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可再生能源占比越大能源安全风险越大,化石能源托底的责任越大。
(来源:能源新媒 作者:郭宗华)
可再生能源的间歇性、波动性、随机性、地域性等特性已经为人们所认识,但对这些特性可能带来的风险程度未必认识充分。
可再生能源的发电占比在欧洲主要国家约高于30%,美国德州约占32%,我国约为30%。在可再生能源占比一路走高的情况下,我们有必要回顾发生在欧美的能源危机和我国电荒事件。
近期重大能源事件回顾
2022年因俄乌战争、北溪海底管道被炸毁、天然气供应中断、新能源如水电因气候原因发电量不足、核电发电量同样因水源不足减少等一系列原因,欧洲发生能源危机。
欧洲多国民众上街游行,抗议能源涨价。欧洲一直以绿色低碳发展和能源成功转型领航者的姿态展现在世界舞台上,这次事件令欧洲各国措手不及。
世界能源理事会(WEC)早在2008年根据其能源对外依存度高和可再生能源占比高的特征,预警了欧洲能源安全的脆弱性,俄乌战争只是导火索。
另一件重大的能源安全事故,是2021年2月美国德州因暴风雪致使一些能源设施未能发挥作用,从而发生能源危机,电力、石油、天然气等商品价格成百倍甚至200倍上涨,极寒天气发生冻死几十人的惨案。
近几年,我国虽未发生前述严重能源危机,但期间发生过大范围内的电荒事件,如2021年20多个省、市自治区限电、停电。究其缘由,是在可再生能源发展一路迅猛的形势下,火电利用小时数下行,被误认为电力供大于需,延误了增量电量的投资决策和建设。
当暑期居民用电量增长和工业用电量猛涨之时,电力系统无力应对。面对全社会用电量的持续攀升,政策方面也作出了适当调整,这才有了近期几个大型燃煤电厂的批复建设。
欧洲2022年应对能源危机普遍的措施是绕过天然气发电,直接启动燃煤发电厂,如德国、法国、英国、意大利等国。奥地利早已完全淘汰了燃煤发电,这次却是全面恢复燃煤发电。这是出自于煤炭来源相对宽松,价格便宜等因素。
而我们需要思考的是,我国与欧洲比较情况类似,甚至有过之而无不及。如能源对外依存度高(如2022年原油为71.2%,天然气为40.2%),可再生能源占比在逐年攀升,已经超过欧洲。
世界能源理事会的“能源不可能三角理论”,认为能源的清洁、稳定和廉价三者不可能同时兼得,仔细品味有一定的道理。目前我国火力发电量占比约7成,可再生能源发电量占比约3成,可以说是“大火电”为“小再生”在托底,才没有将2021年的电荒演变为危机,这是值得庆幸的事情。
但另一面“大火电”这把伞保护“小再生”的同时也遮住了人们的目光,使我们缺少危机感。
化石能源是我国能源安全的基石
2022年欧洲能源危机中,曾经以废除燃煤发电为口号而上台执政的德国绿党却改口表示要让德国重回煤炭发电时代。
绿党主席、副总理兼经济与气候保护部部长哈贝克说这是一个“苦涩”的决定。国际能源署(IEA)的态度也随之改变,认为短期内世界无法立即摆脱传统能源。
近期倒是美国国会如众议院共和党和民主党议员围绕着对燃煤燃气发电厂温室气体排放的监管各执己见,激烈争论,共和党攻击民主党拜登政府过度监管“要把可靠能源监管的消失”。
西方政客的行为往好的一面说是认清现实,回归理性。往另一面说是见利行事,见机行事。留给中国能源专家、气候专家思考的是中国的“现实”是什么?中国的“利”在何方?
新能源的绿色概念确实符合人类经济社会发展的需要,但“温饱”问题是人类生存的基本条件,绿色文明必须以人类生存和社会发展为前提。反思我们双碳政策实施以来,是否有些偏激的言论?
