云南能源流向與系統(tǒng)優(yōu)化路線圖分析

陳旭東 潘克西 朱漢雄 沈倩倩 潘子依

復(fù)旦大學(xué)碳排放與環(huán)境大數(shù)據(jù)研究所

云南能源流向與系統(tǒng)優(yōu)化路線圖分析

陳旭東 潘克西 朱漢雄 沈倩倩 潘子依

復(fù)旦大學(xué)碳排放與環(huán)境大數(shù)據(jù)研究所

云南以水電為主的清潔能源發(fā)展迅速、成果顯著，但新興的天然氣產(chǎn)業(yè)，需求有限、舉步維艱。在對(duì)云南能源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行初步實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了云南能源流向關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的基本構(gòu)成和內(nèi)在聯(lián)系，分品種、分用途闡述云南能源生產(chǎn)調(diào)入、加工轉(zhuǎn)化，直至終端消費(fèi)的主要模式和變化趨勢(shì)。以云南能源“十三五”規(guī)劃目標(biāo)為基準(zhǔn)，設(shè)定高、中、低三個(gè)情景，展現(xiàn)云南保水控煤、穩(wěn)油增氣的能源建設(shè)藍(lán)圖，探索能源系統(tǒng)優(yōu)化的可行路徑。

能源流向；系統(tǒng)優(yōu)化；情景分析；云南

Abstract: Hydropower as main clean energy in Yunnan province develops rapidly and has enormous effect, but there is limited demand for new emerging natural gas industry, which develops in a difficult way. The authors carry out preliminary field research on energy and industry development conditions in Yunnan province and analyze basic composition and internal relation of energy flow key node data in Yunnan province. The article introduces main modes and changing trend of energy production or inflow, processing or transformation till end users according to different types and purposes. The authors set high, middle, low scenarios to demonstrate energy construction blueprint of keepingwater, controlling coal, stabilizing oil and enhancing gas according to ‘13th 5year’ planning target as baseline and explore feasible roadmap of energy system optimization

Key words: Energy Flow, System Optimization, Scenarios Analysis, Yunnan

Fund Item: Chinese Energy Flow and Carbon Emission Spatio-Temporal Database (Fudan University Big Data Research Institute, 2017), Chinese Coal Flow and Sub-Sectors Coal-Consumption Quality Analysis (United Nations Climate Change the 3rd National Information Bulletin,National Development and Reform Committee, 2016), Yunnan Province Energy and Industry Development Survey under the Background of'One Belt One Road' (Fudan University Summer Holiday Social Practice College Level Special Item,2017), Countries along ‘One Belt, One Road’ Line Natural Gas Development and Chinese Clean Energy Analysis (Fudan University Xiyuan Project, 2017)

能源流向圖能清晰、直觀地展示從生產(chǎn)調(diào)入、加工轉(zhuǎn)化，直至終端消費(fèi)的云南能源利用全景全程，能核算并系統(tǒng)闡明各個(gè)環(huán)節(jié)能源數(shù)據(jù)的基本構(gòu)成與內(nèi)在聯(lián)系，是研究云南能源問題、判斷云南能源形勢(shì)的理想工具和科學(xué)方法。云南能源流向圖始于本地的水電、煤炭生產(chǎn)和油氣的外部調(diào)入；經(jīng)加工轉(zhuǎn)化應(yīng)用于鍋爐、車輛等終端設(shè)備。各個(gè)環(huán)節(jié)銜接密切、脈絡(luò)清晰，具有內(nèi)在的系統(tǒng)性和數(shù)據(jù)相關(guān)性。如圖1所示[1]。

圖1 云南能源流向圖2015

1 云南能源流向的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與主要環(huán)節(jié)

