以國防科技發展促進尖端技術的突破與應用、以戰略性新興產業的開發利用作為推動經濟發展的新動力,已成為各國制定可持續發展戰略的重要內容。我國也不例外,未來一段時期,各地均將加大國防科技以及戰略性新興產業的研發與投入,將其作為推進新型工業化或實現經濟社會“彎道超車”的重要戰略。基于此,本版即日起開設“新興產業前瞻”專欄,對上述熱點領域做一梳理與展望,敬請關注。
A、現狀
能源結構 亟待優化
今年是貫徹落實黨的十八大精神的開局之年,也是實施“十二五”規劃承前啟后的關鍵一年。可以預見,隨著工業化、城鎮化程度的快速提高;消費結構的迅速升級;社會結構轉型加快,社會主義市場經濟體系不斷完善,城鄉二元結構向城鄉一體化格局轉變等,這些因素將直接推動能源需求,從現在起并在未來較長時間內都會保持較快增長態勢。
在能源需求不斷增加的同時,資源環境等因素對提升能源供應能力的約束卻是越來越強。受生態環境容量、開發條件、技術能力等諸多因素的限制,未來國內能源供應提升潛力較為有限,保障供應的壓力不斷增大。
當前,我國能源對外依存度持續走高。由于我國能源供應能力特別是油氣供應能力遠低于未來需求,要保障我國未來經濟社會發展所需能源,則必須依靠國際市場。數據也表明,這種程度正在不斷加深。從2009年開始,我國原油對外依存度已突破了50%,2010年則達到了54.8%。
這種對外依存趨勢對我國的能源安全已產生重大威脅。國際原油價格的波動已經能夠時刻影響到我國經濟發展。據測算,國際油價每上漲1美元,我國就需要多支出14億美元。與此同時,價格高企的原油也是我國輸入性通貨膨脹的根源之一。原油價格的上漲會直接造成交通運輸、石化、輕工等相關產業成本的增加,并引發煤炭、電力、建筑等其他基礎性產業,以及眾多終端消費品價格的升高,壓低企業利潤和產品的國際競爭力。
從戰略全局來看,中國的能源結構亟待優化。與發達國家相比,我國煤炭消費比重偏高,而油氣及清潔能源比重偏低。
按照國際可比口徑統計,2009年我國一次能源消費結構中,煤炭所占比重比美國高出約45個百分點,比日本高約46個百分點,比世界平均水平高約40個百分點;油氣所占比重比美國低約42個百分點,比日本低約39個百分點,比世界水平低約34個百分點;清潔能源所占比重比美國低約3個百分點,比日本低約7個百分點,比世界平均水平低約7個百分點。而終端能源消費結構中,我國煤炭所占比重又比美國高34個百分點,比日本高28個百分點,比世界高26個百分點。由此可見,以煤為主的能源消費結構給中國帶來了多方面的困擾和壓力。
國際金融危機以來,世界主要國家競相加大能源科技研發投入,著力突破節能、低碳、儲能、智能等關鍵技術,加快發展戰略性新興產業,搶占新一輪全球能源變革和經濟科技競爭的制高點。高效、清潔、低碳已經成為世界能源發展的主流方向,非化石能源和天然氣在能源結構中的比重越來越大,世界能源將逐步跨入石油、天然氣、煤炭、可再生能源和核能并駕齊驅的新時代。
為此,我國急需進行深層次的能源結構變革,不斷調整和優化,開拓新的市場空間,降低煤炭比重,提高天然氣、核電、可再生能源等低碳和無碳能源比重,實現能源結構的多元化和清潔化,是我國當前乃至今后很長時期能源工業都會面臨的重大課題和挑戰,也是未來發展方向。
B、火 電
合理利用煤炭資源 實現清潔使用綜合利用
中國富煤少油的資源稟賦條件決定了,煤炭在未來很長時間內仍將是重要的能源形式之一。那么,合理利用煤炭資源就是中國當前最核心也是最亟待解決的問題。清潔燃燒技術為煤炭的充分利用提供重要的技術手段和途徑。
實現煤炭的清潔使用和綜合利用,是我國煤炭產業發展的必然選擇,也是實現我國能源清潔、高效、低碳發展的關鍵。未來我國應通過提高煤炭選洗加工比例,推廣清潔燃燒,積極發展資源綜合利用,控制污染物及溫室氣體排放等多種途徑,提高煤炭開發利用。
清潔燃燒技術中,超超臨界發電技術較為成熟,效率比同容量的常規超臨界機組可以提高5%以上,污染物排放率較低,是提高煤炭發電效率的現實有效途徑。目前,超超臨界機組的發展方向是提高蒸汽參數,進一步降低發電煤耗。新一代超超臨界機組蒸汽溫度將提高到700℃,熱效率達到50%~55%,二氧化碳排放量將比目前投運的超超臨界發電機組減少15%左右。“十二五”期間,我國將研發具有自主知識產權的超超臨界60萬千瓦等級和100萬千瓦等級各系列機組設計、制造和運行技術,逐步開展120萬千瓦~150萬千瓦等級的超超臨界機組研究。
