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世界能源结构变化趋势与分析_赵洪滨

2020-03-23 17:51能源世界 人已围观

简介世界能源结构变化世界能源结构变化趋势与分析_赵洪滨_能源/化工_工程科技_专业资料。世界能源结构变化趋势与分析 赵洪滨 , 金红光 , 林汝谋 , 蔡睿贤 ( 中国科学院工程热物理研究所, 北京 100080) 摘要...

  世界能源结构变化趋势与分析_赵洪滨_能源/化工_工程科技_专业资料。世界能源结构变化趋势与分析 赵洪滨 , 金红光 , 林汝谋 , 蔡睿贤 ( 中国科学院工程热物理研究所, 北京 100080) 摘要 : 基于 3 份国际上比较权威的报告 : 英国剑桥大学快报 美国

  世界能源结构变化趋势与分析 赵洪滨 , 金红光 , 林汝谋 , 蔡睿贤 ( 中国科学院工程热物理研究所, 北京 100080) 摘要 : 基于 3 份国际上比较权威的报告 : 英国剑桥大学快报 美国 EPRI 学报上的 世界未来能源中的电力 [ 3] [ 2] 全球能源系统展望 [ 1] , 和提供给美国总统的能源报告中的 IIASA - WEC 描绘的 21 世纪能源前景 , 对世界能源的发展趋势进行了回顾总结和展望, 预测 了能源结构的发展前景 , 以供参考。 关键词: 能源 ; 能源结构; 能源变化趋势 中图分类号 : T E02 文献标识码 : C 文章编号 : 1006 - 6772 ( 2000) 03 - 0005 - 08 能源供应量的增加是工业和经济增长过程的一 种必要因素, 是人类文明进步的一种主导因素, 扩 大了人们的生活范围 , 同时也改变了人们赖以生存 的空间环境 ( 包括大气 , 水 , 土壤 ) , 给人类带来 一系列的难题。 1 能源发展历史回顾 自 1850 年至今, 世界能源供应的变化情况可 用图 1 表示出来[ 1] 。 图1 1850 年至 1997 年 世界基本能源供应量的发展趋势 收稿日期 : 2000- 08- 02 基金项目 : 国家自然科学基金 ( 59925615) ; 国家重点基础研究计划资助项目 ( G1999022302) 作者简介 : 赵洪滨 ( 1964- ) , 男 , 山东寿光人 , 中国科学院工程热物理研究所博士研究生 , 从事热能工程研究。 世界能源结构变化趋势与分析 5 这是世界能源历史供应量的总体变化图 : 总的 能源 供 应量 自 1850 年 以 来 增加 大 约 20 倍; 自 1900 年 以来 增 加大 约 10 倍。其 中 在 1850 年 与 1930 年之间煤增加最 多, 在 1930 年与 1980 年之 间油增加最多 , 自 1980 年以来天然气和核能增加 最多。 从全球看 , 能源系统的整 体正处于迅速 增长 期, 一种新的能源在世界能源供应中占的份额从百 分之几增长到百分之几十所需要的时间大约为 50 年到 75 年。增长速度低的能源在总能源供应中的 绝对贡献规模就会相应逐渐减小, 而能源资源结构 发生突跳式地迅速变化的可能性比较小。 从 1980 年到 1997 年 , 世界能源供应增长率大 约是 过 去 半 世 纪 平 均 增 长 率 的 1/ 2, 即: 每 年 1 7% 对应 3 4% , 而实 际 的 经 济增 长 率 平 均 为 2 8% 。这反映了经济活动中能源消耗的强度每年 有 1 1% 的下降。在同一时期, 能源供应中碳的强 度 ( 单 位能 源 中 碳的 发 放 量 ) 年 平 均 下 降率 为 0 7% , 这反映了全球能源系统中天然气和核能成 分的增长。如果保持这样的变化率, 那么 , 世界经 济大约在 25 年内增加 1 倍 , 使用的能源大约 40 年 内翻一番, 碳的发放量大约 70 年内翻一番。 2 世界能源需求量的依赖因素及基本现状 现把若干国家和世界 1997 年的能源和经济有 关的数据列在表 1 中。一个地区能源消费的多少, 常用 3 个量的 乘积来表示 : [ 人口 数 A ] [ 人均经济活动水平 ( 一般表示为人均国民总产值) B ] [ 经济活动的能源强度 ( 表示为单位国 民总产值的耗能量) C ] 。