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发展新能源汽车对能源结构与安全的影响

   日期:2019-08-20     来源:能源评论    浏览:1828    评论:0    
目前,我国能源消费依然以煤炭为主,2017年消费总量达44.9亿吨,其中煤炭占 60.4%(自给率较高),石油占18.8%,天然气占7.1%,其他占13.7%。“十九大”报告提出,要实现生态环境根本好转,把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。能源生产和消费转型是必然趋势。

我国能源产业的特点决定了走中国特色的转型道路:一是能源需求巨大,中国经济体量大、增速快,人口基数高、需求量大;二是资源禀赋较差,虽然煤炭资源相对丰富,但是油气资源条件较差,致使油气进口量攀升;三是能源安全形势严峻,对外依存度增加与地源政治风险相互联系;四是绿色发展要求高,碳排放基数大,达到《巴黎协定》目标难度较大。

从目前的情况看,我国石油对外依存度不断攀升,已逼近 70%,威胁国家能源安全。发展新能源汽车是改变交通领域对石油强依赖的重要措施,对保障能源安全意义重大。

石油需求对外依存度面临不断攀升的压力

我国石油工业的发展有效地支撑了国民经济发展,并满足了人们生产和生活的需要。20世纪90年代以来,我国石油消费进入了快速增长期,1990~2010年,石油消费年均递增 7.1%;2010年之后,我国经济从高速增长降至中高速增长,同时经济转型、结构调整,2017年石油表观消费达6.10亿吨,2010~2017年年均增速降至4.2%。与此同时,国内原油产量增长相对缓慢,由1990年的1.38亿吨增长至2015年的2.15亿吨,年均递增1.8%。近两年,受国际油价下跌影响,2017年我国原油产量回落至1.92亿吨。为了满足日益增长的消费需求,1993年我国成为石油产品的净进口国,1996年成为原油净进口国,2017年我国进口原油4.2亿吨,成为全球最大的进口国,同年石油对外依存度达到68.5%。

我国的基本国情是“富煤、缺油、少气”,未来石油消费的对外依存度仍然有上升压力。2017年我国原油进口占世界贸易的1/5,主要来源地一是俄罗斯,占14.3%;二是沙特,占12.4%;三是安哥拉,占12.0%。从伊朗进口原油3115 万吨,排在第五位,占7.4%。原油进口量不断攀升,使我国能源供应问题更加突出。

能源替代是改变交通对石油强依赖的重要措施

通常,石油消费并不是直接消费原油,而是石油产品,这些产品涉及国民经济和人们生活的诸多方面。就产品而言,汽油、煤油、柴油、润滑油、液化气、燃料油、化工轻油、石油焦、沥青等九大产品占比90%以上。就消费领域而言,交通运输用油占石油消费总量的 55%;其次是化工原料,占14%;工业燃料和民用生活燃料分别占11%和5%;其他是农用和建筑用油,占比虽小,但与民生关系紧密。有数据表明,全球交通运输行业所需能源的95%来自石油。因此,今后,新能源汽车主要通过电能替代交通运输中机动车的用油。

石油消费过快增长唤醒替代能源的发展。目前,我国已经形成了以天然气替代为主,电动汽车、生物能源、煤化工、甲醇等多种替代共同发展的局面。2017年,我国共实现替代石油4100 万吨,占石油消费的7%。2025~2030年,随着动力电池技术的进步,以及电动汽车商业化应用的不断加快,电动汽车将成为交通领域替代能源发展的主要方向。

汽车行业“四化”成为未来发展的新动能

2001年我国加入WTO以后,汽车消费逐步进入家庭,2002~2007年市场规模年均增长21%,每年跨越100万辆的台阶。2009年汽车消量突破1300万辆,成为全球汽车产销第一大国,2017年突破2900万辆。

近年来,为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题,世界主要汽车生产国纷纷将发展新能源汽车作为国家战略。在此形势下,我国汽车工业“十三五”规划不再强调数量发展,而是更加注重“绿色制造、智能制造”。目前,汽车的“电动化、智能化、网联化、共享化”快速推进,给汽车产业带来了新的技术变革浪潮,也给车用能源行业带来了巨大的转型挑战。

2010年以来全球新能源汽车实现了大发展,2017年年销量超115万辆,同比增加54%,保有量达310万辆,同比增加57%。由于政策的鼓励,中国已成为全球最大的市场,新能源汽车销量约占全球的50%,保有量约占全球的40%。

从销量的构成来看,2017年全球纯电动汽车占新能源汽车总量的64%,插电式混合动力占36%;在中国,纯电动占83%,插电式混合动力占17%。虽然发展速度较快,但是目前全球(包括中国)新能源汽车保有量占汽车总保有量的比例尚未超过1%。新能源汽车未来的发展前景可期。

