院士聚焦城市能源

　　编者按

　　城市的能源利用水平是城市发展和社会进步的重要标志。我国城市人口众多，能耗较大，也因此成为能源转型的主战场。城市能源转型已具备良好的基础，但能源的供应、环境与管理面临着严峻挑战。城市能源转型，虽非一朝一夕之事，但也绝不能缺少只争朝夕的紧迫感。《中国城市能源周刊》特邀中国工程院院士，高屋建瓴地指出中国城市能源发展的趋势、问题和对策，为我国城市能源转型提供重要参考。 

　　提高东部能源自给能力

　　对全国能源转型至关重要

　　■杜祥琬

　　中国能源转型涉及范围广，内容丰富，需向高效、绿色、低碳转型，格局仍待优化等等。中国的能源消耗和能源负荷区主要在东部地区，这决定了西电东送、北煤南运是长期国情。

　　关于能源供应，我提过“远方来”和“身边来”相结合的观点。我国东部地区能源资源虽不及西北部，但换一个思路来看，德国、日本等国家的能源同样不丰富，也没有“西电”可“东送”，却都在大力推进能源转型，这为我国东部地区提供了参考。

　　然而，提高我国东部能源自给能力，在观念、体制、实践上还存在许多问题。这些问题不仅涉及我国能源格局，更涉及我国能源结构的优化。只有在观念、体制、实践上做出改变，才会加快我国能源转型的进程。

　　提高东部城市能源自给比例

　　可行性高

　　谈及发展可再生能源，大家首先想到在西北地区建设大型风电基地，西电东送。那么，我国东部有没有能力利用自身可再生能源发电？

　　我认为，提高我国东部城市能源自给比例，在资源、技术、经济三方面有很高的可行性和极大潜力。

　　首先是资源可能性。中东部各省对外来电依赖程度高，自行发电用煤也基本来自北煤南运。数据表明，在考虑低风速区域的情况下，我国中东部地区风能资源技术可开发量共8.96亿千瓦。水深在5-20米范围内的海上风电可开发量约2.1亿千瓦，陆上和海上风电可开发资源量共计约11亿千瓦。

　　在太阳能方面，中东部地区集中式光伏电站可开发的潜力是3.58亿千瓦，分布式光伏装机的潜力是5.31亿千瓦，包含光伏建筑一体化在内，共计近9亿千瓦。中东部地区可再生能源现有开发利用量仅占可开发资源量的1%，加上生物质能、地热能、东部特有的海洋能等等，东部地区可再生能源资源潜力非常大。再考虑到东部是我国核能发展的先行区、进口LNG的主要接收区等优势，这使我对东部城市能源“身边来”信心十足。

　　第二是技术可行性。光伏发电的技术可行性已得到社会认可，风电的可行性也已成为现实，这几年发展很快，技术上也不断进步，低风速区和远海地区风能发电技术都在提高。光伏和风电等可再生能源技术可行性问题已基本解决，储能技术进步也很快，火电调峰技术也在进步，这些都为东部地区发展可再生能源提供了技术基础。

　　第三是经济可行性。高成本曾是制约可再生能源发展的因素之一，然而这些年成本不断下降，2010-2017年间国际上光伏发电成本从0.36美元/千瓦时已经降到了0.1美元/千瓦时，下降幅度达73%，并且还在进一步下降。无论是国内还是国际，太阳能还是风能，技术进步带动了成本的大幅下降，经济可行性十分乐观。

　　从资源可能性、技术可行性、经济可行性等方面出发，东部各省完全有可能做到能源较高比例的自给。比例具体能达到多少，各个地方要因地制宜，且并不排斥与西电东送相结合。

　　从“消费者”到“产消者” 

　　观念需转变

　　个人建议，我国东部地区城市应优先开发和使用“身边来”的能源，同时再加上西电东送的“远方来”的能源，把东部能源自给和西电东送相结合，不应坐等西部供应东部，而应转变思路，进行能源自产自销，持续提高能源自给比例。

　　城市能源转型需要哪些力量？我认为政府、企业的努力以及配合非常重要，但最需要的是思想观念的转变，即让东部从能源的“消费者”变为能源“产消者”，寓电于民。如果东部的能源开发和自给做得好，就能减少西电东送和北煤南运的压力，这对国家和人民都是好事，一定程度上也有助于改善我国发展不平衡不充分的问题。

　　我在东部多省调研后发现，这些地区还没有完全树立起来使用身边能源的观念。长三角地区包括沿海的大型城市，都应该树立这样的思想观念，即要尽可能充分利用当地的可再生能源。

　　我注意到，浙江省湖州市正在推进“家庭屋顶光伏计划”，力争到2020年建成10万户家庭屋顶光伏，届时该市煤电装机占比要降到37%，这是很大进步，我认为该计划在浙江具有普适性。另外，江苏省盐城市也提出尽快把可再生能源发电占比提高到50%以上。可以说，东部地区新能源产业市场前景和发展空间非常广阔。

　　低碳、智慧、无废城市协同建设

　　体制是关键

　　大气污染、交通拥堵、垃圾围城是众所周知的三大城市问题，这三个问题都与能源有关，因此也可以从能源角度解决以上问题。例如使用可再生能源可有效减少污染物排放，发展绿色公共交通和智能出行会大量减少堵车和尾气污染，将垃圾废弃物进行资源化和能源化，如变成沼气或发电等等，均可一定程度上解决这三大城市问题。