估计按大约 30% 的 基本能源用于发电 , 世界和所选国家 1997 年的能 源和经济数据如表 1 所示[ 3] 。 表 1 1997 年世界及若干国家的能源 和经济有关的一些数据 美国 A B C ( 106 ) ($ ) ( M J/ $ ) 268 29000 13 100 38 25 24 7 7 1 3 3 8 3500 370 13000 42 日本 126 23000 8 23 53 11 18 16 1 6 0 0 960 180 7600 50 中国 1227 3600 12 52 16 1 5 60 0 3 1 4 21 1050 42 850 24 印度 961 1700 14 22 17 4 5 30 0 5 1 2 48 410 23 440 22 巴西 164 6200 7 7 4 50 3 2 6 9 0 5 15 24 300 45 1800 49 南非 38 7500 19 5 4 17 1 9 69 2 8 0 2 7 7 190 140 5000 42 世界 5829 6300 12 440 34 20 24 6 4 2 3 13 13400 75 2300 37 能源量 / EJ 油/ % 天然气 / % 煤/ % 核能 / % 水力 / % 生物质能 / % 发电量 / 10 k Wh 人均耗能 / G J 人均耗电 / kWh 发电效率 / % 9 由表 1 可知 , 1997 年 , 世界 58 亿人口, 在人 均国民生产总值为 6300 美元 , 而经济活动的平均 能源强度为 12 MJ/ $ 的情况下, 每年的基本能源 需求量为 440 美元 / 人 12 10 焦耳 ( 58 10 焦耳 / 美元 ) 。 6 18 的技术得以应用 , 它是燃烧后污染最严重的一种。 化石燃料中燃烧最清洁、最易于高效应用、也是发 展增长最快的是天然气 , 比起油和煤来说 , 在世界 能源供应中还只是占有较小的份额。因为所有化石 燃料 ( 除天然气外 ) 燃烧后都要释放出大量的造成 温室效应的气体 CO 2 , 故继续大量应用这种燃料而 要避免过分地改变气候的话 , 则要积极发展应用非 常先进的碳捕捉和分离技术。 传统上的生物质燃料 - 树木 , 灌木丛, 杂草, 农业废弃物 , 家畜粪便等, 在发展落后国家中继续 洁净煤技术 2000 年第 6 卷第 3 期 10 ( 人 ) 8 6300 世界化石燃料占总能源供应的 78% 。其中油 占 1/ 3, 而煤占约 1/ 4, 而且是世界范围内电力的 主要资源。有趣的是世界上 2 个人口最多的国家中 国和印度大量能源需求的主要构成都是煤。但是煤 是传统化石燃料中最难处理的一种 , 除非非常先进 6 起较大的作用。这些燃料在处 理和燃烧时效 率很 低, 并且产生高浓度的有毒的空气污染物。在某些 情况下它们会造成树林毁灭, 土地沙漠化, 以及土 壤质量的降低。可以改进应用这些燃料的技术来提 高效率及减少负面影响, 或用不同的能源代替这些 燃料。但这在设计、资金和实施等方面都会遇到相 当大的困难。 最明显的就是人均能耗和发电量在不同国家之 间具有很大的差别 , 同时也反映了人均 GNP 的不 同。这种差别预示了 , 当不发达国家要在下半世纪 达到今天典型工业国家经济发展水平时 , 在能源应 用和电能生产方面会遇到越来越大的压力。如果经 济活动中能源强度和电力强度的发展趋势不发生改 变, 那么也会使发展中国家在能源和电力增长方面 发生资金紧张, 促使能源价格升高 , 进而大大加重 与今天世界能源供应有关的环 境和政治方面 的困 境。 尤其值得注意的是, 中国能源利用概况与世界 相比 , 占世界 1/ 5 的人口仅消 费世界能源的 1/ 8, 人均耗能低于世界平均大约一半 ; 其次可以看到, 发电效率较高的日本、巴西和美国的能源结构中油 占的比例相对较大 , 而中国的能源消费结构中 , 煤 就占有近 2/ 3, 而发电效率远 低于世界平均水平。 显然, 中国煤的平均利用效率很低, 作为以煤为主 要消费能源的中国 , 应该在煤的高效洁净利用方面 加强新技术的开发应用。 