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對能源生產(chǎn)和消費革命內(nèi)涵的認識
能源生產(chǎn)和消費革命是黨的十八大報告提出的重要戰(zhàn)略思想，是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)涵，是全面促進資源節(jié)約的重要手段。能源生產(chǎn)和消費革命是長期的戰(zhàn)略任務(wù)，代表的是未來數(shù)十年能源發(fā)展的方向和趨勢。能源革命的方向是逐步構(gòu)建“多能互補、供需互動、市場主導(dǎo)、宏觀調(diào)控”的現(xiàn)代化能源體系。
1.多能互補將是我國能源供給方式的重要特征
未來數(shù)十年，能源種類多樣化發(fā)展將改變建國60多年來煤炭、石油、水電等常規(guī)能源長期占90%以上的生產(chǎn)和消費格局，清潔能源將獲得更大發(fā)展。同時，各類能源間的互補、替代、耦合和協(xié)調(diào)將日益深化，主要體現(xiàn)在：
（1）能源生產(chǎn)和供應(yīng)方式將從集中式大規(guī)模生產(chǎn)為主的模式逐步向“集中式供應(yīng)與分散式就地利用相結(jié)合”發(fā)展，規(guī)模因地制宜。分布式能源以天然氣和可再生能源為主。
（2）清潔能源對煤炭、石油等高污染能源的逐步替代。間歇性可再生能源的持續(xù)規(guī)模化發(fā)展，要求傳統(tǒng)能源的協(xié)調(diào)配合，不斷提高能源系統(tǒng)的靈活性和接納能力。
（3）能源載體方面，除了天然氣有較大部分可用于原料和終端消費外，其他清潔能源勢必以電能為主要能源載體加以生產(chǎn)和利用，一次能源轉(zhuǎn)換成電能的比例將穩(wěn)步提高。2012年，我國一次能源轉(zhuǎn)化為電能的比重達到42%左右，比2000年提高了8個百分點左右。
�。�4）能源生產(chǎn)技術(shù)革命主要體現(xiàn)在清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，也包括日益多樣化的能源生產(chǎn)技術(shù)集成和耦合，如風(fēng)水互補、水光互補等。常規(guī)能源轉(zhuǎn)換和利用技術(shù)將漸進式改進。
（5）傳統(tǒng)能源行業(yè)分割和壁壘將逐步消除，綜合性能源集團成為能源企業(yè)的重要發(fā)展趨勢。
2 .供需互動將成為我國能源消費的新型模式
能源革命要求徹底改變傳統(tǒng)能源工業(yè)模式，變千方百計保供應(yīng)為控制能源需求總量，變以供應(yīng)側(cè)為主導(dǎo)為供給側(cè)和需求側(cè)高度融合、協(xié)調(diào)配合。
�。�1）間歇性可再生能源的比重不斷提高，將給傳統(tǒng)的能源供需平衡模式帶來嚴峻的挑戰(zhàn)，迫切要求需求側(cè)能夠適應(yīng)并響應(yīng)供給側(cè)的變化和限制。
�。�2）我國未來能源需求總量和增量都很巨大，更需要推動需求側(cè)能源革命，減少路徑依賴，摒棄敞開口子保障能源需求的供需平衡模式，創(chuàng)建適應(yīng)供給側(cè)承受能力和限制的新型消費模式，充分發(fā)揮需求側(cè)在平衡供需、降低能源需求增速等方面的戰(zhàn)略作用。
�。�3）能源用戶日益多元化的服務(wù)需求也要求實現(xiàn)供給側(cè)和需求側(cè)的雙向互動，通過需求側(cè)響應(yīng)加大用戶參與力度，也有利于促進能源企業(yè)創(chuàng)新商業(yè)模式，還能夠減少供給側(cè)（包括生產(chǎn)和輸送）不必要的投資，提高能源系統(tǒng)效率和供給安全。
供需互動需要從政府層面和用戶層面分別組織實施。其中，用戶層面的措施主要包括大力支持分布式能源發(fā)展，讓需求側(cè)積極參與能源市場和供需平衡，根據(jù)市場信號響應(yīng)上游變化和限制，自主決策能源消費（包括節(jié)能）、生產(chǎn)、儲存和買賣交易。