新能源汽车发展大幅降低我国汽柴油需求

燃油经济性提高及电动化合力降低汽油需求。汽车保有量增长带来用油量上升。以乘用车为例,如果仅随保有量变化,2050年乘用车用油量将是2017年的3.7 倍,达到4.7 亿吨。燃油经济性提高,将使单车耗油量大幅下降。随着燃油经济性提高,2050年乘用车用油量将降为2017 年的2.1倍。研究表明,在三种情景下,新能源汽车对汽油的替代影响十分显著。基准情境下,可减少燃油车保有量2.2亿辆,减少用油量1亿吨;激进情境下,可以进一步减少保有量9000万辆,减少用油量5000万吨;极端情况下,可以再减少3000万吨。

在此基础上,考虑摩托车用油,以及天然气、乙醇、甲醇、煤制油等其他替代燃料,可以得出汽油消费总量。基准情境下,汽油消费峰值将达到2亿吨,并在2050年回落至1.5 亿吨左右;激进情景下,汽油消费峰值可以降低到1.8亿吨,并在2050 年回落至1亿吨左右;极端情景下,汽油消费峰值可以下降到7000万吨。2050年汽油消费中,极端情景比基准情景下降了一半。

商用车电动化将加速汽柴油需求下滑。基准情境下,到2050年新能源替代柴油量3400万吨,减少柴油消费量24%;激进情境下,2050年替代柴油4000万吨,减少柴油消费量28%;极端情境下,替代柴油4700万吨,减少柴油消费量三分之一。

伴随着新能源汽车的发展,汽柴油需求大幅减少。在不考虑电动汽车情况下,预计2050 年我国总石油消费约为7.8亿吨。考虑电动汽车影响,基准情境下,石油消费将在2027年达到7.3亿吨,之后将在较长时间维持在7.3亿吨左右,2050年下降到6.5亿吨;激进情境下,2027年石油消费将达7.1亿吨左右,并在达峰之后较快下降,2050 年回落至5.9亿吨;极端情境下,石油消费峰值仍为7.1亿吨左右,但达峰之后加快下降,预计2050年回落到5.5 亿吨,与2015年消费水平相当。

发展新能源汽车或可使石油对外依存度降低10%

按照2030年原油产量恢复到2亿吨水平,2050年回落至1.8亿吨计算:如果不发展新能源汽车,原油对外依存度可能高达77%,并且长期维持在75%以上;而发展新能源汽车,基准情境下,对外依存度最高值可以下降到74%,并长期维持在此水平;激进情境下,对外依存度最高值可以下降到73%,2050年可以下降到70%;极端情境下,对外依存度最高值可以下降到72%,2050年可以下降到67%。

在不发展新能源汽车的情况下,我国原油对外依存度到2050年呈上升趋势;而发展新能源汽车可有效遏制原油对外依存度上升态势,在理想情况下可使原油对外依存度下降10 个百分点,低于当前水平。

然而需要指出的是,发展电动汽车对于我国能源安全具有重要意义,但仍无法彻底扭转原油高对外依存局面。降低我国原油对外依存度之路任重而道远,需替代、节约和国内资源开发三驾马车合力共为,共保我国能源安全。

我国电力供给完全能够满足新增电力需求

新能源汽车发展在降低汽柴油消费的同时也增加了对电能的需求。基准情景下,到2050年电动汽车会增加用电量0.45万亿千瓦时;激进情景下,将增加到0.64万亿千瓦时;极端情景下进一步增加到0.80万亿千瓦时。

2017年我国全社会发电量为6.3万亿千瓦时,据《我国中长期可再生能源展望研究》预测,2050年我国发电量将翻一番达到12万亿千瓦时。极端情况下,2050年电动汽车耗电量也只约为当年总发电量的6.8%,基准和激进情景下则占比更低。考虑到当年装机量将达38万亿千瓦时,我国电力供给完全能够满足电动汽车发展带来的新增电力需求。

需要注意的是,电动汽车发展虽然不会对电网带来能量冲击,但是却会造成功率冲击。随着大量电动汽车接入电网进行充电,会增加电力负荷。如果原来的用电负荷高峰期和电动汽车充电的电力负荷高峰期叠加,势必会导致电网用电负荷的峰谷差增加,电网调峰的难度加大,加重电网压力,进而大大降低电网安全性及可靠性。此外,大量电动汽车接入电网,将产生谐波污染、电压偏移、三相不平衡等电能质量问题,同时还会使变压器加快老化程度,降低使用寿命。因此未来大力发展电动汽车,必须加大对电动汽车充放电策略、充电设施规划、电力系统智能控制等内容的研究投入,优化充放电策略,减少对电力系统安全稳定运行影响;同时需建立分时充电电价,合理引导用户在低谷复合时充电,躲避电网高峰复合,减少电动汽车充电对系统的冲击影响。对于电动公交等公共交通工具采用换电运营模式,在电网负荷低谷期集中充电,改善负荷曲线,提高电力系统运行经济性。

(作者供职于中石化经济技术研究院) 
 

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