城市能源变革的重点和难点在哪?
2018-09-21 11:09  · 来源:中国能源网  · 作者:  · 责编:王长尧

△ 会议现场

  9月20日,由《中国能源报》社主办的“第二届中国能源产业发展年会暨2018中国城市能源变革峰会”在京举行,与会嘉宾就“城市能源变革”这一话题进行畅谈。

  住建部科技与产业化发展中心副研究员梁浩:

  城市绿色发展需要综合能源规划

  在工业文明时代,高楼大厦、钢筋水泥、玻璃幕墙是城市的标志。在未来的生态文明时代,更多的是关注普惠和公平。正如习总书记所说,绿水青山是最好的公共产品,也是最普惠的民生福祉。因此,推进生态文明时代的绿色城市建设,是践行生态文明建设的一个重要手段。

  城市和能源是协同发展的关系,城市规划伊始就需要考虑到城市和能源协同布局的问题。在生态文明时代,城市能源系统也需要变革,才能匹配生态文明高质量发展理念下的城市形态。城市需要在市政、交通、建筑、环境等多方面进行绿色提升。目前,我们提出了推进城市绿色建设的多个重点项目,修订了已经运行10年的绿色建筑评价标准。

  大体而言,我国产业能耗约占总能耗的60%,交通能耗约占20%,建筑能耗约占20%。目前,建筑能耗在总能耗中的占比较低。未来,产业能耗将逐步转移到建筑能耗上。有规律表明,第三产业比重越高,建筑能耗也就越高。因此,在生态文明时代,城市能源消费的一个显著变化是:工业能耗降,建筑能耗增。这也是产业结构转型升级和创新驱动发展升级的一个晴雨表。

  过去,作为城市能源的三大规划,电力规划、燃气规划和热力规划是分别制定的。这是从能源供应的角度上来考虑,主要思路是加大供给,保障需求。但是作为城市人,在使用一种能源满足需求的时候,自然会减少对另一种能源的需求。如果从需求侧出发,需要在城市规划伊始就有一个综合规划,统筹电力、燃气、热力、传统能源和可再生能源等。

  城市的容积率、街区密度、路网形态、建筑形态都决定了城市能耗的高低。实践表明,能耗最低的城市形态是窄马路、密路网、小街区。这种城市空间形态从一出生就具有“节能”的基因。因此,在城市规划之初,如果没有合理的城市空间形态,就会造成城市难以扭转的高能耗情况。

  在工业文明时代,城市能源的运行模式是集中式生产,大范围输送。而在生态文明时代,将颠覆过去集中式大生产、大运输、集中消费的模式。每一栋楼宇既是能源消费者,同时也是能源生产者,并最终形成智慧能源微网的模式。

  国网(苏州)城市能源研究院副院长奚巍民:

  综合能源服务推动城市能源变革发展

  城市能源变革复杂而又系统,它是一场全方位的革命,涉及技术、管理、观点等方方面面。我们认为,可通过综合能源服务来推动能源的变革。

  从行动上看,能源革命主要分为四个层面:最下是包罗万象的物理层,即能源系统的设施设备,涵盖源、网、荷、储等内容,非常复杂、也很专业。二是智慧层,主要包括数据的搜集、存储、计算、模型,及与之相配合的控制、通讯、平台等方面;三是服务层,比如资产服务、交易服务、金融服务、增值服务等机制概念;最上则是感知层,通过视觉形象、公众参与、创新平台等方式,让社会在不同层面都感知到能源变革的发生,而且就发生在我们身边。这是一场革命,革命需要观念作为支撑和先导,没有观念的进步,行动很难跟上。

  在此基础上,可把能源变革的任务分为以下类别:效率提升类、清洁能源类、需求优化类、智慧能源类、资产管理类、市场交易类、节能诊断类、社会公益类等。而在这些服务中,有几类技术相对关键。

