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能效是国际公认的第一能源
发布时间:2023-06-16 点击次数:591

1. 能效及其相关定义( 1、2 )

人类通过能源消费获取自身发展,同时也引发了全球性的能源危机和气候变化,世界各国目前都在积极寻求解决方案。提高能效是可以同时解决能源和气候变化问题的重要手段。全球对能效的认识可以划分为三大阶段:(11973年全球首次能源危机以前,人们并没有意识到能效的重要性;(2)能源危机后,人们开始为能源安全和后续发展等问题寻求出路,1976Lovins, A.首次公开提出“使用更少的能源制造更多产出”并迅速引起广泛讨论在这一时期能效开始作为“隐藏的能源”得到普遍关注并逐渐影响各国能源政策制定;(32010年之后,有学者发现能效政策预计能够在2030年使经济合作与发展组织(简称OECD)国家在工业、建筑、交通部门以及照明和设备领域的终端能源消费减少20%,国际能源署(简称IEA)也有研究表明,IEA最早的11个成员国在19742010年间用于能效提升的投资带来的节能量超过了任何一种单一能源的供能,同时期IEA正式提出“能效不仅是‘隐藏的能源’,更是‘第一能源’”,至此,能效作为全球公认的“第一能源”,因其巨大的“储量”和优越的成本效益逐渐成为各国能源政策制定和气候行动的重点。

国际上有众多概念于能效有关,如2:节省能源Energy conservation节约能源(Energy savings)、能源强度Energy intensity)、能效活动(Energy efficiency activities)、能效政策(Energy efficiency policies

不同于能源效率。节能就是在降低生活舒适性或减少生产率的情况下减少能源消耗。例如,在建筑物中,在白天照明充足的情况下,注意关灯是为了节约能源;把白炽灯换成发光效率更高的发光二极管(LED)灯,产生相同的流明数而使用更少的能量,这样可以提高能效。能效和节能都能节约能源和减少能源开支。

节约能源是能效投资和管理的结果。它们既来自能源使用部门,包括家庭、运输、建筑、工业、农业,也来自能源供应和转换系统,如煤炭开采、发电、油气开采和炼油厂。这些节约可分为五大类:(1)高能源价格带来的节约(能源价格越高,对能源服务和最终能源消耗的需求就越低);(2)由于燃料和能源技术转换而节约的费用(将电加热器换成热泵进行空间供暖可减少最终的电力消耗);(3)经济结构变化带来的节约(发展服务业以取代诸如钢铁和水泥工业的重工业和制造业);(4)由于提高能效而节约的费用(在建筑物中用双层或三层玻璃窗取代单层玻璃窗);(5)信息技术和智能电网管理带来的节约(全球定位系统和智能电网技术显著节约了运输和发电系统的能源)。

能源强度是衡量能效的常用指标,一般定义为单位经济产出的一次能源消耗量。它通常用吨油当量(toe)或吨煤当量(TCE)或千美元GDP兆焦耳表示。例如,中国使用每万元人民币吨煤当量,而国际能源署(IEA)则使用每千美元的吨油当量来衡量能源强度。

能效活动是指与节省/节约能源有关的任何实践或努力。有些能效活动是有形的,有些是无形的。有形能效活动通常涉及投资,而无形活动则涉及政策和监管框架的制定、能力建设和体制建设。有形能效活动的结果很容易确定。以建筑为例,当一扇单层玻璃窗被双层玻璃窗取代时,这种新窗户可以防止在冬季逸出热量,这有助于在保持生活舒适性不变的前提下减少空间供暖的能耗。夏天,双层玻璃窗还可以隔绝热量,减少室内空调用电。相反,无形能效活动的结果不容易确定。例如,在短时间内很难衡量一个国家新的能效政策的影响。

能效政策是为提高能效而制定的政策。这些政策可以改善国家能源安全、提高工业竞争力、削减能源开支、减少与当地空气污染和气候变化有关的问题。然而,量化能效政策的效益或实现情况并非易事,因为能效政策通常涉及不同部门的各种能源服务,包括建筑、工业、商业和交通。

国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)于2015年发布了《能效和可再生能源通用国际术语》(ISO/IEC 13273-1:2015)标准,这是一份国际上比较权威的术语标准。部分术语定义如下:

一次能源(primary energy:未经能源转换的能源;

终端能量(final energy:传递给使用能系统的能源;

能源强度(energy intensity:单位经济产出的总能耗(如:每欧元GDP千兆焦能耗);

比能耗(specific energy consumption):单位输出或服务的总能耗(如:每吨钢的千兆焦耳能耗);

能源政策(energy policy:由最高管理层正式表达的与能源绩效相关的组织总体意图和方向的声明(注:能源政策为制定能源目的和目标提供了行动框架);

节约能源(Energy savings:实施能源绩效改进行动后的能耗降低;

能效(energy efficiency):绩效、服务、商品或能源的产出与能源输入之间的比率或其他数量关系(如:能源转换效率、所需能源/所用能源、输出/输入、用于运行的理论能源/用于运行的能源。说明:输入和输出都需要在数量和质量上明确规定,并且是可测量的);