3 能源发展趋势与前景 按照以往的能源发展惯性推测 : 2025 年世界 能源总 消耗量将 是 1990 年的 2 倍 , 2050 年 将是 1990 年的 3 倍 , 而 2100 年将是 1990 年的 4 倍或 5 倍。目前被认为是发展中的国家将是这种增长的主 体 , 这些国家的总能源使用量将在 2050 年左右超 过工业化国家, 且到 2100 年时会达到占全球能源 的 2/ 3 或更多 ( 目前约为 1/ 3) 。图 2 是文献 [ 2] 给出的世界能源结构的变化趋势。 图2 各种形式能源在总能源结构中所占份额的变化趋势 从图 2 看出 , 在过去的 150 年中, 出现过 3 个 能源发展波峰: 首先是生物质能 ( 木材 ) , 其次是 煤炭 , 最后是石油为主要的能源。未来则将是天然 气与核能在整个能源中占有更多的比例 , 而能源中 含碳量比例将逐渐下降。再就是世界能源中化石燃 料所占份额在下一个 50 年内下降很慢 , 到 2050 年 大约还占总量的 70% 。这意味着 CO2 排放量还会 不断 增加: 到 2050 年将是 1995 年的 2 ~ 2 5 倍 , 到 2100 年将是 1995 年的 3 5~ 4 倍。 从能源结构的历史发展趋向看到 : 世界能源结构变化趋势与分析 纪后半叶到 20 世纪末 , 生物质燃料的相对比例逐 步下降, 而 21 世纪其比例又开始回升。 1910 年 左右的前 50 年内 , 煤应用比例大幅度上升, 每 10 年增加约 8% ; 其后一直处于下降趋势 , 每 10 年 下降约 3% ~ 4% 。 20 世纪初到 1980 年左右 , 油 的相对应用比例不断提高 ; 自 1980 年以后, 其应 用比例开始呈下降趋势。 自 20 世纪初到 21 世纪 中叶, 天然气的相对应用比例会不断提高。 整个 20 世纪直到 21 世纪 , 水能的应用比例相对稳定不 变。 自 20 世纪中期以后, 核能与太阳能的应用 7 从 19 世 比例却在不断的升高 , 而太阳能的比例增长呈现出 比核能提高更快的趋势。 世界能源结构已经开始向多元化方向发展。不 过, 即使到 21 世纪的后半叶 , 预计化石燃料仍占 能源总量的大半 [ 2] 。 表2 世界未来能源预测的第 种前景 ( 1) 人口 ( 十亿 ) 1990 O ECD R EFs DCs 0 86 0 41 3 99 5 26 2020 0 99 0 48 6 45 7 92 2050 1 00 0 54 8 52 10 1 2100 1 00 0 57 10 1 11 7 4 世界能源的未来预测与分析 世界能源及结构发展趋势并非不可改变 , 人口 或人均 GNP 的快速增长, 或者能源强度的较慢的 下降 , 会导致相当高的能源总量增长; 相反 , 人口 或人均 GNP 的较慢的增长 , 或者能源强度的较快 的下降, 会导 致相当低的能源 总量增长 。如 果 在本世纪快速地扩大应用可再生能源和核能 , 世界 能源中化石燃料所占份额就会大大地下降。通过广 泛应用与消费化石燃料有关的 碳的捕捉和分 离技 术, 碳的排放量也能够减少到较低的水平。 下面对 OECD ( 欧洲 经济合作 与发展组 织 ) 、 REF s ( 前苏联与西欧 ) 、 DCs ( 发展中国家) , 和整 个世界未来发展作出预测。它是由国际应用系统分 析研究所 ( IIASA) 和世界能源委员会 ( WEC) 进 行的关于世界未来能源最新预测研究。涉及的时间 从 1990 年到 2100 年 , 它把世界上的所有国家分成 11 个地理/ 经济模块, 把基本的能源资源分成 9 类 ( 煤, 油, 天然气 , 核能, 水利能 , 商业性生物质 燃料, 非商业 性生物质燃料 , 太阳能 , 其它类 型 包括风能 , 地热能 , 以及垃圾能 ) 。 IIASA - WEC 的研究建立了 6 个详细 的预测 模型。3 个 A 类预测模型都伴随高的经济增长 和快速的科技进步。但在 21 世纪前 2/ 3 的时期内 主体能源则是不同的 : A1 模型以油和天然气为 主; A2 模型以煤为主 ; A3 模型以天然气、可 B 类预测模型伴随 再生性能源与核能为主。