江苏省风电发展的能源效应评价

[摘 要] 江苏作为能源消费大省,常规能源资源缺乏,因此已经开始了加速发展风电的进程。文章从能源结构效应、能源替代效应和能源安全效应三个方面对江苏风电发展的能源效应进行了评价。表明:大力发展风电对江苏具有重要意义,可以优化能源结构,使电源多样化、优质化;可以调整能源的空间结构,促进沿海开放;可以有效缓解电力紧缺,保障能源安全。

[关键词] 江苏 风电发展 能源效应

风能资源是清洁的可再生能源,风力发电则是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。世界上很多国家,尤其是发达国家,已充分认识到风电在调整能源结构、缓解环境污染等方面的重要性,对风电的开发给予了高度重视。

江苏是一个能源资源小省和消费大省,能源问题一直是制约江苏经济、社会、生态和谐发展的瓶颈,因为由于能源不足所引起的国民经济损失约为能源价值本身的20~60倍。但是江苏省风能资源很丰富,除淮河以北、沭阳以西的广大地区外,江苏广大地区均属于风能可利用区、风能较丰富区或风能丰富区。特别是沿海海岸、滩涂和岛屿,风能资源非常丰富。这种风能资源对于经济发达而常规能源缺乏的江苏而言,无疑是一种极其宝贵的资源。江苏目前在建和已建的风电场主要有启东风电场、如东风电场、东台风电场、大丰风电场、陈家港风电场、滨海风电场、射阳风电场、灌云风电场、高公岛风电场、赣榆风电场等,2007年其总装机容量大约是293750千瓦。在江苏大力发展风电不仅具有很好的经济效应和生态效应,单从能源自身发展本身来看,也具有非同寻常的意义。

一、优化能源基础结构

从世界能源大发展趋势来看,今后能源技术的研究开发将是多种多样的,以形成多种能源互补、初级能源与二次能源共用、新能源加速发展的新格局,预计21世纪将是“复合能源时代”。国外的实践也证明,靠少数能源产品支撑经济发展是十分脆弱的,世界各国尽管资源状况不同,但都在采取“多元化”的能源政策。

另一方面根据3E(Energy、Economy、Environment)综合平衡发展的观点要求我们综合考虑经济成本、能源成本和环境成本之间的相互关系和最优平衡问题,应该以综合发展的3E成本最小为优化目标。但在江苏的一次能源生产结构中,在2000年～2005年间,原煤的生产量占88%左右,而原油则维持在11%左右;在能源消费结构中,煤炭的消费也占有绝对优势,虽然比例有所下降,但在2007年仍占到近70%,并且发电能源95%以上也是煤炭。显然这种过分依赖煤炭的能源结构属于典型的经济成本最大化的能源结构。煤炭占主导地位的局面在今后相当长的一段时间内不会有太大的改变,这是由江苏的资源禀赋条件所决定的。这种“以煤为主”的能源结构不仅远远偏离当前世界能源消费以油气等优质资源为主的基本趋势和特征,而且因其发展成本太高,此外以煤为基础实现能源优质化的代价也太大,所以它不仅与3E综合平衡发展的能源结构相悖,而且对江苏能源供需平衡、能源运输以及环境保护都产生了巨大的压力。

要改变江苏这种火电单一结构和一次性能源贫乏的局面 ,应该充分发挥江苏的风力资源优势。江苏目前已经成为我国风电发展的战略重点地区之一,根据国家风电中长期发展规划, 江苏省规划的风力发电装机容量,2010年为150万千瓦,2020年为1000万千瓦(其中陆上300万千瓦,近海700万千瓦),远期为2200万千瓦。按风电机组全年可利用时数2300小时计算(这是目前我国风电场平均利用时数),到2010年风电在电力结构中的比重约为1%,到2020年则增长到3.2%。而江苏风能资源十分丰富,平均年有效风能时数约为5000小时。根据顾卫东的“风电非并网理论”,风电场的容量系数最大可以提高到0.45～0.65以上,按风电场容量系数0.65来计算,则机组利用的小时数可以达到5694小时,这会导致风电在电力结构中的比重还将进一步提高(表1)。可见在江苏一次能源资源匮乏的情况下,大力发展风电,可以促使电源建设向多元化、优质化方向发展,也是使能源消费从数量增长走向质量效益增长的必由之路,因而是能源战略的核心。