能效指标(energy efficiency indicator):表示能效的值。

2. 一次和二次电力和热能

二次能源是通过对一次能源或二次能源进行转化得到的。电力和热能均可以一次和二次两种形式生产。一次电力一般是以非热电力形式生产(如水力发电、光伏发电、风力发电等);一次热能是从自然资源(太阳能电池板、地热储层)中采集的热能。一次能源、二次能源、可再生能源与非可再生能源的关系见图1.1。从图中可以看出,非热电力属于一次能源,因此在进行能源供应统计时,不需要根据等价系数将电力折算成一次能源,直接按一次能源进行统计。因此,大力发展可再生能源可有效降低全社会能源强度。

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3. 能效提升的目的和意义

国际社会已普遍达成共识,要在本世纪末将全球平均升温控制在工业化前水平2摄氏度(℃)以内(下文简称“2℃温控目标”),否则极有可能带来灾难性的后果,并为实现1.5℃温控目标努力。但从全球减排进度看来,实现2℃温控目标的机会正在快速流失,各国急需找到行之有效的减排手段,加快减排进程。提高能效是最具成本效益的减排手段之一,也是实现全球温室气体减排的最大贡献者:IEA预测表明,实现2℃温控目标,能效在中期内(至2030年)的贡献率高达48%。能效在工业、建筑、交通等领域都有巨大的减排潜力,同时还能带来经济收益、促进经济发展。综上所述,无论从“节能”的源头,还是“减排”的终端上来说,强化能效政策的制定和实施、提高能效,利用好能效这个“第一能源”都是应对全球能源和气候变化挑战的关键路径。

2016114日,《巴黎协定》正式生效,明确了全球2℃温控目标,并为1.5℃温控目标努力;采取“自下而上”的国家自主贡献(NDC)模式促进全球减排,并要求包括中国在内的180余个缔约方“只进不退”:自2023年起每五年重新评估和更新一次国家自主贡献,促使各国尽各自最大力量减排。大多数《巴黎协定》缔约方在自己的国家自主贡献中明确把“能效”作为达成其国家减排目标的重要手段。IEA指出,综合各国目前的国家自主贡献目标,还不足以达成全球2℃温控目标,各国在严格按照国家自主贡献执行气候行动和能效政策的基础上,还需要进一步提升减排目标,加强气候行动的国际合作,才能更好地应对气候变化这一人类共同的挑战。

中国是一个正在快速发展的新兴经济体国家和、《巴黎协定》签署国,也是全球能源消费和温室气体排放的巨头,必然面临如何平衡好经济社会发展和应对能源及气候变化问题的挑战。能效提升正好可以提供解决方案——消耗更少的能源制造更多的产出,节能低碳与经济发展并不冲突;能效提升也是中国发展的必然选择——追求高质量、高效率增长是中国过去、现在以及未来相当长一段时间内努力的目标和方向。

IEA认为能效是具有巨大未开发潜力的“第一能源”34IEA成员国在2010由于能效提升减少使用能源这是1974年至2010年期间的投资产生的超过任何其他单一能源供应的实际需求,包括石油、天然气、煤炭和电力,使能效成为最大或第一”能源。宏观经济学家指出,能效是存在的最可靠的能源供应。利用经济上可行的能效投资将有助于更有效地分配全球经济资源,有可能在2035前将累计经济产出提高18万亿美元──比北美目前的经济总量总和即美国、加拿大和墨西哥还要大。能效也已成为包括联合国人人享有可持续能源倡议在内的全球发展目标的支柱。面对日益增长的能源需求、全球增长愿望和限制温室气体排放的迫切需要,只要利益相关方了解其价值能效市场可以迅速发展。

IEA还认为能效是向更清洁和更可持续的能源系统转型的关键因素。其分析了在66%2摄氏度(2℃)情景(两个清洁能源转型案例中能效提高略高的情景)下能效和可再生能源对碳减排的影响。在这种情况下,除了可再生能源外,提高能效是减少二氧化碳(CO2)排放的重要支柱(见图1.2

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尽管在能效方面发挥了新的作用,但未来的预测显示,在现有政策下,绝大多数经济上可行的能效投资仍将得不到实现(图1.3

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根据IEA调查结果:未来,供应侧投资水平大致保持不变,但从化石燃料进行转向2040年,对效率和低碳技术的需求侧投资高达近3万亿美元,其中能效投资在1.5万亿美元左右(图1.4

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IEA估计,如果没有2000年至2017年期间能效的提高,2017年全球能源使用将高出12%。如果各国采用宏伟的能效政策有效的世界情景2040年的全球能源使用可能比正常情况低22%

4. 能效提升的多重效益

IEA对能效的多重效益进行了专题研究3。研究认为能效可在加强能源系统的可持续性、经济发展、社会发展、环境可持续性和日益繁荣五个主要方面为实现战略目标发挥作用,并要贡献者。图1.5为提高能效的多重效益示意图。

