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1、中国2012年能流图和 煤流图编制及能源 系统效率研究 本报告与 NRDC 合作完成 Zhu Huafeng 胡秀莲 胡秀莲 国家发展和改革委员会能源研究所能源系统分析中心研究员 中国科学 院广州能源研究所博士生导师 中国能源基础与管理标准化技术委员会委员 中国能 源研究会系统分析专业委员会委员 全国科学技术名词审定委员会能源名词审定委员 会副主任 气候变化研究进展 英文版编审委员 曾担任能源研究所节能研究室主 任 能源环境与气候变化研究中心主任 所学术委员会副主任 研究顾问 杨富强 自然资源保护协会能源 环境与气候变化高级顾问 李 琳 世界自然基金会中国项目执行总监 项目协调 卢伦燕 世界自
2、然基金会中国气候与能源项目主任 高 辉 世界自然基金会中国气候与能源项目官员 致谢 吴 吟 中国能源研究会副理事长 周凤起 国家发改委能源研究所研究员 戴彦德 国家发改委能源研究所研究员 张阿玲 清华大学核能技术研究院教授 朱 红 国家统计局能源核算司处长 潘克西 上海复旦大学社会发展与公共政策学院教授 朱汉雄 上海复旦大学社会发展与公共政策学院研究助理 王庆一 中国能源研究会教授 许光清 中国人民大学环境学院副教授 赵跃进 中国标准化研究院研究员 王健夫 北京国瑞沃德低碳技术中心主任 黄本初 自然资源保护协会研究员 傅秋子 中国人民大学能源经济系 关于作者 世界自然基金会 WWF WWF是在
3、全球享有盛誉的 最大的独立性非政府环境保 护组织之一 自1961年成立以 来 WWF一直致力于环保事 业 在全世界拥有将近 520 万 支持者和一个在100 多个国家活 跃着的网络 WWF的使命是遏 止地球自然环境的恶化 创造 人类与自然和谐相处的美好未 来 为此 WWF 致力于 保护世 界生物多样性 确保可再生自 然资源的可持续利用 推动降 低污染和减少浪费性消费的 行动 自然资源保护协会 NRDC NRDC是一家国际非营利环保机 构 拥有逾140万会员及支持 者 自1970年成立以来 NRDC 的环境律师 科学家及环保专 家们一直在为保护自然资源 公众健康及环境而进行不懈 努力 NRDC在
4、美国 中国 印 度 加拿大 墨西哥 智利 哥斯达黎加 欧盟等国家及地 区开展工作 Zhu Huafeng WWF 前言 改革开放三十多年来 依赖于大量廉价的化石能源 我国的经济飞速发 展 然而 化石能源是一把双刃剑 它在推动经济增长 提高人民生活水平的 同时 也对我们赖以生存的自然环境构成了严重威胁 化石能源并非取之不尽 用之不竭 而是在可以预见的将来便会枯竭 即 使化石能源并无枯竭之虞 消耗化石能源的高昂环境成本也终将让传统的发展 模式难以为继 近几年 日益严重的雾霾笼罩中国主要的城市地区 便是燃烧 化石能源造成的最直接的环境问题 空气质量的恶化严重影响了公众的健康和 生活质量 并导致了巨大
5、的经济损失 同时 化石能源燃烧产生的二氧化碳也 对全球气候和人类的生存环境产生了更广泛和深远的影响 近十年来 在我国强有力的节能政策下 一些高耗能终端利用环节的效 率得到较大幅度的提高 减排成果显著 然而 居高不下的煤炭消费比重已 经成为我国能源系统效率继续提高的瓶颈 因此 在改善终端能效的同时 我国还需要一场基于控制煤炭开采和消费的能源转型 只有实现可再生能源 对化石能源的大规模替代 才能根本解决化石能源带来的国内环境与全球气 候变化问题 为了实现应对气候变化 节约资源 保护环境的目标 自然资源保护协会 NRDC 与世界自然基金会 WWF 联合19家科研院所及社会团体开展了煤炭消 费总量控制
6、方案和政策的研究 以推动我国的能源结构转型 该研究致力于制 定煤炭消费总量控制战略和路线图 推动我国出台相应政策使煤炭消费尽早达 到峰值 在此课题框架下 NRDC与WWF共同支持能源研究所能源系统分析研究中心的 胡秀莲研究员开展了中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 该研 究以可视化的方式呈现了2012年中国能源系统的各种能量流及各个能源转换环节 的效率 并通过与中国1980年 1995年以及OECD国家的能源系统效率比较 发掘了 改善我国能源系统效率的重点领域 胡秀莲研究员及其他参与人员付出了卓著的努力 在较短的时间内完成了 研究 研究成果将支持煤炭消费总量控制方案和政策研究工