3. 市場主導(dǎo)、宏觀調(diào)控是能源革命的重要保障
能源市場化和政府能源管理改革是能源革命的關(guān)鍵，最大限度地發(fā)揮市場配置資源的基礎(chǔ)性作用，不斷改革不適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的生產(chǎn)關(guān)系，共同推動能源生產(chǎn)和消費革命。
（1）能源市場化是經(jīng)濟全球化發(fā)展的必然要求。我國將逐步發(fā)展成全球第一大進口能源消費國，是各資源出口國的重要目標市場，必然在今后的全球資源配置中發(fā)揮更重要作用。隨著我國綜合國力和國家戰(zhàn)略能力的不斷提升，更多地利用國際市場、開展國際化經(jīng)營成為必然，傳統(tǒng)的替代進口等產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路需要揚棄。
�。�2）能源市場化改革是我國市場經(jīng)濟體制建設(shè)的重要內(nèi)容。要改革基于傳統(tǒng)能源特點建立起來的現(xiàn)有能源管理體制，逐步向完善的市場經(jīng)濟體系過度，更多地依靠市場機制而不是行政措施，更有效地為經(jīng)濟社會發(fā)展提供安全穩(wěn)定、價格合理、清潔高效的能源產(chǎn)品。
�。�3）能源市場是實現(xiàn)供需互動、提高能源系統(tǒng)效率和安全性的重要基礎(chǔ)和前提。經(jīng)濟杠桿是最大的驅(qū)動力，能最大限度地調(diào)動需求側(cè)積極性，參與能源市場和供需平衡，提高能源系統(tǒng)效率和供給安全。
將來，我國能源市場化改革最重要的領(lǐng)域是具有網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟特性的電力和天然氣市場化改革，要充分放開競爭領(lǐng)域，強化網(wǎng)絡(luò)運營的政府監(jiān)管。
多能互補要求以電力作為核心能源載體
1. 電力行業(yè)發(fā)展必須與我國發(fā)展階段相適應(yīng)
我國仍處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，隨著生產(chǎn)、流通和消費等領(lǐng)域電氣化深度和廣度的不斷發(fā)展，電能在終端能源消費比重將持續(xù)攀升，電力消費增長將持續(xù)較長時期，這是我國現(xiàn)代化進程和社會不斷進步的客觀要求。
2012年，我國人均用電量約3660千瓦時，僅相當(dāng)于發(fā)達國家上世紀八十年代水平，遠低于目前中等發(fā)達國家人均7000～8000千瓦時的水平。據(jù)預(yù)測，2020年我國電力需求將達7～8萬億千瓦時左右，是2010年的1.67～1.91倍，這和發(fā)達國家基本穩(wěn)定的電力需求特征截然不同。發(fā)達國家發(fā)展經(jīng)驗表明，在完成工業(yè)化和城鎮(zhèn)化之后，能源消費有望達到一個穩(wěn)定的水平，而電力消費仍將持續(xù)增加，展望2050年，我國電力需求可能達到12～15萬億千瓦時。因此，在未來較長歷史時期，我國電力行業(yè)都將面臨艱巨繁重的發(fā)展建設(shè)任務(wù)。
2. 電力行業(yè)必須適應(yīng)和促進清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用和各類分布式能源發(fā)展
2012年底天然氣發(fā)電、水電、核電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機容量達到3.6億千瓦，位居世界第二，非化石能源發(fā)電裝機超過3.2億千瓦，位居世界第一。今后數(shù)十年，我國清潔能源仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，電力行業(yè)發(fā)展必須順勢而為。
