楊申仲 李秀中
作者通聯:中國機械工程學會設備維修工程分會 北京市安內方家胡同46號E座306室 100007
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能源既是國家戰略物資,也是國民經濟發展的物質基礎。當前經濟發展面臨著能源約束的種種矛盾和環境保護問題更加突出的挑戰。節能減排的目的是采用科學的方法和手段,合理有效的利用能源,以最少的花費和最低的污染物排放,創造出更多符合社會需要的產品和效益。
從1986~2005年20年期間,我國一次能源消費平均年增長7.01%,我國GDP平均年增長為9.59%;而同期全球一次能源消費平均年增長2.03%;全球GDP平均年增長為3.01%。表1為我國能源使用情況,圖1為近年我國能源消費增長情況。

表1 我國能源使用情況

圖1 近年我國能源消費增長情況
2008年我國能源消費總量為27.8億t標準煤,占世界能源消費總量15.2%;已成為世界能源消費大國。由于我國人口眾多,人均能源消費量僅為1.94t標準煤,僅為世界平均水平的62%。圖2為2006年世界各國人均能源消費量比較。
近年由于電力供應不足,停電拉閘頻繁發生,嚴重影響人民生活和經濟發展;天然氣供應不足,至使新建的燃氣、蒸氣聯合循環發電機組無法開工;燃油儲備不足,引起加油站限購甚至停止供油的情況時有發生。
2006年,我國一次能源消費總量為24.63億t標準煤,其中煤炭占69.4%,石油占20.4%,天然氣占3.0%,水電與核電占7.2%。與20世紀90年代相比能源結構已發生較大的變化,具體見表2中國一次能源消費結構。主要表現在:

圖2 2006年世界一些國家(地區)人均能源消費量比較
(1)優質能源比重上升。2006年,天然氣、石油、水電、核電等優質能源消費量占能源消費總量的30.6%,比1990年提高近7個百分點,其中石油消費量的比重由1990年的16.6%提高到20.4%,提高了3.8個百分點。隨著小汽車進入家庭,油氣等優質能源消費需求增加是不可避免的。要保證未來石油供應,只能增加進口量,這將進一步加大對外依存度。油氣價格的攀升和油氣資源及運輸通道受到國際市場的影響越來越大。

表2 中國一次能源消費結構
(2)能源消費仍以煤為主。自1990年以來,我國一次能源消費構成中,煤炭比重下降趨勢比較明顯,由1990年的76.2%下降到2006年的69.4%,但我國能源結構過度依賴煤炭問題仍未得到根本解決。這種能源結構一是造成當前的嚴重環境污染;二是化石燃料消耗對能源可持續供應能力構成潛在威脅;三是影響能源利用效率。
(3)工業用能居高不下,產業機構調整任重道遠。自1990年以來,我國工業用能始終保持在70%左右的水平,與國外能源消費結構相比,我國工業用能比重明顯偏高,其主要原因是產業結構不合理,其第三產業特別是服務業嚴重滯后。近幾年我國第三產業增加值一直低于第二產業增加值。如我國2009年第一產業增加值為35477億元,同期對比增長4.2%;第二產業增加值為156958億元,同期對比增長9.5%;第三產業增加值為142918億元,同期對比增長8.9%。
(1)單位產值能耗高。每萬元GDP由1990年的5.32t標煤下降到2008年1.102t標煤,分別是美國的1.8倍,日本5.8倍。盡管20年來,我國節能取得很大的成績,但能源利用產出效益遠遠低于發達國家。
(2)單位產品能耗高。表3為我國主要產品單位能耗,盡管10年來我國主要產品單位能耗已有很大的下降,但與國際水平相比尚存較大差距,如火電供電煤耗高22.5%;大型企業噸鋼可比能耗高21.4%;銅冶煉綜合能耗高65%;水泥綜合能耗高45.3%;紙和紙板綜合能耗高120%。

