我国居民生活用能发展趋势探讨

2010-06-06 03:08顾宇桂韩新阳
电力需求侧管理 2010年5期
关键词:比重电能煤炭

顾宇桂,韩新阳

(国网能源研究院,北京 100052)

1 我国居民生活用能现状特点

1.1 不考虑非商品能源

居民生活用能是能源消费中的一个重要组成部分,并在很大程度上决定了人们的生活舒适程度。根据中国能源统计年鉴统计,2007年,我国居民生活用能达到18188万吨标煤(数据来源:中国能源统计年鉴;根据电热当量法计算①在中国能源统计年鉴中,能源统计方法有2种,一种是发电煤耗法,一种是电热当量法,区别在于对水电、核电的核算方法。发电煤耗法将水电、核电按照当年平均火力发电煤耗换算成标准煤,2007年发电煤耗为0.332 kgce/kWh;而电热当量法将水电、核电按电的热功当量换算成标准煤,即0.1229 kgce/kWh。2008年中国能源统计年鉴中,按照电热当量法计算的2007年全国生活用能为18188 tce,全部终端用能为183546 tce,由此计算,2007年全国居民生活用能占全部用能的9.91%。),占全部终端用能的9.91%。1991—2007年,我国居民生活用能总量仅增加了3709万tce,年均增长1.44%,其中部分年份还出现下降,如图1所示。

(1)从用能结构看,居民终端能源消费中各类能源消费比重变化幅度都较大,其中优质能源比重明显提高。

图1 1991年以来我国居民生活用能变化

2007年,煤炭消费比重为34.48%,比1991年下降了53.32个百分点;同时油品、电力和热力的消费比重逐年上升,2007年比重分别为20.47%、24.48%和10.82%,分别比1991年上升了16.85、19.87和8.52个百分点;天然气消费比重虽然还较低,2007年为9.75%,但较1991年提高了8.09个百分点,我国不断加大天然气开发和引入力度,扩大在居民生活用能中的覆盖面是促使天然气消费比重上升较快的主要原因,图2是1991年和2007年我国居民生活用能对比图。

图2 1991年和2007年我国居民生活用能结构的变化

(2)同国外居民生活用能情况相比,我国居民生活用能水平较低,优质能源消费比重偏低。

我国居民生活用能水平远落后于发达国家。2007年,我国人均居民生活用能为0.203 tce(数据来源:2008年中国能源统计年鉴),仅为人均终端用能的9.9%;OECD国家人均居民生活用能达到0.84 tce,其中美国、日本分别为1.26和0.55 tce,人均居民生活用能分别占其人均终端用能的16.8%和14.4%。

根据IEA统计①为了使各国之间的数据有可比性,此处中国的数据也用IEA的数据口径。,2007年我国居民生活用能中,油品占25.04%,低于OECD国家平均水平24.65个百分点;电力占18.44%,低于OECD国家平均水平2.64个百分点;天然气仅为3.6%,低于OECD国家16.0个百分点;而煤炭占比达到32.95%,高于OECD国家平均水平29.37个百分点。

(3)从城镇和农村居民生活用能水平对比来看,城乡之间差距明显。

我国农村居民生活用能、电力消费水平远落后于城镇居民。2007年,城镇人均居民生活用能(商品能源)为0.28 tce,农村人均居民生活用能为0.14 tce,仅为城镇的一半。从能源消费结构看,城镇居民用能结构比较均衡;农村居民用能结构比较单一,主要以煤炭为主。2007年,城镇居民油品和电力消费比重均超过20%,热力、天然气和煤炭消费比重也均超过10%;农村居民煤炭消费比重达60.39%,其次是电力(比重为27.23%)、油品(比重为11.84%),天然气和热力消费几乎是空白,2007年我国生活能源消费结构如图3所示。

图3 2007年我国城市和农村居民生活能源消费结构

1.2 考虑非商品能源

值得注意的是,《中国能源统计年鉴》中并未将非商品能源统计在居民终端能源消费中。如果计入非商品能源,对居民生活用能现状分析产生较大影响。为便于国际比较,需要按照国际口径计算,将我国居民生活用能做以下调整:①将居民生活中的交通用油纳入交通行业中考虑。具体做法是将居民生活消费的全部汽油和95%的柴油从居民生活用能中扣除[2—5]。2007年,居民生活用能合计减少油品消费923万tce。②计入非商品能源消费。根据农业部的统计,1991年以来,我国农村非商品能源消费一直保持在2.6亿tce左右,其中2007年为26001万tce,包括沼气(折731万tce)、秸秆(折15979万tce)和薪柴(折9291万tce)。