1.1 生產(chǎn)調(diào)入量

2015年，云南生產(chǎn)調(diào)入能源總量15 381.8萬t標(biāo)煤（按電熱當(dāng)量法折算，下同），其中云南本地生產(chǎn)一次電力（主要為水電）6 826.6萬t標(biāo)煤，煤炭3 326.2萬t標(biāo)煤；外部調(diào)入煤炭2 979.1萬t標(biāo)煤、油品1987萬t標(biāo)煤、原油0.1萬t標(biāo)煤，天然氣104.1萬t標(biāo)煤，電力44.3萬t標(biāo)煤。

1.2 可供消費(fèi)量

可供消費(fèi)量是生產(chǎn)調(diào)入量扣減調(diào)出量（包括中轉(zhuǎn)、出口、境外輪船和飛機(jī)在境內(nèi)加油等）和庫(kù)存變化之后，可供本地消費(fèi)的能源量。作為以水電為主的清潔能源生產(chǎn)大省，云南向省外輸送大量電力。2015年，云南共計(jì)調(diào)出能源5 856.6萬t標(biāo)煤，其中調(diào)出電力3 387.8萬t標(biāo)煤，占電力生產(chǎn)總量的49.6%；調(diào)出煤炭1 311.2萬t標(biāo)煤、焦炭365.3萬t標(biāo)煤、油品333萬t標(biāo)煤。

《易經(jīng)》64卦，每一卦由陰爻和陽(yáng)爻組成，陰爻“— —”為0，陽(yáng)爻“——”為1；64卦“兩兩非覆即反”，既是相覆對(duì)峙或陰陽(yáng)對(duì)稱系統(tǒng)，又是數(shù)量平衡對(duì)稱系統(tǒng)；陰陽(yáng)消長(zhǎng)就是數(shù)量增減，陰陽(yáng)與數(shù)量為一體，即“定性”與“定量”為一體。孔子寫《卦序傳》時(shí)也許只知陰陽(yáng)，而不知陰陽(yáng)就是數(shù)量，數(shù)量就是陰陽(yáng)，導(dǎo)致64卦卦序在數(shù)量平衡對(duì)稱分布方面存在著缺陷。針對(duì)這個(gè)數(shù)千年存在的缺陷，本文將論述缺陷存在的原因，提出解決缺陷的路徑和方法，修復(fù)與更正64卦卦序的數(shù)理邏輯缺陷。這也許會(huì)對(duì)《易經(jīng)》的研究和應(yīng)用產(chǎn)生劃時(shí)代的重要意義。

2015年，云南能源可供消費(fèi)總量為9 478.3萬t標(biāo)煤。其中電力3 482.28萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，占可供消費(fèi)總量的36.74%；煤炭4 193.4萬t標(biāo)煤，占可供消費(fèi)總量的44.25%；油品1 597.1萬t標(biāo)煤，占可供消費(fèi)總量的16.85%，天然氣83.14萬t標(biāo)煤，占可供消費(fèi)總量的0.88%。

1.3 終端消費(fèi)量

2015年，云南能源終端消費(fèi)總量為8 766.3萬t標(biāo)煤。農(nóng)業(yè)部門能源消費(fèi)量204.9萬t標(biāo)煤，占全省終端能源消費(fèi)總量的2.3%。其中，焦炭消費(fèi)量最大，為159.8萬t標(biāo)煤，占整個(gè)農(nóng)業(yè)部門的79.0%；其次為電力42.56萬t標(biāo)煤，占21.0%；天然氣消費(fèi)量?jī)H為0.13萬t標(biāo)煤。

