日前,一艘伊朗油輪在沙特港口城市吉達附近遭遇導彈襲擊,嚴重受損。訊息一出,國際油價短線跳漲。
而就在一個月前,全球最大石油輸出國沙特兩處石油設施遭到無人機和巡航導彈的襲擊,引發了爆炸和火災。此次襲擊導致沙特原油產量下降一半,減產500多萬桶原油。全球原油價格隨即大幅上漲,國內油價也在9月19日實現9月連續第2次上漲。國際社會,特別是中國對全球石油市場供應和價格波動依然保持有足夠的敏感。
包括沙特和伊朗在內,中東仍是中國當前原油進口量最多的地區,就中東地區石油進口量佔中國石油總進口量的比重來看,2016年相比2010年仍有上升(圖1),接近50%。沙特油田、伊朗郵輪一系列突發事件使中國能源安全問題再次受到普遍的關注。
能源依賴進口不利於國家安全
從人類社會發展歷史程序來看,科技和經濟的快速發展毫無例外都伴隨有能源革命,廉價、高效能源的充足供應往往成為支撐主要經濟體經濟、社會高速發展的壓艙石和穩定器。
當外部能源供應出現嚴重問題時,存在能源依賴的大國經濟常會受到長期嚴重衝擊。以美國為例,1973年10月埃以爆發衝突,引爆第四次中東戰爭,阿拉伯國家以石油為武器,旋即對包括美國在內的支援以色列的國家實施石油禁運。直至1974年3月禁運解除,美國股票市場下跌了11%,油價迅速上漲了4倍,而高油價致使通貨膨脹達到頂峰,美國經濟衰退一直持續到1975年,由戰前10%以上跌落到-2%(1975年Q1),失業率由5%以下升高到8%。
國發能研院、綠能智庫梳理髮現,此次石油危機對美國經濟和社會影響深遠,除了導致嚴重的經濟危機,也動搖了美國全球霸權,帶來政治和外交等多方面的衝擊。危機發生後美國才逐步建立起戰略石油儲備體系,並積極探索石油開採技術革命和替代能源技術的發展。目前,美國已成為全球最大的石油生產國,接近實現能源獨立。這有力的支撐著美國經濟持續增長和在全球的獨特的影響力。
中國能源對外依存度偏高
中國自改革開放以來,經濟快速增長,能源需求也突飛猛進,從能源出口國逐步變為能源進口國。同時,隨著國內環境問題日益突出,中國能源結構也開始不斷調整優化,儲量豐富的煤炭消費受到抑制,石油、天然氣比重不斷攀升(圖2)。
圖2中國一次能源消耗量
根據國際能源署預測,在終端能源消費中,2040年天然氣佔總需求增長的三分之一,尤其在工業和建築領域佔其能源總需求增長的近50%。而石油消費在運輸和石化行業也持續增長,增長量將達到460萬桶/天。
圖3中國主要終端能源消耗行業的能源需求
中國是富煤貧油少氣的國家。雖然技術創新帶來油氣理論儲量的大幅增長,但限於配套技術和開採成本,石油和天然氣產量未來增長有限,遠遠無法滿足社會需求。供需缺口持續增大,中國石油和天然氣對外依存度不斷上升。石油自給率從2010年的70.2%降到2016年的34.8%(圖4),天然氣自給率則從2000年的96.4%降到2016年的65.2%(圖5)。據預測,2040年石油和天然氣自給率會進一步下降到20%和55%。
圖4中國石油需求和產量
圖5中國天然氣需求和產量
石油和天然氣高度的對外依賴已對國家能源安全構成威脅。為應對挑戰,中國不斷投入資源增加海外輸入來源和輸入方式,加大國內產能開發,並且逐步建立起石油戰略儲備。國發能研院、綠能智庫認為,從長期來看,考慮清潔、低碳、高效和安全的戰略要求,能源革命是根本上確保國家能源安全的最重要的路徑。
可再生能源大發展存在瓶頸
可再生能源的大規模使用是能源革命的重要內容,也是實現國家能源規劃的關鍵要素,目前在中國的應用處於國際領先水平。
