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城镇化与能源革命

城镇化与能源革命

2013-04-30 14:06:00 中国能源网   浏览次数:194
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引言:

十八大在强调转变经济增长方式,实现绿色、低碳、科学发展中指出了城镇化与能源革命两个今后中国经济发展的关键问题。城镇化是转变经济增长方式最重要的一个主战场。30年来的经济快速发展,城市国有土地资源所剩无几;数亿为城市建设做出了重大贡献的“农民工”享受不到城市居民的权利,“根”还在农村,形成了每年一次举世罕见的“春运潮”。一步的发展和实现“小康”对延续了几十年的城乡“二元化”和土地“双轨”制度提出了质疑;需要一轮新型的城镇化来解决。对过去卅年中国经济总量翻番贡献最大的重化工业,包括钢铁、有色冶金、建材、石油化工等的增长速度远超过轻工业和第三产业的增速。至今中国占世界的比率:钢铁已超过50%,水泥60%,燃煤已超过世界的一半,二氧化碳排放超过80亿吨,年增排量在世界总增量中占70%。近日的灰霾天气直接引发了民众对高碳排放的煤碳、石油占一次能源比率高达87%所导致PM2.5严重超标的关注。城镇化与能源革命成为了新的经济增长模式的两翼,并且相辅相成、密切关联。

当今中国的城镇化包括两个战场。一是现有大、中城市周边的新开发区;二是原来农业为主地区走向工业化所形成的中心城镇。在当前严峻的能源环境形势下,两者都需要能源革命提供能源供应的保障.下面分别论述。

一、现有大、中城市周边的新开发区是城镇化的主力

现有大中城市,特别是几十个大城市,经历30年的快速发展,国有土地几乎已经开发殆尽,极度缺乏新的发展空间。今后,特别是从现在到2020年的经济持续发展,需要结合土地制度改革,在城市近郊规划和建设一大批规模几十km2的新区,仅我们接触到的就有广州市的“萝岗中心区”、“中新知识城”、“白云新区”,佛山市的“顺德西部生态工业园区”、“三水工业园”,请远市的“华侨产业园”、顺德—英德“产业转移园”,深圳的“光明新区”、“坪山新区”,珠海的“横琴新区”,湖南长沙西北部的“长沙高新区”,株洲西部的“株洲职教城”,(均包括在“长株潭两型示范区”中);以及陕西西咸新区的“沣西新城”,武汉“东湖自主创新示范区”,沈阳的“沈北新城”,北京的“未来城”,青岛的的“中德生态园”,上海浦东新区的“张江高科技园区”等等。这些新区,也是这些城市“十二五”到2020年发展增量经济的主战场。其规划的模式与过去30年老城中心向外“摊大饼”式的扩张不同,具有以下几个共同的特点:

(1)、重视产业升级转型,重点发展先进制造业、电子信息产业、新能源新材料产业、生物医药创产业、高新技术产业、总部经济和高端服务业,如法律、会计、金融、股票、期货等等;而且各有侧重,不再是什么产业都搞,“招商引资,来者不拒”;而是转型升级的“腾笼换鸟”;

(2)、新区的工业、商业中心(CBD)和住区三类功能区以产业发展和土地使用为龙头,总体、高标准统筹规划、合理布局,以2020为目标年分阶段、依次开发;并且同步规划市政设施,水、电、燃气供应;注重生态、绿色、环保;

(3)、配合即将开展的户籍制度改革,新城区、新产业将为进城务工农民、新毕业大、中专学生提供数以千万计的就业机会;逐步改革城乡“二元化”的格局,进城务工农民不再是住在“城中村”里的“农民工”,而同老城区原居民一样,是享有同等公民权利和所有市政设施服务的新市民。

(4)、为此在新区里配套建设为所有市民服务的传统第三产业:学校、医院、商业中心、文化体育设施、信息传播服务等等。

由此我们可以看到这个新型城镇化的美好蓝图,看到它们在贯彻“转变经济增长方式”、“拉动内需”,和绿色、生态、可持续发展战略主战场中的地位。

当然,配合既有重化工业的发展和转型升级,国家也在规划新开发若干特大型具有循环经济特质的以新型钢铁、石化工业为主的园区。例如唐山的曹妃甸,湛江的东海岛、青岛的董家口等等。不过,这一类以过程工业为主的项目总数并不多,同上述大、中城市周边的数百个新开发区有不同之处,不在这里论述。