  首先是电网技术。为什么说它最重要?并不是说电网把电送到千家万户,对大家的生活很重要,而是因为电网能够最大程度地利用可再生能源、新能源。对于风能、太阳能等新能源而言,电是最好的利用方式,其他形式很难做到。包括特高压等重点技术在内,国网公司在电网输送侧、供给侧已做得非常强了。现阶段的侧重点应放在配电网,其中关键是交直流电网混合运行的技术。按目前情况分析,通过技术环节,电网系统效率可提升5%-10%。

  第二个重要技术是热网。热网汇集着我们身边的低品位热源,及环境中一些余热废热资源。例如,现在所谓第四代集中供暖技术,主要特点就是降低了供热参数,同时减少散热损失,有利于增加低品位能源并入。再如双向组合式冷热网,通过余热回收可提高很多效率。

  此外,在机制方面,我认为有两点值得关注。一是交易机制,通过建立更加灵活的市场交易机制,让能源产品真正反映成本,让用户参与进来。二是要打破当前各部门之间相互割裂的关系。比如未来在一个区域中,相互独立的电力公司、天然气公司能不能合资组建一个综合能源服务公司,能不能更好地发挥作用等。

  国网能源研究院能源所主任金艳鸣:

  北京面临能源转型与再电气化

  目前,全球城市能源消费约占全球能源消费总量的2/3以上,城市是能源消费的主体,城市能源系统在高峰负荷时会出现城市能源短缺供应。

  大型城市能源发展趋势是:电气化、能源高效化、加快脱碳化、全球一体化、智慧能源化。最大化利用城市内外部清洁能源,以电为核心实现城市跨行业系统融合优化。

  北京2016年的电气化水平是39.9%,2017年在40%以上。从终端消费比重来说,北京目前的终端能源消费结构达到了以电为中心的能源消费模式。

  交通行业,电占终端消费比重的10.6%,因为当中80%是民航,所以民航的柴油用油现在还不能实现替代。而居民消费端,电力消费结构大概是占到34%,而北京的商业建筑电力消费比重占到了56%,工业是47%。未来随着工业转型的轻型化和高附加值,电力消费比例会进一步提高。

  90年代以来,北京的能源转型大概是以脱煤、提气、增电为主要特征,1995年以来大致分了三个阶段:第一阶段是1995年到2000年,煤炭消费比重50%以上,但是脱煤趋势已显现出来。第二阶段是进入能源消费多元化阶段,出现了天然气消费比重上升,电力消费比重上升。第三阶段实现了能源发展进入提质增效阶段,实现了经济增速和能源消费增速的脱钩。

  目前,北京城市能源发展的问题,90%以上是外来能源安全保障问题,当然有特殊性,因为是首都。另外环境污染问题,还有能源利用的智能高效化水平问题。未来北京发展定位是建设国际一流的和谐宜居之都、京津冀协同发展以及如何在北京建立绿色低碳、安全高效的能源体系。

  电气化对北京城市能源转型包括整个城市发展定位有着重要的作用。首要的功能满足经济社会发展用能需求;其次,智慧能源、智慧交通的融合,可解决城市拥堵问题;再次,改变生产生活方式,改善生态环境。

  我们课题组研究预测,到2035年,北京一种情景是电气化水平可以由目前的40%达到52%-56%。从各个部门行业来看,交通可以达到20%,商业达到62%,居民可以达到48%。北京在2035年的水平大致可以和全国2050年的电气化水平相当,超出全国十五年的电气化发展水平。

  中国电力企业联合会行业发展与环境资源部副主任潘荔:

  电力系统优化助推城市能源转型

  电力行业如何助推城市能源转型?

  改革开放40年,电力工业取得了长足发展,我国电力是一个以火电为主的发电结构,从2013年开始,我国发电量位居世界第一。虽然我国发电量以火电为主,但总体而言火电的比重在不断下降。