而 [ 3] W orld ( 2) 人均 G DP ( 1000 1990$ ) 1990 O ECD R EFs DCs W orld 16 4 6 18 2 29 4 89 2020 28 0 4 63 4 17 7 17 2050 44 5 15 2 7 29 11 4 2100 89 0 50 2 18 0 25 7 ( 3) 能量 / GDP ( M J/ 1990$ ) 1990 O ECD R EFs DCs W orld 12 8 29 5 14 5 15 1 2020 8 9 44 0 11 9 11 7 2050 6 5 19 8 10 0 9 3 2100 3 9 7 6 7 6 6 5 ( 4) 碳量 / 能量 ( kg/ G J) 1990 O ECD R EFs DCs W orld 15 6 17 4 13 6 15 3 2020 15 4 15 3 14 5 14 9 2050 14 8 14 5 13 0 13 7 2100 15 3 14 5 8 2 10 2 世界年平均变化百分率估计 ( 高增长 , 高碳量 ) 1990- 2020 人口 人均 G DP 能量 / GD P 炭量 / 能量 1 4 1 3 - 0 9 - 0 1 2020- 2050 0 8 1 6 - 0 8 - 0 3 2050- 2100 0 3 1 6 - 0 7 - 0 6 表3 世界未来能源预测的第 种前景 较低速度的经济增长和科技进步, 在世纪中期的能 源结构中大约 65% 是化石燃料。 2 个 C 类预测 模型设想建立了一个全球能源结构 , 并减少造成温 室效应的气体排放, 同时特别强调效率的提高和使 用可再生性能源 , 以及对从所使用的化石燃料中产 生的部分 CO 2 进行捕捉和分离。 C1 情况进行所 有的这些工 作, 同时 2050 年以后逐步 淘汰核能 ; C2 情况则借助于能使整 个 21 世纪核能 贡献稳 定增加的新一代核反应堆来承担相应的工作。 表 2 和表 3 列出 IIASA- WEC 研究的 6 种情 况中含碳量最高和最低的预测 模型中的有关 变化 率。 8 ( 1) 人口 ( 十亿 ) 1990 O ECD R EFs DCs W orld 0 86 0 41 3 99 5 26 2020 0 99 0 48 6 45 7 92 2050 1 00 0 54 8 52 10 1 2100 1 00 0 57 10 1 11 7 ( 2) 人均 G DP ( 1000 1990$ ) 1990 O ECD R EFs DCs W orld 16 4 6 18 2 29 4 89 2020 23 5 4 69 3 93 6 42 2050 31 9 9 59 6 36 9 08 2100 49 9 20 5 16 0 19 2 洁净煤技术 2000 年第 6 卷第 3 期 ( 3) 能量 / G DP ( M J/ 1990$ ) 1990 OECD REFs DCs World 12 8 29 5 14 5 15 1 2020 6 9 32 0 10 2 9 7 2050 4 1 14 0 7 6 6 8 2100 1 9 5 7 4 6 4 0 2 种预测前景的人口增长率都一样, 但是人均 总体国民产值 ( GDP ) 、经济活动的能源强度 ( 能 源耗量/ GDP) 以及能源中碳强度的变化率是不同 的。在 2100 年 的总 耗能 量: 第 种预 测前 景为 1940EJ, 是 1990 年实际数值的 5 倍; 而第 种预 测前 景为 900EJ, 是 1990 年实 际数 值的 2 3 倍。 2100 年总的碳排放量 : 预测前景是 198 亿 t, 预测前景 比 1990 年的相应值多 3 4 倍 ; 而 ( 4) 碳量 / 能量 ( kg/ GJ ) 1990 OECD REFs DCs World 15 6 17 4 13 6 15 3 2020 12 2 13 9 12 9 12 9 2050 7 0 11 8 8 7 8 6 2100 1 7 5 0 1 3 1 6 是 14 亿 t , 比 1990 年的相应值小 4 2 倍。 