表3 主要產品單位能耗
(3)能源利用率低。2000年我國能源利用率為33%,比1990年提高5個百分點,其中能源加工、轉換、儲運利用率為67.8%,終端能源利用效率為49.2%。能源利用率比國際先進水平低10個百分點。
(4)主要耗能設備效率低。2000年,燃煤工業鍋爐平均運行率為65%左右,比國際先進水平低15%~20%;中小電動機平均設計效率為87%;風機、水泵平均設計效率為75%,均比國際先進水平低5%,風機、水泵平均系統運行效率低13%;機動車燃油經濟性水平比歐盟低15%,比日本低20%,比美國低10%;載貨汽車百噸千米油耗比國外先進水平高18%以上。表4為主要耗能設備能效指標。

表4 主要耗能設備
我國能源消耗主要是設備,因此在現代設備工程中的節能減排越來越顯得重要,加強對設備更新、改造是提高設備技術素質、降耗減排的重要途徑。目前我國設備更新改造規模越來越大,更新改造速度越來越快,效果也越顯著。
2003年我國GDP僅占世界的4%,但消耗煤量占世界耗煤的30%,是世界最大的煤炭消費國,煤炭在能源消費構成中占68%,這種局面預計在短期內不會有根本改變。煤在燃燒過程中排放出大量CO2、SO2、CO、煙塵以及致癌物質等,嚴重污染了大氣。工業鍋爐燃煤造成的SO2和煙塵排放量占其排放總量的70%左右。目前燃煤的SO2年排放量約1500萬t左右;煙塵700多萬t;酸雨面積已占國土面積的1/3。隨著汽車的快速增長,城市的空氣污染已由煤煙型向煤煙、機動車尾氣混合型發展,污染源由點型向面型發展。我國農村能源大部分燃用生物質能源,這種落后的用能方式帶來的生物質能源過度消耗,森林植被不斷減少,水土流失和沙漠化嚴重,農田有機質下降等問題。燃燒中SO2、CO2、CO等溫室氣體的大量排放已造成O3層破壞,氣候發生變化,全球變暖,對人類生存構成極大影響,成為21世紀能源領域面臨挑戰的關鍵因素。因此,采用節能環保型先進設備,改變落后用能方式,強化節能減排,減輕能源消費的增長給環境保護帶來的巨大壓力,改善環境質量已成為亟待解決的問題。
能源安全主要是指石油供應的可靠度。石油、天然氣是當今世界最主要的能源,也是涉及國家安全的戰略物資。戰略石油儲備已成為世界各國能源保障體系的重點。預計2010~2020年后世界石油產量將逐步下降,而消費仍將不斷增加,將出現供不應求局面,世界油氣資源爭奪將加劇。這對進口石油主要來自中東地區的中國構成了巨大的威脅。
中東地區的石油運抵我國需要經過漫長的海路,經過印度洋海域和馬六甲海峽,運輸通道能否暢通將成為能源安全的隱患。由于我國對石油進口的依存度遞增,石油輸出國的穩定與否、運輸安全及不可抗拒的自然災害等均會帶來隱患。
能源供應暫時中斷、嚴重不足或價格暴漲對一個國家的經濟損害,主要取決于經濟對能源的依賴程度、能源價格和國際能源市場以及應變能力(包括戰略儲備、備用資源、替代能源、能源效率、技術能力等)。為爭奪油氣資源,各國都付出了沉重代價,能源購買的外部成本即遠遠高于能源售價。據預測我國原油凈進口量2010年將增至1.6~2.16億t,2020年將增至2.4~3.6億t,進口依存度達60%~70%。油源的安全、運輸通道的暢通,都要通過外交努力,勢必增長外交附加成本;油源遠距離運輸加大了運輸成本;多方面的因素均會增加原油購買成本。油氣價格的攀升已成為必然趨勢,這將嚴重影響我國產品成本、國民經濟發展以及國防安全。
能源是經濟的命脈,人類社會對能源的需求首先表現為經濟發展的需求。反過來,能源促進人類社會進步,促進經濟的發展。
近30年我國能源生產取得了顯著成績,保證了國民經濟高速發展,但隨著經濟發展和人民生活水平的提高,對能源需求量越來越大,能源供需矛盾依然相當突出。
回顧人類社會的發展,每當人類利用新的能源或在能源利用上有新的突破,就既促進了工業發展的飛躍,也替代出更多人力去從事更高一級或更有價值的活動,從而使社會的經濟得到更快的發展。
一個國家能源消耗的水平,直接關系到國民經濟發展的水平和速度。發達國家人口占世界總人口1/5,而能源消費總量即占世界總能源消費量的2/3以上。盡管世界各國的經濟結構、生產水平、地理條件和自然資源條件不同,但在能源消費與國民經濟之間卻存在明顯的趨勢和規律,這就是能源消費的增長與國民經濟發展之間存在著一定的比例關系,這個關系稱為能源彈性系數指標,計算公式如下:

一般來講,工業發達國家能源消費彈性系數<1,發展中國家能源消費彈性系數>1。
近年來節能減排取得了積極進展,有關數據見表5。當前產業結構發生了一些積極變化,但結構不合理的問題仍然突出,第三產業比重偏低,高耗能工業增速較快。國際金融危機對我國影響加劇,給節能減排工作帶來新的問題和挑戰。一些企業效益回落,影響節能減排重點工程實施。工作層面也還存在著認識不到位、激勵政策不完善、機制不健全、監管不到位、基礎工作薄弱等問題。2010年是實施“十一五”規劃的最后一年,從目前進展情況看,“十一五”節能目標完成進度仍落后于時間進度,形勢嚴峻,任務艱巨。當前要充分認識節能減排工作的重要性和艱巨性,增強緊迫感和責任感。要以科學發展觀為指導,在保持經濟繼續發展中堅持節能減排不動搖,繼續把節能減排作為調整經濟結構、轉變發展方式的重要手段,作為應對國際金融危機,擴內需、保增長、調結構的重要內容,作為減緩和適應全球氣候變化、促進人類可持續發展的重要舉措。

表5
2010年工業節能與綜合利用工作的總體要求是:把節能降耗和減排治污作為調整產業結構和轉變發展方式的重要舉措。堅持宏觀指導與結構調整相結合,堅持全面推進與重點突破相結合,堅持技術進步與強化管理相結合,在推進節能減排中加快建設資源節約型、環境友好型工業,在推進節能減排中大力促進產業結構優化升級,確保實現節能減排約束性目標,加快轉變工業發展方式。
積極制定方案,要以重點用能行業為切入點,深入開展能效對標達標。通過篩選、評價、公示能耗指標,分行業按不同生產規模在不同的大區樹立3~5家節能先進標桿企業,總結推廣標桿企業的先進經驗和具體做法。
積極創造條件,以重點用能企業為突破口,加強企業能源管理制度建設。積極制定重點用能企業能源管理制度,推動重點用能企業能源管理體系建設;有效組織行業節能專家開展重點用能企業節能評價國家考核指標體系、節能量評價基礎方法研究,對年耗能萬噸標準煤以上的重點用能企業,實施能源利用狀況報告制度,這對企業用能水平每年會有較大提高,使企業能取得實實在在的節能效益。
積極推行節能環保標準,加快貫徹執行力度,加快淘汰落后產能。按照淘汰落后產能分工要求,加快落后產能淘汰任務分解和落實工作進度,推動各地區和重點5萬t級用能企業建立淘汰落后產能情況報告制度,加強督促檢查。研究利用節能環保國家強制性標準淘汰落后產能的具體辦法,充分利用法律、經濟、技術和行政手段,加大落后產能淘汰力度,防止落后生產能力異地轉移。
進一步推進產業結構調整,并以指導目錄和試點示范重點,促進工業節能技術進步。積極貫徹執行第二批《工業領域節能減排電子信息應用技術導向目錄》、《節能設備產品推薦目錄》及《高耗能落后設備產品淘汰目錄》。逐步建立和完善以節能法規和能評制度建設為重點,積極推進工業節能管理法制化、規范化。同時以工業節水和節材代木為重點,全面推動工業節能降耗有效地開展。