循環流換床技術具有燃料適應性廣、燃燒效率高、污染物易于處理和調節性好等優點,可以燃用煤矸石、煤泥、洗中煤等劣質燃料,是國際公認已商業化的潔凈煤燃燒技術。世界上單機最大容量循環流化床鍋爐發電機組已經達到60萬千瓦,我國自主研發的60萬千瓦超臨界循環流化床鍋爐發電示范工程也于2011年7月開始建設。發展更大容量和超臨界蒸汽參數的循環流化床鍋爐技術將成為下一步研究的主要目標。循環流化床技術的廣泛應用將使我國西北、東北、西南等地區的煤矸石、洗中煤、褐煤以及高硫煤資源得到更有效的利用。
IGCC發電是將煤氣化和燃氣—蒸汽聯合循環發電相結合的一種潔凈煤發電技術。IGCC實現了能量的梯級利用,能夠大幅度提高熱效率,在目前技術條件下,熱效率已達43%~45%,今后有望達到更高。同時IGCC機組的環保特性良好,污染物的排放量僅為常規燃煤電站的十分之一。世界范圍內,大型IGCC機組已經運行10年以上,我國也已經開始了首座IGCC示范電站運行,在總結運行經驗后,該技術在我國的西北、東北、西南地區將會進入大規模發展的階段。
C、核 電
堅持“熱堆—快堆—聚變堆”發展路徑 加快技術進步
我國人口眾多,能源需求總量巨大,但人均能源資源較為缺乏。大力發展核電是緩解我國能源供應緊張局面、提高自主供應能力、應對氣候變化的必然選擇。
當前我國在核電設計領域已經形成了一支專業配套、結構合理的核電設計隊伍,具備自主設計30萬千瓦、60萬千瓦和百萬千瓦級壓水堆核電站能力,以及承接多個項目的設計力量,也具有成套出口30萬千瓦級壓水堆核電機組的能力。
目前,核電設備的最核心部件,如反應堆壓力容器,以及堆內構件、控制棒驅動機構、核電主泵、爆破閥等,中國相關企業已開始生產研發,通過依托第三代核電AP1000技術項目,以及中國具有自主知識產權的三代核電技術、項目,中國核電設備制造企業有望實現更大的突破。
在發展思路上,為適應我國核電的大規模建設需求,必須加快我國核電技術進步。堅持“熱堆—快堆—聚變堆”的技術發展路徑。在適度發展二代改進型壓水堆核電站的基礎上,加快引進和消化吸收第三代核電技術;持續推進快增值中子反應堆等第四代核電技術研發和示范項目,確定我國第四代核電技術的發展方向;積極參與核聚變的國際合作研究。加強關鍵設備的科研攻關,盡快實現設計自主化和制造自主化,提高批量化生產能力,保證主要原材料和關鍵零部件國產化。
國家有關部門已經明確,“十二五”時期我國只安排沿海廠址的建設,同時提高技術準入門檻,新建機組必須符合三代安全標準。今后一段時期,核電產業將致力于全面提升我國裝備制造業水平。加快建設現代核電產業體系,打造核電強國。到2015年,運行核電裝機達到4000萬千瓦,在建規模1800萬千瓦。
D、風 電
規?;_發格局初步形成 并網成最大難題
我國風能資源十分豐富,且風能是目前最具有利用前景和技術最為成熟的一種新能源,它已經呈現出規模化發展態勢。截至2011年底,我國風電并網裝機容量達到4505萬千瓦,是2005年的49倍,占我國發電裝機容量的4.3%。2011年我國風電發電量732億千瓦時,占全國發電裝量的1.6%。目前我國已經建成多個連片開發地區,裝機規模達到數百萬千瓦的風電基地,規模化開發格局初步形成。
風能并網發電是全球普遍采用的一種新能源利用形式。不過迄今為止,全球幾乎所有的大規模電網均是依據火電特征設計的,具有十分苛刻的技術要求。而風能的特點是,密度每時每刻都在發生變化,風電這種不穩定和非連續性,已經成為風電并網的最大難題。
大規模儲能的提出,給風電并網并實現規?;蟀l展提供了最現實的可靠保障。此外,風電直接利用也是風電開發的一種重要形式,這種應用方式可以適用于某些用電負荷較大,同時對電力質量要求不高的企業,如海水淡化、電解工業等。因此,將風能發電、大規模蓄電以及風電直接使用三者綜合考慮,是發展適合我國國情的風電技術與利用重要方向。
發展新能源是我國能源結構以及安全戰略的必然選擇。但當前,與太陽能發電技術相比,我國規模化高效蓄電技術裝備的發展水平和支持力度都是相對滯后的。以風力發電為代表的可再生能源開發過程,包括電力生產、運輸、使用過程,對于大規模蓄電儲能技術均提出了最為迫切的研發要求。研究開發高效、清潔、環境友好的蓄電儲能技術,特別是液流電池技術,進行風電直接應用模式的創新,是我國風電發展的重要途徑。