例如:双碳政策刚颁布,不少院士、专家认为化石能源的消亡指日可待,有的直接给出不到10年的时间。各个地区也出现了一些过激的行为,例如关闭了一些燃煤发电厂及煤矿。
双碳路上既要坚定前行,也要警惕途中不测风云,特别是一些可能构成重大能源危机的要素,如极端气象条件以及非和平时期的人为因素。新能源一路走来风、光充足时确实风光无限,但遇到变化多端的天气却蹒跚难行,甚至极端天气时瘫痪停摆,新能源的脆弱性至少在目前的认知阶段无法解决。
我国政府部门已意识这个问题,近期国家能源局颁布了关于新能源要主动支撑电力系统稳定工作,按需储能的规定。广东省能源局明确规定新能源项目需要按照不低于发电装机容量的10%,时长1小时配置新型储能。青海省能源局要求新能源项目需配置15%,时长2小时的储能设施。三文件均认为按需储能,科学储能是新能源电力系统稳定的有力措施。
本人认为这些储能措施是有必要,但只能满足短时间内电力系统的稳定和安全工作,可解决新型电力系统的“源荷时空错配”之类矛盾,不可能解决较长时间内的重大能源危机。例如化学储能,蓄电池的成本大且几年要求更换一次。又如抽水蓄能,风、光资源丰富的大西北将电送到水力资源丰富的大西南涉及到远距离输电和调度的困难。
2022年6月《人民日报》刊文指出“传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上”,做到先立后破。
“立”容易、“破”很难,“立”起的东西需要被“破”的东西支撑,“破”了的东西不能扔。因此“先立后破”的同时,也要考虑“破而不弃”。这也符合矛盾的对立统一规律。
化石能源的高稳定性可靠性以及快速调节性可以弥补可再生能源不稳定性的缺陷,可再生能源和化石能源的关系还可以用一座高楼大厦打比方,可再生能源是高楼大厦的地上建筑部分,托底的化石能源可认为是基础部分。
既使地上建筑物百米高地下基础部分只有十米深,显然百米高的建筑物依赖于十米深的基础才能垒高,才能坚固。从此种意义上说化石能源可称为基础能源,或者换句话说煤炭煤电行业坚持认为的“煤炭是压舱石能源”的说法并无不妥。
我国能源安全风险的分析
西方国家是在后工业化时代谈双碳,我们是在工业化的进程中谈双碳。尽管如丁仲礼院士所言,这对于我国及发展中国家有失公平,我国政府还是决定对全人类有益的事情积极响应。
但是我们要清醒的认识到提升工业化水平,意味着能源消耗的增加,能源的稳定供应至关重要,这是其一。其二是能源安全问题随着可再生能源占比的增大,极端天气随时可能引发重大能源危机。更重要的是地缘政治环境的恶化,人为因素造成能源危机的机会增多。
可再生能源占比越大能源安全风险越大,化石能源托底的责任越大。试想可再生能源以风电、光电及水电为主,出力多少完全取决于变幻莫测的气象条件,有局部地区也有大范围的区域性天气变化。
例如:经常听到气象部门预报,北方地区有雨雪天气,南方地区持续阴雨天气,此前从南到北影响麦子收割的阴雨天就充分证明了这点。2008年我国南方雪灾冻雨造成南方地区大面积停电。甚至这种风光发电受阻的组合也可能叠加极端寒冷或极端高温天气引起更大的能源灾难,此种情况下可再生能源占比越大,化石能源的承受量越大。
但并非是可再生能源的规模多大,化石能源的托底规模也要同样大。分散的“小火电”通过联合调度也可撑起“大再生”的一片天地。作为托底能源,一要托得住,如尽力满足用户需求;二要托得稳,如电网质量的保证(电压、频率);三要托的快,即快速响应服务。面临如此重任,电力系统需要潜心研究大胆创新,通过预测天气,预测负荷,建设一个智能化数字化的电力调度系统,实行区域联动或全国统一调度。
前述说法是和平时期因自然现象引起的能源安全问题,还有一个非和平时期能源安全问题。从中东石油战争到欧洲北溪管道的遭遇,能源从来都是政治的附庸品。
我国的崛起已被某大国作为打击目标,小羊不在下游喝水狼照样要吃的。要考虑到有人能炸几百米深的海底管道,也能炸几米深的地面管道,也能袭击海中行驶的LNG运输船及万吨油轮。最简单的手段就是以制裁的名义,威逼利诱有关国家停止和我国的油气贸易。
前车之鉴后车之师,忘记自己的历史是背叛,忘记别人的历史是愚蠢。面临某大国频繁挑起事端且跃跃欲试之态势,我们已没有犹豫彷徨、徘徊辗转的时间。高筑能源安全的“大墙”,广积化石能源“之粮”,以备非和平时期应急(或应激)之用,是一项长期的能源战略国策,事关我们民族复兴和国家存亡。
持续发展油气产业
上帝孕育了人类,同时也给人类提供了基本生存条件,如空中的风、光,地下的化石能源。人类弃用化石能源至少在现阶段是一件不可想象或者说荒唐的事情,经济社会的发展已离不开能化石能源。
