國(guó)家電網(wǎng)2050：兩個(gè)“50%”的深度解析

:隨著能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命持續(xù)推進(jìn)，生產(chǎn)側(cè)清潔化和消費(fèi)側(cè)電氣化成為當(dāng)前我國(guó)能源體系重要的趨勢(shì)和特點(diǎn)。2019年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了到2050年實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)50%”的重要判斷，即“2050年我國(guó)能源清潔化率（非化石能源占一次能源的比重）達(dá)到50%和終端電氣化率（電能占終端能源消費(fèi)的比重）達(dá)到50%”，引發(fā)社會(huì)廣泛關(guān)注?！皟蓚€(gè)50%”是能源生產(chǎn)和消費(fèi)由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變的關(guān)鍵點(diǎn)，準(zhǔn)確理解和把握“兩個(gè)50%”的內(nèi)涵，對(duì)推動(dòng)能源革命取得突破性進(jìn)展具有重要意義。

（來源：微信公眾號(hào)“能源雜志”作者：能源雜志）

達(dá)到“兩個(gè)50%”是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命取得突破的重要標(biāo)志

我國(guó)經(jīng)濟(jì)正由高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展，“結(jié)構(gòu)”的優(yōu)化調(diào)整是當(dāng)前發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要內(nèi)涵。在能源領(lǐng)域，能源供給側(cè)和需求側(cè)的“結(jié)構(gòu)”調(diào)整，也是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的關(guān)鍵所在。

能源生產(chǎn)方面。供給結(jié)構(gòu)由化石能源占主導(dǎo)轉(zhuǎn)向由風(fēng)、光、生物質(zhì)等非化石能源為主導(dǎo)，是能源生產(chǎn)革命的大方向。縱觀能源史，人類對(duì)一次能源的開發(fā)經(jīng)歷了薪柴時(shí)代、煤炭時(shí)代、油氣時(shí)代，當(dāng)前正在向可再生能源時(shí)代邁進(jìn)?？稍偕茉丛谝淮文茉粗姓贾鲗?dǎo)，是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然路徑，是人與自然和諧共生的更優(yōu)選擇。

當(dāng)前，我國(guó)風(fēng)、光等清潔能源集中式和分布式開發(fā)并舉，在替代煤、油、氣等化石能源方面成效顯著，能源清潔化率2018年已經(jīng)達(dá)到14.3%，未來仍將保持快速增長(zhǎng)。當(dāng)能源清潔化率達(dá)到50%時(shí)，非化石能源就已成為一次能源供應(yīng)主體，是我國(guó)能源生產(chǎn)革命實(shí)現(xiàn)突破的重要標(biāo)志，我國(guó)可再生能源時(shí)代將正式到來。

能源消費(fèi)方面。需求結(jié)構(gòu)由能源“直接運(yùn)用”轉(zhuǎn)向以電為中心的能源“轉(zhuǎn)化運(yùn)用”，是能源消費(fèi)革命的重要體現(xiàn)。自古人類學(xué)會(huì)用火取暖照明、燒烤食物開始，從一次能源中“直接”獲取熱和光，是人類用能的主要方式。

第一次工業(yè)革命期間蒸汽機(jī)的發(fā)明，使得一次能源能夠以“蒸汽”為媒介，“轉(zhuǎn)化”為機(jī)械能加以運(yùn)用。但是，蒸汽的生產(chǎn)、傳輸和轉(zhuǎn)化效率有限，使得能源“轉(zhuǎn)化運(yùn)用”的場(chǎng)景局限在鐵路、紡織、機(jī)械制造等工業(yè)部門。直至電的發(fā)現(xiàn)和電力技術(shù)的發(fā)展，人類可以將一次能源大規(guī)模、高效率地轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行運(yùn)用，第二次工業(yè)革命也因此到來。

電能生產(chǎn)的高效性、傳輸?shù)谋憬菪?、終端的多樣性、使用的清潔性等諸多優(yōu)勢(shì)，使得電能走進(jìn)千家萬戶，電器成為人人必備。隨著智能電網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)等快速發(fā)展，電力技術(shù)正與信息技術(shù)深度融合，能源消費(fèi)進(jìn)一步朝向以電為中心。

