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提升电气化水平驱动经济社会高质量发展

作者:杨 昆 来源:中国电力企业管理 发布时间:2020-07-03 浏览:
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工农业生产和城乡人民生活中普遍使用电力,是现代文明进步的重要标志。电气化与经济社会发展相互作用,呈现正相关性,电力的广泛应用促进工农业生产效率和社会生产力不断提高,经济社会的发展又促进电力在终端能源消费中的占比提升。

随着中国特色社会主义进入新时代,社会主要矛盾发生变化,经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,准确把握我国电气化发展阶段,深入分析电气化发展潜力,科学规划、政策引导、重点推进,不断提升我国电气化水平,是推动经济社会高质量发展、决胜全面小康社会、建设社会主义现代化强国的必然要求。

我国的电气化发展水平

衡量电气化发展水平的重要指标,包括发电能源占一次能源消费比重(发电用能占比)、电能占终端能源消费比重(终端用电占比)以及单位GDP用电量、人均用电量、人均生活用电量等。

从全球范围看,近年来,无论是发电用能占比还是终端用电占比,发达国家基本处于平稳发展阶段,而发展中国家则增长明显。经过40年的改革开放,我国电力工业实现了从落后、追赶到超越的跨越式发展,电力供应和保障能力迅速提高,电气化进程不断推进,成为提升全球电气化水平的重要动力。

——我国发电用能占比、终端用电占比与发达国家基本持平。2013年我国发电装机容量跃居世界第一。2019年,我国发电总装机容量20.1亿千瓦,约占全球总装机容量的27%;全社会用电量72255亿千瓦时,人均用电量、人均生活用电量分别达到5161、732千瓦时。2018年,我国发电用能占比、终端用电占比分别达到46.4%、25.5%,均高于世界平均水平,与发达国家基本持平(美国约为48%、24%,OECD国家约为45%、22%,日本约为52%、30%,世界平均水平约为40%、17%)。

——建成世界上规模最大的交直流混合电网,形成了“西电东送、北电南供、水火风光互济”的电力供给格局。2011年我国电网规模跃居世界第一,2019年底,我国500千伏及以上输电线路回路长度26.8万千米、变电容量21.3亿千伏安,220千伏线路回路长度45.3万千米、公用变电容量20.1亿千伏安,110千伏及以下线路回路长度118.2万千米、变电容量22.6亿千伏安。2015年全面解决了无电人口用电问题。

——清洁绿色转型发展成效显著,成为世界清洁能源发展的领跑者。改革开放40年来,我国新增非化石能源发电装机占全球增量的1/3。截至2019年底,我国非化石能源发电装机8.4亿千瓦,占41.9%;发电量2.39万亿千瓦时,占32.7%。煤电污染物排放控制、二氧化碳排放控制达到世界先进水平。与世界主要国家相比,我国煤电发电效率与日本相近,高于美国、法国、德国、韩国等其他国家。全国线损率2019年为5.90%,居同等供电密度国家先进水平。

——智能化水平持续提升,电力系统保持安全可靠运行。近年来,通过采用先进信息通信技术和电网控制技术,持续建设智慧电厂、智能电网,全面加强电力二次系统安全防护,我国大电网运行持续安全稳定,全国用户供电可靠率多年来保持在99%以上。世界银行发布的全球营商环境报告2020,我国“获得电力”指数从2017年的全球第98位,跃升至2018年的第14位、2019年的第12位。

我国电气化水平具有较大发展空间

纵向看,经过40年发展,我国电气化水平得到了显著提升;但横向比较,我国电气化水平的有关指标较发达国家还有一定差距,国内各地区、不同产业领域电气化水平也存在差异。从总体上看,我国电气化还有较大发展空间。

我国电气化水平与发达国家存在一定差距

2019年,我国单位GDP用电量为0.621千瓦时/美元,是2016年美国(0.245千瓦时/美元)的2.5倍、日本(0.167千瓦时/美元)的3.7倍、德国(0.151千瓦时/美元)的4.1倍。

2019年,我国人均用电量、人均生活用电量分别为5161、732千瓦时,而美国2018年的人均用电量、人均生活用电量分别为11473、4980千瓦时,是我国2019年指标的2.2、6.8倍。

