杨申仲 李秀中
作者通联:中国机械工程学会设备维修工程分会 北京市安内方家胡同46号E座306室 100007
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能源既是国家战略物资,也是国民经济发展的物质基础。当前经济发展面临着能源约束的种种矛盾和环境保护问题更加突出的挑战。节能减排的目的是采用科学的方法和手段,合理有效的利用能源,以最少的花费和最低的污染物排放,创造出更多符合社会需要的产品和效益。
从1986~2005年20年期间,我国一次能源消费平均年增长7.01%,我国GDP平均年增长为9.59%;而同期全球一次能源消费平均年增长2.03%;全球GDP平均年增长为3.01%。表1为我国能源使用情况,图1为近年我国能源消费增长情况。
表1 我国能源使用情况
图1 近年我国能源消费增长情况
2008年我国能源消费总量为27.8亿t标准煤,占世界能源消费总量15.2%;已成为世界能源消费大国。由于我国人口众多,人均能源消费量仅为1.94t标准煤,仅为世界平均水平的62%。图2为2006年世界各国人均能源消费量比较。
近年由于电力供应不足,停电拉闸频繁发生,严重影响人民生活和经济发展;天然气供应不足,至使新建的燃气、蒸气联合循环发电机组无法开工;燃油储备不足,引起加油站限购甚至停止供油的情况时有发生。
2006年,我国一次能源消费总量为24.63亿t标准煤,其中煤炭占69.4%,石油占20.4%,天然气占3.0%,水电与核电占7.2%。与20世纪90年代相比能源结构已发生较大的变化,具体见表2中国一次能源消费结构。主要表现在:
图2 2006年世界一些国家(地区)人均能源消费量比较
(1)优质能源比重上升。2006年,天然气、石油、水电、核电等优质能源消费量占能源消费总量的30.6%,比1990年提高近7个百分点,其中石油消费量的比重由1990年的16.6%提高到20.4%,提高了3.8个百分点。随着小汽车进入家庭,油气等优质能源消费需求增加是不可避免的。要保证未来石油供应,只能增加进口量,这将进一步加大对外依存度。油气价格的攀升和油气资源及运输通道受到国际市场的影响越来越大。
表2 中国一次能源消费结构
(2)能源消费仍以煤为主。自1990年以来,我国一次能源消费构成中,煤炭比重下降趋势比较明显,由1990年的76.2%下降到2006年的69.4%,但我国能源结构过度依赖煤炭问题仍未得到根本解决。这种能源结构一是造成当前的严重环境污染;二是化石燃料消耗对能源可持续供应能力构成潜在威胁;三是影响能源利用效率。
(3)工业用能居高不下,产业机构调整任重道远。自1990年以来,我国工业用能始终保持在70%左右的水平,与国外能源消费结构相比,我国工业用能比重明显偏高,其主要原因是产业结构不合理,其第三产业特别是服务业严重滞后。近几年我国第三产业增加值一直低于第二产业增加值。如我国2009年第一产业增加值为35477亿元,同期对比增长4.2%;第二产业增加值为156958亿元,同期对比增长9.5%;第三产业增加值为142918亿元,同期对比增长8.9%。
(1)单位产值能耗高。每万元GDP由1990年的5.32t标煤下降到2008年1.102t标煤,分别是美国的1.8倍,日本5.8倍。尽管20年来,我国节能取得很大的成绩,但能源利用产出效益远远低于发达国家。
(2)单位产品能耗高。表3为我国主要产品单位能耗,尽管10年来我国主要产品单位能耗已有很大的下降,但与国际水平相比尚存较大差距,如火电供电煤耗高22.5%;大型企业吨钢可比能耗高21.4%;铜冶炼综合能耗高65%;水泥综合能耗高45.3%;纸和纸板综合能耗高120%。