  为什么我国煤电、火电占这么大的份额?这与我国的资源禀赋相关,中国是一个富煤缺油少气的国家,在能源变革过程中我们做了很多工作,才实现了现在结构调整取得的成绩。

  非化石能源调整上,我国现在非化石能源占到37.8%,比2005年提高了13.5个百分点,虽然十几个百分点,但是在投入、研发,均花了很大代价,取得了很好的成绩。

  全社会用电量的水平快速增长,五年间增长了1.4万亿度电,但从人均来看,人均用电量超过了世界的平均水平。值得关注的是生活用电量,2017年我国人均生活用电量为628度,低于世界平均水平,世界人均生活用电量2014年为739度电。美国人均生活用电量在4000多度电,挪威用电最高,7000多度电,所以我国人均生活用电量发展空间很大。

  近年来,三产和生活用电的增速非常快,今年增长的速度对全社会用电量增长贡献率达50%,也就是说我们在经济发展过程中,在用电量结构发生了变化。总体来看,中国电能终端利用比重与世界相平,但在小结构中,我国的煤炭比重偏高。支持城市能源转型当中,重点还是提高电能的比重。

  城市供热煤电的作用是非常大的,热电联产机组比重快速提升,现在提升到39.4%。比如辽宁,现在改成了电厂供热以后,实质性地解决了当地的环境质量。我国关停小机组力度非常大,近几年,电力行业关停的小机组容量超过了1.1亿千瓦。

  支持电力行业、支持城市能源转型,重点工作可以概括为:

  要加大电能替代。电能替代不仅解决电气化水平、用能水平问题,还改善人民生活的环境质量。

  继续需求侧管理。当初提出需求侧管理的主要目标是解决缺电问题,到现在需求侧管理依然发挥很大作用,从过去重点解决电力短缺,到现在以解决环境保护和低碳发展为主的管理模式。

  要大力发展智能电网。多能互补、电网安全、电能替代、装配研发、国际标准化等等方面,均要依托智能电网平台。

  所以,绿色低碳是能源发展大势所趋,提高煤炭转化为电力的比重是改善环境质量、尤其是城市环境的重要途径,人均生活用电量低于世界平均水平,电能替代有利于提升电气化水平、提高人民生活质量,需求侧管理、智能电网、分布式能源是实现城市能源转型的有效途径。

  中国塑料循环利用协会秘书长、联合国环境规划署驻华代表处原项目官员 蒋南青:

  城市区域能源正在中国蓬勃兴起

  两年前,“城市区域能源”的概念刚刚兴起,如今已完全被中国接纳并蓬勃发展。我从国际层面谈谈对城市可持续发展的认识。

  中国已开始步入区域能源消费时代,供暖、供冷、照明等居民用能逐渐成为整个城市的发展主流。联合国环境署提出,要打造以100%可再生能源和清洁能源为供能的基础设施,并在此基础上建立基于生态系统的绿色空间。如何将“绿水青山”变为“金山银山”,从城市规划到人们的生活方式以及观念意识,都要协同转变。

  因此,我们要关注能源、环境、经济的耦合效应,从需求侧考虑整个城市的能源供给。通过天然气、热电联产等分布式能源直接供冷或者供暖,这种方式没有余热损耗,同时,温室气体排放减少了一半,能效提升一倍,这种解决方案是具有多重效益的。在这个过程中,能源互联网催生出各种储能技术,将热、电、气等能源互相转换,所有的可再生能源都能联入到互联网中。

  未来,随着技术进步,所有可再生能源,甚至是低品位热源都能直接进入到城市电网中,替代传统的石化能源。瑞典已将此设想变为现实,瑞典所有垃圾焚烧厂的余热已经联成了整体网络,使得它在供热量达到的同时,二氧化碳排放以及环保指数都在下降,从传统的100%化石燃料变成了100%可再生能源。

  此外,国际上正推动新的PPP模式,充分发挥地方政府的作用,成立专业的能源公司,将供热、供冷等供给方与用户聚在一起来谈价格,来做商业模式,以此制定城市规划。在这个过程中,地方政府可以通过区域能源,用公共建筑作为信贷,来投资基础设施。在英国伦敦,通过对基础设施的改造,吸引了几亿美元投资,这种模式也是联合国在中国推动可持续“城市区域能源”的基本出发点,吸引私营部门的投资,运用金融方式投入到基础设施。

  文 | 张子瑞、苏南、朱妍、赵紫原/整理

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