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提高能源效率是我国的能源政策的首要选择
提高能源效率是我国的能源政策的首要选择
陈尊理马文辉
摘要：
本文从我国常规石化能源的供应、使用对环境的影响，分析认为应该把提高能源利用效率，作为我国能源政策的首要选择，而开发利用可再生性能源也是广义的节能。
关键词：
经济发展环境污染节能绿色能源
1.前言：
能源是人类文明的基石，人类从远古时代开始，就按照自己的要求使用能源，创造出文明和文化。
长期以来，能源一直是我国国民经济发展中的热点和难点，随着我国经济的发展，能源生产与消费的矛盾、能源与环境的矛盾越来越大，提高能源利用效率应该作为我国能源政策的首要选择。
2.适合中国国情的能源政策和发展战略是什么：
从长期来看，我国的能源形势非常严峻。
我国人均能源占有量与世界平均水平比较，煤炭为51.3%；石油为11.3%；天然气为3.78%。
中国的发展不可能走西方发达国家的老路，必须建立高效利用常规能源，积极开发可再生能源的中国特色的道路。
2.1看国家的中长期规划，能源的压力越来越大。
2.1.1根据国家规划，到2010年，国内生产总值将在2000年的基础上再翻一番，GDP总值在国际上的比重也有所提高，见表1。
表1世界上主要国家GDP及预测
国家或地区
1998年
2010年
GDP总值（亿美元）
占世界比重（%）
GDP总值（亿美元）
占世界比重（%）
美国
81370
28.0
113160
24.6
欧盟
84270
29.0
114540
24.9
日本
38360
13.2
37720
8.2
中国
9590
3.3
21600
4.7
俄罗斯
2790
0.96
3960
0.86
其它
74220
25.54
16900
36.74
合计
290600
100
460000
100
2.1.2按照“九五”初期的预测，我国到2010年和2020年的一次能源消费总量将分别达到19.5亿吨标准煤和24.2亿吨标准煤。
到2050年我国人口达到16亿时，如果按能源消费达到现在发达国家水平，中国的能源消费量将达到或超过现在全世界的能源消费总量，即使达到现在世界平均水平，也要消费38亿吨标准煤，是现在全国能源消费量的3倍多。
尽管有的资料说，我国煤炭的储采比达587~850年，但根据国家计委节能和新能源处陈和平处长在“东北亚国家促进可持续能源利用和消费教育研讨会”上讲，我国煤炭累计探明储量达10000亿吨，但精查保有剩余储量只有900亿吨，储采比不足百年；石油的资源量为787亿吨，剩余可采储量23亿吨，在大量依靠进口的情况下储采比仅为14年；天然气的资源量为38万亿米3，剩余可采储量6310亿米3，在目前产量很低时储采比仅为32年。
2.1.3我国即使有数百年的煤炭资源可以开发利用，但要充分认识到大量使用化石能源的危害。
我国是世界极少数以煤炭为主要一次能源的国家，煤炭燃烧对温室气体的贡献率比燃烧同热值的天然气要高69%，比燃油高29%。
可持续发展迫切需要解决的三大环境问题：
酸雨、对温室效应、臭氧层破坏，都与燃烧石化能源有关。
它们是：
燃煤产生的SO2，是酸雨的主要祸害；燃烧排放的CO2对温室效应的影响达到50%左右；燃烧产生的N2O，对臭氧层破坏起着65%的作用；燃烧煤炭还有许多有害气体和固体污染物，象一氧化碳、碳氢化合物、其它氮氧化物、可吸入颗粒物、灰碴等，表2中可见燃煤烟气污染物排放所占比例很大。
全国人大环境资源委员会指出，由于多种因素，我国每年环境污染造成的经济损失约为2830亿元。
最近国家环保局长解振华指出：
我国的污染物排放总量还处在相当高的水平，远远高于环境承载能力；生态恶化加剧的趋势尚未得到有效遏制，部分地区生态破坏的程度还在加剧。
环境污染和生态破坏已成为危害人民健康、制约经济和发展的一个重要因素。
曾有人说，美国每年消耗煤炭11亿吨，也没有造成大的环境问题，但美国的煤炭87%是用于发电，集中使用煤炭更有利于进行脱硫、脱硝、除尘等污染处理和提高能源利用效率。
而我国的小煤窑挤占市场，燃煤品质很难控制，供应渠道不稳定，小火电比例大，而且只有30%的煤炭用于发电，煤炭大量作为终端能源被消费，见表4。
许多主客观原因影响了对燃煤污染的处理和控制。