资料来源:王玉萍. 江苏省风电发展的容量分析及对策研究[D]:南京:南京师范大学 2008年

二、调整能源空间结构

江苏省电力工业发展一方面充分利用省内有限资源,另一方面避资源之短,扬水陆交通之利,在空间分布上相对集中于沿江地区、徐州资源产地、苏南负荷中心区等三大地区,形成向右倾倒的“小”字型结构。这种不合理的空间格局造成江苏省电力工业极易受到煤源紧缺和运力不足的影响;加剧了江苏新一轮的电力紧缺;同时造成了沿江严重的环境污染,使得江苏成为全国唯一的既有酸雨控制区、又有二氧化硫污染控制区的省份。所以面对日益增长的经济社会发展对电力的需求,江苏省在进一步优化能源结构、加强能源建设的同时,应当因地制宜,以电力工业的空间结构优化为先导,构建以向右倾倒的“OZ”字型为主体骨架的电力工业空间新格局。 一方面沿江地区一直是江苏省电力集中生产区,已形成一定的规模和优势,在今后的发展建设中,应着重考虑能源与环境之间的协调发展,针对沿江地区环境容量的日益狭小,积极做好电力生产的结构升级;对于沿海地区,江苏应立足于国内国外两种资源、两个市场,充分利用多种能源资源供给方式与空间利用模式的最优组合,结合能源结构优化加强沿海电力工业建设,把沿海地区的大型能源建设项目与提升港口运营能力和开发港口工业区结合起来,彰显“吸管”效应,促成沿海能源轴线的隆起,既大力发展连云港的田湾核电,又积极有效地从海上引进清洁高效的油气资源,在沿海建立远洋石油和LNG的集散地,更要充分利用沿海丰富的风能资源优势,以南通的启东、如东、盐城的大丰、射阳、滨海,连云港的连云区、赣榆等地的风电场建设为重点,构建沿海风能产业带,把沿海建设成为江苏的第二个能源高地,调整江苏的能源空间结构。

三、积极促进能源替代

从1860年到2060年间世界能源替代的情况和趋势如下:前100年的世界能源利用中,核能、水能和可再生能源比重极低,能源替代主要出现在不可再生能源中,20世纪前叶,煤炭首先完成了对传统生物能的替代,而煤炭在1920年以后比重就逐渐降低,在1960年被石油和天然气所取代;后100年的能源替代将会出现在可再生能源与不可再生能源之间,表现为核能、水能和可再生能源的比重逐渐升高和不可再生能源比重的逐渐降低。到21世纪60年代,可再生能源将完成对石油和天然气的替代,成为世界的主要能源[4]。其中风电在2006年欧盟新增电力装机中增长量就已经超过核电、水电和煤电,仅次于天然气电,占全部新增发电装机容量的30%。风电在欧洲开始成为主要的替代能源。

而在我国由于资源禀赋、能源政策、经济体制等诸多因素,在能源生产结构、消费结构中,煤炭一直占有绝对优势地位,石油、天然气和水电虽然有不同程度的发展,但远远低于煤炭的比重,至于核能和可再生能源的比重更是微乎其微。但随着西部水力资源的大规模开发,到2020年可能会出现水能和石油的替代,但煤炭的替代并没有发生。中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会与绿色和平、欧洲风能协会公布的一份中国风电发展报告指出,如果充分开发,中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量,风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。报告预测2050年前后,中国风电装机容量可以达到甚至超过4亿千瓦,相当于2004年全国的电力装机容量,那时风电将成为第二大主力发电电源。

在我国风电快速发展的宏观背景下,作为我国风电发展的重点地区之一,江苏风电必将进入快速发展时期。全省规划的风力发电装机容量,2010年为150万千瓦,风电预计在电源中的比例约为1%～2%,2020年为1000万千瓦(其中陆上300万千瓦,近海700万千瓦),预计风电在电源结构中的比例约为3%～7%。而远期的风电装机容量将达到2200万千瓦,随着风电成本的大幅度下降(表2),风电在电力结构中的比重还会继续上升。风电将成为化石资源最有前途的替代能源和补充能源,也必将成为江苏乃至中国的重要能源。

资料来源:姚兴佳,张炜华. 风力发电及其节能效应,中国能源,1996第6期

四、有效保障能源安全

能源安全就是实现一个国家或地区国民经济持续发展和社会进步所必需的长期能源保障,一方面能源总量要满足国家人均和单位国民经济生产总值所耗能源的最低需求,另一方面所需各种能源都应分别满足国民经济和社会发展的需求,否则应增加所需能源总量或寻求可替代能源,以满足能源总量和能源结构的要求。而实施可持续能源发展战略就是要建立可靠、安全、稳定的能源保障体系。

对江苏而言,能源安全主要体现为能源的短缺,尤其是优质能源的短缺。江苏省一次能源95%以上是煤炭,全省探明煤炭储量42.4亿吨,仅为全国的0.54%;石油探明地质储量只占全国总探明储量的0.2%,且资源分布面分散,油气勘探与开发的难度较大;此外,江苏可开发的水能资源仅占全国水电可开发量的0.034%,地下热水占全国的1.1%,且多属于中低温热水。同时,全省能源消费总量增长率却在逐年提高。“十五”头两年,全省能源消费总量增长率分别为3.1%、和8.2%。2003年全省能源消费总量首次突破1亿吨标准煤,增长率达到15.1%。2004、2005年全省能源消费总量增长率均超过23%。五年间,全省能源消费总量年均增长14.4%,且年增长率逐年提高。这就导致了江苏能源自给率屡创新低且持续下降(表3),其中原煤自给率有28.2%降至17.8%,原油自给率有11.3%降至7.3%。

资料来源:中国统计信息网:江苏能源消费与工业经济发展关系研究