以上 2 种预测情况对应的基本能源结构变化如 图 3 所示。 景 就 2100 年化石燃料所占的份量而言 , 预测前 要比预测前景 小 5 8 倍, 但 2 种情况下非化 当然, 没有任何预测会给出未来能源变化的精 确状况 , 但是, IIASA- WEC 的研究有 助于阐明 社会不同能源选择的后果, 强调了能够选择的未来 世界年平均变化百分率估计 ( 低碳量 , 高核能 ) 1990- 2020 人口 人均 G DP 能量 / G DP 碳量 / 能量 1 4 0 9 - 1 5 - 0 6 2020- 2050 0 8 1 2 - 1 2 - 1 3 2050- 2100 0 3 1 5 - 1 0 - 3 4 石性燃料的贡献量是相似的。 图3 能源预测前景 ( 左) 和 ( 右 ) 对应的基本能源结构变化图 不同能源的某些共性和差异。按其思路会得到一些 有益的启发。 4 1 世界能源需求量将增加 IIASA- WEC 关于世界能源需求量将 会增加 的结论, 是建立在下面的观点上: ( a) 新世纪世界 经济年平均增长率大于 2% ; ( b) 没有政治性支持 的能源价格和政策能够使世界范围的能源强度以大 于 2% 的速率下降。不管未来经济活动中能源强度 能否进一步减少 , 所预期的新世纪世界人口的增长 和相应的能源消费水平的提高意味着世界能源需求 量可能会增加。而世界人口的增长几乎都来自发展 中国家, 其中的能源消费水平可满足中等的生活水 平需要。在这样的发展速度下 , 发展中国家可以达 世界能源结构变化趋势与分析 到西方国家今天所享有的富裕水平。在新世纪中, 发展中国家若以小于 2% 的年平均增长率发展 , 则 即使到 2100 年, 其人均收入水平也不会达到西方 国家在 1990 年的水平。 4 2 能源强度将下降 尽管能源强度不可能快速大幅度下降以完全补 偿经济增长对能源需求产生的越来越大的压力 , 但 是足够的下降率能抵偿能源需求增长量的相当一部 分 , 否则能源需求的增长会发生。而较快的下降率 会在所需能源增长方面带来实质性的利益。 按照 IIASA- WEC 的研究情况, 1990~ 2050 年期间较低 能源 强度的 年平均 下降率 是 0 75% , 比最近几十年的历史下降率要低一点 , 其所导致的 9 能源需求量在 2050 年将是能源强度不变时所需量 的 64% 。此外, 在此期间能源强度年平均 下降率 若为 1 3% , 则所导致的能源需求量在 2050 年将 是能源强度不变时所需量的 46% 。 4 3 从全球看 , 能源资源将不是一个问题 即使以 最快发展 的情况预 测, 按照 IIASA WEC 的研究 , 世界作为一个整体 , 在下世纪的任 何时期, 也不会处于能源资源缺乏的危险之中。传 统上的油和气供应量到本世纪中叶或更早些时候可 能下降, 有可能产生针对这些剩余的昂贵资源的国 际性冲突 , 但非传统性的油和气资源以及煤资源会 增加。而且 , 如 果对环境不产 生多大负担的 情况 下, 还可能满足能源的需求增长。在新世纪中, 核 能资源将是比较合理的侯选能源, 而可再生能源是 一种可选择的潜在能源。 4 4 地区性空气污染和酸雨问题将成为世界大部 分地区短期乃至长期选择能源的最重要因素 尽管世界不缺乏能源 , 但今天化石燃料和传统 的生物质能源技术所带来的一切后果已超越了相应 环境所能承受的能力。当前许多地区影响健康的特 殊物质的浓度和其它室内室外的空气污染可以证明 这一点。按照相应指标, 发展中国家要比工业化国 家高 10~ 20 倍。工业化国家的燃烧效率比较高而 空气污染的控制也比较普遍。由于硫和氮的氧化物 的排放而造成的当地的酸雨反映了严重的后果。 IIASA- WEC 给出的一个没有硫降低 的高碳 情况 ( A2) 表明 , 东南亚 2020 年后相应的硫的沉 积量是欧洲污染最重的中部和东部地区所曾观察到 的最坏结果的 2 倍, 由此将导致农作物生产的严重 损失。 IIASA- WEC 研究人员希望发展中国 家的决 策者能够更多地注意这些问题 , 而不是更多地注意 与全球气候变化不相关的处理措施。