表3 主要产品单位能耗
(3)能源利用率低。2000年我国能源利用率为33%,比1990年提高5个百分点,其中能源加工、转换、储运利用率为67.8%,终端能源利用效率为49.2%。能源利用率比国际先进水平低10个百分点。
(4)主要耗能设备效率低。2000年,燃煤工业锅炉平均运行率为65%左右,比国际先进水平低15%~20%;中小电动机平均设计效率为87%;风机、水泵平均设计效率为75%,均比国际先进水平低5%,风机、水泵平均系统运行效率低13%;机动车燃油经济性水平比欧盟低15%,比日本低20%,比美国低10%;载货汽车百吨千米油耗比国外先进水平高18%以上。表4为主要耗能设备能效指标。
表4 主要耗能设备
我国能源消耗主要是设备,因此在现代设备工程中的节能减排越来越显得重要,加强对设备更新、改造是提高设备技术素质、降耗减排的重要途径。目前我国设备更新改造规模越来越大,更新改造速度越来越快,效果也越显著。
2003年我国GDP仅占世界的4%,但消耗煤量占世界耗煤的30%,是世界最大的煤炭消费国,煤炭在能源消费构成中占68%,这种局面预计在短期内不会有根本改变。煤在燃烧过程中排放出大量CO2、SO2、CO、烟尘以及致癌物质等,严重污染了大气。工业锅炉燃煤造成的SO2和烟尘排放量占其排放总量的70%左右。目前燃煤的SO2年排放量约1500万t左右;烟尘700多万t;酸雨面积已占国土面积的1/3。随着汽车的快速增长,城市的空气污染已由煤烟型向煤烟、机动车尾气混合型发展,污染源由点型向面型发展。我国农村能源大部分燃用生物质能源,这种落后的用能方式带来的生物质能源过度消耗,森林植被不断减少,水土流失和沙漠化严重,农田有机质下降等问题。燃烧中SO2、CO2、CO等温室气体的大量排放已造成O3层破坏,气候发生变化,全球变暖,对人类生存构成极大影响,成为21世纪能源领域面临挑战的关键因素。因此,采用节能环保型先进设备,改变落后用能方式,强化节能减排,减轻能源消费的增长给环境保护带来的巨大压力,改善环境质量已成为亟待解决的问题。
能源安全主要是指石油供应的可靠度。石油、天然气是当今世界最主要的能源,也是涉及国家安全的战略物资。战略石油储备已成为世界各国能源保障体系的重点。预计2010~2020年后世界石油产量将逐步下降,而消费仍将不断增加,将出现供不应求局面,世界油气资源争夺将加剧。这对进口石油主要来自中东地区的中国构成了巨大的威胁。
中东地区的石油运抵我国需要经过漫长的海路,经过印度洋海域和马六甲海峡,运输通道能否畅通将成为能源安全的隐患。由于我国对石油进口的依存度递增,石油输出国的稳定与否、运输安全及不可抗拒的自然灾害等均会带来隐患。
能源供应暂时中断、严重不足或价格暴涨对一个国家的经济损害,主要取决于经济对能源的依赖程度、能源价格和国际能源市场以及应变能力(包括战略储备、备用资源、替代能源、能源效率、技术能力等)。为争夺油气资源,各国都付出了沉重代价,能源购买的外部成本即远远高于能源售价。据预测我国原油净进口量2010年将增至1.6~2.16亿t,2020年将增至2.4~3.6亿t,进口依存度达60%~70%。油源的安全、运输通道的畅通,都要通过外交努力,势必增长外交附加成本;油源远距离运输加大了运输成本;多方面的因素均会增加原油购买成本。油气价格的攀升已成为必然趋势,这将严重影响我国产品成本、国民经济发展以及国防安全。
能源是经济的命脉,人类社会对能源的需求首先表现为经济发展的需求。反过来,能源促进人类社会进步,促进经济的发展。