我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重（終端電氣化）2018年已達(dá)到25.5%。終端電氣化率超過50%將是我國(guó)能源消費(fèi)革命取得突破的重要標(biāo)志，用能方式將實(shí)現(xiàn)以“轉(zhuǎn)化運(yùn)用”為主導(dǎo)的歷史性轉(zhuǎn)折。

為深入研究能源清潔化率和終端電氣化率兩個(gè)指標(biāo)的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)自主構(gòu)建的中國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境一體化模型，對(duì)“兩個(gè)50%”進(jìn)行系統(tǒng)的量化研究分析。

圖1 中國(guó)經(jīng)濟(jì)-能源-環(huán)境模型

能源清潔化率在2050年達(dá)到50%

一次能源需求總量近期緩慢增長(zhǎng)，有望“止步”于59億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。一次能源需求增長(zhǎng)正逐步放緩，2025年達(dá)到55億~56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，之后進(jìn)入增長(zhǎng)飽和階段，2030年開始進(jìn)入峰值平臺(tái)期，基本保持在58億~60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤范圍。

圖2 我國(guó)一次能源需求預(yù)測(cè)（按發(fā)電煤耗法計(jì)算）

能源清潔化率2050年將達(dá)到50%以上，2025年前水能仍是最主要的非化石能源品種，2030年后風(fēng)能將成為最主要的非化石能源品種，2040年后太陽能將成為第二大非化石能源品種。

能源清潔化率增長(zhǎng)快速，2025年、2035年、2050年分別增至22%、37%、61%。水能受資源開發(fā)潛力約束，2040年后發(fā)電量保持穩(wěn)定，占一次能源需求的比重略有下降，2020-2050年期間保持8%~9%。核能發(fā)電量同樣在2040年后保持相對(duì)穩(wěn)定，2050年占一次能源需求8%。風(fēng)能占一次能源需求的比重分別為6%、12%、23%，太陽能占一次能源需求的比重分別為3%、8%、16%。

圖3 我國(guó)一次能源需求中的非化石能源結(jié)構(gòu)

非化石能源來源廣泛，技術(shù)成熟，未來增長(zhǎng)速度加快。能源清潔化率有望于2045年即達(dá)到50%，分析其快速提升的原因：一是非化石能源品種多元、來源廣泛，除了核、水、風(fēng)、光等能源之外，生物質(zhì)能、地?zé)崮?/strong>、空氣能、潮汐能等多種能源亦具有較好的開發(fā)前景；二是新能源開發(fā)利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性快速提升，光伏是2010-2018年成本下降最快的可再生能源，度電成本降幅超過77%，整體產(chǎn)業(yè)開始由政策驅(qū)動(dòng)下的補(bǔ)貼周期轉(zhuǎn)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的平價(jià)周期；三是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)倒逼能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，這在相當(dāng)程度上促進(jìn)了非化石能源的大規(guī)模開發(fā)利用，近年國(guó)家和地方產(chǎn)業(yè)政策不斷出臺(tái)，大力驅(qū)動(dòng)了光伏、風(fēng)電等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈已較為成熟，處于國(guó)際先進(jìn)水平。

相比之下，化石能源需求量已進(jìn)入平臺(tái)期，2025年后將快速下降?；茉葱枨罅吭?025年前后達(dá)到峰值，峰值為43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。煤炭需求量仍處于峰值平臺(tái)期，占一次能源需求的比重持續(xù)下降。2020-2025年煤炭需求量約為27億~28億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占一次能源需求的比重在2025年降至50%，比2017年下降近10個(gè)百分點(diǎn)；2025年后加速下降，2035年降至34%~36%，2050年降至15%~19%。

石油需求量在2030年前后達(dá)峰，之后緩慢下降。2017年，石油占一次能源需求的比重為18%，這一比重未來將緩慢下降，2050年降至10%。天然氣需求量及其占一次能源需求的比重上升明顯。天然氣需求量在2040年達(dá)到峰值，約為6500億米3；2050年下降至5800億米3，占一次能源需求的14%。

