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世界能源结构变化趋势与分析

2020-03-26 05:03能源世界 人已围观

简介秃鹰高压枪专卖气枪世界能源结构变化趋势与分析_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...

  世界能源结构变化趋势与分析_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 E

  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 ! 10 焦耳 ( 58 ! 10 ( 人) ! 6300 18 8 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 美元/ 人 ! 12 ! 10 焦耳/ 美元) 。 6 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: ? 从 19 世 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 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。 就 2100 年化石燃料所占的份量而言, 预测前 景 +要比预测前景 ?小 5 8 倍, 但 2 种情况下非化 石性燃料的贡献量是相似的。 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 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 U niversit 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 、秃鹰高压枪专卖气枪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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