同时, 减少污 染的大部分措施也会减少引发温室效应。 4 5 所有能源战略都会遇到资金需求的挑战 由于高的能源需求增长率以及对传统化石燃料 的大量消耗, 加之增加对高度处理的能源形式如电 能和水能的依赖和增加对资金集约性强的可再生性 能源与核能的开发使用, 能源技术所需要的资金不 断增加。所有新世纪的能源发展前景预测, 都包含 资金耗费扩大的特点。即使由于技术改革而减少能 源技术所需资金 , IIASA - WEC 的研究估计 世界 范围内能源供应所需的资金: 自 1990 年到 2020 年 期间为 12T $ ~ 19T $ , 自 2021 年到 2050 年期间 10 为 17T $ ~ 34T $ 。而发展中国家所需要的资金大 约是总投资的一半。这些数字忽略了提高终端能量 应用效率所需要的投资 , 按 IIASA- WEC 的估计, 所需的投资可能会是所指出的资金的 2 倍。根据相 应的研究估计, 能源供应和增加终端能量应用效率 在发展中国家中所需要的全部资金, 自 1990 年到 2020 年 期 间 可 能 为 GDP 的 3 5% ~ 4 5% ; 自 2021 年到 2050 年期间可能为 GDP 的 3% ~ 4% 。 同时存在 与通讯和运输、供水和卫生、持续性农 业、现代制造业以及卫生保健和教育等方面争夺资 金的竞争, 要筹集到所需全部资金可能会碰到相当 大的困难。 4 6 对未来能源系统科技进步是关键 能源领域科技的实质性改革与进展是一个半世 纪以来世界各国努力的重要方面。在新世纪, 继续 致力于能源强度, 用更具挑战性的能源资源更快地 替代不昂贵的油和气, 或更迅速地减少造成温室效 应的气体和其它的污染物。这样的局面则需要更高 能源技术改革的步伐和能源科技投资的增加。如果 美国和其它的工业化国家对能源 R& D 的投资呈下 降趋势 , 那么所产生的后果可能是严重的。例如, 在上世纪下半叶, 世界范围内能源强度的平均减少 速率, 如果象美国在本世纪 90 年代所经历的那样, 表现为每年 0 4% , 而不是 IIASA- WEC 界能源需求量将会增加 20% 。 4 7 全球能源系统将保持慢的变化率 在许多能源终端应用 中, 资产的 翻番仅仅是 10~ 20 年的事。但是 , 能源供应技术的寿命比较 典型的是 40 年或更多 , 而能源供应和能源需求的 基础构成 ( 例如变送网 , 城市布局, 及传输网 ) 的 寿命则更 长。因而 , 能 源系统的基本 特性变化很 慢 , 而不太适于未来条 件和需求的有 关技术的配 置。另外, 鉴于今天应用的能源选择方案是能源研 究、发展和论证 ( RD& D) 的产物, 从基础研究到 先进技术的实施这一进展过程需要一定的时间 , 大 约 30 年左右。由此而知, 能够在 2020 年以后得到 应用的能源 选择方 案的可 行性将 由相应 ( R& D) 计划进行进一步研究论证。 IIASA- WEC 的研究与其它相关研究者的的 观点广泛一致。然而, 更应强调的是 , 在未来几十 年内, 全球气候变化将作为能源技术改革的主要驱 动因素 , 也是相应国际间合作的驱动因素。发展中 国家的大部分决策者主要看到的是当地地区性污染 洁净煤技术 2000 年第 6 卷第 3 期 B 预 测模型假定的为每年 0 75% , 那么, 2050 年的世 问题 , 它们似乎比全球气候变化的危险性更确定和 危险。而对付气候变化, 首先应努力于能源技术改 革以及这一领域内的国际合作方面 , 而不需过分强 调世界未来能源中出现的其它环境、经济和国际间 安全方面的难题。 另外, 根据 世界能源 协会估计 , 到 2050 年 , 全球主导能源将至少包括 7 种, 没有任何一种形式 能源的份额会超过总量的 30% 。而化石燃料的比 例仍在 2/ 3 以 上。所 估 计 的 能 源结 构 如 图 4 所 示 。图 4 表示出了新世纪 50 年以后的能源结构, 都伴随高度电气化、经 济高速增长和 环保严格要 求。 [ 2] ( 1) 煤用量大时的预测前景 ( 2) 核能与可再生能源用量大时的预测前景 图4 未来能源结构形式估计 即使在以煤为主的能源结构中 , 核能和可再生 能源也渴望在能源结构中占有更多的份额。