終端電氣化率在2050年達(dá)到50%

終端能源需求總量在2025年前保持低速增長(zhǎng)，2030年后進(jìn)入峰值平臺(tái)期。終端能源需求在2025年前保持1.2%~2.5%的增長(zhǎng)率，2025年達(dá)到38億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；2030年達(dá)到消費(fèi)峰值，峰值水平為39億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；2035年前后進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)階段。

電能逐步占據(jù)終端用能的核心地位，工業(yè)部門電氣化“步伐穩(wěn)”，建筑部門電氣化“潛力大”,交通部門電氣化“速度快”。隨著工業(yè)、建筑、交通等各領(lǐng)域的電氣化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，以及清潔電力供應(yīng)在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì)逐步顯現(xiàn)，全社會(huì)電氣化水平明顯提高。電能在2025年前可超過煤炭成為最主要的終端用能品種。終端電氣化率在2025年提升至32%，2035年、2050年分別增至40%、52%。

工業(yè)部門是傳統(tǒng)用電大戶，電能占比將從2017年26%逐步提高到2035年43%，2050年繼續(xù)攀升至52%。

建筑部門是目前電氣化水平最高的部門，未來提升潛力也最大，電能占比將從2017年37%提高到2035年54%，2050年進(jìn)一步提升到65%。

交通部門是電氣化增長(zhǎng)速度最快的部門，我國(guó)鼓勵(lì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，禁售燃油車呼聲越來越高，加之電動(dòng)汽車結(jié)合自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用加快滲透，城市短途客貨運(yùn)電氣化潛力將逐步釋放，推動(dòng)交通電氣化率從2017年近3%提升到2035年13%，2050年將達(dá)到35%。

圖4 各終端部門電氣化水平

工業(yè)部門隨著電供能設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟(jì)性提升和高質(zhì)量工藝產(chǎn)品需求增加，電氣化水平不斷提升。一方面，傳統(tǒng)高耗能行業(yè)電能替代仍然具有較大空間。例如黑色金屬行業(yè)，隨著廢鋼資源利用的增加，高功率電弧爐的使用比例逐年攀升，同時(shí)軋鋼工藝所使用的軋鋼機(jī)等設(shè)備也消耗大量電能，2050年電能占比有望達(dá)46%。

另一方面，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)電氣化水平普遍較高。數(shù)字化發(fā)展帶來工業(yè)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高端制造業(yè)快速發(fā)展，全自動(dòng)化生產(chǎn)、精細(xì)化管控等需求旺盛，工業(yè)機(jī)械臂、5G傳輸通道、智能管控平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心等逐步成為智能制造的核心環(huán)節(jié)，均需要電力驅(qū)動(dòng)。

圖5 工業(yè)部門四大高耗能行業(yè)2050年電能占比

建筑部門為了滿足人民美好生活需要，電氣化水平將持續(xù)提升。例如，在制冷領(lǐng)域，住宅以戶用空調(diào)為主，公共建筑隨著電制冷能效提升，普遍采用電力驅(qū)動(dòng)的大型冷水機(jī)組，2050年電能占比達(dá)91%；在采暖領(lǐng)域，考慮大氣污染防治要求和供暖技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，集中式熱力（熱電聯(lián)供）、天然氣采暖、電采暖等多種方式將長(zhǎng)期共存，2050年電能占比達(dá)46%，北方“26+2”地區(qū)空氣源熱泵、蓄熱式電采暖推行力度較大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性正在穩(wěn)步提升；南方地區(qū)冬季采暖季短，蓄熱式電暖器、電熱膜、碳晶板等小型取暖設(shè)備具有較好推廣市場(chǎng)。

圖6 建筑部門六大用能場(chǎng)景2050年電能占比

交通部門重點(diǎn)在鐵路和公路客運(yùn)領(lǐng)域快速提升電氣化率。公路領(lǐng)域2050年電能占比可達(dá)41%，其中，公路客運(yùn)電氣化潛力最大，除少量長(zhǎng)途客運(yùn)場(chǎng)景外，電動(dòng)汽車基本可滿足公路客運(yùn)用能需求。鐵路領(lǐng)域由于高鐵的大力推行，已實(shí)現(xiàn)較高水平的電氣化，2050年電能占比約87%。