IEA的能效多重效益研究认为:工业能效措施除了节省能源成本外,亦带来可观的效益──提高竞争力、盈利能力、生产及产品质量,以及改善工作环境,同时亦可降低运维成本,以及符合环保要求的成本。获得的生产力和经营效益的价值可高达节能价值的2.5倍(取决于投资的价值和背景)。

甚至公用事业和其他能源供应商也从能效措施中获得了各种收益。直接的收益包括降低发电、输电和配电的成本,提高系统可靠性,抑制批发市场的价格波动,以及推迟昂贵的系统升级可能性。供应商也可以通过改善能源服务的承担能力而间接受益于客户,这反过来可以减少水电费欠款和相关行政费用。迄今为止,已证明这些和其客户效益难以正确地纳入成本效益测试,因此没有得到准确的衡量。

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文献【5】认为包括中国、德国、印度、日本和美国在内的主要全球经济体,正在大幅提高能效。2018年,全球私人和公共部门在能效方面的投资为3460亿澳元。这些努力带来了巨大的红利,提高了能源利用效率:

降低能源账单:能效的提高使大多数国家的家庭能源支出减少了10%30%。在德国,能效使德国家庭的能源支出减少30%,能效每年从家庭和汽车的能源费用中节省平均790澳元。

确保能源安全2011年福岛海啸后,日本的能源管理部门将峰值需求减少了19%。到2016年,能源管理取代了灾后关闭49台核能发电机发电量的39%

减少排放:能源管理实现了本世纪以来全球温室气体排放量最大的减少。

创造经济增长和就业:能效的提高在2017年使全球国内生产总值增加了2.8万亿澳元。仅在加州,能效方面估计产生了310,433个工作岗位。

文献【5】还认为:能效一直是本世纪最重要的减排来源。20142016年,由于能效的提高全球能源系统减少75%排放。自2000年以来,能效的提高使中国2017年的年能源需求减少了近10%

5. 能效提升是浙江能源高质量发展的关键要素之一

2014613日,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出了“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想。指出:面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势,保障国家能源安全,必须推动能源生产和消费革命。这是继党的十八大报告提出要“推动能源生产和消费革命,合理控制能源消费总量”之后,中央再次强调能源消费革命的重要性和紧迫性。

与主要发达国家不同,正处在工业化、城镇化发展阶段的我国,同时遭遇能源安全、生态环境以及气候变化问题,因此必须创新发展思路。以能源消费革命控制能源消费总量,是一条必由之路。

浙江是经济大省,也是能源消费大省传统能源资源小省“无油、缺煤、少电”不仅严重制约浙江省经济的发展,也给人民群众生活带来了不同程度的影响,能源、经济与环境发展的矛盾日益突出。为此,浙江在全国率先创建国家清洁能源示范省,提出:到2020年,基本建成国家清洁能源示范省,能源清洁化水平基本达到国际先进水平,实现“双控三升三降”目标,即能源消费总量和能源消费强度得到有效控制,清洁能源消费占能源消费总量比重、电力消费占终端能源消费比重、城乡居民天然气覆盖率显著上升,煤炭消费总量、碳排放强度、主要污染物排放水平明显下降。

能效提升是唯一可以同时助力“双控”、“三降”、碳减排的有效手段,是“推动能源消费革命,抑制不合理能源消费”关键要素,是生态文明建设和高质量可持续发展的重要手段,是清洁能源示范省创建中不可缺少的重要角色。

6. 产业能效提升是浙江能效提升的重点1) 

美国能效经济委员会定期选择全球主要能源消费国和地区开展能效评价,2018年选择了25个国家和地区、36项指标(2016年为35项指标),二级指标包含政府工作、建筑、工业、交通四项。根据该年的评价报告,中国总分排名为第8(德国和意大利并列第1,法国、英国、日本、西班牙、荷兰分别为34567,见图1.52016年中国总分排名为第6),二级指标中,在政府工作、建筑、工业、交通中排名分别为第11717和第42016年分别为第6311和第4)。

因此,中国能效综合水平总体处于国际先进行列,但在工业领域处于中下水平。特别是在能源基础数据管理和分析、能效标准体系、能源分析专业工具等方面还存在大差距

尽管中国工业正在从高速度增长向寻求高质量发展转变,能耗占比较重的高耗能行业大幅回落,但工业能源消费仍占全国能源消费总量的60%以上,图1.6为全国、工业及高耗能行业能源消费量变化(2005-2016)。

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2018年,全省能源消费结构中,第二产业仍是我省能源消费最主要的产业,能源消费占全社会的67.7%,消费14669万吨标煤,比上年增长2.5%。其中,工业占全社会能源消费的65.5%,消费14202万吨标煤,比上年增长2.4%。全省耗能5000吨标准煤以上的重点用能企业能耗总量为8390万吨标准煤,占全社会用能的38.7%;用电1434亿千瓦时,占全社会用电的31.6%,占工业用电的45.1%


因此,第二产业中高耗能行业能效提升是浙江能效提升的重点!