二、农业为主的地区建设新的中心城镇

即使在经济发达的省份广大的乡村地区还是以农业为主的,而中、西部地区农业地域和人口占比更大。无论从经济均衡发展,减少收入差距,还是从转变经济增长方式、拉动内需角度,实现农村地区的城镇化、现代化都极为必要。30多年来,曾在发达地区城市“打工”的数以亿计农民工,接触了现代工业文明,掌握了技术、开阔了眼界,部分人决心回来建设家乡。新一代农村青年有了较高的文化水平;发达地区有一些劳动密集型产业、农产品深加工产业已经开始向农村转移;为农村的城镇化提供可能性,打下了坚实的基础。

与大城市周边的新开发区不同,农业地区的中心城镇的特点是:

1、产业结构以劳动密集型制造业、农产品加工业、依托本地地资源的加工产业、农业生产的现代服务业,以及服务于当地居民的传统第三产业为主;有条件的承接大城市产业升级后转移到农村的其它轻工业。

2、规模相对较小。我国县域人口在百万人左右。从实际出发,一个县可规划建设2-3个中心城镇,人口10万到几十万不等。吸引农业人口向城镇聚集。

3、同步规划城镇内部和远程现代化交通运输、物流价值链。

4、新规划的中心城镇多半是依托先有城镇的基础;而现有城镇居民是“农村户口”,在宅基地上自建的住房;很难实现终端冷热电汽的集约化供应。还需要与在摸索、创新土地制度和户籍制度改革中同步改变。

吸取城市扩建“摊大饼”的教训,在依托已有城镇建设新中心镇时,宜在紧邻老城镇处规划新区。统筹规划工业、CBD和公寓型住宅,同步建设市政设施和配套的学校、医院、邮电、文体设施等第三产业;跨越式发展建设现代化的新城镇,同时实现农民的市民化。这是在中心城镇实现能源革命的前提。

三、沿袭传统的能源生产和利用模式能够实现城镇化吗?

值得注意的是,迄今数百个各类新区已经制订的“总体发展规划”和“控制性详规”中,绝大部分包括了土地、人口、产业、市政建设、道路、绿化,水、电、燃气供应等几十种专项规划;却唯独没有一次能源到终端利用的规划。依旧是沿袭几十年来的传统利用模式,政府只管按历史消耗数据外推来规划燃料(煤碳、石油)和电力的供应。除大城市的集中供暖之外其他终端耗能都由企业和单位、居民自己解决:安设空调机、电(或燃气)热水器,锅炉产蒸汽。须知,正是这种分散、低效的能源利用模式和煤碳占70%的一次能源生产模式是中国能源利用效率低于世均达13个百分点(36.8%和50%)的主要原因。下表1反映了中美两国终端用能中电和燃料的比率以及燃料中煤和油气比率对能效的巨大影响。

长期以来,媒体较多宣传30年能源建设保障了经济发展所需能源供应大幅度增加的成就,较少让各级政府官员和人民群众知道为此所付出的牺牲环境、能效、和碳排放快速增长的真相。较多强调发达国家历史上多排了CO2,因而应负更大的碳减排责任,较少宣传中国政府到2020年碳强度降低40—45%的承诺对中国能源转型和经济发展的“倒逼作用”。以至于现在许多主管能源的政府官员还认为中国的一次能源是“富煤、少气”、“天然气靠进口,太贵”,因而仍在继续按传统模式“多烧煤”来实现GDP增长。

但是从宏观上看,2011年GDP增长9.2%,总能耗增长7.4%,能源弹性系数高达0.8,比“十一五”高出了近四成;两位数的化工、冶金等高耗能产业增长率大大高于GDP的增长率;能源强度仅下降了1.6%而不是预期的3.2%。煤碳消耗达到34.5亿t/a,2012年更达36.5亿吨,超过了“十二五”规划2015年的耗量[1];而且增量的煤只能用于坑口发电和现代煤化工,不可能在用于燃料。节能减排的压力也充分昭示:沿袭以耗煤为主的能源生产模式和传统的高耗能、高污染、高排放的能源利用模式是再也不可能持续下去了。