从用电结构上看,2019年我国第二产业用电量占全社会用电量比重为68.3%,美国为25.1%;我国第三产业用电量占比为16.4%,美国为36.4%。美国居民生活用电量为工业用电量的1.5倍,我国居民生活用电量为工业用电量的20.7%。显示出不同的经济结构和发展阶段。

各区域电气化发展不平衡

我国各区域经济发展水平差异较大,与之相对应,电气化水平参差不齐。总体上看,南方、华东经济发达地区电气化水平高于华北、华中、西北、东北等区域。2017年,华东、南方、华北、华中、西北、东北区域终端用电占比分别为25.5%、24.4%、23.0%、18.5%、22.4%、15.6%。

我国人均生活用电量各省市差距也十分明显。2018年人均生活用电量排名前5位的是:北京1185千瓦时、福建1120千瓦时、浙江1058千瓦时、上海1006千瓦时、江苏943千瓦时,排名后5位的是:西藏383千瓦时、甘肃385千瓦时、新疆413千瓦时、宁夏431千瓦时、吉林455千瓦时。人均生活用电量指标与经济发达程度、城镇化率、居民收入水平基本保持一致。

各产业领域电气化水平存在差异

2017年,我国第一、二、三产业用电占一次能源消费比重分别为15.9%、18.0%、13.7%。各产业中,第一产业用能结构相对稳定,其用电占用能比重长期保持在16%左右。

受工业电气化加速影响,特别是近年来高新技术产业、高端制造业的影响,第二产业电气化进程总体快于第一、三产业。2010~2017年第二产业终端用电占比累计提高3.5个百分点。四大高载能行业终端用电占比从2011年的11.8%提升到2017年的13.6%,仍低于工业部门平均电气化水平4.7个百分点。其中,有色金属行业终端用电占比略高于30%,电气化水平显著高于10%~12%的化工、建材、黑色金属行业。

2019年,第三产业和城乡居民生活用电量对全社会用电量增长的贡献率超过50%,成为全社会用电量增长的主要动力。第三产业中的互联网和相关服务业、软件和信息技术服务业、充换电服务业与城市公共交通运输业等行业近年来用电量持续快速增长,2017年以来增速分别达到10.7%、12.9%、9.5%,带动第三产业电气化发展水平稳步提升。第三产业终端用电占比从2011年的11.3%提升到2017年的13.7%,与第一、第二产业的差距正在逐步缩小。

农村电气化水平尚有很大提升空间

2018年,我国城镇人均用电量8300千瓦时,农村人均用电量4954千瓦时,为城镇的60%。据统计,2018年,我国每百户家庭拥有的电器数量,城镇家庭与农村家庭相比,房间空调器为2.18倍、热水器为1.4倍、微波炉为3.1倍、家用电脑为2.7倍、抽油烟机为3倍,电冰箱、电视机、洗衣机的数量高出5%~10%。2019年,我国城镇居民人均可支配收入42359元,比上年增长7.9%;农村居民人均可支配收入16021元,比上年增长9.6%。农村居民人均可支配收入增速近年来均高于城镇居民人均可支配收入,随着乡村振兴战略的深入实施,农村电网持续改造升级,农业生产、乡村产业、农村生活等方面的电气化水平还将不断提高。

我国电气化发展的机遇与挑战

电力需求具有较大增长空间

党的十九大报告明确提出,2035年要基本实现社会主义现代化,2050年要建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。据有关机构预测,2035年我国GDP将达到32万亿美元,年均增速仍将保持4%~5%,城镇化率将由现在的近60%提升到70%~75%。综合考虑需求增长、能效提升等因素,预计2020~2035年我国用电量年均增速在2.7%~3.3%之间,到2035年,我国全社会用电量将达到11.4~12.4万亿千瓦时,人均用电量、人均生活用电量分别达到8000、1900千瓦时,发电能源占比有望达到57%,终端用电占比达到38%,与发达国家的电气化水平差距将显著缩小。