　　为解决城市问题、建设资源节约型、环境友好型社会，我国不同部委在分别推行低碳城市试点、智慧城市试点和无废城市试点。我和业内同仁们提出《关于通过“无废城市”试点推动固体废物资源化利用，建设“无废社会”的建议》和《关于建设“无废雄安新区”的几点战略建议》两个院士建议，得到国家领导的重要批示。近日，国务院办公厅印发《“无废城市”建设试点工作方案》。《中共中央 国务院关于支持河北雄安新区全面深化改革和扩大开放的指导意见》中专门提出雄安率先建成“无废城市”，现在已成为行动。我认为低碳城市、智慧城市和无废城市可以统筹起来。例如采用智慧城市信息大数据手段对垃圾处理、能源使用、碳排放等进行综合管理。

　　低碳城市、智慧城市和无废城市协同建设，体制是关键。光伏建筑一体化就非常适用于东部城市，然而推广却不畅，究其原因，是建筑管理部门与能源管理部门没有协调统一，没有要求新建建筑必须与光伏结合，并上升到国家标准。这就是体制和政策方面存在问题。

　　东部城市能源自给观念确立后，进一步要解决体制问题，把我国东部分布式可再生能源发展与各部委政策相结合，包括建筑、农业、土地等等，制定明确的能源转型目标，然后落实到各个产业部门、企业、用户等。在多方共同努力下，中国能源的格局和能源结构将会有极大改善，中国的能源转型、能源革命前景将会无限光明。

　　（作者为中国工程院院士、中国工程院原副院长）

　　统筹缺位致城市能源系统失调

　　——访中国工程院院士、清华大学教授江亿

　　■本报记者 卢彬

　　中国能源报：能源革命近年来成为业内热议的话题。从能源革命的角度来看，城市能源变革的地位是怎样的？

　　江亿：城市能源系统是整个能源系统中十分重要的组成部分。近年来，中央提出要深化能源供给侧和消费侧革命。所谓能源革命，就是要改变甚至重塑目前的能源供给和消费方式，城市能源系统也将随之发生重大变化。换个角度来说，城市能源系统的革命是中国能源革命的重要组成部分。

　　举例来说，节能减排是社会各界广泛关注的问题，而无论是节水、节电、节热，还是污染物排放降低、空气质量改善，最后都要在能源消费利用的终端体现，以终端的城市能源系统最终的节能减排效果，作为能源革命推进是否成功的评判标准。

　　中国能源报：与日本等国家相比，我国城镇化率仍有很大提升空间。城市能源系统在城市迅速扩张过程中扮演什么角色？

　　江亿：如果把城市比作一台巨大的机器，维持这台机器高速稳定运转的核心就在于动力系统，城市能源系统就是动力所在。城市能源系统是保证现代化城市高效可靠运行发展的基础保证，城市越是朝着现代化方向发展，越是需要高度依赖能源。

　　当前，我国是世界上城镇化进程发展最快的国家之一。尤其是2000年之后，城镇化速度进一步加快，城市规模的壮大拉动了全国经济迅速发展。然而，城市能源系统作为城市规划的重要组成部分，实际上并未得到充分重视，许多地区城市能源系统发展滞后于城镇化的发展步伐，这是导致很多城市出现能源、资源、环境问题的重要原因。

　　从这个角度，城市能源变革面临的课题，一方面，针对我国下一步的城镇化发展，尤其是数十个已获批或正在申报的国家级、省级新区的建设，在建设初期就要将城市能源系统规划好，谋划好；另一方面，现有城市建成区要思考如何将城市能源系统优化设计与改造，使之符合“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的改革目标。

　　中国能源报：您刚才提到城市发展过程中暴露出来一些能源相关问题，例如电力供应、北方地区冬季供暖等，具体应从何处入手解决？

　　江亿：2017年，国家十部委制定了《北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021年）》，这也是打好“蓝天保卫战”的重要工作之一。改变北方地区供暖方式，意味着要对城市能源系统作深入的整合调整改造。城市能源系统主要包括了电力系统、燃气系统以及北方地区的供热系统三大块，这三个看似独立的系统实际上相互联系，并且都会对城市上空大气污染形成影响。也正因如此，三者的统筹协同尤为重要，协同做好了可以相互“补缺”，反之可能就会“打架”。

　　我国电力系统存在峰谷差较大、弃风弃光、电力相对过剩等问题，需要增加调峰灵活电源，而“快起快落”的燃气发电机组恰恰是非常灵活的调峰电源；电能暂时无法实现大规模储存，天然气却可以进行季节性储存；传统工艺的热电联产存在热电矛盾，但可以通过加装蓄热装置、改变热电联产工艺流程等手段，利用热和电在响应速度上的特性，实现热能辅助电力调峰。这样将三者之间协调起来，对解决城市能源难题将产生重大影响。

　　然而，在现有的城市规划中，这三个系统基本都缺乏统筹。未来，城市能源系统的设计应该尊重科学规律，从顶层设计上对综合能源规划做好协调，才能真正实现清洁低碳、安全高效的目标。

　　中国能源报：信息化时代，城市能源系统建设又将出现哪些新趋势？

　　江亿：能源、材料、信息是现代社会发展的三大支柱，能源作为社会前进的动力，仍将发挥其基础性的重要作用。同时，材料、信息技术的发展，也将为能源问题的解决提供新思路、新途径。

　　近年来，互联网、大数据、云计算等信息技术的出现和快速发展，对能源系统未来的发展变革方向产生了深远影响，也为能源系统效率和可靠性的提高开辟了新途径，利用信息技术去解决能源行业面临的传统问题，也是能源革命的一个重要体现。

　　能源系统涉及到千家万户，渗透到社会生活的方方面面。新的技术手段、理念的应用，使得许多传统观念认为繁琐甚至无解的问题有了多样、便捷的解决方案，原本粗放的生产、管理、控制模式，借助数据技术与理念，逐渐数字化、精细化，有利于实现城市能源系统的高质量发展。