根据国际惯例调整计算后,我国居民终端能源消费总量增加,但优质能源消费比重仍然很低,非商品能源消费比重偏高,农村居民生活质量不高。

根据国际惯例调整计算后,2007年我国居民生活用能为4.33亿tce,占全部终端用能的23%,同原口径的9.9%相比大大增加了,这是由于非商品能源直接在终端使用往往存在着效益低下的问题,导致居民生活用能较多,造成很大的浪费;从能源结构看,按照国际口径计算,我国优质能源比重进一步降低。最多的非商品能源占60.1%,其次是煤炭占14.5%,而天然气、油品、电力消费比重明显较低,比重在10%左右或以下,2007年我国居民能源消费结构图如图4所示。

图4 2007年我国居民能源消费结构

我国居民生活用能中优质能源消费比重过低,导致居民生活质量不高。例如我国偏远地区目前还有近1000万无电人口,他们无法享受现代文明生活;目前全国农村人口的生活用能79%靠生物质能(其中薪柴、秸秆、沼气各占28.2%、48.6%和2.2%)。薪柴、秸秆绝大部分为分散燃烧,效率极低。我国每年烧掉的薪柴为合理采伐量的2倍以上,对生态造成很大破坏。促进居民生活用能结构优质化、推进农村电气化具有十分重要的战略意义。它不仅是农业和农村工业现代化以及提高农村居民生活质量和文化教育水平的先决条件,而且是扭转生态恶性循环的重要途径[6—7]。

2 影响我国居民生活用能的主要因素分析

居民用能结构受多种因素的影响,主要有居民的居住方式和用能习惯的变化、对能源价格的接受程度、新型节能技术的推广应用和各种用能设备保有量的变化、能源的可选择程度、环保因素等等,其中居民对能源价格的接受程度主要取决于收入水平、能源比价关系、耗能成本等。以下对部分主要影响因素进行定性定量分析。

(1)能源比价关系

影响居民用能最主要的因素之一是能源价格,用户对能源价格的接受程度决定了该能源品种的市场竞争力,因此,分析居民对能源价格的接受程度是研究不同能源品种竞争力的前提。

目前,居民终端用能主要分为电力、煤炭、天然气、煤气和液化石油气等5大类。从各能源品种的单位发热量来看,液化石油气的单位发热量最高,约为50179 kJ/kg;天然气次之,约为38931 kJ/m3;原煤排在第三位,约为20908 kJ/kg;煤气排在第四位,约为15054 kJ/m3;电力的单位发热量最低,约为3596 kJ/kWh。

从能源的终端利用效率来看,电能的终端利用效率最高,可以达到90%以上;燃气约为50%~90%(其中,燃气热水器热效率为85%~90%,燃气炊具热效率为50%~70%,存在一定差距);燃煤的终端利用效率最低,通常不高于40%。

按照各能源品种单位发热量和终端利用效率,测算各能源品种的有效可比热①有效可比热:由于各种能源的热值不同,为了对各种能源品种进行比较,将各种能源的单位发热量(燃烧值)考虑效率后转化为有效可比热。计算公式为:有效可比热=单位发热量×终端利用效率。[8]见表1。

具体以某地区为例进行分析,目前该地区电力、煤炭、煤气、天然气和液化石油气5类商品能源现行价格分别为0.485元/kWh、0.6元/kg②2009年市民用煤价格0.75元/块蜂窝煤(每块重1.25 kg)。、1.2元/m3、2.15元/m3和5.5元/kg。将上述能源全部折算成电价后,煤炭、煤气和天然气的等效电价分别为0.245元/kWh、0.419元/kWh和0.290元/kWh,与电力相比具有明显的价格优势,但液化石油气的等效价格为0.576元/kWh,明显高于其他能源。从价格上看,电能对于油品的替代具有较强的竞争力,但对于煤炭、天然气并无价格优势。