我国油气产业对外依存高,检视我国油气产业的发展水平很有必要。我国油气产业发展水平大部分处于世界中等水平,例如油气开采技术;也有部分水平处于世界领先地位,例如炼化技术。总体上我国油气产业发展水平尚在成长期。
攻克技术难关,掌握拥有自主知识产权的油气开采技术,加大油气开采力度,持续发展油气产业是一件刻不容缓的事情。几年前一些院士、专家对双碳政策机械教条的解读,对化石能源的负面看法,已给社会公众造成困惑,同时也动摇了能源企业的军心。
油企在本业都应接不暇之时,却急于参与可再生能源,这里有目光超前的一面,也有发展思路不清晰的一面。我们不能自乱阵脚,自废武功,而应该溯本清源,重振雄风。发展壮大油气产业除了满足国内经济社会发展需要之外,还有一个保家卫国,开垦疆土的大事,如东海、南海远海油气开发,开发远海油气田犹如修建我国海上万里长城,政治意义大于经济意义。
天然气是化石能源中最清洁最便捷的燃料,它的商品属性决定了它在人民生活和工业加热中是最受青睐的燃料,如火力热值高,火势可控性强等。天然气也是碳中和征途中可再生能源的“伴随能源”,也有专家对之称为“桥梁能源”。
我认为“桥梁能源”意味着过河就要拆桥,现在的问题无人能预计拆桥的时间,称为“伴随能源”更合适,这个“伴随”期可能很长。2022年中国天然气消费总量下降的现象必须正视,应该意识到这是被抑制的消费量,价格合理产销两旺是产业发展需要,也是上游企业的发展需要。
在我国一方面加大开采和扩大进口量时,另一方面要考虑能源危机时的煤炭气化为天然气托底,即发展我国的煤气化事业,以备应急(应激)需要。
供给安全是能源安全的根本。党的二十大报告指出“要深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用,加大油气资源勘探开发和增储上产力度”。
端牢自己的能源饭碗,不能狭义的理解为只盯着自己一亩三分田。我国能源企业应该放眼世界走出国门,广泛参与中东等资源国的油气田开发,深度与国外油气公司合作,使能源国际化、多元化。我国是世界上最大的能源消费国,最大的石油进口国,数一数二的天然气进口国,2022年原油、天然气、煤炭等能源进口花费3.19万亿元,增长率40.9%,能源进口大国应在世界能源领域或者说油气领域有一定的话语权。
政策层面的若干建议
托底能源是国家发展战略的需要,应定义为国家战略储备物资。应坚持政府主导,国企实施的管理原则。
我国实行的是社会主义市场经济,社会主义主市场经济与资本主义市场经济最大的区别是国家在经济发展中要发挥重要作用。被我国一些社会公知奉为市场经济楷模的欧美国家,在前述提到的各自能源危机中,最后看到事情朝着不可逆转的方向发展,才匆忙出面干预,但往往为时已晚效果不佳。
应急能源的日常维护运行费用应由国家财政、企业、消费者三方负担,消费者的负担可以通过消费价格体现。应急(或应激)时的能源价格当然要高,但要可控。要及早制订应急能源价格,避免发生如前述美国2021年能源危机中的过高价格。
我们应该坚持两条腿走路的方针,在大力发展可再生能源的同时进一步开展化石能源的清洁利用技术。如清洁煤、清洁油,清洁天然气的利用技术,及煤化工、石油化工、天然气化工产业技术。
这里涉及到两个问题,一是目前可再生能源尚未商品化阶段化石能源仍是主力军,当然要解决化石能源的清洁利用,绿色发展问题;二是不管是双碳征途中或是双碳目标实现后化石能源的应急托底作用(实质上就是备胎作用),当备胎也不能是静静地躺着需要时启动就行。而是要不断创新研发,清洁备用,也要降低成本,经济适用。使新能源和传统能源可以通过相互参股的方式深度合作,融合发展,携手共进。
关于化石能源应急应用的碳计量问题,正常应用即供需基本平衡时期,当然应该在双碳政策的约束下,以可再生能源的充分利用为主。非正常时期以及非和平时期即出现重大的能源危机之时其应急能源(或称应激能源更合适)无疑是依靠根植于本土资源的化石能源。衡量双碳行为应该是一个时间段内如几年或更长时间的综合平均值,而不是一时一地的个别现象。
个人建议重大能源危机下的化石能源消耗不计碳量,毕竟人民的温饱及国家经济的平稳发展是头等大事。这一思路类似于理解欧洲处理能源危机重启燃煤发电的同时,不否定欧洲绿色发展的功绩。
但我们应该从中汲取教训,认识到化石能源的托底作用,及早制订应急方案,从容淡定的应对能源危机。
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