工業(yè)部門的終端能源消費(fèi)量由能源利用和非能源利用（主要作為工業(yè)原料、材料）兩部分構(gòu)成。2015年，云南工業(yè)部門終端能源消費(fèi)量為6 106.3萬t標(biāo)煤，占全省終端消費(fèi)總量的69.7%。其中，能源利用5 685.0萬t標(biāo)煤，占工業(yè)部門消費(fèi)量的93.1%；用作原料、材料等非能源利用475.3萬t標(biāo)煤，占工業(yè)部門的6.9%。工業(yè)終端能源消費(fèi)中，煤炭1 023.1萬t標(biāo)煤、煤制品1 114.8萬t標(biāo)煤（其中焦炭851.5萬t標(biāo)煤）、原油0.04萬t標(biāo)煤、油制品171.5萬t標(biāo)煤、天然氣79.1萬t標(biāo)煤、熱力18.4萬t標(biāo)煤、電力2 755.6萬t標(biāo)煤、其他能源71.0萬t標(biāo)煤。用作原料、材料等非能源利用消費(fèi)中，煤炭431.7萬t標(biāo)煤、煤制品41.8萬t標(biāo)煤、油制品1.74萬t標(biāo)煤。

2015年，云南交通部門終端能源消費(fèi)量1 335.8萬t標(biāo)煤，占全省終端消費(fèi)總量的14.5%，其中98.9%為油制品。

2015年，云南商業(yè)部門終端能源消費(fèi)量250.6萬t標(biāo)煤，占全省終端消費(fèi)總量的2.9%。主要為電力（125.2萬t標(biāo)煤，占50%），消費(fèi)油制品25.8萬t標(biāo)煤，占10.3%；煤炭86.8萬t標(biāo)煤，占34.6%；煤制品11.43萬t標(biāo)煤，占4.5%；天然氣1萬t標(biāo)煤，占0.4%；熱力0.09萬t標(biāo)煤，占比不足0.1%。

2015年，云南居民終端能源消費(fèi)量637.6萬t標(biāo)煤，占全省終端消費(fèi)總量的7.3%。主要為電力（363.2萬t標(biāo)煤，占57.0%）；消費(fèi)油制品45.1萬t標(biāo)煤，占7.1%；煤炭214.0萬t標(biāo)煤，占33.7%；煤制品15.0萬t標(biāo)煤，占2.4%；天然氣0.2萬t標(biāo)煤，占比不足0.1%。

2015年，云南建筑終端用能消費(fèi)145.6萬t標(biāo)煤，占全省終端消費(fèi)總量的1.7%。主要為電力（82.0萬t標(biāo)煤，占56.3），消費(fèi)油制品40.0萬t標(biāo)煤，占27.5%；煤炭22.5，占15.5%；煤制品1.1萬t標(biāo)煤，占0.8%。

2015年，工業(yè)依然是云南最主要的終端能源消費(fèi)部門，交通次之，然后是其他第三產(chǎn)業(yè)和居民，商業(yè)和農(nóng)業(yè)用能占比較小，建筑業(yè)最少。

2 云南能源發(fā)展的基本特征與需求情景分析

2.1 發(fā)展歷程與基本特征

在2010～2015年的5年時(shí)間里，云南能源消費(fèi)總量從2010年的8 674.2萬t標(biāo)煤增加到2015年的10 356.6萬t標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)3.6%。其中，煤炭從9 027.6萬t到8 840萬t，年均為-0.4%的負(fù)增長(zhǎng)，占比從2010年的56.7%下降到2015年的41.0%，呈總體快速下降態(tài)勢(shì)，期間在2013年達(dá)到消費(fèi)峰值的10 789.6萬t；石油從899.1萬t增加到1 108.3萬t，年均增長(zhǎng)4.3%，占比在15%上下微幅波動(dòng)；天然氣從3.64億m3大幅增長(zhǎng)到7.98億m3，年均增長(zhǎng)17%，占比從2010年的0.56%到2015年的0.76%，遠(yuǎn)低于預(yù)期；非化石能源（以水電為主）從457.6億kWh到1161.0億kWh，年均增長(zhǎng)20.5%，比從24.0%迅猛上升到41.6%，取代煤炭成為云南第一大能源。參見表1和圖2。

2.2 能源需求總量與情景設(shè)置

綜合考慮經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等多種因素，設(shè)置高、中、低三個(gè)情景，基于能源消費(fèi)彈性系數(shù)法及相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量和單耗測(cè)算得到2020年云南能源及分品種消費(fèi)數(shù)據(jù)。