表2中国燃煤烟气污染物排放所占比例
污染物
CO2
SO2
NOX
粉尘
燃煤所占比例（%）
87
71
67
60
表3火电燃煤所占份额
年份
火电装机容量（MW）
火电燃煤量（万吨）
全国燃煤量（万吨）
火电燃煤占全国比例（%）
1985
60640
16440.7
81603
20.1
1990
101840
27204.3
105523
25.8
1995
162940
44440.2
137676.5
32.3
1996
178860
48808.6
144734.4
33.7
1997
192400
48979
139248
35.2
1998
204566
47089
97376
48.0
1999
223438
48186
114607（81862）
42.0
2.1.4最近，美国科学家通过研究远古植物化石后提出，从恐龙时代起，大气中二氧化碳浓度就与地球气候变化密切相关，认为过去3亿里大气中二氧化碳浓度高低与气温高低相当一致[1]。
最新研究表明[2]，过去10年中地球大气的自净能力下降，作为促进空气中一氧化碳、二氧化硫和二氧化氮分解和臭氧层加厚的羟基浓度，90年代以来急剧下降。
尽管《京都协议书》免除了80%的发展中国家的温室气体减排的责任，但温室效应是影响全人类的大事，温室效应产生的洪水、暴雨、干旱、飓风以及由此引起的一系列疾病增加的灾难，影响更多的是发展中国家。
受全球变暖和地面沉降的共同影响，我国沿海海平面近10年来呈加速上升趋势，预计2003年我国沿海海平面将比常年高31mm，上海则达到76mm。
对象上海这样一个平均海拔高度仅1.8M的超大型城市来讲，将会对其经济、社会发展和生态环境、市政建设带来很大的影响。
酸雨和二氧化硫的影响主要是本地区及周边环境，而CO2的影响是全球性的。
同时美国是CO2排放最多的国家，1990年排放总量达到1441MT，人均达到5.63吨/年人。
《京都协议书》认为发达国家的排放是属于奢侈性的，而发展中国家只属于生存性的排放。
我们不能象现在的头号排放大国一样，把对人类应尽的义务和责任推得一干二净，还抛出了给全球带来灾难的能源政策。
2.2提高能源利用效率是解决能源和环境问题最现实和最经济的途径。
2.2.1我国的能源发展战略总方针是“坚持开发与节约并重，把节约放在首位”。
但从1978年《中共中央关于加快工业发展若干问题的决定》中提出把发展燃料、动力、原材料和交通运输放在突出位置，到1994年上半年的政府工作报告，始终把增加能源供给作为宗旨，以至象小火电这类能源供应企业没有得到有效控制。
尽管1981年至1998年的18年间，我国的单位国内生产总值能耗下降了50%，节能率4.5%是全世界最高的，但我国的每万元国内生产能耗是世界平均水平的5倍多，见图1。
主要产品单位能耗也绝大部分落后于国际先进水平。
每公斤标准煤能源产生的国内生产总值：
中国0.36美元，日本5.58美元，法国3.24美元，韩国1.56美元，印度0.72美元，世界平均1.86美元。
美国2.90美元，
表41995年国内外主要产品单位能耗比较[3]
项目
中国
国际先进水平
差距（%）
国别
能耗
火电厂供电燃料消耗（克标煤/KWH）
412
日本
329.9
+24.9
火电厂厂用电率（%）
7.95
美国
6.5
+22.3
输电线路损失率（%）
17.0
加拿大
7.0
+142.9
吨钢综合能耗（千克标煤/T）
976
日本
652
+49.7
水泥熟料燃料消耗（千克标煤/T）
175.0
日本
107.5
62.7
乙烯综合能耗（千克标煤/T）
1277
日本
871
+46.6
合成氨综合能耗（大型天然气、千克标煤/T）
1284
美国
970
+32.4
载重汽车油耗（L/100T·KM）
6.3
美国
2.7
+133.3
铁路机车综合能耗（千克标煤/万T·KM）
88.1
日本
87.1
+1.1
以火电厂供电燃料消耗为例，由于失控的小火电厂煤耗很高（例1995年江苏省无锡市地方电力公司统计，小火电厂标煤耗达到578克标煤/KWH），1995年火电厂标煤耗达到412克/KWH，1997年为408克标煤/KWH，1998年为404克标煤/KWH，原计划10年下降50克标煤/KWH，但7年只下降了解15克标煤/KWH。
