低碳时代的中国城市能源规划低碳时代的中国城市能源规划.docVIP

低碳时代的中国城市能源规划 华 贲 (华南理工大学天然气利用研究中心，广东 广州 510640)一、低碳发展要求世界和中国一次能源构成重大转型 图1 低碳发展的世界能源构成变化走势2020-2025年，将是世界一次能源构成的转折点。石油与可再生能源（I、IV两条曲线）在一次能源构成中的排位互换；而煤和天然气两者（II、III两条曲线）的走势高低将取决于煤的CCS利用技术经济指标与非常规天然气开采成本和规模两者之间的博弈。科技进展我们现在还难以预测。至于长期目标时间点的共识是否在2050年，还是推迟到2060年？并不改变图上各曲线变化的趋势，只不过各条曲线的斜率变化都放缓而已。 表1 2005—2050年中国CO2排放总量、能源碳强度ω和总能耗的变化预计 项目 / 时间 2005 2020 2030（1） 2030（2）2050（60？） CO2排放,tCO2/人均,t/p.a 51/ 3.9 74/ 5.3 60/4.1 54/ 3.7 22/1.5 能源碳强度ω 2.3 1.7 1.25 1.2 0.67 高碳能源比率γ 0.93 0.71 0.52 0.5 0.28 煤CCS使用比例β 0 0.1 0.3 0.4 0.6 总能耗,亿tce/人均,tce/p.a 22.2/1.7 41/2.93 48/ 3.3 45/3.1 33/ 2.2 煤 (亿t/a / %) 15.15/69.7 30.5 /52.5 29/43 25.2/40 14/30 石油 (亿t/a / %) 4.68/21.0 5.0 /17.4 5.7/17 5.0/ 16 2.3/10 天然气(tcm/a /%) 0.06/2.7 0.4 /12.4 0.56/15 0.59 /17 0.45/18 其它（亿tce/a / %) 1.47/6.6 7.3/17.7 12/25 12.2/27 14 /42 上述趋势分析的基本思路是：核能与可再生能源以5%的年率持续增长，10年后中国非常丰富的非常规天然气资源得以大规模开发，煤的CCS利用比率2020年以后的30年间从10%提高到60%，石油因资源的有限性和CCS利用的规模限制将在2020年左右达到峰值后逐步减少[3]。二、城市一次能源到终端利用（工业、商住、交通）的新格局 低碳时代一次能源在城市用能中的格局 低碳发展要求世界和中国的一次能源消费格局在30-40年间完成如图1所示的重大转型。煤碳最终必须在扑捉和封存二氧化碳的条件下（CCS）才能利用；由于CCS 的经济规模所限，这使它必然退出城市终端用能市场；可再生能源将大部分用于电力生产，部分直接用于向低品位、低能量密度的建筑物用能和化工原料。天然气超过石油成为主要的工业和民用燃料。 未来10-20年城市能源需求的挑战 按照表1的估算，2020年中国的总能耗/人均能耗将分别由2005年的22.2增加到2020年的的41亿tce / 2.93 tce/p.a。显然在这个完成工业化和城镇化的历史时期内，增加的能耗主要是在城市工业、建筑物和交通三大领域。按天津市供热办的数据，该市集中供热负荷将由目前的200万m2增加到2013年的2400万m2和2020年的5500万m2。按国家发改委能源所的数据，珠三角城市建筑面积2030年将达到160亿m2，目前的4倍。目前广东空调耗电已占电网夏季高峰负荷的一半，如此大幅度增长的供能需求增长，按照现在的利用模式和能效，是不可承受的。 3、CHP和DES/CCHP在能源终端利用中的地位 至少在本世纪中叶之前，气候变化所要求的能源转型，还容许使用一半的化石能源。迄今在中国占总能耗80%--85%的工业和商住建筑物耗能中，大部分都是低品位的热能。例如占中国能耗近四成的过程工业，终端能耗热/电比在5以上，大部分在400°C以下；建筑耗能的80%的温位与环境温度只差10-30°C。按照热力学第二定律，化学能转换为电力的效率不可能为100%，必定有一部分以较低温位的热量的形式传递到环境。热电联产(CHP)正是运用这个规律，同时产电和热，因而提高能源转换效率的。但是传统CHP的热电比取决于特定的技术，不能适应各种终端用户变化的需求。发达国家近30年来建筑物能效大大提高。一是维护结构热工性能改进，二是采用分布式冷热电联供系统集成各种热机、热泵、吸收制冷、可再生能源