新工业革命下,北京能源体系的战略思路是以能源结构调整为主旨,适应绿色化趋势、智能化趋势和服务化趋势的“三大趋势”,构建北京能源“四个体系”:北京能源技术体系、北京能源互联网创新体系、北京能源供应体系、北京能源消费体系。
新工业革命提供的重大契机,有利于北京把握未来能源经济发展的方向,提前布局,增强发展的主动权。
北京能源结构亟须调整
现代能源体系应具备两个基本特征:合理的能源结构、能源效率。从能源结构说,北京一次能源消耗比例较大,二次能源消耗比例相对较小;化石能源消耗比例较高,可再生能源和新能源比例较低;高碳能源比例较高,清洁能源比例较低。从能源效率说,北京能源利用效率不断提高。万元GDP能耗从2010年的0.45吨标煤下降到2015年的0.34吨标煤(按2010年可比价计算),5年间累计下降25.08%,年均下降5.61%,能源利用效率位于全国首位。但是与发达国家的首都相比,仍有较大差距。根据国际能源署发布的能源利用效率报告,北京能耗强度约为纽约的1.4倍、巴黎的2.5倍、东京的5.9倍。能源结构还需进一步优化。
近年来,北京大气污染严重,以可吸入颗粒物、细颗粒物为特征污染物的大气环境问题日益突出。从碳排放规模上看,北京市碳排放总量由1995年的7058.57万吨增长到2014年的9541.11万吨,近20年增长2482.54万吨,年均增长率为1.6%。最新的碳排放数据表明,煤炭并非是造成北京市大气污染的唯一“元凶”,生活消费成为北京最大的排放部门,其次为交通运输部门和工业。可见,生活消费、交通运输业已超过工业成为北京最主要的两大排放部门。那么,调整生活用能使用结构、优化交通车型结构和能源结构成为当务之急,必须对北京能源结构进行战略性调整。
能源转型要适应新工业革命趋势
第三次工业革命为北京解决能源结构问题提供了新思路。第三次工业革命首要解决的是人类社会可持续发展的生产生活能源与动力问题。目前的经济与社会发展模式、生活消费方式所依赖的化石能源已经逐步步入枯竭期,需要进行转型以开发可替代的再生性能源,使人类社会可持续发展——这是第三次工业革命的核心问题。
新工业革命下,能源发展呈现绿色化趋势、智能化趋势和服务化趋势三大趋势。
一是绿色化趋势。通过应用新技术,优化能源生产流程,使整个产品生命周期对环境的影响和资源消耗大大减少。第三次工业革命不仅催生可再生能源和新能源产业,也将为传统产业的转型和发展注入新的动力。新技术、新工艺将大量应用于煤炭产业,大幅提升煤炭产业的技术含量和生产效率,激活煤炭产业改造升级的内生动力。煤炭企业可寻找机会进入风能、太阳能、生物质能、核能和可燃冰能源开发,逐步实现煤炭产业向清洁、绿色、低碳和可持续新兴能源转变。这样的产业升级,符合第三次工业革命的发展方向。
二是智能化趋势。能源体系借助于信息网络,逐步实现能源生产的自动检测、自动处理,提高能源利用效率。随着化石能源的枯竭,大规模、大批量、标准化生产方式不可持续,必须需要新的生产组织方式。自然界的太阳、风、有机物是分散分布的,而且社会能源的消费也是分散的,那么,替代化石能源的生产就需要“分散生产、分散使用、社会调节余缺”的方式,分散生产可以是一家公司进行分散生产,也可以是家庭或机构自己生产供给,余则卖少就买。社会调节需要一个中心,这就是能源互联网。如果每座大楼、每座房屋都将变成能源生产来源的话,只需要一个通信网络就能分配这些能源——互联网就提供了这一可能性。
三是服务化趋势。能源供应更加适应新工业革命时代消费者个性化、多样化、分散化的需求,提供更具针对性的服务。未来的能源服务通过用能设备联网、整体化与多元化供能、全方位能耗监测、用能分析等手段,改进服务质量,提高安全性和方便性。譬如,家庭和个人可以自己投资能源生产设备,这就过去从来没有的。这就需要通过能源服务商与家庭和个人之间的实时双向互动来实现。
在这三大趋势下,新工业革命为北京能源产业转型指明了方向。北京市重视新能源产业的发展,新能源集聚区主要是在八达岭新能源产业基地和位于北京市延庆县的八达岭经济开发区,占地面积约为2.5平方公里,重点定位发展风能、太阳能等新能源产业,目前已汇聚了中材科技、中国节能投资集团、英利(中国)绿色能源、中科院电工所等一批新能源领域的企业和研发机构。新能源产业在北京的发展还有利于缓解大气污染严重问题。新能源产业在要素投入中,智力投入比重高,排放少,属于资源集约型和环境友好型的产业。这些特点特别适合北京解决大气污染严重问题。
构建北京能源的“四个体系”
