文／徐宇文

能源轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它既要顧及能源消費(fèi)的綠色低碳程度提升，又要顧及能源安全。兩者缺一不可。特別是能源安全問題，在任何時(shí)期都要優(yōu)先得到保障。美國(guó)加州和美國(guó)得州發(fā)生大面積停電事件及電價(jià)飛漲事件均驗(yàn)證了這一判斷，對(duì)我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型具有重要的借鑒意義。美國(guó)是全球最發(fā)達(dá)的國(guó)家，擁有豐富的能源基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)達(dá)的市場(chǎng)機(jī)制，然而在面臨氣候極端事件時(shí)都不能保障所有地區(qū)的能源充足供應(yīng)。我國(guó)就更應(yīng)該重視了。得州、加州停電事件提醒我們?cè)诮梃b美國(guó)的能源發(fā)展經(jīng)驗(yàn)時(shí)要一分為二，既要關(guān)注其成功的一面，也要關(guān)注其系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)教訓(xùn)。更提醒我們?cè)谔剿髯约旱哪茉窗l(fā)展道路時(shí)要堅(jiān)持穩(wěn)字為先。其中，穩(wěn)的前提與核心內(nèi)涵是能源供應(yīng)系統(tǒng)的柔韌性。

●一熱一寒，極端氣候的能源保供，值得我國(guó)警醒。 供圖/視覺中國(guó)

夏季高溫用電激增

2020 年8 月14 日 至16 日期間，加州多地氣溫超過38℃，局部地區(qū)最高氣溫達(dá)54℃，居民用電需求持續(xù)走高。8 月14 日起，加州數(shù)十萬居民遭遇分區(qū)輪流限電，直至18 日停電情況才有所緩解。事實(shí)上，這已是2001 年以來加州再度遭遇的大規(guī)模停電。

引起加州大停電的原因是多方面的，集中于供需層面。從需求方面看，夏季氣溫升高以及疫情期間民眾宅家時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致用電高峰點(diǎn)需求大增，對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)；從供應(yīng)方面看，加州能源結(jié)構(gòu)中可再生能源占比逐年提升，其穩(wěn)定性不足的短板效應(yīng)在需求大增面前凸顯，一度導(dǎo)致電力系統(tǒng)在面臨高溫帶來的電力需求激增時(shí)有些手足無措。

數(shù)據(jù)顯示，截至2019 年底，加州光伏的裝機(jī)容量為27.4GW，風(fēng)電裝機(jī)容量6GW，發(fā)電量占據(jù)加州總發(fā)電量的20%以上。雖然加州政府一直在建設(shè)天然氣發(fā)電與風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的協(xié)同發(fā)展體系，致力于彌補(bǔ)其穩(wěn)定性不足的短板，但依然出現(xiàn)在能源規(guī)劃中未曾對(duì)極端情況出現(xiàn)料想程度不足的瑕疵，最終使得電力供應(yīng)出現(xiàn)問題。此外，加州的反核政策也是導(dǎo)致大停電的原因之一，之前數(shù)年關(guān)閉的核電廠裝機(jī)容量與缺口規(guī)模相當(dāng)。根據(jù)先前加州能源發(fā)展規(guī)劃，淘汰化石燃料在未來的力度會(huì)持續(xù)加大，具體目標(biāo)是到2030 年將可再生能源利用水平提高到60%，到2045 年實(shí)現(xiàn)100%的氣候友好型能源。但在出現(xiàn)大面積停電事件后，決策者開始變得謹(jǐn)慎起來。他們開始對(duì)之前的規(guī)劃進(jìn)行反思，意識(shí)到了謹(jǐn)慎規(guī)劃以確保充足的電力供應(yīng)更加重要。

極寒天氣30%機(jī)組癱瘓

最近幾天，美國(guó)大部分地區(qū)經(jīng)歷了罕見的大規(guī)模寒潮天氣。在寒潮影響下，美國(guó)得克薩斯州電力批發(fā)市場(chǎng)上電力價(jià)格超過了9 美元/千瓦時(shí)。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2 月15 日，得克薩斯州電力可靠性委員會(huì)宣布進(jìn)入緊急狀態(tài)，并于2 月15 日凌晨開始輪流停電。這一事件引發(fā)了能源界和氣候界的廣泛關(guān)注。