表1 各能源品种有效可比热分析

值得注意的是,现行的价格体系没能反映能源的环境成本,从而使清洁能源的综合效益未能充分体现。另外,上述分析建立在“能源商品”的范畴,对于农村地区广泛使用的秸秆、薪柴等生物质能而言,由于生物质能不具备商品属性,因此不具备可比性。

我国电价、天然气价格受到政府严格控制,尤其是国家对电价上涨相当谨慎导致电价涨幅较低,而煤炭、石油基本上跟随国际价格变化,近年来涨幅较大,电价相对降低,电能竞争力越来越强。

从表2看出,同国际上民用电价普遍高于工业电价相反,由于存在一定交叉补贴[7],我国的民用电价相对比较便宜,这促使我国居民生活用电增长较快,如表2所示。

表2 部分国家和地区终端用户电价[9-11]美元/kWh

(2)能源选择性

能源选择性体现在能源供应选择性和能源消费选择性两个方面。能源供应选择性是指社会可提供能源品种情况,主要由社会基础设施决定;能源消费选择性是指用户根据经济状况及生活舒适度要求等对能源消费的取向情况,主要由用户决定。

①能源供应选择性

我国能源资源蕴藏总量丰富,但优质品种能源占比较少,人均能源资源占有量非常匮乏。

我国人口占世界总人口的22%,但人均已探明石油探明储量仅占世界的6.1%,天然气探明储量仅占世界的7.1%,虽然煤炭蕴藏量相对丰富,但人均剩余已探明煤炭储量仅与世界平均水平持平。

在有经济意义的探明可采储量方面,我国煤炭、水能经济可开发探明剩余可采储量合计占常规资源的95%以上,占有绝对优势;油、气资源所占比重不到5%,资源量相对不足。从资源保证年限来看,按2007年开采速度,煤炭可开采年限约70年,石油为11.3年,天然气37年,煤炭和天然气仍在国际通用的储采比的安全警戒之上,而石油大大低于这一警戒线。

从能源生产总量来看,我国是世界第一大能源生产国,也是少数以煤炭为主要能源的国家之一。2007年,我国一次能源生产总量约占全球能源总产量的16.8%。其中,原煤产量多年位居世界第一,2007年达25亿t,占世界总产量的41.1%,原煤在一次能源生产构成中的比重约80%左右,远远高于全球平均30%左右的水平。此外,2007年我国原油产量占全世界的比重仅为4.8%,石油生产难以满足国内需求,石油对外依存度已超过50%,且有逐年攀升态势;天然气产量占全世界的比重仅为2.3%,当前的供需基本平衡,但随着消费量的增长,供需缺口也逐渐扩大。

因此,无论从资源量上还是供给年限上,煤炭都是我国能源的基本资源保障。由于开采成本低、运输储存方便等优势,煤炭在获得性上相比其他一次能源更有竞争力,我国的能源资源禀赋决定了煤炭作为主体能源的地位短期内难以改变。但是,经济增长对煤炭的依存度过高,造成了能源效率低、环境承载压力大的现实,大量的煤炭运输也给我国交通运输造成了很大压力。加上国内石油对外依存度过高,天然气供需缺口也逐渐扩大,这些都导致国家能源安全问题日益突出。

与此同时,随着电力行业的快速发展,电能在可获得性上的优势越来越突出。首先,电力作为二次能源,可以由几乎所有一次能源转化得到,并且绝大部分可再生能源需要转化为电能才能实现其开发利用,近年来我国电源装机大幅投产,保证了电力的充足供应;第二,火力发电可以安装脱硫、脱硝(氮)、碳捕捉技术、除尘等设备减少温室气体、污染物的排放,提高发电用能占一次能源消费比重,减少煤炭等化石能源的分散燃烧,符合节能减排、低碳发展、绿色发展的要求;第三,电网网架结构不断完善,电网覆盖范围进一步扩大,村村通、户户通工程保证了电能可以输送到偏远的地区;第四,随着电网建设的推进和发电技术的提升,水电的可调节性增强,风电集中外送等问题也随着智能电网的建成得到解决,可再生能源发电比重快速提升,这不但减少了能源消费对煤炭的依赖性,也符合我国未来能源战略的发展方向。在考虑资源可获得性的情况下,促进清洁能源发电具有资源优势,也有环境优势,有利于促进电能替代煤炭等化石能源。