新工业革命下,笔者认为,北京能源体系的战略思路是以能源结构调整为主旨,适应绿色化趋势、智能化趋势和服务化趋势的“三大趋势”,构建北京能源“四个体系”:北京能源技术体系、北京能源互联网创新体系、北京能源供应体系、北京能源消费体系(见图)。
一是构建北京能源技术体系。北京能源技术体系包括:可再生能源技术体系,包括太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、深层地热工程化技术、生物质发电技术及其重点突破环节;新能源技术体系,包括天然气利用技术和氢能利用技术关键技术及其重点突破环节;地面交通技术体系,包括新能源汽车（爱基,净值,资讯）技术、新型轨道交通技术关键技术及其重点突破环节;电网系统技术体系,包括大型电网安全技术、智能电网技术关键技术及其重点突破环节;煤炭洁净和高附加值利用技术体系,包括低价煤高效利用技术、新型煤燃烧和发电技术关键技术及其重点突破环节。
二是构建北京能源供应体系。重点保障天然气供应。北京是典型的能源输入型城市,能源供应的主要特点是对能源保障方面的要求显著高于其他地区。从品种分析,四种主要能源品种中,煤炭、电力、成品油供应稳定,天然气供应偏紧。为实现节能减排的目标,天然气作为清洁能源处于紧缺状态,北京天然气主要来自陕甘宁长庆气田、华北油田、大港油田、塔里木气田、青海油田,长庆气田仅由一条输管线往北京供气,挑战了运输的可靠性。应加大对天然气的利用程度,实现天然气的基础设施建设,大力开发系统优化,充分发展各种先进技术的综合利用,可以通过管理调控,热电冷联供等一系列综合措施,降低供热系统的能源消耗量,从而提高天然气的利用效率。加大新能源和可再生能源供应力度。目前,北京市新能源和可再生能源占能源消费总量的比例偏低,“十三五”期间应增加到15%左右。北京市蕴藏着丰富的可再生资源,比如地热资源和风能、太阳能等。北京市在官厅和密云水库周边地区分布着风能,目前在延庆县康庄附近建成一个示范性的小规模风能发电场。因此,北京市可以考虑充分利用这些可再生能源,加大对可再生能源的供应力度;同时,可以开发新型能源利用模式,北京市每天产生大量生活垃圾,可以通过适当选址,建设垃圾发电站,既解决了环境污染又可以充分利用垃圾发电,而通过垃圾发电也能够在一定程度上缓解北京市清洁能源供应紧张的现状。在北京市周边农村地区,可以充分利用其稻秆等有机物的资源优势,制造有机沼气,这在一定程度上既能够解决北京市农村居民的生活用能,也能够在一定程度上缓解北京市环境污染的压力。
三是构建北京能源消费体系。大力发展新能源交通。推进新能源环保汽车、慢性交通系统和智能交通体系建设,分别从无污染排放、非机动车出行和交通信息终端服务的角度缓解城市交通拥挤程度、改善城市出行环境。北京应着力发展包括电动汽车在内的新能源汽车,努力为电动汽车消费创造更好的环境,提供更为周全的服务。在公共汽车、环卫用车等领域的政府采购中率先采用新能源汽车,包括纯电动汽车、混合动力汽车以及天然气汽车,建议“十三五”期间将新能源汽车配置指标由2万辆增加到3万辆。在基础设施建设方面,将充电站建设纳入到城市规划建设中,为未来新能源汽车的推广创造条件。大力发展新能源建筑,将太阳能光伏电池板与建筑物屋顶及外立面相结合,以达到充分利用太阳能的功效;北京应以公共建筑和居民住宅为重点、大专院校校区为试点创建绿色示范项目,推动新能源建筑在全社会范围内的推广。大力发展新能源电器,广泛推广能源综合利用的新一代产品,比如太阳能热水器、空气能热泵热水器、水源热泵热水器等。
四是构建北京能源互联网创新体系。
个人和家庭以建筑物为主体利用可再生能源,使得无数微小的能源生产单元遍布世界各地,这就需要连接建筑物且具有高度稳定性和可靠性的电网,并将其连通原有的电网。互联网技术提供了支撑,它把个体、组织或体系的数据传输到云平台,通过机器学习与硬件支撑,进行数据分析,反馈到个体、组织或体系的过程,这样,自助生产能源的人们能通过网络以无缝对接和对等的方式分享剩余的能源。能源互联网创新体系的意义在于,通过互联网创新很快地反馈供给与需求的关系,从而不断调整能源体系的供给行为,其对于社会经济发展的价值巨大。因此,北京能源体系应将能源网与互联网结合起来,建设能源互联网创新体系。建议北京成立首都能源互联网前瞻性技术中心,该前瞻性技术中心着重应用,以新能源、云计算、大数据管理的整合管理等为主要研究方向,建成能源互联网技术创新平台。
北京能源体系的建立,既任重道远,也迫在眉睫,需要从四个体系上构建并完善。
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