近30年我国能源生产取得了显著成绩,保证了国民经济高速发展,但随着经济发展和人民生活水平的提高,对能源需求量越来越大,能源供需矛盾依然相当突出。
回顾人类社会的发展,每当人类利用新的能源或在能源利用上有新的突破,就既促进了工业发展的飞跃,也替代出更多人力去从事更高一级或更有价值的活动,从而使社会的经济得到更快的发展。
一个国家能源消耗的水平,直接关系到国民经济发展的水平和速度。发达国家人口占世界总人口1/5,而能源消费总量即占世界总能源消费量的2/3以上。尽管世界各国的经济结构、生产水平、地理条件和自然资源条件不同,但在能源消费与国民经济之间却存在明显的趋势和规律,这就是能源消费的增长与国民经济发展之间存在着一定的比例关系,这个关系称为能源弹性系数指标,计算公式如下:
一般来讲,工业发达国家能源消费弹性系数<1,发展中国家能源消费弹性系数>1。
近年来节能减排取得了积极进展,有关数据见表5。当前产业结构发生了一些积极变化,但结构不合理的问题仍然突出,第三产业比重偏低,高耗能工业增速较快。国际金融危机对我国影响加剧,给节能减排工作带来新的问题和挑战。一些企业效益回落,影响节能减排重点工程实施。工作层面也还存在着认识不到位、激励政策不完善、机制不健全、监管不到位、基础工作薄弱等问题。2010年是实施“十一五”规划的最后一年,从目前进展情况看,“十一五”节能目标完成进度仍落后于时间进度,形势严峻,任务艰巨。当前要充分认识节能减排工作的重要性和艰巨性,增强紧迫感和责任感。要以科学发展观为指导,在保持经济继续发展中坚持节能减排不动摇,继续把节能减排作为调整经济结构、转变发展方式的重要手段,作为应对国际金融危机,扩内需、保增长、调结构的重要内容,作为减缓和适应全球气候变化、促进人类可持续发展的重要举措。
表5
2010年工业节能与综合利用工作的总体要求是:把节能降耗和减排治污作为调整产业结构和转变发展方式的重要举措。坚持宏观指导与结构调整相结合,坚持全面推进与重点突破相结合,坚持技术进步与强化管理相结合,在推进节能减排中加快建设资源节约型、环境友好型工业,在推进节能减排中大力促进产业结构优化升级,确保实现节能减排约束性目标,加快转变工业发展方式。
积极制定方案,要以重点用能行业为切入点,深入开展能效对标达标。通过筛选、评价、公示能耗指标,分行业按不同生产规模在不同的大区树立3~5家节能先进标杆企业,总结推广标杆企业的先进经验和具体做法。
积极创造条件,以重点用能企业为突破口,加强企业能源管理制度建设。积极制定重点用能企业能源管理制度,推动重点用能企业能源管理体系建设;有效组织行业节能专家开展重点用能企业节能评价国家考核指标体系、节能量评价基础方法研究,对年耗能万吨标准煤以上的重点用能企业,实施能源利用状况报告制度,这对企业用能水平每年会有较大提高,使企业能取得实实在在的节能效益。
积极推行节能环保标准,加快贯彻执行力度,加快淘汰落后产能。按照淘汰落后产能分工要求,加快落后产能淘汰任务分解和落实工作进度,推动各地区和重点5万t级用能企业建立淘汰落后产能情况报告制度,加强督促检查。研究利用节能环保国家强制性标准淘汰落后产能的具体办法,充分利用法律、经济、技术和行政手段,加大落后产能淘汰力度,防止落后生产能力异地转移。
进一步推进产业结构调整,并以指导目录和试点示范重点,促进工业节能技术进步。积极贯彻执行第二批《工业领域节能减排电子信息应用技术导向目录》、《节能设备产品推荐目录》及《高耗能落后设备产品淘汰目录》。逐步建立和完善以节能法规和能评制度建设为重点,积极推进工业节能管理法制化、规范化。同时以工业节水和节材代木为重点,全面推动工业节能降耗有效地开展。