建設(shè)“國(guó)家清潔能源基地”是云南省“十三五”時(shí)期的重點(diǎn)任務(wù)和主要抓手，對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略（“生態(tài)文明”和“一帶一路”）、拓展市場(chǎng)需求（本地消納、國(guó)內(nèi)東送、跨國(guó)外輸），云南將引領(lǐng)全國(guó)的能源增長(zhǎng)。與此同時(shí)，鐵路等“五網(wǎng)”大型基礎(chǔ)設(shè)施的集中大規(guī)模建設(shè)，將實(shí)質(zhì)性提升云南經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，帶動(dòng)電力、鋼鐵、建材、化工等主要用能行業(yè)快速發(fā)展。高情景下，設(shè)置GDP年均增速為10%，能源消費(fèi)彈性系數(shù)為0.5，到2020年全省能源消費(fèi)總量將達(dá)到13 200萬t標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)率為5%。

中情景以云南能源“十三五”規(guī)劃目標(biāo)為基準(zhǔn)設(shè)置，到2020年全省能源消費(fèi)總量為12 300萬t標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)率3.5%，能源消費(fèi)彈性系數(shù)0.4，GDP年均增速8.5%左右。

低情景下，全省能源消費(fèi)總量為11 700萬t標(biāo)煤，年均增長(zhǎng)率2.5%，能源消費(fèi)彈性系數(shù)0.3。詳見表1和圖2。

2.3 煤炭：消費(fèi)量變化趨于平穩(wěn)，占比微幅下降

表1 云南省一次能源消費(fèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)表

圖2 云南能源消費(fèi)變化趨勢(shì)圖（2010～2020年，萬t標(biāo)煤）

作為傳統(tǒng)的主體能源，煤炭以長(zhǎng)時(shí)間的大占比有力地支撐和推動(dòng)了云南經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。在經(jīng)歷了最近3年的快速下降之后，未來云南煤炭消費(fèi)量的變化將趨于平緩，占比年均下降1%左右。到2020年，低情景下占比約為35.5%，消費(fèi)量約為8 307萬t，年均增長(zhǎng)-1.2%；中情景下占比約為36.0%，消費(fèi)量約為8 856萬t，呈現(xiàn)零增長(zhǎng)；高情景下，考慮到鐵路網(wǎng)、能源保障網(wǎng)等大規(guī)模的建設(shè)，以及天然氣消費(fèi)的有限增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)煤炭消費(fèi)量將微幅增加到9 504萬t，年均增長(zhǎng)1.5%，占比仍為36.0%。

2.4 石油：消費(fèi)量、占比都將有所上升

云南石油消費(fèi)在經(jīng)歷了“十二五”前期的快速增長(zhǎng)之后，近年來逐漸趨于平穩(wěn)，占比維持在15%左右。到2020年，低情景下消費(fèi)量為1503萬t，年均增長(zhǎng)6.3%，占比為18.5%；中情景下，消費(fèi)量為1 538萬t，年均增長(zhǎng)6.8%，占比18.0%；高情景下，消費(fèi)量為1558萬t，年均增長(zhǎng)7.1%，占比17.0%。

作為“一帶一路”中緬油氣管道的中國(guó)第一接受省，加之中石油云南石化煉油工程項(xiàng)目的建成和逐步達(dá)產(chǎn)，云南將徹底改變完全由華南、西北煉油廠提供成品油的對(duì)外依存局面，重構(gòu)云南乃至西南地區(qū)的石油供應(yīng)格局，促進(jìn)省內(nèi)石油化工和交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但短期內(nèi)的油品消費(fèi)主要是供應(yīng)渠道和方式的串換，消費(fèi)量總體平穩(wěn)增長(zhǎng)。

