刘强
能源安全是国家总体安全的重要组成部分,也是经济社会发展的关键保障。作为能源消费大国,保障中国能源供应的稳定安全成为至关重要的优先考虑事项,党的二十大报告提出“确保能源资源安全”“积极稳妥推进碳达峰碳中和,立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动”“深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用,加快规划建设新型能源体系”。
二十大报告提出,要在关系安全发展的领域加快补齐短板,提升战略性资源供应保障能力。本文提出以下观点和建议。
随着我国经济的增长,我国能源生产和消费总量已经跃居世界首位。但是,我国能源资源的自然禀赋却极不平衡,特点是“富煤缺油少气”。2021年,我国煤炭消费量占一次能源消费总量的56%,电力生产中火电占比达到了71.13%。
党的二十大报告把确保能源资源安全作为增强维护我国国家安全能力的重要组成部分,这说明党中央清楚地认识到能源安全对我国的重要性。俄乌冲突告诉我们,能源安全必须掌握在中国人自己手中。然而,能源资源禀赋是大自然随机决定的,从资源转化为可用能源又是技术水平决定的,因此,如何在资源的最优组合下实现我国的能源安全保障,是一个复杂的系统性问题,也是必须解决的问题。
能源是一个复杂体系,从生产和资源角度,可以分为:化石能源,包括煤炭、石油、天然气,也有非常规的煤层气、油田气、页岩气等;常规的非化石能源,主要是水能、核电资源如铀矿;可再生能源,包括风能资源、太阳能、地热能、生物质能、海洋能等。
化石能源领域,从目前的资源储量来看,只有煤炭资源是相对丰富的,然而如果以人均煤炭资源储量和储采比两个指标看,即使是煤炭资源中国也不占优势。储采比数据,根据BP公司的能源统计,中国煤炭资源储采比大约40年,美国、俄罗斯、澳大利亚都在1000年左右。中国的石油天然气资源储量一经人均,都更低于世界平均水平,跟波斯湾国家、俄罗斯、美国、墨西哥、挪威这些富油国相差更远。按照美国公布的页岩气储量数据,中国超过美国是页岩气储量最多的国家,但是中国的页岩气理论蕴藏量,主要集中在西北和西南地区。除川南盆地相对开采成本较低外,其他地区都面临着地址不稳定、开采成本高、水资源缺乏等难题。
非化石常规能源领域,中国水电资源蕴藏量为世界第一,主要集中在西南、西北经济欠发达地区。核电的铀矿资源,则相对缺乏,需要从国外进口。可再生能源领域,风能、太阳能资源非常丰富,地热资源主要集中在西藏,生物质能丰富但是相对分散,海洋能因不面对大洋不够丰富。
中国是世界上最大的清洁能源产品生产国和出口国。可再生能源相关制造业所需的关键金属方面,据世界银行2017年数据,中国利用自己的储量生产了相当大比例的世界主要过渡矿产:铁矿石(占全球产量的41%)、铜(10%)、锂(7%)、镍(4%)、锰(16%)、钼(38%)、硅(6 7 %)、银(1 5 %)、铝土矿(22%)、铟(48%)、锌(37%)和稀土元素(超过80%),对于这些矿产中的一些,中国拥有相当的国内储量,特别是铁、铝和稀土元素,但开发速度远快于其他国家,预计未来十年除稀土金属外某些关键矿物的产量将达到峰值。同时,我国仍然高度依赖铜、钴和锂等关键金属的进口。
中国的能源供给可以说高度依赖国际市场。中国石油经济技术研究院的数据,2020年我国石油和天然气的进口依存度已经上升到73%和43%。同时,我国每年还需进口约3亿吨的煤炭。在这种背景下,就必须在全球共同能源安全的前提下来谈中国的能源安全。在能源资源蕴藏不能得到根本性变化的情况下,能源独立既不经济,更不现实。
因此,建设人类能源命运共同体,维护全球能源安全,包括资源保障、开采生产、运输通道、跨国投资的安全,既是中国维护世界安全与发展的重要领域,也是中国维护自己能源安全的必然选项。同时,能源命运共同体,是人类命运共同体的重要议题,是联合国可持续发展目标的重要内容。为所有人提供基本的能源服务,是世界共同能源安全的出发点。
中国作为全球最大的能源消费国,为全球能源生产与出口国提供了巨大的市场,是这些国家实现经济良性发展的重要支撑。中东地区、俄罗斯、部分中亚国家、北美地区和澳大利亚这些油气生产与出口国,同样需要中国市场。这是能源命运共同体的坚实基础。
优化国际、国内两种资源,是实现国内供给的重要外部保障。其关键在于低成本的多元化,既包括油、气进口来源的多元化,也包括非常规产品进口的多元化,如作为燃料的甲醇、液化石油气(LPG)等。此外,也包括中国与资源国之间的产能合作,比如与沙特、科威特、阿联酋等国在双方国家的炼化产能合作,还包括中国与南美和撒哈拉以南非洲国家在关键金属领域的合作。
富煤、贫油、少气的资源禀赋,是中国的基本能源国情。在这样的资源结构下,如何实现生态文明与碳中和目标?