在碳量 较大的预测模型中, 天然气用量那时将是目前用量 的 2 倍 多。假 定强 调 环 境 因 素, 预 测 结 果 得 到 2050 年的全球碳用量还将增加 1 倍。 如果核能在安全性、可靠性方面有技术上的突 破, 且公众认可接受新的核电厂, 此外 , 可再生能 源的性能和价格方面被接受, 那么到 2050 年 , 它 们分别在总 能源中将占有 15% 的份 额。随着这 2 种能源份额的增加 , 下半世纪 煤的用量可望 下降 40% , 从而全球碳的排放量趋于下降。 目前能源发展的基本思路 是多种能源相 容并 存, 对于能源结构中煤炭比例高的国家可继续以煤 为主要能源, 以最低价格满足其能源需求, 其环境 问题将由以煤为能源生产电能的环境性能的提高和 低价的碳分离技术的发展来补偿。按照这样的思路 预测, 到 2050 年 , 世界用煤量可望增加 1 倍, 天 然气会增加 1 倍多。按照高电量发展要求 , 目前石 油用量的一半到 2050 年将由高效的电力取代 , 那 时一次能源中油的份额将由目前的 40% 降到 10% 。 参考文献 : [ 1] N . N akicenovic, A. G rubler, and A . M acDonald, eds. , G lob al En ergy Perspect ives [ M ] . ( Cambridge, U K : Cambridge Universit y Press, 1998) . [ 2] T aylor M oore, Electricit y in t he Global Energy Future [ J ] . EPRI- Journal 24 ( 3) , 9- 17, Fall 1999. [ 3] William Jennings and Bryan, The Evolving G lobal Energy S ys tem: T rends, Scenarios, Challenges [ R ] . A Report f rom t he Panel on Int ernat ional Cooperation in Energy R esearch, Devel opment , Demonstration, Deployment , Pow erful Part nerships, June 1999. Trend of the World Energy ZHAO Hong - bin, JIN H ong -g uang, L IN Ru - mou, CAI Rui xian ( I nstitute of Engineering ther mop hysics , Chinese A cademy of Sciences , Beij ing 100080 , China) Abstract: Based on three international aut horitat ive reports: ( 1) Global Energ y Perspect ives of Cam bridge Universit y Press, 1998; ( 2) Elect ricity in t he Global Energ y Fut ure of EPRI - Journal, Fall 世界能源结构变化趋势与分析 11 1999; ( 3) T he Evolving Global Energy Syst em: T rends, Scenarios, Challenges, a report from t he panel on Internat ional Cooperat ion in Energ y Research, Development , Demonst rat ion, Deploy ment , Powerful P artnerships, June 1999, this paper carries out rev iew, summ ary, and prospect ion to the developing t rend of t he world energy, and f orecast s t he f uture of t he energy structure. Key words: Energy ; Energy structure ; Energy t rend 小评论 城市禁止燃煤是治理大气污染 唯一有效的措施吗 用以石油、天然气、电力等替代煤炭来解决大气污 染问题呢? 