2.5 天然氣：資源充裕、消費(fèi)高增，但份額依然有限

2013年10月中緬天然氣管道正式投運(yùn)，不僅結(jié)束了云貴高原沒有管道天然氣的歷史，也為云南帶來了充裕的天然氣資源。但如全國(guó)一樣，高速增長(zhǎng)的消費(fèi)量總是無法滿足預(yù)期。2015年，云南天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)率高達(dá)41%，但消費(fèi)總量?jī)H為8億m3、占全省一次能源消費(fèi)總量的比重不足1%，與政府藍(lán)圖的消費(fèi)總量35億m3、占比3.5%[2]相去甚遠(yuǎn)。研究顯示，在天然氣利用的四大領(lǐng)域中，①由于云南水電、煤電的產(chǎn)能大幅過剩和價(jià)格低廉，在中短期內(nèi)，大型燃?xì)獍l(fā)電不會(huì)成為新建選項(xiàng)，分布式天然氣項(xiàng)目會(huì)逐步發(fā)展，但用氣量有限；②工業(yè)用氣已成為云南的重中之重[3]，且價(jià)格低于民用氣，但從較為薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)起步，增量擴(kuò)大將需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間；③城市用氣受益于燃?xì)夤芫W(wǎng)的通達(dá)和燃?xì)獬跹b費(fèi)的補(bǔ)貼，在一定程度上激勵(lì)了用戶的積極性，但由于云南宜人的氣候，居民基本沒有制冷取暖的需求，加之洗浴用太陽(yáng)能熱水器的普及，極少量的炊事用氣凸顯出又一主要需求渠道的缺失；④交通用氣在云南乃至西南地區(qū)有比較好的基礎(chǔ)，如若能夠?qū)⒔ㄔO(shè)天然氣車完整產(chǎn)業(yè)鏈作為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的主要手段之一，則天然氣消費(fèi)量的增長(zhǎng)尚可期可盼，特別是在長(zhǎng)途客車、載重車和水運(yùn)船舶領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到2020年，低情景下云南天然氣消費(fèi)量為35億m3，年均增長(zhǎng)34.5%，占比3.0%；中情景下，消費(fèi)量為37億m3，年均增長(zhǎng)35.8%，占比為3.0%；高情景下，消費(fèi)量為40億m3，年均增長(zhǎng)37.8%，占比為3.0%。

2.6 非化石能源：占比穩(wěn)定，供應(yīng)保障力影響日大

2015年，清潔能源發(fā)電量占云南全省發(fā)電總量的90.65%，其中水電占比85.3%。2016年，以水電為主的清潔能源發(fā)電量更是占到總量的92.7%，全球領(lǐng)先。 “十三五”是云南建設(shè)“國(guó)家清潔能源基地”的決勝時(shí)期，也是鐵路等“五網(wǎng)”集中拓展時(shí)期，預(yù)計(jì)到2020年，低情景下非化石能源消費(fèi)量將達(dá)到1342億千瓦時(shí)，年均增長(zhǎng)2.9%，占比43.0%；中情景下，消費(fèi)量將達(dá)到1 410億kWh，年均增長(zhǎng)4.0%，占比43.0%；高情景下，消費(fèi)量將達(dá)到1 549億kWh，年均增長(zhǎng)5.9%，占比44.0%。