1999年达到397克标煤/KWH应该与关停小火电厂有关。
所以国家关停小火电厂和其它众多“五小”企业的政策，确实能较大幅度地提高能源利用率。
2.2.2电力是唯一能够大规模利用煤炭、水力、核能和各种再生能源的二次能源，在最终能源消费中，电能比其它能源的直接使用和转换上，都有无法比拟的优越性。
可以说发电能源占一次能源总消费的比重越高，能源利用率也越高，能源消费强度越低（单位国民生产总值的能耗）同时也能减少由于能源消费对环境的破坏。
表5主要国家一次能源消费及发电能源消费情况（1995年）
国家
一次能源消费
发电能源消费量/百万吨标煤
发电能源占一次能源总消费量的比重（%）
消费量/百万吨标煤
占世界总消费量的比重（%）
人均能源消费/KG
美国
3021.58
25.78
11312
1206.78
39.9
俄罗斯
1004.65
8.57
6767
278.85
27.8
中国
1311.76
11.19
1083
412.93
31.5
日本
638.45
5.45
5105
333.31
52.2
德国
461.02
3.93
5650
172.12
37.3
英国
309.87
2.64
5315
114.08
36.8
加拿大
320.86
2.74
10913
198.43
61.0
法国
308.63
2.63
5309
172.65
55.9
意大利
235.64
2.01
4118
78.27
33.2
2.2.3不断提高优质能源的占有率，多用象天然气、液化天然气等这种绿色燃料。
与其它燃料相比，天然气在燃烧过程中，产生的温室气体只有燃油的43%，煤炭的31%。
二氧化硫基本没有，氮氧化物也很少。
假如利用天然气进行联合循环发电，大气污染物的排放有大幅度降低，没有固体污染物；占地面积小，单位面积一般为燃煤电厂的54%；耗水量小，单位电量一般为燃煤电厂的三分之一；最高热效率可达58%，远远高于目前燃煤电厂34~40%的效率。
2.2.4生物质燃料对人类文明的发展和进步，曾经起过举足轻重的作用，人类社会首先使用火是从燃烧生物质燃料开始的，它也是人类未来持续发展的能源之一。
生物质燃料主要指稻壳、秸杆、柴草、木屑、薪柴、树叶等。
全世界的生物质燃料资源非常丰富，估计全世界陆上生物质产量为1011~1012吨干物质，相当于目前所耗能量的数倍。
我国生物质资源面广量大，仅主要农作物秸杆一项年产量就达6亿多吨，折合标准煤3亿多吨，是一笔不可多得的再生资源。
秸杆曾是农民用于炊事和取暧的传统燃料，这几年随着农村经济的高速发展，农民生活水平和生活质量的提高，秸杆直接燃烧这种传统方式逐步被液化石油气所代替，越来越多的秸杆被废弃、野外焚烧，这不仅造成了大量的浪费，而且污染了环境。
1998年5月，成都双流国际机场因为周围农民大量焚烧稻草秸杆，致使机场上空烟雾弥漫，能见度达不到规定要求，机场被迫关闭，造成61个航班延误或取消，创下我国民航因人为因素而延误航班次数的最高记录。
由于我国特定的能源地理结构，沿海发达地区的能源资源相当贫乏，大部分能源都是外省调拔或者进口。
一方面在大量调进非再生性能源，另一方面又在大量浪费生物质能源。
随着农村高品位能源需求量的提高，国际上石油价格的持续攀升，供求矛盾将日益突出，寻找一种把生物质低品位能源转换成高品位能源（如可燃气）的气化集中供气技术，将是功在当代，利在千秋的好事。
秸杆气化可使总热效率达到35~45%，比直接秸杆的炉灶燃烧效率提高20~33%。
同时可减少环境污染，减少水土流失，燃气还解放农村妇女。
如全国都考虑秸杆气化，相当于每年提供标准煤3000万吨，是我国1998年天然气总消费量的1.5倍。
这是以最小成本向终端用户提供优质能源的好办法。
2.2.5提高煤炭的利用效率。
我国的能源结构和储量，其特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。
专家预测，在本世纪前30年内，煤炭在我国一次能源构成中仍占据主体地位。
作为肮脏能源，就存在一个减少燃烧污染的问题，这就产生了洁净煤技术。
洁净煤技术的内涵十分丰富，可以包括四个方面的内容：