煤电发展受碳减排约束,非化石能源发电竞争力持续增强

受资源禀赋限制,我国煤电一直是电力供应的主力电源,2019年煤电装机容量占52%、煤电发电量占62%。受二氧化碳排放约束影响,“十四五”及今后一段时间,煤电发展受到制约。过去五年,风电开发成本下降约30%,光伏组件价格下降约50%,我国风电、光伏发电在“十四五”期间将进入平价上网时代,预计到2035年,风电、光伏装机均达到6亿千瓦,水电装机达到4.8亿千瓦。预计到2025年、2030年、2035年,核电装机容量分别达到0.89亿、1.37亿、1.7亿千瓦。2035年我国非化石能源发电装机将达到20.3亿千瓦,占全国总装机容量的57%,非化石能源成为我国新增能源需求的主要来源。

新技术革命推动产业结构调整,多种能源融合发展

云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能为代表的新一代科学技术的应用,在促进能源效率提升和电力系统安全稳定运行的同时,也极大地推动了产业结构调整。储能及综合能源、电动汽车快速增长,不仅改变传统电网的运行状态和控制模式,也将有效提升电能在终端能源消费中的比重。

借助新一代科学技术,电网配置资源的能力持续增强,以电力为中心的能源结构趋向进一步加速,横向的多能互补与纵向的源、网、荷、储深度融合,将促进形成以新能源为主体的智慧电力系统。

提升电气化水平,需要在电力供应侧、消费侧同时发力

从电力供应侧来看,增加非化石能源发电装机的比重,电网调节能力不足的问题日益显现,弃风弃光弃水不同程度存在。在加强电网稳定控制能力建设的同时,要加强电源侧调节能力建设,包括可调节水电站、燃气电站以及抽水蓄能、化学储能电站等。受资源禀赋所限,沿海和北方地区加强煤电机组灵活性改造是当前提升电网调节能力的有效措施。实施大规模的煤电机组灵活性改造,还需要从市场机制、政策、技术、标准等方面全方位予以支持。

从电力消费侧来看,用户负荷调节需求响应潜力巨大,但需要有效政策的引导和激励。工业领域智能制造不断升级和对传统产业的改造,高技术及装备制造业与现代服务业等新兴产业将成为未来用电增长的主要推动力。近些年,交通领域、工业过程和居民生活领域电能替代发展迅速,2016~2018年年度替代电量分别完成1079亿、1286亿、1558亿千瓦时。2019年底,我国电动汽车保有量310万辆,充电基础设施120万个。据有关机构预测,2030年我国电动汽车保有量将达到8000万辆,充电基础设施缺口巨大。但是,电能替代政策的持续性不强,技术标准及法律法规滞后,需要进一步完善。

2020年是我国脱贫攻坚的收官之年,随着农村经济发展和农民收入增加,将进一步提升我国农村的电气化水平,需要继续加强农村电网的改造升级,不断提升农村供电的可靠性。

多措并举 全面提升我国电气化水平

电能是清洁、高效、便捷的二次能源,据测算,电力在终端领域创造经济价值的效率为石油的3.2倍、煤炭的17.3倍。当前,新一轮科技革命推动电气化发展步入新的历史阶段,能源电力的开发更加绿色化,电力的输送与使用更加智能化,能源电力与经济社会和人民生活的融合更加泛在化,以电力为中心的能源转型升级正在加快推进。

提升电气化水平是满足人民群众对美好生活向往的重要路径。当前,正处于能源电力发展“十四五”规划编制的关键阶段,将提升我国电气化水平纳入国家有关规划,在能源电力供应侧与消费侧共同发力,持续推动能源消费、供给、技术、体制革命与全方位加强国际合作,对促进能源电力的可持续发展、支撑经济社会的高质量发展具有重要意义。

积极服务国家重大战略

按照推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展的要求,贯彻落实国家区域协调发展战略,统筹考虑能源电力中长期发展规划,提升规划、投资、服务的精准性、有效性,切实保障各地区不同的能源电力需求。服务城镇化战略,重点加强对京津冀、长三角、粤港澳等城市群的能源电力保障。

深入贯彻可持续发展战略,坚持集中式和分布式并举,大力发展清洁能源。强化电网在能源转型和资源配置中的中枢和平台作用,优化跨省跨区输电通道布局,促进清洁能源在更大范围优化配置。

服务国家乡村振兴战略和美丽乡村建设,大力提升农业生产、乡村产业、农村生活电气化水平。持续推动农村电网改造升级,推进东部地区城乡电网一体化发展、中部地区电网提档升级、西部地区农村电网改善。

