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光伏风电上位难点知多少?

2016/1/30 9:27:49      点击:

  近年来,在应对全球气候变化成为国际主流议题的大背景下,以大力发展可再生能源替代化石能源为主要内容的能源转型已成为很多国家能源政策的重要内容。根据国际可再生能源咨询机构“21世纪可再生能源政策网络”(REN21)的数据,到2015年初,已有至少164个国家拥有可再生能源发展目标,约145个国家颁布了可再生能源支持政策。同时,越来越多的国家制定了100%可再生能源或可再生能源电力目标。

  然而,雄心勃勃的发展目标难以掩盖能源转型进程的艰难。即使是作为全球能源转型“优等生”的德国,面对强力推动可再生能源发展进程中所产生的问题,最近也不得不调整策略:在强调2050年实现可再生能源发电比例80%目标不变的同时,降低对可再生能源设施补贴,并使可再生能源附加费分摊更加“公平”,等等。在这种情况下,很有必要对多重目标约束下的我国可再生能源发展实践进行深刻反思,以利未来我国能源转型的顺利推进。

一、 我国当前能源转型的难度与复杂性前所未有

  相比世界其他主要经济体和能源消费大国,我国“能源转型”的难度和复杂性可能居于首位。大体上,我国能源转型之难有四:

  一是能源消费体量大。我国已经成为世界第一大能源消费国。按照BP世界能源统计的数据计算,2014年,我国一次能源消费量为29.72亿吨油当量,相当于德国的9.6倍,日本的6.5倍,英国的15.8倍。

  二是我国工业化和城市化均未完成,能源消费总量还处于递增阶段,能源消费总量在一段时期内依然有继续增长的内在动力。而德国、日本、英国和其他后工业化国家已经进入能源消费总量下降阶段。

  三是我国能源消费结构中煤炭占比极高,而作为化石能源中“清洁能源”的天然气占比非常低。2014年,煤炭占我国一次能源消费份额为66%,全球仅次于南非(70.6%),是世界平均水平(30%)两倍多;天然气份额仅为5.6%,属于全球最低的国家之一,而世界平均水平为23.7%。

  四是碳减排压力大,时间紧。2014年,我国二氧化碳排放量为97.6亿吨,居全球第一。2000~2014年,二氧化碳排放年均增长7.6%。2014年11月12日,中美两国在北京发布“中美气候变化联合声明”。中国承诺到2030年碳排放达到峰值。虽然近几年碳排放增速下降将快(2009~2014年排放年均增速为4%),但中国碳排放要从目前的增长下降到零增长,仅有十五、六年的时间。总之,无论从能源的量级,能源需求的增长,还是能源结构和碳减排目标看,我国的能源转型将面临前所未有的、其他国家所难以想象的挑战。

二、 影响当前我国能源转型推进的首要障碍

  上述“四难”当然会增加我国能源转型的困难,但并不是影响我国能源转型推进的最主要障碍。当前,我国能源转型的首要障碍在于,产业界、理论界和实操部门不同程度地存在着对能源转型简单化、程式化理解倾向。在这一思维和观念影响下,影响我国向可再生能源转型的障碍主要表现在三个方面:

  第一,能源转型被简化为单纯“提高可再生能源份额”问题,能源转型的推进也被归结为完全取决于政府的“决心”。似乎只要政府政策力度大,补贴到位,能源转型就能成功。德国成为向可再生能源转型“模范生”的同时,其付出的可再生能源补贴规模也是庞大的。2013年,德国环境部部长曾表示,如果不收缩项目规模,德国的“绿色革命”在未来二十年成本将达到1万亿欧元(不包括已经花费的几千亿欧元)。因而,不久前国内产业界掀起了一场中国发展可再生能源能否负担得起“高昂”补贴的争论。

  第二,目前的主流观点倾向于把可再生能源的成本竞争力作为向可再生能源转型的关键问题,认为随着风电和光伏发电成本进一步下降到可以与常规能源竞争,向可再生能源发展面临的问题就迎刃而解。然而,向可再生能源转型中的关键问题其实不是成本问题。事实上,即使在现有市场制度没有将化石燃料发电外部成本内部化的情况下,目前风力资源条件良好的陆上风力发电成本已经足以与化石燃料电厂展开竞争。

  而在考虑化石能源外部性成本的条件下,风电、光伏发电的发电成本已经低于化石燃料发电成本。Ecofys能源咨询公司2014年为欧盟委员会起草的一份研究报告指出,在考虑外部性成本的情况下,陆上风能和太阳能发电的度电成本分别为0.105欧元和0.125欧元,已经低于天然气发电(0.164欧元)和煤炭发电成(0.233欧元)。当然,目前全球没有一个国家建立基于“完全成本”的电力交易市场,但这表明了风电和光伏电力已经具备了与化石燃料竞争的技术和成本基础。