第一、煤炭的加工（洗煤精选、预脱灰处理，型煤、水煤浆、微生物脱硫技术等），第二、高效洁净燃煤技术（CFBC、PFBC、IGCC），第三、煤炭的转化（如煤的气化和地下直接气化、液化、燃料电池等），第四、污染物排放控制（煤层气开发利用、烟气净化、粉煤灰利用、煤矸石和矿井水综合利用）。
以煤炭为主要原料的电力工业，要减少污染，最好的方法是走CFBC、PFBC、IGCC等几种洁净煤燃烧的道路。
循环流化床锅炉（CFBC）目前在燃烧劣质燃料（例煤矸石、高硫煤、煤泥、劣质煤、生物质燃料、垃圾等）方面已得到较好的应用。
我国首座增压流化床联合循环发电机组PFBC已在江苏贾汪电厂完成72小时试运行，并全部完成了国家“九五”重点科技攻关项目的试验运行指标，说明我国该项技术已从试验阶段成功进入应用阶段，该15MW发电机组燃烧率达98%，脱硫效率达92%，能有效提高发电效率，改善环境压力。
整体煤气化联合循环示范电站IGCC，在山东烟台的示范电厂前期工作近日又迈进了一步，该技术具有高效清洁的突出特点，排渣是玻璃状隋性物质，可以二次利用，而热耗、电力成本、可用性和非计划停机率，均好于一般燃煤电厂，见表6[4]。
目前世界上已投运、在建和拟建的整体煤气化联合循环电站已有24座，总容量达8200MW。
表6发电方案技术经济指标对比表
电站形式
PC
PFBC
IGCC
常规
带FGD
电站规模（MW）
目前
300~1300
80~350
200~600
2010
500
1000
供电效率（%）
目前
36~38（SC40~42）
34.5~36.5
36~39
40~46
2010
40~50
50~54
用水量比
100
100
70~80
50~70
环保性能（排放量比）
SO2
100
6~12
5~10
1~5
NOX
100
18~90
17~48
17~32
粉尘
100
2~5
2~4
2
固态废料
100
120~200
95~600
50~95
CO2
100
107
98
95
单位造价（$/KW）
1160
1400
1300~1400
1400~1700
发电成本mills/KWH
48~57
56~66
54~66
49~63
2.3发展多种形式的绿色能源[5]
真正意义上的绿色能源应该是可再生的对环境影响很小的能源，象水能、太阳能、风能、生物质能、海洋能等，而开发利用可再生性能源也是广义的节能。
如再生性能源没有开发利用，其能源也在白白浪费，有些还污染环境。
我国根据规划，到2005年新能源发电量从目前的0.1%，提高到0.7%，增长率是最大的。
除水电外，其它可再生性能源都是面广量大，就是说能源总量大，能源强度低，这样给大规模工业化应用带来一定的困难。
2.3.1“西部大开发”——大力发展水电的机遇。
随着三峡工程的投产发电，全国电网互联已进入实施阶段，国家电力公司总经理高严讲过：
“我国地域辽阔，南北地区雨季不同，东西横跨几个时区，实现全国联网可以获得诸如错峰、水火调剂、跨流域补偿、降低备用容量等巨大的经济效益，同时也可大大提高各省电网的可靠性，保证电网的安全稳定运行。
”[6]可以说，全国电网互联会给水电发展提供一个更好的机会和发挥作用的舞台。
表9中国水能资源占能源资源比重[3]
地区
地区能源资源占全国比重（%）
地区水能资源占能源资源的比重（%）
地区水能资源占全国总能源资源的比重（%）
华北
32.3
0.9
0.2907
东北
5.9
8.2
0.4838
华东
9.6
8.9
0.8544
中南
8.5
44.4
3.774
西南
23.7
69.5
16.4715
西北
20
1.9
0.38
全国
100
22.2544
水力发电是一种可再生性清洁能源，与其它正在日益受到人类重视的可再生性能源相比，水力发电已经发展了一百多年，而且具备大规模生产的成熟技术。
全国是水电资源最为丰富的国家，目前利用率只有10%。
美国Magma电力公司等对各种发电能源进行研究，从土地使用、水质影响、大气污染排放、生物影响、固体废物等方面，采用分级指数法计算各种发电能源对环境的影响进行评级，水能的评价为13，是对环境影响最小的，而煤炭达到50，是最差的。
我国的水能资源蕴藏总量达6.76亿千瓦，技术开发量为37853.24万千瓦，年发电量可达19233.04亿千瓦·时[3]，我国末来10年电力的年平均增长率为5.97%，而我国的水电在电力生产中，将由目前的16%左右，增加到“十五”末期的24.9%，水电装机容量达到8700万千瓦。