“十二五”主要項目建設:酒泉基地,規劃到2015年裝機容量將達到1200萬千瓦。哈密基地,規劃到2015年裝機容量將達到500萬千瓦。河北基地,規劃到2015年裝機容量將達到1100萬千瓦。蒙西基地,規劃到2015年裝機容量將達到1300萬千瓦。吉林基地,規劃到2015年裝機容量將達到600萬千瓦。山東沿海基地,規劃到2015年裝機容量將達到800萬千瓦。
E、水 電
2015年全國常規水電裝機可達2.6億千瓦
當前我國發展水電的基本思想是堅持“積極有序發展”。盡管水電開發涉及到的問題很多,但是在能源變革中,其未來在能源機構中的所占比重及重要意義都不容小覷。
下一步,我國將計劃全面推進金沙江中下游、瀾滄江中下游、雅礱江、大渡河、黃河上游、雅魯藏布江中游水電基地建設,有序啟動金沙江上游、瀾滄江上游、怒江水電基地建設,優化開發閩浙贛、東北、湘西水電基地,基本建成長江上游、南盤江紅水河、烏江水電基地。統籌考慮中小流域的開發與保護,科學論證、因地制宜積極開發小水電,合理布局抽水蓄能電站。到“十二五”時期,開工建設常規水電1.2億千瓦、抽水蓄能電站4000萬千瓦。到2015年,全國常規水電、抽水蓄能電站裝機分別達到2.6億千瓦和3000萬千瓦。
F、太陽能
加大太陽能熱發電技術設備研發投入
太陽能資源在我國較為豐富。太陽能發電方式,主要有光伏發電和光熱發電兩種,目前我國以光伏發電為主。綜合兩種發電的性能特點分析,近期我國大型太陽能發電基地建設可以光伏發電為主;但中長期來看應以光伏和光熱并舉的技術發展路線,在條件適宜的地區,開展大規模太陽能熱發電站的建設。
下一步要在推進太陽能光伏發電建設的同時,加大對太陽能熱發電技術和設備的研發投入,開展試驗示范電站建設,盡早啟動太陽能熱發電市場,推動技術和設備的進一步成熟,使太陽能熱發電在我國能源結構調整和節能減排中發揮積極作用。
目前,光伏發電產業仍存在許多問題,其中最主要的問題就是“材料”、“市場”兩頭在外,即每年我國95%的高純多晶硅需要進口,而95%以上的太陽能電池銷往國外。光伏產業鏈中我國仍處于低端。此外,光伏發電產業尚缺乏設備組制造核心技術和專利,部分關鍵部件技術和設備制造需要引進,設備與工藝研究脫節,人才匱乏,企業自主創新能力嚴重不足。政府相關部門應當給予政策支持,加快研究強制性立法、財政補貼、稅收政策等,促使行業的不斷發展。
G、非常規天然氣
有望成為未來天然氣供應重要組成部分 我國煤層氣、頁巖氣等非常規天然氣資源非常豐富,具有很好的勘探開發前景。據統計,深埋2000米以內的淺層煤層氣可采資源量為363.81萬億立方米,陸域頁巖氣可采資源潛力為25.08萬億立方米。如果給予合理引導開發,非常規天然氣有望成為未來我國天然氣供應的重要組成部分,緩解我國優質能源資源相對不足的局面。因此,我國應積極開展非常規天然氣資源的勘探,并將煤層氣、頁巖氣等納入到礦產資源序列,實行國家一級管理。由于非常規天然氣開發投資大、單晶單井產量低、見效慢、收益低,我國可適當給予非常規天然氣生產企業優惠和政策支持。
具體來看,煤層氣是我國近中期非常規天然氣中最為現實的氣源,具有巨大開發潛力。經過十幾年的勘探時間和理論研究,煤層氣開發已進入了規?;_發階段。但我國煤層氣開發中還面臨著礦業權與煤炭礦業權重疊、配套運輸和利用設施缺乏、行業管理規范缺失等問題,需要國家出臺相關產業政策予以解決。
國際上頁巖氣開采技術已經趨于成熟。當前,美國已進入了頁巖氣快速發展階段,頁巖氣產量已接近其天然氣總產量的五分之一。通過大力開采頁巖氣,美國實現了天然氣產量的持續增長,并在2009年成為世界上最大的天然氣生產國,大大減少了對進口天然氣的需求。
與美國等國家相比,我國頁巖氣開采的一些關鍵性技術還有待突破。雖然在鉆機等裝備制造方面已經具備了較強的技術和生產能力,但在系統成套技術和一些單項配套技術方面還存在差距。我國頁巖氣普遍埋藏較深,開采難度較大。為推動我國頁巖氣開發,應合理借鑒美國等國家模式,選擇成熟礦區,通過與國外公司技術合作,構建頁巖氣技術開發體系,盡快掌握符合我國頁巖氣特點的勘探開發配套技術。
“十二五”主要項目建設:非常規天然氣開發區塊:建成沁水盆地寺河、潘河、成莊、潘莊、趙莊和鄂爾多斯盆地柳林、韓城-合陽煤層氣地面開發項目,推進山西、遼寧、安徽、河南、重慶、四川、貴州等省市重點礦區煤層氣井下規?;椴?。