四、“能源生产和能源利用模式的革命”解读

“十八大”将“能源生产和利用模式的转变”上升到“革命”的高度,正是针对一直持续到2011年以后的这种沿袭传统模式的局面提出来的。它高瞻远瞩地看到,中国实现工业化和城镇化恰好赶上世界向低碳能源转型的历史阶段,坚定地申明中国走低碳发展道路的决心。“能源生产方式的革命”的要义,正是坚持和加快一次能源向低碳转型;加速提高核能、可再生能源和天然气等清洁、低碳的能源在一次能源中的比率。1月13日国务院办公厅发布的《能源发展十二五规划》较之2011年的初稿,有了显著的修订。“十二五”规划与“十一五”实际消耗比较如下(赭色是2011初稿数据):

由表可见,2015年“高碳”的煤和石油将从2010年的88%降到81.1%,“低碳”的天然气和非化石能源从12%增加到了18.9%。向低碳转型达6.9个百分点,超过规划2011初稿的6个百分点。2015年煤碳耗量的“封顶值”从2011年初稿的38亿t/a降低到了36.4亿t/a。反映了“十八大”后中国政府按照碳减排承诺“倒逼”一次能源结构转型的决心。

“能源利用方式的革命”的要义是摈弃传统的粗犷的利用模式,采用科技进步所创新的“科学用能”模式。几年来,从一次能源到终端利用全过程的科技创新不断取得新的进展;包括工业、建筑物、交通运输三大终端耗能领域结合一次能源低碳转型而开发的一系列新技术变革。对工业和建筑物用能占85%以上的中国,能源利用方式革命的重点,是在上千个有条件的新区以天然气冷热电联供DES/CCHP的高效、科学用能模式,替代冷、暖、热、电、汽分产分用的传统模式,并且把“十一五”推广应用的热电联产CHP改造提高到冷热电联供CCHP。这可使新区的能源利用效率从传统的40%--50&提高到70%以上。

城镇化为实现工业和建筑物能源利用方式革命提供了空前绝后的历史机遇,即摈弃分散、低效的传统模式,而与城镇建设同步规划建设适应中国国情的区域型天然气冷热电联供能源系统DES/CCHP,集成工业、商业中心、住宅多种冷、热、电、蒸汽需求用户,实现“高能高用、低能抵用,温度对口、梯级利用”,能效达到70%以上;能源站昼开夜停配合电网调峰,使开工时数达到4800h/a以上,能耗费用节省30-40%;从而在终端落实按市场经济规律实现天然气替代燃煤的低碳转型目标;在洁净和高效两个因素作用下,使碳排放可比燃煤降低60%以上。迄今已有数十个区域CCHP规划和建设的实例,均可达到上述水平[2、3、4]。这说明在当今中国只有进行天然气DES/CCHP高效替代燃煤分产分供的能源利用方式的革命,城镇化才能得到能源供应的保障,从而健康、稳步发展。

五、能源革命的科学、量化的分析、核算

大量数据分析表明,全球净增的CO2排放量主要来自人类耗用的化石能源。因此耗用一次能源的种类决定碳排放的多少;碳强度κ与能源强度ε是相互关联的,并不是相互独立的变量。文献[5、6]从历史数据回归和深入分析得到关联式进行代换可以得到:

κ==2.4ε[1–NF–(0.45-0.25α)G] (1)  

可见κ取决于ε和一次能源中非化石能源NF和天然气的分数G。式中α为天然气下游用量中采用CCHP所占的分率。当能源强度ε一定时,κ仅为NF和G、α的函数;即取决于一次能源构成和天然气的利用方式α。

按上式计算,若2015年中国能够实现规划的NF=11.4,G=7.5,能源强度达到0.869。在天然气大部分仍以传统方式利用、只有少量采用CCHP(α=1)时,由此式计算出来的碳强度κ为1.78(下表第4行),而不是规划中目标值1.85。碳排放总量也不是85亿吨而是82亿吨。这是规划制订应当考虑的。

而若尽可能在新区推广应用天然气冷热电联供的科学用能模式,对应α=0.4,使能效达到70%以上,拉动全国总能效提高几个百分点,能源强度就可降低到0.848,相应的碳强度κ为1.75,是能源“十二五”规划目标值1.85的94.5%。(下表第5行)。这样2015年总能耗就可降至39亿tce/a,ε比2010年降低18%;碳排放降为80.5亿吨,κ的降低幅度达到22%。