中国这样的大国,能源供给不可能像日本、韩国那样单纯依赖国际市场,否则每年的对外支付就会成为一个严重的负担,同时,也难以应对国际能源大宗商品价格波动对宏观经济的冲击。只有以国内资源为主,才能实现经济安全、战略安全。
能源安全的核心在于成本。并不是百分之百地依靠国内资源就代表着安全,国内的资源供给同样也可能出现中断的风险,并不一定比国际资源更稳定。如果国际资源供给和价格都能实现稳定,那么一定比例的进口是有利于提高供给稳定性和维护经济竞争力的。当然,如果国内资源在供给和价格的稳定性超过国际资源,仍然是国内资源更优。因此,实现能源独立或者相对独立的关键是成本和基础设施的穩健性,这里的成本除了经济成本之外,还要包括环境与生态成本,比如开采煤矿、煤炭燃烧、修建水坝的环境与生产成本。
改善中国能源自给的途径无外乎两个:化石能源资源储备的增加与清洁化利用,和可再生能源的利用。化石能源包括煤炭、石油、天然气,和非常规的页岩气、煤层气等等;可再生能源资源包括风能、太阳能、生物质能、地热能、水能等;同时,核电也是一个选项。目前,煤炭仍然是我国能源生产的主体,也是化石能源资源的主体,这一国情很难改变。因此,清洁高效地利用煤炭,在有替代资源的情况下尽量少用煤炭,为保持我国未来可持续资源保障的关键。现有的煤炭利用产业路径,燃煤发电与煤化工是分离的,没有实现资源有效利用与热能充分利用的融合。未来需要在这一领域取得突破,才能有效改善煤炭行业在碳中和工作中的处境,让煤炭更主要的是作为资源进行循环利用,而把这一过程的热量用来发电和供热。
在国内化石资源不足以支持碳中和约束下的能源安全的情况下,中国势必要通过进口来满足日益增长的需求。那么,中国能承受多高的对外依存度?虽然中国石油与天然气的对外依存度很高,但是从能源总消费的角度,2020年中国的总能源自给率仍然高达81.9%,甚至在油气进口连年增长、消费总量连年增加的情况下总能源自给率还有所提高,比2016年的78.4%提高了3.5个百分点。也就是说,2020年的总能源对外依存度为19.1%。这说明,我国的国内能源供给增长的速度快于进口的增长速度。风光新能源的增长为中国保持国内稳定供给提供了新的可能性。此外,由于我国已经成为成品油出口大国,实际上的净进口依存度可能还要更低一些。
这实际上表明,中国通过开发本土的可再生能源资源,以及发展核电,是可以提高能源自给性的。以国际经验来对比的话,实现可再生能源比例的提高是有可能实现的。参考欧盟的数据,欧盟在经济总量、人口、土地面积、人均能源消费、工业需求等与中国多具有可比性。欧盟2020年的固体燃料发电(以煤电为主)的比例是23%,装机的比例为14%。也就是说,从纯技术角度,大幅度降低煤电比例是基本可以实现的,那么剩下的问题就是经济成本和资源可得性的考虑。欧盟对天然气的依赖给自身带来地缘政治的焦虑,所以欧洲投入大量财力和科技发展风、光、生物质能资源,取得了很好的效果(丹麦的风电占总电力消费比例可以超过40%)。
电能是现代社会最重要的能源形式,提高电气化比例是我国实现碳达峰、碳中和目标的一个重要手段。然而,电气化比例是有上限的,即使各个经济体的上限会有很大差异。因此,除电力体系的脱碳之外,非电能源的低碳化、清洁化也是非常重要的工作。
在现代技术条件下,综合能源供给体系除了传统的煤炭和石油及其相应制品之外,还包括以下子系统。
(一)液体燃料体系