圖7 交通部門四大領(lǐng)域2050年電能占比

以“電氣化加速”為著力點(diǎn)深入推進(jìn)能源革命

持續(xù)推進(jìn)能源革命，需要找好“著力點(diǎn)”。在達(dá)到“兩個(gè)50%”過程中，“電”處于能源供給和消費(fèi)革命的關(guān)鍵位置。一方面，風(fēng)、光、生物質(zhì)等清潔能源主要轉(zhuǎn)化成電能加以利用，供給側(cè)清潔能源發(fā)電量不斷增加，成本逐年下探，客觀上會(huì)在消費(fèi)側(cè)激發(fā)電力替代潛力。另一方面，由于電能的諸多優(yōu)勢(shì)，特別是當(dāng)前電力與信息的深度融合，使得很多領(lǐng)域開始“電氣化加速”。電力需求的持續(xù)攀升與環(huán)保低碳的剛性約束之間的矛盾，必然需要以電力生產(chǎn)的清潔化加以解決。

整體來看，“電氣化加速”不僅能夠有效促進(jìn)我國(guó)能源向“能效高、結(jié)構(gòu)優(yōu)、安全有保障”的高質(zhì)量目標(biāo)發(fā)展，還可以支撐我國(guó)“新經(jīng)濟(jì)”的快速發(fā)展，是推進(jìn)能源革命的重要抓手。

提升能效水平。提升能效水平是能源發(fā)展的永恒主題，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。電能在終端利用水平較高，可以便捷高效地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能、機(jī)械能等基本能量。

同時(shí)，電力系統(tǒng)智能化水平高于煤、油、氣等化石能源，更高比例的電能利用將促進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)和管理手段應(yīng)用，促進(jìn)節(jié)能從當(dāng)前的技術(shù)節(jié)能向管理節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能轉(zhuǎn)型升級(jí)。經(jīng)測(cè)算，在中長(zhǎng)期尺度下，電氣化率每提升1個(gè)百分點(diǎn)，有望減少終端能源消費(fèi)約0.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，帶動(dòng)能源消費(fèi)強(qiáng)度降低4%左右。

促進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型。低碳化是新一輪能源變革發(fā)展的必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)涵。80%以上的清潔能源需要轉(zhuǎn)換為電能得以利用，或以電力為配置載體進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為熱能、氫能等能源形式。預(yù)計(jì)在2035年后，電氣化率每提升1個(gè)百分點(diǎn)，有望減少能源燃燒二氧化碳排放量約3億噸左右。

保障能源安全。能源安全是事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民根本利益的全局性、戰(zhàn)略性問題，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源高質(zhì)量發(fā)展的應(yīng)有之義。在我國(guó)能源對(duì)外依存度持續(xù)攀升的背景下，加強(qiáng)終端能源消費(fèi)的電氣化率，并發(fā)揮我國(guó)能源資源稟賦優(yōu)勢(shì)，利用可再生能源和清潔煤炭滿足終端電力需求，將有效提升能源安全水平。根據(jù)模型測(cè)算，若電氣化率提升1個(gè)百分點(diǎn)，有望降低能源對(duì)外依存度0.5~1個(gè)百分點(diǎn)。

支撐新經(jīng)濟(jì)發(fā)展。以數(shù)字經(jīng)濟(jì)、智能經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)和體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)為代表的“新經(jīng)濟(jì)”，是助力我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的“新生代”力量，也是社會(huì)發(fā)展現(xiàn)代化與智能化的驅(qū)動(dòng)引擎。

在“新經(jīng)濟(jì)”發(fā)展過程中，電能是信息采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)的能量來源。在信息采集和傳輸環(huán)節(jié)，5G等前沿技術(shù)將需要電能作為重要支撐；在信息處理和存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)中心將消耗大量電量，2017年我國(guó)數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)到1200~1300千瓦•時(shí)[1]，占總用電量的2%左右?？梢灶A(yù)期，未來“新經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展將需要更大規(guī)模、更優(yōu)質(zhì)、更可靠的電能予以支撐，電能將占據(jù)“新經(jīng)濟(jì)”領(lǐng)域主體能源的地位。

（以上僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，不代表機(jī)構(gòu)觀點(diǎn)）

原標(biāo)題:國(guó)家電網(wǎng)2050：“兩個(gè)50%”的深度解析