  第三,能源转型的长期性和复杂性没有得到正确理解和足够重视。人类历史上的能源转型都需要经历相当长的时间:煤炭取代薪柴成为主导能源经历了140年左右,石油超过煤炭成为主导能源经历了90年左右。可再生能源由于能量密度低、资源的位置限制、“转换效率”等方面的限制,其要替代化石注定要花更长的时间。

  比如,从19世纪70年末代利用法国最早水力涡轮机发电开始到今天,经历了130多年,水电在全球一次能源消费中的比重仅为6%左右。20世纪30年代风力涡轮机发电,60年代光伏发电产生以来,目前风电与光伏发电在全球一次能源中的比重只有2%多一点。

  然而,实践中,向可再生能源转型的这种“长期性”和“复杂性”没有成为推动我们全面、深入研究能源转型的动力,反而被一些不愿意推进能源转型的市场主体作为理由,拖延转型进程。

  笔者认为,缺乏对能源转型具体历史进程的深入研究和深刻理解,是导致对能源转型的简单化理解,进而造成当前我国能源转型实践战略思维缺位,政策应对抓不住主要矛盾,往往是“头疼医头”,甚至是“头疼医脚”的重要原因。

三、 完整理解能源转型的内涵是有效推进能源转型的前提

  简而言之,能源转型通常表现为一次能源品种主导地位的更替,“新”能源取代“旧”能源。但是,“新”能源份额的提升只是能源转型的一个浅层表现,或者说,仅仅是一次成功的能源转型的自然结果。

  对一个国家而言,完整理解能源转型的内涵是确立正确的能源转型战略,以及能源转型能够顺利推进的前提。笔者认为,至少应从如下三个方面来理解很多国家当前正在推进的能源转型:

  首先,能源转型决不仅仅是在现有能源体系中单纯提高可再生能源或非化石能源比重,更重要的是要有能源体系的结构性变化。也就是说,与化石能源特性完全耦合的现有能源体系,特别是电力系统必须变革以适应可再生能源分布式、小功率特点。

  没有能源体系,特别是电力系统的适应性变革,现有能源体系容纳可再生能源发展的空间相当有限。德国可再生能源十多年来的快速增长,除了众所周知的政府政策强力支持外,法律强制电网企业为适应可再生能源的发展而进行电网智能化变革至关重要。可见,把能源体系变革作为能源转型的一个核心要求,才能更好地理解可再生能源发展的正确方式与真实空间。

  其次,每次能源转型都会涉及到利益关系的再调整,都会产生失败者和成功者。随着石油逐步替代煤炭,石油供应商及相关企业崛起,部分煤炭供应及相关企业倒闭。随着可再生能源对化石能源的替代的深入,可再生能源企业与化石能源企业之间的竞争将日益激烈。当然,被替代者也不甘失败,会采取各种措施反击,包括游说政府的支持,但最终难以抵御能源转型大趋势。

  在这种情况下,如果政府不能正确把握能源转型的大方向,以及由此导致的利益关系的再调整,或者受到“旧能源”集团的游说,有可能会出台阻碍能源转型的政策。

  比如,19世纪初,当荷兰传统主导能源“泥炭”的消费地位受到发热量更高的进口煤炭威胁时,荷兰政府采取各种措施,包括征收煤炭进口关税,来保护本国泥炭产业。结果不仅延迟了荷兰能源体系向煤炭转型,而且使本已开始衰退的荷兰经济雪上加霜。

  最后,对当前能源转型的长期性和复杂性要有清晰认识与足够重视,尤其是电网系统要主动进行变革以适应可再生能源发展的要求。从能源转型的历史看,一种能源替代另一种能源,并获得主导地位,需要几十、甚至上百年时间。

  当前的能源转型,主要内容是可再生能源对化石能源的替代。从宽泛的意义上讲,也可以说是非化石能源对化石能源的替代。与历史上的能源转型相比,其长期性和复杂性均更甚一筹。

  从长期性看,作为替代能源主力军的可再生能源,其能量密度与被替代的化石能源相比并无优势。即使考虑到政策的“帮助”,也需要更长的时间来使其孕育出竞争优势,方有可能成为主导能源。

  从复杂性看,可再生能源是多个品种的集合,其中任何一个能源品种都不具备成为单一主导能源的“潜质”。而且,这些可再生能源品种的技术特性也不完全相同,水电基本与现有基于化石燃料的“大规模”电力系统兼容,风能和太阳能则更适合分布式、小功率,生物质能分布式集中式均可。要将这些能源利用技术整合为一个有机“新”能源体系,将面临更多的技术、组织和制度方面的复杂性。对此,政府的政策制定与实施部门应予高度重视。