云南省水力資源豐富，金沙江、怒江、瀾滄江穿越全境，加之獨(dú)特的地勢(shì)地貌，具有得天獨(dú)厚的水電發(fā)展優(yōu)勢(shì)。水電發(fā)電量從2010年的814億千瓦時(shí)增加到2015年的2 177億kWh，年均增長(zhǎng)21.7%，水電在發(fā)電總量中的占比從2010年的59.6%增加到2015年的85.3%，水電裝機(jī)也將從2015年的5 782萬kW增加到7 000萬kW。在主體能源地位日益鞏固的同時(shí)，水電對(duì)全省能源供應(yīng)保障力的影響也將更加直接，舉足輕重。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）當(dāng)前及今后一段時(shí)期，云南一次能源消費(fèi)仍將以水電和煤炭為主，水電在經(jīng)歷了前幾年集中建設(shè)、集中投產(chǎn)的大發(fā)展之后，將進(jìn)入溫和增長(zhǎng)期，提高水電供應(yīng)的安全保障能力是云南能源發(fā)展的第一要?jiǎng)?wù)；煤炭消費(fèi)在2013年達(dá)峰并經(jīng)歷了過去3年的大幅回落之后，將進(jìn)入小幅平穩(wěn)的遞減期，烤煙、鋼鐵等行業(yè)是控制煤炭消費(fèi)總量的關(guān)鍵領(lǐng)域；隨著“一帶一路”中緬油氣管道的常態(tài)化運(yùn)營(yíng)，油品消費(fèi)會(huì)有所增加，天然氣消費(fèi)進(jìn)入上升通道，但難以滿足預(yù)期。

（2）目前，云南正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的關(guān)鍵階段，將發(fā)展以水電為主的清潔能源作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的主攻方向，增強(qiáng)能源供應(yīng)保障能力的主要抓手，正當(dāng)其時(shí)。

（3）坐擁水能資源稟賦優(yōu)勢(shì)，借勢(shì)“一帶一路”中緬油氣管道地利，云南應(yīng)加快具有調(diào)節(jié)能力的龍頭水庫(kù)電站的建設(shè)，完善區(qū)域集控中心功能，優(yōu)化水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，最大限度減少棄水、棄風(fēng)、棄光，最大化地拓寬天然氣的利用途徑。

（4）煤炭消費(fèi)仍將持續(xù)減少，但短時(shí)間內(nèi)降幅過大，不僅會(huì)給煤炭、煤電生產(chǎn)企業(yè)造成難以承受的困難，同時(shí)也會(huì)埋下能源和電力供應(yīng)的安全隱患，煤電的穩(wěn)定性、可控性無可比擬，應(yīng)科學(xué)設(shè)置最低煤電裝機(jī)的安全底線。

（5）優(yōu)化的能源系統(tǒng)應(yīng)該是清潔高效利用的化石能源、大比例的可再生能源與多能互補(bǔ)、互聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)的高度融合。注重分享各地的政策經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，共商合作機(jī)制、共享關(guān)鍵數(shù)據(jù)，適合本地區(qū)能源系統(tǒng)優(yōu)化之路的選項(xiàng)將更多、成果將更豐富。

1.《云南統(tǒng)計(jì)年鑒（2016）》，云南省統(tǒng)計(jì)局

2.《中國(guó)電力年鑒（2016）》，中國(guó)電力出版社

3.《云南省能源發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，云南省發(fā)改委、省能源局

4.《關(guān)于加快天然氣利用發(fā)展的意見》，云南省政府

5.《加快推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域天然氣利用的意見》，云南省政府

Analysis on Yunnan Province Energy Flow and System Optimization Roadmap

Chen Xudong, Pan Kexi, Zhu Hanxiong, Shen Qianqian, Pan Ziyi Fudan University Carbon Emission and Environment Big Data Research Institute

中國(guó)能源流向與碳排放時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)（復(fù)旦大學(xué)大數(shù)據(jù)研究院，2017）、中國(guó)煤炭流向與分行業(yè)用煤質(zhì)量分析（聯(lián)合國(guó)氣候變化第三次國(guó)家信息通報(bào)、國(guó)家發(fā)改委，2016）、“一帶一路”背景下云南能源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)查（復(fù)旦大學(xué)暑期社會(huì)實(shí)踐校級(jí)專項(xiàng)，2017）、“一帶一路”沿線國(guó)天然氣發(fā)展與中國(guó)能源清潔程度分析（復(fù)旦大學(xué)曦源項(xiàng)目，2017）

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.09.008