7、作 也为国内外相 关研究提供有价值的参考 并最终贡献于我国的能源转型 Zhu Huafeng 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 09 目录 1 引言 2 1 1 研究背景 2 1 2 研究的意义和目标 3 2 能流图和煤流图编制方法 5 2 1 基本概念 5 2 2 系统过程 环节 的划分 5 2 3 构建环节和系统能源效率计算模型 6 2 4数据需求与来源 7 2 5确定终端用能设备效率 9 3 我国2012年能流图和煤流图及相应的系统效率 11 3 1 我国2012年能流图及能源系统效率 11 3 2我国2012年煤流图及煤炭系统效率 17 4 能源系统效率的比较 20
8、4 1 我国1980 1995和2012年能源系统效率比较 20 4 2 我国与OECD国家能源系统效率比较 22 5 结论和讨论 23 参考文献 25 1 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 Zhu Huafeng 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 2 1 引言 1 1 研究背景 在全球范围内能源效率问题持续倍受关注 提高能源效率在世界各国能源 战略中均具有重要位置 提高能源效率和节能已成为保障能源的可持续供应 能源安全 减少当地环境污染和全球温室气体排放的优先选择 美国等发达国家在保障能源可靠供应的前提下均将提高能源效率 发展替 代和可再生能源 实现能源多
9、元化和减少碳排放视为重要的能源发展战略和政 策措施 高效和清洁利用能源也是我国能源可持续发展战略的重要内容 近年来 发达国家投入大量资金 大力加强能源技术的研究与开发 美国 1987年开始实施的 洁净煤技术计划 其目标是充分利用技术进步 提高效 率 降低成本 减少排放 到2010年使燃煤发电的热效率达到55 日本政府1993 年开始实施的 新日光计划 1993 2020年 其目标是到2030年将节能量和新能 源占能源供应量的比重增加到34 发达国家这些中 长期重点研究开发课题 展示了21世纪世界能源科技的趋向 将对世界能源前景和全球环境的改善产生 重大影响 例如 煤气化联合循环发电技术 可使供
10、电效率达到43 46 应用 燃料电池发电效率可达45 60 减排二氧化碳50 电动汽车 汽油机稀薄燃 烧 大型高效热泵集热系统等能源新技术均可大幅度提高能源利用效率 能源效率贯穿在能源系统的各个环节 从能源资源开发 生产 输送 加工转换直到终端利用 部门 行业 企业 设备 一直到产品 甚至余能 的回收利用等 由于能源系统中各个环节提高能效的技术潜力在很大程度 上还没有得到开发 全球的一次能源消耗中仅有三分之一被转化为终端使用 的能源 英国剑桥大学在2010年进行的一项研究 利用2005年的全球数据 表明 能 源系统源头 资源开采 上提供的能源只有12 最终转化为有用的热 光和动 能 这就意味着
11、88 的能源消耗损失于能源系统的各个环节 虽然即使从理论上 来讲也不可能将所有这些损耗都从系统中消除 但能源系统效率的微小提高都 对能源消费损失的降低贡献巨大 能源系统效率每提高1个百分点 就意味着减 少了8个百分点的能源投入 研究表明 我国的能源开采 供应与转换 输配技术 工业生产技术和其 它能源终端使用技术与发达国家相比均有较大差距 九十年代中期与发达国家 引言 1 3 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 1 相比 我国的能源开采效率低近30个百分点 中间环节效率低5个百分点 终端 利用效率低10个百分点 能源系统总效率低10 20个百分点 随着我国经济的发展 能源消费量增
