设施 ; 电动车充放电设施 ; 清洁能源并网接入工程 ; 并网 / 离网技术等多个产业 通过电力线进行数据传送也已是一项较为成熟的技术, 一旦实现一个家庭 一个商店 一座工厂或一座楼宇所有的电器就可以通过数字信息技术联成一体 IBM 公司 CE0 彭明盛最近发表了关于 智慧的地球 演讲, 他认为世界正在从互联网进入到 物联网 (the Internet 0f things) 的时代, 全人类的智慧化将实现 无所不在的连接 电力线无疑是成本最低 最实用 最方便的连接渠道, 终端的电网系统将因此成为一个新的数据交换平台, 无数的创新将从这里开始 71

72 北京有 万人口, 约 500 万台冰箱, 如果以每台冰箱 120w, 合计装机负荷 60 万 kw, 如果未来的冰箱可以蓄冰储能, 所有冰箱都在夜间用电低谷蓄冰, 并根据电网的智能安排分批进行工作, 电网就可以因此减少几十万 kw 的装机和相应输电线路和变电站的建设投资和运行损耗 电热水器 电动汽车也可采用同样模式, 在低谷蓄电, 并由智能电网进行负荷平衡安排 可见未来的智能电网将会使人类进行各种各样的创造, 设计制造各种新的和超出我们目前想象力的新产品, 改变我们的生活 图 13 电网 72

73 图 14 美国国家标准和技术协会 1.0 智能电网框架 图 15 智能电网十要素流程 未来要减少温室气体排放, 就必须大量使用可再生能源, 而可再生能源存在不稳定的特性, 风电是有风有电, 无风无电 ; 水电是丰水有电, 枯水无电 ; 太阳能更是有太阳有电, 无太阳无 73

74 电, 哪怕是一朵云彩, 也会引起供电的波动 甚至是天然气的热电冷系统, 也可能因为燃气管 网的用气波动而不能稳定发电 供热 制冷 智能电网要将各种能源系统融合在一起, 使各种能源互相弥补, 再配合蓄电技术及蓄热 蓄冷技术, 同时对用电终端进行优化配置, 使供需之间和各用户之间, 以及各种电源之间实现遥相呼应, 互补互助 也只有建立这样的系统, 可再生能源才可能成为一种有价值的能源供应形式, 这就必须为电网植入智慧 图 16 智能电网结构图 图 17 智能电网框架图 74

75 新技术革命浪潮生态环境的压力资源禀赋的压力 精确供能降低终端能耗 网络状供电提高供电安全 分布式能源自由接入电网 能源需求侧管理提高全系统效率 电动交通智能交通系统 智能交通 智能建筑 智能电网 智能供水 供气供热 供冷 排水 智能气象 天文 智慧地球 创新经济的新高潮 经济社会与政治体制的新变革 可持续发展 中国智能电网建设分歧 目前对于中国应该发展什么样的智能电网, 在认识上出现的巨大的分歧, 主要焦点是优先 智能输电, 还是优先 智能配电 国家电网提出要根据中国特色, 发展 特高压为骨干的输电网智能化 为核心任务的 统一坚强智能电网, 在 2020 年建成以特高压电网为骨干的统一的坚强智能电网 而包括南方电网 清华大学等更多机构的专家则认为中国应该与全球同步, 发展 配电和用电智能化, 实现 节能优先, 提高用电效率和改善需求侧管理, 实现各种分布式能源的自由接入的 智能电网 清华大学卢强院士认为,110kV 以上的不是智能电网, 只能称为电网自动化或输电自动化 为什么没有中国式的 互联网? 中国有没有可能建立一个中国式的 智能电网? 如果今天我们能创造出一个具有中国特色的智能电网, 并使其成为普世的技术, 无疑我们将创造另一个历史 图 18 智能电网系统及关键技术 75

76 图 19 大型电网 Vs 布式能源 + 智能电网 76

77 2 智能水网产业 中国处在高速城镇化 工业化时期, 完全依靠地表径流 地下水和江河调水等传统手段获取水资源已捉襟见肘, 迫切需要实现从自然取水向工厂化制造用水的方向转型 而这个问题就将水资源问题实质上演化为能源问题, 这就需要加快实现智能水网与智能燃气 智能供热 智能电网 可再生能源发电等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设 应在以下关键技术方面取得战略性突破, 包括大力发展海水淡化产业 ; 大力发展现有的世 界上最大规模的中国管道水网能力建设 ; 大力发展村镇水网 ; 按照智能配置的原理实现城市水 电热气 河湖资源 管网水源等合理组配 77

78 建议到 2020 年, 建成日处理量 8000 万吨到 9000 万吨的海水淡化工程, 使工业化供水量 达到总供水的 4% 到 6%, 消纳 1020 万千瓦到 1530 万千瓦新能源电力, 力争每年实现整体效益 3000 亿元, 拉动国民经济增长 0.3~0.5 个百分点 建议未来大力发展小城镇和乡村智能水务建设, 为 7 亿村镇人口提供最基本的水务设施 3 智能油气网产业 智能燃气网是现代能源产业的战略基础性产业, 具有成为稳定的分布式第二电源供应的前景 应在以下关键技术方面取得战略性突破 : 充分实现智能燃气网与智能水气 智能供热 智能电网 可再生能源发电等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设 有效实现燃气资源与其他能源形式的能量转换体系建设 燃气调峰发电 直燃式空调制冷 燃气供暖 混合能源汽车加气 燃气管网信息化改造 气源智能加工 高中压智能燃气管网制造 智能调压站和罐站 智能调峰储气设施 燃气安全检测 直燃式空调 煤炭气化 联合循环发电等产业, 充分发挥油气资源调峰 气电热互补的作用 4 先进储能产业 根据智能能源网的思想, 储能产业将成为与能源输送网络并列的现代能源产业 目前需要应在以下关键技术方面取得战略性突破 : 直接储能, 缓冲系统储能 ; 实现不同能量的智能配置储能 ; 建立公共的虚拟储能网架 ; 推进以城市为主的储能系统建设 ; 推进以市场化为主的储能系统建设 十二五 期间储能的技术发展重点包括 : 海水淡化 煤炭气化 抽水储能 液流电池 锂金属电池组群 飞轮储能站 筑坝泵水 天然气储气 泵水储能 水蓄热 热电转换 钠硫电池 流体钒电池 汽车电池为主的移动储能基站 相变储能等 理论上中国电力的 15% 可储备 ; 水力的 10% 可储备 ( 海水淡化储备 再生水储备 ); 热力 30% 可储备 ; 油气 10%~15% 可储备 ; 建筑物可承担 10% 储备 ; 交通可提高储备能效 10%; 工业可储备 5% 能量 ; 农业可提高储备能效 10% 倘若将发电环节和远程输电环节的投资向储能环节投资, 有望将我国电力资产总体利用效率从 20% 提高到 50% 以上, 拉近与发达国家的距离 78