據《中國能源發展報告2018》資料顯示,2018年中國非化石能源消費佔一次能源消費總量的14.3%,同比提高了0.5個百分點,這距離中國《能源發展“十三五”規劃》中設定的15%目標還有一定差距,未來幾年可再生能源仍會是發展重點。
可再生能源發展主要集中在電力行業,據預測,到2040年可再生能源佔電力行業裝機比重增至約60%(圖6)。風電和太陽能發電發電量增長7倍,佔總發電量的比例從5%增長到20%多。
可再生能源具有波動性和區域分佈不均衡性,大規模提升裝機量後,對現有電網安全構成威脅。電網限制和電力平衡問題可能導致棄水、棄風和棄光現象的發生,又對可再生能源大規模替代傳統能源程序帶來挑戰。
2016年,中國風、光、水“三棄”近1100億度。2017年,國內棄風率達到12%,棄光率6%。為解決可再生能源消納問題,2018年國家發展改革委國家能源局印發《清潔能源消納行動計劃(2018-2020年)》,規定棄風、棄光、棄水比例均控制在5%以內。
國發能研院、綠能智庫認為,隨著風、光發電裝機規模的持續快速增長,對可再生能源保障消納提出了較大挑戰。大規模的新增輸變電專案投資數額巨大,可行與否存在不確定性;而抽水蓄能和化學儲能未來增長和應用規模有限,並不能完全適應大規模可再生能源的能量儲存與調節要求。
氫能對保障能源安全意義重大
作為一種清潔、低碳並可儲存的二次能源,氫能在能源革命中的戰略性作用逐步得到各界的認可和重視,對保障國家能源安全意義重大。國家電投集團氫能科技發展有限公司董事長、黨委書記李連榮認為,未來能源革命是電氫能源體系的共存互補,氫能產業應上升到能源革命、能源安全和能源區域平衡的高度來看待。
國發能研院、綠能智庫認為,首先,氫能可作為能源互聯互通的媒介,易於實現與水、風、光等可再生能源間或電能間的大規模雙向轉換。氫能的應用可實現風電和太陽能光伏發電更高的滲透率,破解電網限制難題,充分開發國內豐富的風、光資源,不斷降低化石能源在一次能源消費中的佔比,不僅可以降低石油、天然氣進口量,也對實現環境保護和減排目標意義重大。
其次,電力依存度不斷上升使電網安全面臨更高要求。與電網不可儲存能量相比,未來構建的氫能網路具備分散式儲存和供能能力,在戰爭或應急狀態下,氫能網路具備更好的可靠性與靈活性。氫電互補的網路結構可有效緩解用電用能安全對骨幹電網的依賴。
第三,氫能單位熱值比煤炭、石油和天然氣高3-4倍,在工業領域有望作為高效燃料替代迅速增長的石油和天然氣;而在建築領域,天然氣摻氫以及氫燃料熱電聯產可提供建築用能、取暖等需求。在高耗能行業大範圍使用氫能,可顯著降低石油、天然氣新增進口量。
最後,氫能有望率先在交通領域取得商用化突破,氫燃料電池車與儲能電動汽車將共同推動交通領域清潔燃料普及使用。中國汽車消費增長強勁,截至2018年底突破2.4億輛,消耗了總石油消費量的一半。但人均汽車保有量距發達國家仍有相當大的空間,未來汽車增長將繼續拉動石油消費增長。國發能研院、綠能智庫調研後的實踐表明,當前氫燃料電池汽車在中長距離行程的商用車領域相比電動汽車更有優勢,未來將會成為電動汽車的重要補充,有效降低交通領域新增石油消費。
當前,國內多個地區密集推出氫能產業發展規劃和政策,持續優化氫能產業生態並培育國內氫能產業鏈,隨著關鍵環節技術快速發展和市場資源的不斷聚集,氫能各種應用有望提速,據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預測,2050年氫能在中國能源體系中佔比將達到10%,這必將為保障中國能源安全提供更多、更優的方案。