清潔能源大發(fā)展也促使電力供給方式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹惺胶头稚⑹健毕嘟Y(jié)合的模式。要求電力行業(yè)一方面要在集中供應(yīng)側(cè)接入更多的清潔能源，如氣電、水電、核電、風(fēng)電基地等，另一方面更要在需求側(cè)和配電網(wǎng)接入更多的分布式能源系統(tǒng)（包括分布式發(fā)電、需求側(cè)響應(yīng)、儲能等），實現(xiàn)多能互補、物盡其用、因地制宜的電力生產(chǎn)、輸送和消費格局。
長遠來看，分布式能源的持續(xù)發(fā)展必然會在配電網(wǎng)和零售側(cè)形成“多賣多買”的全新格局，要求建立與之相適應(yīng)的電力市場。另外，分布式能源對傳統(tǒng)集中式發(fā)電最直接的影響是對電量的爭奪，以德國為例，2012年底光伏裝機達3264萬千瓦，基本上都是分布式發(fā)電，平均容量不到30千瓦，占電力消費比重已達4.7%。
供需互動要求發(fā)展智能電力系統(tǒng)
供需互動的能源消費模式要求匹配電力生產(chǎn)和消費的空間格局和時間分布，形成有利于資源節(jié)約的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和生活方式。電力交易瞬時完成的特點必然要求發(fā)展智能電力系統(tǒng)。
1 .電力發(fā)展必須匹配電力生產(chǎn)和消費的時空分布差異
我國電力發(fā)展必須基于一次能源資源與生產(chǎn)力布局不平衡的基本國情，滿足能源大規(guī)模、跨區(qū)域配置的需要。未來我國能源生產(chǎn)中心將不斷西移和北移，大型煤電基地、水電基地、風(fēng)電基地等能源基地建設(shè)客觀上要求不斷加大跨區(qū)輸電通道建設(shè)力度，在全國范圍內(nèi)配置資源。
不同時段電力需求和供給能力的差異較大，各類電源的發(fā)電成本也各有變化，提供調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)的能力和成本也是不一樣的，以美國PJM電力系統(tǒng)運營商的供給曲線為例(見圖1)。因此，電力發(fā)展必須讓市場供需決定價格、讓價格引導(dǎo)投資和消費，才能更好地匹配不同電源的技術(shù)經(jīng)濟特性，匹配生產(chǎn)和消費的時空分布差異。
2. 電力發(fā)展要求電力需求側(cè)發(fā)揮更大的戰(zhàn)略作用
電力生產(chǎn)必須時刻跟蹤、滿足電力負荷的變化，是電力工業(yè)誕生100多年來形成的發(fā)展模式，為此，電力供給必須千方百計滿足需求、電力供給（包括發(fā)電和輸配電）容量必須按照滿足最大電力負荷的要求設(shè)計和建設(shè)。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和電氣化的不斷發(fā)展，特別是以空調(diào)為代表的高峰用電設(shè)備的普及，電力系統(tǒng)最大用電負荷持續(xù)快速增加，始終超過用電量的增速，系統(tǒng)峰谷差不斷擴大。
2010年上海電網(wǎng)峰谷差達到1020萬千瓦，是2005年的1.48倍，約占最高用電負荷的40%，預(yù)計到2015年將提高到45%。2010年華東電網(wǎng)峰谷差接近3500萬千瓦，是2005年1.5倍，2000年的2.3倍左右。這是一個普遍現(xiàn)象，即使是發(fā)達國家也不得不為尖峰負荷建設(shè)大量的調(diào)峰發(fā)電機組和相應(yīng)電網(wǎng)設(shè)施，美國2000年以來最高負荷增加了15%左右，約是其供電量增幅的2倍。