②能源消费选择性

居民生活用能领域主要包括照明、厨卫、采暖/制冷等方面。目前我国还有许多地区存在能源品种选择性小、能源供给品种单一的情况。对于尚未通电的地区,理论上分析居民用户对电能的接受程度很大,但这些地区往往经济相对落后并且位置比较偏远,客观来看投资成本很高,因此替代的经济性很差。与未通电地区不同,电气化小区的主要用能选择是电能,居民对电能需求量较大,但同时居民对电价波动的敏感性也较强。能源需求选择性建立在充足的能源供应基础上。对于能源供应品种相对多样,居民可选择程度较大的地区,能源需求选择性主要取决于居民对能源品种的偏好。另外我国对南北方的界定,使得秦岭-淮河以南的居民无法享受冬季集中供暖,南方居民冬季主要采用煤炭、电取暖。随着生活水平的提高,居民生活采暖方面也有一定的电能替代空间。目前电力在城镇终端能源消费市场中具有较强的竞争能力,特别是对于城市高收入群体,电价的承受能力很强;而对于广大农村地区,特别是经济相对落后、偏远的农村地区而言,除照明外,电能并无竞争优势。随着我国农村经济的不断发展,农村电气化水平的不断提高,电力在农村终端能源消费市场的竞争力将不断增强。

(3)技术进步

技术进步是居民生活能源优质化的重要推动力。随着技术的进步,新的产品和设备不断涌现,给居民生活带来更大的方便,而这些设备大部分都是以电能作为其主要能源利用形式,具有高效、节能、无污染等特点,在未来的应用中具有广阔的发展前景。根据国外统计,居民生活中制冷/制热(含热水)用能比重通常占50%以上。

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。通常地源热泵消耗1 kW的能量,用户可以得到5 kW以上的热量或4 kW以上冷量,比燃煤锅炉节省1/2以上的能量。目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。如美国,到目前为止已安装了40万台地源热泵,而且每年以10%的速度稳步增长。在我国,地源热泵技术近几年已开始起步,而且发展势头看好,2008年全国积极推广应用热泵共计覆盖面积约3000万m2。可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术,将提升人民的用能效率和用能质量。

(4)用能习惯

对于居民来说,长期以来固有的用能习惯在一定程度上影响着电能替代其他能源的可能性。不同地域、不同年龄段的人群,能源消费习惯有所不同。收入比较高、比较注重生活品质的人特别是现代的年轻人,喜欢清洁、无污染的生活方式,在家庭生活中,喜欢无火煮食,享受清新生活。他们喜欢使用安全、清洁、方便的电炊具来烹饪食物,烧菜做饭,免受煤气或天然气带来的污染和不安全。但由于人们习惯了用明火做饭,有些人看不到明火觉得做饭烧菜不习惯,例如在用电磁炉做菜时,有人觉得做出的菜没有用明火烧出来的美味。燃气热水器出热水快,即开即用,使用方便,而电热水器通常需要30~60 min的加热时间,用户觉得不够方便。随着经济的发展和人们生活水平的不断提高,将有越来越多的人追求舒适的生活,清洁、高效、安全、方便的能源将具有更强的竞争力。

(5)环保因素

电力是清洁的二次能源。对终端使用者而言,电能是清洁、零污染的能源,在终端使用1 kWh的电能没有任何环境影响,但选择烧煤或是燃油产生相同热量造成的结果是:选择原煤会向大气排放5.277 g的二氧化硫和0.612 g的氮氧化物;选择焦炭会向大气释放3.892 g的二氧化硫和0.366 g的氮氧化物;选择柴油,会向大气排放0.751 g的二氧化硫和0.302 g的氮氧化物。1999年左右,二氧化硫造成的经济损失在1300~8000元/t之间[6],估计如今的超过2万元/t,使用电能替代煤炭和燃油可以获取很大的环保效益,几种主要能源的环境影响值如表3所示。

当然由于我国80%以上的电力来自于火力发电,因此从全过程看,使用电力也会向大气排放二氧化硫和氮氧化物(如表3中第8行所示)。但电力行业可以采取脱硫脱硝等办法集中处理污染物(如表3中第9行所示),新上火电厂脱硫效率可达到90%或95%以上,脱硝效率可达80%以上,经脱硫脱硝处理后,电能的硫化物排放量远低于原煤、焦炭和柴油分散燃烧的排放量,氮化物排放量远低于原煤、焦炭、汽油、柴油和天然气分散燃烧的排放量。而且随着清洁能源的发展,电力的排放系数还会逐步下降,电能的环保优势将进一步显现。