液体燃料常见于交通系统的燃油,比如汽油、柴油、煤油等。实际上,液体燃料体系远不止此。甲醇和乙醇为代表的醇醚燃料、生物柴油燃料、油田凝析液等都可以作为液体能源使用。其中,甲醇作为生产工艺成熟、供应链大、成本相对较低的化工产品,在能源体系中发挥着很大的作用,并很早就作为能源大量使用。它不仅应用于交通运输车辆,也用于工业燃料和船舶燃料。
(二)天然气
天然气也是含碳的能源,这一点经常被环保人士质疑。但是,天然气在能源中的地位非常重要,它是发展可再生能源的重要支持手段。没有天然气电力这种可以即起即停电力的支持,风光电力这种间歇性电力的发展是不可能的。同时,天然气也是重要的化工原料,在制氢和工业燃料方面都有不可替代的需求。除了常规天然气之外,非常规天然气如页岩气、煤层气、油田气、生物制气也都可以作为其他能源使用,在一定情况下可以算作低碳能源。
尽管今年以来天然气价格上涨很快,但这应该是暂时性的市场波动,长期来看,国际市场上天然气和LNG的供给充足。
(三)氢能
氢能的重要意义不仅仅在于它可以作为能源,它也是工业部门实现减碳的重要手段。氢能将在中国重工业、重型运输的脱碳以及电力系统灵活性方面发挥重要作用。目前氢作为工业原料在工业部门也有广泛的运用。未来的关键在于实现氢能生产的绿色化,减少由天然气和煤炭制氢的比重。
(四)生物质能源
对中国生物质能供应潜力的估算结果差异较大,从每年不到4.1亿吨标煤(12EJ)到大约8.5亿吨标煤(25EJ)不等。本研究认为,中国的每年生物质能供给大约可以达到最多5.8亿吨标煤(17 EJ),其中约2.4亿吨标煤(7EJ)来自农作物秸秆和其他农业废物,1.3~1.7亿吨标煤(4~5EJ)来自木材废物,1~1.3亿吨标煤(3~4EJ)来自能源作物,3400~6800万吨标煤(1~2EJ)来自城市垃圾。随着城市化进程的推进,城市垃圾量可能会增加到发达国家的水平,但更完善的垃圾回收和管理体系也有利于减少垃圾量。对于农作物秸秆,本研究假设50%将被用作肥料或饲料,与当前的比例相同。由于中国有广阔的农村地域和众多的农村人口,要实现农村能源的现代化,依托电网和天然气显然成本过高,通过农村生物质能源资源的工业化、小型化加工,制备就地取材的生物质高效燃料,是一条现实的路径。
同样借鉴上面欧盟的例子,通过多元化的能源资源利用,做到物尽其用,可以有效地利用本土资源来实现能源安全。2022年俄乌冲突的发展表明,即使放弃了来自俄罗斯的油气进口,欧盟也能够实现能源相对安全。从欧盟的这种转变可以获得两个经验:第一是充分利用本土的能源资源,第二是充分分散能源资源的进口来源。同样,欧盟的历史也展现了两个教训,第一,过度依赖某种能源如天然气容易造成能源体系的脆弱性;第二,过度依赖一个不太稳定的进口来源是有能源安全风险的。
从能源资源情况看,资源保障对我国的能源安全构成了一定程度的挑战,仅凭国内资源不足以保障中国经济发展和人民生活所需的能源服务,也不可能通过本土的风能、太阳能资源实现中国能源独立。风、光能源,尽管资源是中国的,它的产业链、关键技术、核心供应链仍然是全球化的。中国的能源安全和能源资源保障,要跳出我国的地理范围,需要通过综合利用全球资源,维持我国作为世界最大制造业生产者和超大规模经济体的地位和经济运转。可以说,中国经济与能源的总体安全觀,不是闭门造车,不是闭关锁国,而是与全球经济深度融合、共同发展,以建设人类命运共同体的高度看待中国的能源安全和能源资源保障。