這種發(fā)展模式不利于資源節(jié)約和環(huán)境保護，不適應(yīng)生態(tài)文明建設(shè)的要求，必須根本轉(zhuǎn)變。首先，隨著電網(wǎng)峰谷差逐年加大，由于我國缺乏足夠的快速調(diào)峰機組，大容量高效煤電機組不得不參與調(diào)峰使得煤耗和排放大幅增加，機組性能得不到有效發(fā)揮。其次，電力系統(tǒng)供給能力按最大負荷設(shè)計，而最大用電負荷持續(xù)的時間有限，導(dǎo)致電力供應(yīng)設(shè)備和系統(tǒng)利用率較低，尤其是靠近終端消費的配電系統(tǒng)。最后，供給側(cè)越來越多不可控電源（風(fēng)電、太陽能等）的大規(guī)模發(fā)展，也給電力工業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展模式帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，迫切需要電力需求側(cè)適應(yīng)供給側(cè)的變化和限制、參與電力平衡、發(fā)揮更大的戰(zhàn)略作用，這也是智能電力發(fā)展的主要著眼點之一。
3. 智能電力促進需求側(cè)能源革命，實現(xiàn)供需互動
智能電力系統(tǒng)的核心平臺是智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)概念的提出已有10余年的歷史，隨著信息通訊技術(shù)（ICT）的不斷升級，智能電網(wǎng)的內(nèi)涵也日漸清晰和明朗化。國外很多智能電網(wǎng)示范項目證明了需求側(cè)能夠跟蹤和響應(yīng)供給側(cè)的變化和限制、節(jié)省電費、減少尖峰負荷和負荷轉(zhuǎn)移等，預(yù)示出智能電網(wǎng)在供需互動、推動需求側(cè)能源革命等方面的巨大潛力，將給電力系統(tǒng)的運行模式和商業(yè)模式帶來革命性的變革。本文簡要介紹美國Gridwise Testbed示范項目(見表1)的主要成果，可以歸納為：①電力用戶能夠參與供需平衡，跟蹤和響應(yīng)饋線容量的限制。②每戶家庭平均比一年前節(jié)省了10%的電費，電力用戶更愿意選擇響應(yīng)電價的電力合同。③需求側(cè)響應(yīng)將一年內(nèi)電網(wǎng)尖峰負荷減少了15%左右；需求側(cè)響應(yīng)和分布式電源一起可將尖峰負荷減少50%。④實時電價用戶將空調(diào)負荷轉(zhuǎn)移到低谷時段，進行預(yù)冷或預(yù)熱，避開了高價的尖峰負荷時段。⑤驗證了各類智能電網(wǎng)使能技術(shù)，包括基于互聯(lián)網(wǎng)的信息及控制技術(shù)、響應(yīng)電價和頻率信號的智能家電、家庭和建筑能源自動管理系統(tǒng)等。自動化技術(shù)在需求側(cè)響應(yīng)中起到了關(guān)鍵作用，需求側(cè)能夠自動根據(jù)市場信息決策交易，這也是該示范項目區(qū)別于傳統(tǒng)分時電價項目的主要特點。通過“電價到設(shè)備”的實現(xiàn)，用戶一旦完成設(shè)置，用電設(shè)備會自動響應(yīng)電價信號而不是始終依靠人為調(diào)整。
電力市場化是智能電力發(fā)展的
基礎(chǔ)和前提
智能電力系統(tǒng)的最重要標志是實時電價和需求側(cè)的廣泛參與，因此必須堅定不移地推進我國電力市場化改革進程。電力市場化要繼續(xù)放開競爭環(huán)節(jié)，加強電網(wǎng)監(jiān)管，構(gòu)建“多買多賣”的市場格局和靈活多樣的市場交易機制。
電力市場必須讓供需決定價格，體現(xiàn)電力供應(yīng)成本的時間、空間差異（電量市場）；有效引導(dǎo)投資和消費，保障長期的電源充裕度和供電可靠性（容量市場）；充分補償各種電力輔助服務(wù)，建立基于市場或成本的補償機制（輔助服務(wù)市場）；實時電價傳導(dǎo)順暢，需求側(cè)積極參與電力市場，根據(jù)價格等市場信號自主決策是否用電、發(fā)電、儲存和交易，和供給側(cè)一起平衡電力供需（零售側(cè)市場）。
未來隨著電力市場化的逐步深入，電力交易模式和手段日益豐富，市場交易機制靈活多樣，將有效支撐供需雙方的智能互動。
(作者單位為中國華能集團公司技術(shù)經(jīng)濟研究院)