12、长迅速 2012年我国能源消费量达36 17 亿吨标准煤 是2000年的2 6倍 然而 2000年以来我国煤炭消费占一次能源消费 的比重却持续徘徊在70 左右 高比例的煤炭消费量不仅抑制了能源利用效率和 效益的提高 也破坏力生态和大气环境 并持续排放了大量温室气体 近十年来 尽管我国终端利用环节中一些高耗能行业和产品的能效得到较 大幅度的提高 但由于能源系统中其他环节的节能潜力未被充分挖掘 致使全 国能源系统的总效率并没有明显的提高 因此 如何从能源系统的角度来审视 和评价我国能源生产与消费的方式和路径 技术进步程度和能源利用效率水 平 节能的潜力 能力 效果和效益所在等 就显得尤为重要 这也
13、可以为促 进我国能源生产和消费领域的技术进步 选择和制定环境治理和减缓温室气体 排放的对策 路径 规划和战略提供依据与支持 因此 本报告基于能源系统 模型分析方法 构建我国2012年能流图和煤流图 用以分析和研究我国2012年能 源系统和煤炭系统的效率 1 2 研究的意义和目标 国内外的研究与实践已经证明 能流图和基于能流图开展的能源系统效率 研究已成为支持和影响政策制定的工具 支持科学研究的平台 开展国际间交 流和比较的基础 同时 可为国家能源统计体系的完善与改进提供支持 应用 能流图可分析既定能源系统各环节的能源活动水平 消费结构 技术种类和水 平以及能耗密度的现状 历史 演变 未来趋势
14、并可用于校验情景分析的 过程和结果 进行国家或地区等既定范围之间的对比分析 测量 监控 评估 系统各环节能效水平及影响因素 分析和发现节能潜力所在 分析各种制约和 驱动因素对系统能源效率变化的影响 选择和确定提高系统能源效率的对策和 措施 支持提高系统能源效率的政策 规划和战略制定 评价和考核政策实施 效果 服务于政府 产业 企业 科研院所 公众 媒体以及国际组织等 构建全国能流图还可系统地了解国家能源系统各个环节之间的相互依存 性 了解能源系统中某个环节的政策可能会对其他环节 甚至全国能源总系统 产生的影响以及为进行控制 改善和监管提供支持 有助于最大程度地降低能 源系统内由于某个环节实施的
15、政策对其它环节带来的影响和风险 例如 能源 投入环节中能源供应结构的变化 能源加工和转换环节中加工转换方式及技术 的改变等均会对终端能源消费环节的能源效率产生影响 另外 利用能流图可 以在考虑到成本 工程设计 空间和时间等因素的前提下 对能源系统各个环 引言 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 4 1 节的各种技术做出优化选择 以及分析各环节技术变化对国家能源系统效率的 影响和贡献 能流图显示在一个复杂而相互依存的体系中 没有任何一个独立解决方案 是最佳选择 提高系统效率需要系统中各个环节的努力和作为 需要在各个环 节中持续的落实各种提高能效的技术措施 因此 只有明确系统各个环
16、节的问 题所在 采取相应的 具有针对性和最有效的解决方案 才能实现能源系统总 体效率的提高 应用能流图可建立能源统计与量化能源效率指标之间的联系 发挥能源效 率指标在促进节能工作 监测能源利用和检验节能效果 以及制定政策过程中 的作用 并建立与国际比较的平台 以支持更加广泛的政策制定等工作 在NRDC与WWF共同支持下 能源研究所能源系统分析研究中心开展的 中国 2012年能流图与煤流图编制及能源系统效率研究 项目旨在试图回答如下问题 1 我国2012年能源系统中各种能源生产量和消费量的流向 方式 技术 及有效利用程度 2 我国2012年煤炭的生产和消费量流向 方式 技术 有效利用程度 3 与1980和1995年相比 我国2012年的能源系统效率是否有所提高 提高 了多少 原因何在 4 我国2012年能源系统效率与发达国家的差距多大 差距何在 引言 5 中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 能流图和煤流图编制方法 2 1 基本概念 能流图 也称能源系统网络图或系统能流及能源效率图 是可视化分析既 定能源系统能源供需平衡和有效利用程度的工具 一个国家或地区从能源的生 产 供