建设以新能源为主体的智慧电力系统

加大新能源发电消纳力度,推动传统火电、核电机组增强深度调峰能力,加快发展电网友好型先进发电技术、新能源机组调频技术和大规模电池储能技术、精准负荷控制技术,支持电动汽车、分布式电源、微电网以及各类智能用电装置参与系统平衡调节,实现源—网—荷—储协调互动。

持续优化电网结构,加快发展柔性交、直流输电,推动各级电网协调发展。加强5G、区块链等先进技术与电力系统的深度融合,提升电力系统全环节智能感知能力、实时监测能力、智能决策水平、信息安全防护水平,保障系统安全稳定运行。

加强电力需求侧响应,着力培育新业态、新模式,大力完善相关技术标准体系,促进电力、燃气、热力、储能等资源,通过电网实现互联互通,推动电力光纤通信、车联网等跨界融合技术不断创新,提升多种能源综合利用效率。

大力实施电能替代

在交通运输领域,完善电动汽车充换电标准和充电设施建设规划,优化主干高速公路和环渤海、长三角、粤港澳地区城际充换电服务网络,因地制宜开展城乡充电设施建设,满足电动汽车发展需求;大力发展电气化铁路、城市轨道交通;加强沿海、沿江、沿海港口岸电利用,推动解决远距离供电、船舶移动储能利用等技术难题。

在工农业生产领域,继续推进蓄热式与直热式工业锅炉应用,特别是加大在钢铁行业发展电炉钢、在建材行业发展电窑炉、在轻工行业发展蓄热电锅炉的力度,提高我国工业领域电气化水平。

在城乡居民用电领域,加大北方地区清洁取暖工作力度,提升清洁能源供热能力,发挥电供暖示范作用;进一步普及推广家用电器,推动家居电气化;进一步提升农村电网保障能力,推广农业生产、农民生活领域电驱动器具,促进提升农村电气化水平。

加强电能替代政策引导。完善相关激励政策,对符合条件的电能替代技术研发、电能替代项目实施予以支持。推广合同能源管理,推进电能替代模式的多元化发展。

深化电力市场化改革

加强顶层设计,构建统一开放、高效运转的电力市场体系。重点完善与全国电力市场相适应的交易机制,逐步统一省间电力交易规则,促进跨区跨省直接交易,打破省间壁垒和市场分割。着力破除新能源消纳存在的体制、机制障碍,构建发电侧、电网侧、用户侧协同机制。

还原能源电力商品属性,加快完善一次能源价格、上网电价、销售电价之间的联动机制,使电价真正反映能源供应的合理成本、供求关系、资源状况和生态环境治理成本,实现电力在更大范围内优化配置。

深入研究推动电力市场与碳交易市场深度融合,构建电碳综合市场,发挥市场高效配置资源优势,实现碳减排与能源转型协同推进。

进一步加强电力信用体系建设,实现信用信息交换共享、信用奖惩协调联动,促进形成良好的行业信用应用机制与环境。

完善运行机制,深入实施电力普遍服务,坚决打赢脱贫攻坚战。

资料链接:

“十二五”以来,我国电气化发展在电力供应侧与电力消费侧稳步推进,在电力普遍服务、电力市场化改革、低碳电力等推动电气化可持续发展的重点领域取得积极进展,电气化发展主要评价指标趋势向好,电气化进程不断向前推进(详见图1、图2)。

结合电气化在电力供应侧、电力消费侧与可持续发展层面的中长期发展形势,对应基准情景与电气化加速情景下,预测2020年和2035年我国电气化发展的主要目标(详见图3-1、3-2、3-3)。基准情景下,预计2020年和2035年,全国发电能源占一次能源消费比重分别达到47.4%和55%、电能占终端能源消费比重分别达到27.5%和36%;电气化加速情景下,预计2035年,全国发电能源占一次能源消费比重提高到57%、电能占终端能源消费比重提高到38%。从多项电气化进程评价典型特征指标预测结果可以反映出:2035年我国电气化进程总体有望处于电气化中期高级阶段,电气化发展届时将超过美国、德国、日本2016年平均水平,与发达国家的电气化进程差距将逐步缩小。

注:以上相关数据、图表来源于《中国电气化发展报告2019》

本文刊载于《中国电力企业管理》2020年06期,作者系中国电力企业联合会党委书记、常务副理事长

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