这样做可很快看到环境效果, 但也会造 成中国石油、天然气消费量急剧增加 , 带来石油、 天然气供应、价格、进口等一系列新的问题, 并使 许多企业面临燃料价格的几倍增长, 企业经济负担 增加, 从长期效果讲, 企业在燃料上的支出将会远 远高于采用新的降低污染技术的投入。 纵观世界, 美国近 20 年在加强环境保护的同 时 , 积极推进先进的煤炭燃烧技术, 尽管煤炭消费 总量仍在 10 亿 t / a 左右 , 与中 国相当, 但环境质 量大大得到改善近期计划通过新的洁净煤技术的开 发和 应用 , 进一步 降低大 气污染 物中 SO2 、 NO x 和颗粒物的排放量 , 平衡配置发展各种能源。日本 同样注重各种能源技术的配置发展 , 1999 年又制 定了 21 世纪煤炭技术战略 , 计划在 2030 年前 把煤炭转化为干净、不产生公害的燃料。波兰等主 要用煤国, 通过加强洁净煤技术的应用, 近几年已 使 SO 2 排入减少 50% 以上。由此可见, 只要采用 先进的技 术, 煤炭同样 可以成为清洁、高效的能 源。 中国作为 世界上最大的以煤为主 要能源的国 家 , 更应该加快洁净煤技术的开发与应用。科技部 和国家环保局正在联合推进清洁能源行动 , 洁净煤 技术被列为清洁能源技术发展的重点。解决中国大 气污染的主要措施应是积极推进洁净煤技术, 包括 先进的大型的中小型燃煤技术。同时 , 加大煤炭的 转化比例, 把更多的煤炭转化为清洁的电力、煤气 和液态油品 , 而不能仅局限于禁止燃烧或限制燃煤 质量。无论从能源供应、能源安全, 还是从经济条 件考虑 , 目前中国大范围地进行大量的以油代煤都 是不适宜的。 洁净煤技术 2000 年第 6 卷第 3 期 随着中国经济的快速发展和环境法规的日益严 格, 近期许多城 市作出决定 , 禁止在城区燃 用煤 炭, 坚决封杀城内燃煤小锅炉 , 用清洁的石油、天 然气和电替代 , 城市周围燃煤 质量要求硫分 小于 1 0% ( 有的大城市要求小于 0 5% ) 。通过这些措 施, 北京、太原等城市大 气环境明显 好转, 一 时 间, 禁止城区燃煤的做法几乎席卷全国。 然而 , 禁止城区燃煤是中国治理大气污染的唯 一有效做法吗? 众所周知 , 中国的能源资源以煤炭 为主 , 90% 以上的化石能源是煤炭 , 石油和天然气 资源的总和不足 10% , 人均石油和天然气 的资源 仅相当于世界 平均水平的 1/ 5。自 1998 年起 , 中 国已成为石油进口国, 1999 年原油和油品 净进口 接近 5000 万 t, 2000 年 1~ 4 月份, 石油进口量已 达 3000 万 t, 预 计 2000 年石 油进口 有可 能达 到 7000 万 t。而国际市场石油价格继 1999 年初暴跌 至 10 美元 / 桶后 , 2000 年上半年飚升 到 30 美元 / 桶左右, 罕见的 V 字型剧变, 增加了中国用高 额外汇进口石油的经济压力, 使国内油品市场供求 矛盾显得更加突出。 为促进能源与环境的协调发展 , 中国正在进行 能源结构的调整 , 逐步加快清洁能源的发展 , 降低 煤炭在能源中的比例。据专家估计, 到 2020 年中 国有可能成为世界石油主要进口国之一。煤炭在能 源中的比例将由目前的约 70% 降至 60% 以下。确 定实施国家石油安全战略管理体系 , 将是中国 21 世纪能源战略的重大课题。 逐步用清洁能源替代煤炭无疑将是中国能源长 期发展的趋势, 在中心城市用禁止燃烧的做法来改 善环境, 亦是社会、经济发展的需求。然而在中国 目前的工业基础和经济条件下 , 是否所有城市都要 12

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