得克薩斯州的大面積停電和加州有所不同。后者發(fā)生在炎熱的夏季，而得州停電則發(fā)生在極寒天氣爆發(fā)的冬季。極寒天氣發(fā)生之后對(duì)電力供應(yīng)形成系統(tǒng)沖擊，不僅影響到得州自身，而且影響到毗鄰地區(qū)。因?yàn)榈弥萦须娏敵鐾ǖ馈?/p>

得州有全美最大的風(fēng)力發(fā)電基地，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)超過27 吉瓦，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)也在逐年提升。極寒天氣發(fā)生之后，得州大約有50%的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組被凍結(jié)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電被積雪覆蓋。不僅僅是可再生能源發(fā)電受影響，極寒天氣之下有將近30GW 的火電發(fā)電機(jī)組和煤電機(jī)組受到影響而停機(jī)。

得州電力裝機(jī)容量總共80GW，極寒天氣發(fā)生之后至少有30%的機(jī)組不能正常工作。其中，26GW 的是以天然氣為主的火電廠，受到天然氣供應(yīng)等影響無法發(fā)電。另外4GW 是風(fēng)電，因?yàn)槭軆霾荒馨l(fā)電。30%的機(jī)組，意味著近三分之一的電廠無法發(fā)電。由此，得州電力可靠性委員會(huì)運(yùn)營(yíng)的電網(wǎng)實(shí)時(shí)電力批發(fā)價(jià)格已經(jīng)攀升至1.1 萬美元/兆瓦時(shí)，而平常的價(jià)格不足100 美元/兆瓦時(shí)，增長(zhǎng)幅度之大令人咋舌。

此外，得州是美國(guó)油氣生產(chǎn)大州，有大量的天然氣出口到毗鄰的墨西哥。天然氣輸氣同樣受到低溫極寒天氣影響,導(dǎo)致墨西哥發(fā)電用天然氣出現(xiàn)短缺。由于氣源不足，墨西哥一些電廠暫停運(yùn)營(yíng)，墨西哥的眾多居民的電力需求因此受到株連。

能源供應(yīng)系統(tǒng)的柔韌性

關(guān)于我國(guó)未來的能源供應(yīng)和轉(zhuǎn)型，比較有代表性的觀點(diǎn)是大力發(fā)展以可再生能源為主體的非化石能源，以煤電、天然氣發(fā)電、核電發(fā)電作為調(diào)峰輔助，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)未來中國(guó)電力供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)中國(guó)能源消費(fèi)的低碳化。

美國(guó)加州、得州大面積停電事故發(fā)生后，各類媒體披露了導(dǎo)致大停電發(fā)生的各類影響因素，大致可以分為基礎(chǔ)設(shè)施不足、規(guī)劃不當(dāng)以及運(yùn)營(yíng)機(jī)制存在缺陷幾類。歸結(jié)為一句話，就是能源供應(yīng)系統(tǒng)的柔韌性不足。這恰恰也是我國(guó)在未來的能源革命戰(zhàn)略實(shí)施中需要高度關(guān)注的問題。

聯(lián)想到中國(guó)2020 年冬天的寒潮天氣和“電荒”，氣候變化正在使得我們的基礎(chǔ)設(shè)施更加脆弱。隨著極地變暖，北半球寒潮發(fā)生的可能性或許增加，且夏天的熱浪也會(huì)增加。這幾次電荒已經(jīng)告訴我們，這些電荒的問題是復(fù)雜而多變的，且是系統(tǒng)性的，這個(gè)問題不是僅靠“大力發(fā)展新能源”或“用火電保障電力穩(wěn)定”就能解決的。我國(guó)電力系統(tǒng)性的問題是：我們當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施不能適應(yīng)正在變化的氣候。由此，要加強(qiáng)我國(guó)能源供應(yīng)系統(tǒng)的柔韌性。

未來火電與非化石能源的協(xié)同、區(qū)域電力供應(yīng)協(xié)同、境內(nèi)外電力供應(yīng)協(xié)同是方向，需要有相應(yīng)的體制機(jī)制變革跟進(jìn)。這些問題解決好了，國(guó)內(nèi)電力供應(yīng)“柔韌性”就會(huì)提升。我國(guó)是能源消費(fèi)和生產(chǎn)大國(guó)，工業(yè)化還處于進(jìn)程之中，城市化水平還有一定的提升空間。今后一個(gè)時(shí)期，電氣化和再電氣化是我國(guó)能源變革的重要方向，能源供應(yīng)穩(wěn)定是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要前提條件。我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型既要關(guān)注結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換速度，又要關(guān)注能源供應(yīng)系統(tǒng)的柔韌性建設(shè)。