由以上分析可见:在修订后的“能源十二五规划”启动了能源生产方式革命,加速向低碳能源转型力度的基础上,切实推行能源利用方式的革命,在“十二五”开始规划建设的大批新城镇、新开发区普遍应用天然气DES/CCHP,是能够使能效显著提高,“十二五”规划的指标胜利完成的。不仅如此,能源革命还有“一石三鸟”的作用:⑴、顺利开拓天然气下游的主要市场,⑵、实现以天然气和非化石能源替代煤提供经济发展所需的能源供应保障,⑶、有效改善环境和大气质量、减排PM2.5。这在“十三五”将展现得更为明显。有可能使中国在2025年左右实现由相对碳减排转向绝对减排,为控制气候变化做出重大贡献。

六、交通运输的能源革命不可忽视

自廿世纪初以来,石油产品一直主宰着交通运输能源消耗,2007年美国和中国交通运输能耗中石油分别占96%和93%。其中在美国汽油耗量是柴油的2倍,而在中国则相反,汽油耗量仅为柴油的一半;只在私人用车连续几年快速增长之后,2012年中国汽油消耗0.8亿吨,开始超过柴油1.5亿吨的一半。思维定势使人们按照交通运输总量的增长推算石油消耗的增加趋势。但这是不对的。

中国交通运输能耗面临的挑战有三:一是石油对外依存度已达57%,2012年进口石油2.7亿吨,直接威胁到国家的战略安全;二是推高全国总能耗和碳排放,因为使用石油产品产生的CO2是弥散排放的,不可能藉CCS扑集和封存;三是排放尾气已成为PM2.5的重要来源,危害大气环境和人民健康。

近年来交通运输用能领域的科技进步不断取得长足进展:⑴、L/CNGV技术已全面成熟,正以近20%/a的增长率推广应用;⑵电驱动的高铁、地铁正快速发展,充电式汽车技术正在全面突破的前夜;⑶、以非粮乙醇、生物煤、柴油、甲醇和二甲醚等为代表的生物质和煤基发动机燃料技术也进展很快。估计在2030年时三者将占中国交通运输燃料的半壁江山[9]。

中国政府和媒体迄今的宣传中,插电式汽车几乎成了“新能源汽车”的代名词;但其大规模推广还期待着电池技术的突破。实际上在近期更成熟、更能够有效应对上述三个挑战的是天然气用于L/CNGV,特别是LNG用作车、船燃料、大幅度替代柴油。因为此项技术已经成熟而且装备国产化,运营市场化;相对于柴油的巨大经济和环境优势使相关各方积极性空前高涨。但由于LNGV价值链包括设备制造、LNG供应、加注站布局和运输公司的参与等多个环节,只待政府的推动和支持的“画龙点睛”之笔。只要政府在标准规范的制订和政策支持上及时跟上,就在最近几年必定会有井喷式的大发展。并形成一个巨大的新型低碳产业和出口增长点;也对世界交通运输能源的低碳化做出贡献。

中国的城镇化已经在转变经济增长方式的号角声中全面推进,能源革命也在经济发展的迫切需求和低碳转型的倒逼作用下蓄势待发。必须摈弃惯性思维和传统观念,勇于开拓创新,以城镇化和能源革命驱动中国经济的新一轮快速发展!

 
参考文献: 
[1]、华贲,国家“十二五”节能减碳战略规划探索[J]沈阳工程学院学报,2012.6(2),97--100 
[2]、华贲,天然气分布式供能与“十二五”区域能源规划,华南理工大学出版社,2012年7月,广州 
[3]、华贲,向低碳转型时代中国城市的能源规划,[J].建筑科学,201228(10) 
[4]、华贲,分布式能源与电网优化配置和供电可靠性,中国发电,2011.10,24-26 
[5]、华贲.产业结构、能效与一次能源构成对能源强度的影响分析,[J]中外能源,2010.15(5)1—7 
[6]、HUABen,Correlationbetweencarbonemissionsandenergystructure―Reliabilityanalysisoflowcarbontarget,[J]FrontierinEnergyandPowerEngineeringofChina,20115(2)214--220 
[7]、华贲,李亚军,从战略高度认识和推进天然气交通运输燃料替代,[J]天然气工业,201232(4)83-85
 

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