国家“十五”规划中，西部大开发首先开展的具有战略意义的三大工程之一——“西电东送”，就是把西部丰富的能源资源送到东部去，因为西部能源在我国能源资源中占了43.7%，水电更是占了77.7%。
有关文献资料表明，若以我国常规能源总量为100，那么煤炭资源量在85以上，水能占12，石油和天然气仅占2～3。
有些预测认为，2050年我国能源生产总量达到35.4亿吨标煤，其中水电11540KWH，占4.5%，毫无疑问水电比重太低。
2.3.2“乘风计划”——风力发电是一项很有希望的技术。
风能资源被称为“蓝天白煤”，是一项取之不尽，用之不竭的可再生能源，全球的风能资源约为27400亿千瓦，其中可利用的风能为200亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
1999年10月5日欧洲风能协会估计，到2020年风能将可提供世界电力需求的10%，并在全球范围内减少二氧化碳排放100多亿吨。
我国风能总资源量达到16亿千瓦，近期可供开发的约有10%，全国可开发利用的容量约为2.53亿千瓦。
东南沿海及附近岛屿、内蒙古、甘肃、东北、西北、华北和青藏地区风能资源丰富。
我国目前已建的风电场主要是进口风电机组，国产600KW风力发电机组已通过了技术鉴定。
最近国家将计划建设总装机达19万千瓦的风电场，其中上海南汇和崇明将建2万千瓦的风电场，到时上海又将会增加一个人与自然的风景线。
2.3.3其它可再生性能源。
太阳辐射到地球大气层的能量为173万亿千瓦，相当于每秒钟照射到地球上的能量为590万吨标准煤。
我国约有600多万平方公里的国土，太阳能总辐射量超过60万焦耳/平方厘米，开发利用前景广阔。
我国目前尚有7656万无电人口，16个无电县。
由于这些县城和村镇、散居牧户地处边远，远离电网，用电负荷小而且分散，近20年之内不可能通过延伸电网实现供电。
同时，我国大多数无电人口恰好主要分布在风能和太阳能资源丰富的地区，国家开展的“光明工程”，为太阳能的光伏发电系统带来了市场和机会。
在太阳能利用上，还有太阳能建筑、太阳能热水器。
采用真空玻璃管的太阳能热水器，目前在我国城乡每年以几十万平方米的速度推广使用，目前中央电视台至少有3家在做广告。
根据浙江省的有关资料，到1998年底，省内太阳能热水器已达13.36万平方米，除小型家庭用户外，还出现了住宅楼、学校、旅馆的集中供热系统，经济效益和社会效益都很好。
世界的地热储量估计有1450×1020KJ，相当于4948×1012吨标准煤，如按目前全世界年消费100亿吨标准煤计算，可以满足人类数十万年的能源需要。
地热能分布最广，能量最丰富，可以在人类发展的历史中不断地得到补充。
海洋能包括潮汐能和波浪能等。
我国有海岸线18000公里，大小岛屿6960个，具有很大的海洋能资源。
目前我国已建潮汐能电站8座，总装机共5640KW，最大的是位于浙江省乐清湾北端的江夏电站达3200KW。
我国的波力试验电站也已建成。
3.结束语：
提高能源效率可延长非再生能源资源的使用年限，减轻能源生产对环境的损害，降低能源密集产品的生产成本，减少能源需求。
根据预测我国的每万元国内生产能耗将从1995年的2.33吨标煤，降低到2010年的1.25吨标煤，2030年0.54吨标煤，2050年0.25吨标煤。
而国际能源机构预测，到2060年全球新能源和可再生能源的比例将发展到世界能源构成的50%以上。
提高能源效率和大力开发利用可再生性能源将是我国能源领域的头等大事，否则将会严重制约我国的经济发展、人民生活水平的提高和国家的安全。
参考资料：
1.新民晚报2001年5月23日第15版“恐龙时代就有温室效应中”
2.文汇报2001年5月12日
3.段立强等“整体煤气化联合循环技术进展”《燃气轮机技术》2000年第三期
4.国家计委“中国新能源和可再生能源发展纲要”
5.国家电力公司计划投资部编“市场经济与电力计划投资工作”中国电力出版社1999年6月
6.中国节能（1997年版）国家计委、统计局编中国电力出版社1998年5月
本文曾发表于《节能技术》
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