除了前面分析的经济因素、能源选择性、技术水平、用能习惯和环保因素以外,用户选择的因素还会受到社会舆论导向的影响。目前,国际社会空前关注气候变暖问题,加快结构调整,发展低碳或无碳能源是一个迫切的课题。清洁能源的大规模开发利用需要转换为电能使用。因此,需要加强对电能的推广,大力发展电能在终端能源中的替代作用,构建稳定、经济、清洁、高效、安全的能源供应体系,不断满足日益增长的能源需求。

综上分析,从分品种的能源替代看,电能相对煤炭更安全、环保,相对油品有一定的价格优势,因此在居民生活用能中,电能有望进一步替代煤炭、油品以及非商品能源。而天然气由于其热值高、排放系数低,随着我国天然气供应的扩大,将与电能形成相互竞争、相互替代的格局。

3 促进我国居民生活合理用能的几点建议

从主要国家的居民生活用能发展历程看,生活水平的提高总是伴随着居民生活用能的提高。根据国际能源署、国家发改委能源所、国网能源研究院相关课题的预测,预计2020年我国居民生活用能总量将达到5亿tce左右(含非商品能源)。虽然人均用能量只有0.34 tce,但从总量上来看,预计有近1亿t的非商品能源由商品能源替代,即商品能源需要在目前的基础上增加1倍左右。如何引导居民合理、高效地使用清洁能源,将是一件关系到人民生活质量和环境保护、能源安全的大事,提出以下几点建议:

表3 几种主要能源的环境影响值

(1)尽快解决无电人口的供电问题,不断提高居民生活电气化水平。我国还有近1000万无电人口,这些居民大部分大都分布在西部地区和一些海岛,其中一些无电村庄使用柴油发电机发电,每日供电2~3 h;还有些连柴油发电机也没有,只能点酥油灯、煤油灯和蜡烛照明。加快实施“户户通电”工程,让每一位居民都能够享受到现代文明,其社会意义远远大于经济意义。可因地制宜发展可再生能源发电,促进农村电气化建设。

(2)构建合理的能源价格体系,促进居民生活用能清洁化、优质化。能源价格是影响用户选择能源品种和能源消费方式的重要因素。构建合理的能源价格体系是促进节能减排的重要手段,其中合理的能源比价关系对于引导消费者选择清洁、高效的能源消费方式尤为重要。要建立电力与石油、天然气、煤炭等其他能源合理的比价关系,保证价格信号传递顺畅,促使用户从成本(费用)节约意识转变为资源节约观念,促进生活能源消费结构的调整升级。

(3)高效环保地利用生物质能,加快农村优质能源供应。因地制宜发展沼气、天然气、液化石油气等,继续推进农村电气化,减少煤炭及薪柴、秸秆的终端使用。

(4)促进电价改革,减少交叉补贴。我国居民电价明显低于工业电价,造成了工业产品中能源价格成本偏高,而居民生活用电中浪费较为严重的问题。居民一般为低电压等级小用户,综合线损率高,而工业用户一般为高电压等级的优质大用户,综合线损率低。建议借鉴国外经验,逐步修订目录电价,使不同电压等级的用户的用电成本得到合理反映。

[1]国家统计局.2008年中国能源统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2008.

[2]王庆一.中国2007年终端能源消费和能源效率(上)[J].节能与环保,2009(2):15-17.

[3]王庆一.中国2007年终端能源消费和能源效率(中)[J].节能与环保,2009(3):16-19.

[4]王庆一.中国2007年终端能源消费和能源效率(下)[J].节能与环保,2009(4):11-13.

[5]朱成章.对我国在电气化指标计算中存在问题的探讨[J].电力需求侧管理,2000,2(2):12-15.

[6]马胜红,董文娟.我国农村大力发展可再生能源电力的必要性分析[J].中国能源,2008,30(2):27-34.

[7]朱成章.在厘清概念后发展新能源[N].中国能源报,2009-12-21(8).

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