新能源的发展动力
“能源不可能三角”真的是不可能么?通过案例看,似乎确实是如此,然而如果看本质其依据可能并不那么充足。
首先我们看经济学中的不可能三角理论,其之所以有相悖之处,是由于三者之间的关系是有机互联的,一方的变化都会引起其他两方的相应变化。但能源发展的本质则不然。煤炭、石油、天然气这些化石燃料做为能源,本质上是燃烧这些燃料产生动力,风、光、水等清洁能源是依靠动能、热能、光照转化而来了的,在《能源转型离我们有多远?》里也讲了其实这些自然界的能源,我们已经使用了上千年,只是使用的方法不同,效率不同,方式不同。这些资源,无论是煤、油、气这些化石资源,还是风、光、水这些自然资源,在我们这个星球上已经存在了数十亿年了,为什么只有近200年才被人们高效使用呢?本质上是技术。技术的进步使得这些资源以更有效率的使用,改变了人类生产生活的方式。
所以能源的问题看似是资源的问题,本质上是技术的问题。如果技术达到足够的高度,能实现爱因斯坦的质能方程式(E=mc²),那蕴含的能量是不可想象的,现在所谓的问题就根本不是问题了。
解决方向
扯远了,笔者想说破解能源不可能三角问题的关键还是技术问题。假如电能量能相对便宜的大规模存储,那这个能源不可能三角问题就迎刃而解了。虽然储能的发展任重道远,但从目前可期的发展来看,还是有多种解决新能源大规模并入现有电力系统的方法和策略。
需求侧管理
发电侧灵活性改造
电网系统灵活性手段
市场化手段
分布式发电系统
这些措施、方法和政策使得新能源发展而引发的系统成本增加变得可能不再是问题。引用两个机构的观点:
能源转型委员会(Energy Transitions Commission,ETC)对全球电力系统的研究也表明,到2035年,零碳发电的系统成本最低将只有31美元/MWh,大大低于火电为主的系统成本。
国家气候中心的一项研究提供了一条低成本的解决方案。据该研究,中国风电、光伏在总发电量的渗透率到2050年提升到67%,仅通过风电和光伏的配合,可以不需要配置储能和需求侧响应,届时风电装机为25亿千瓦,光伏为26.7亿千瓦,接近1:1的比例,弃电率为7.22%。这意味着通过风电、光伏的均衡发展,仅需要忍受弃电率的略微提高(目前要求是5%),几乎不需要新增系统成本。
以上这些都是站在电力系统的领域看,如果我们再把眼光拉远,看整个宏观经济和相关产业发展,可能会有更多有趣的发现。
宏观视角下的能源机遇
“碳中和”目标下,未来脱碳任务可能集中于电力部门。为什么呢?
目前中国处在完成工业化和城镇化的收尾阶段,这意味着产业结构也将相应的变化,从目前看向服务业转变是趋势,且以服务内需为主。由于城镇化的速度将低于过去几十年的发展速度,钢铁、水泥等高耗能产品的需求将持续下降。经济结构的调整,使得更多的能源消费发生在交通和建筑领域,这两个领域的脱碳难度大大低于工业部门。由于两个部门更容易实现全面电气化——电动汽车、高铁等以用电为能源的交通工具加速普及,煤改电在建筑供暖领域的推广。一旦实现了终端消费的电气化,脱碳的任务将更为集中地落在电力部门。
这就又回到了上文讲的新能源大规模并入现有电力系统的问题,从中我们看到了一个逻辑的闭环,即由于工业化和城镇化的增速下降,导致了经济和产业结构的调整,导致了能源消费重心的转移,而电气化在交通和建筑的持续推广使得气候和环保问题的重心也转移到了电力领域。
另一方面,全球经济向碳中和方向转型同时也催生了许多新兴产业,中国是世界上工业门类最全的制造业大国,也正在向以技术创新为核心的制造业强国迈进,我国在研发、装备制造等领域的优势将有助于抢占市场制高点,推动新兴技术快速产业化和市场化。比如在风电、光伏、电动汽车、动力电池、LED灯等较成熟的绿色低碳产业已经看到了中国的优势。
说到这里,我们回到文章最初的账目问题,让我们试图做个总结,做笔计算。
我们的始发点在可持续发展,为了可持续发展就一定要解决气候和环保问题,这涉及到了能源的生产和使用问题。
在使用端,鉴于中国的工业化和城镇化的增速下降,导致了经济和产业结构的调整,能源消费重心相应的也做了转移,能源消费主要变到了交通和建筑领域。新兴技术的发展使得电气化大力推进,无论是交通领域的新能源汽车还是高铁都在加速电能的普及,建筑方面的煤改电也在推进。而消费终端的电气化使得脱碳问题集中于了能源生产端,即电力部门。
在生产端,改变主要是新能源发电的接入,但问题在于其是否增加了系统成本,通过上文提出的多种措施和手段,以及新兴技术的发展,系统成本有可能并不会增加。
从经济和商业角度,在消费端,制造、交通、建筑等领域带来的新产品和国内外新市场,可能带来更大的经济回报,企业和居民有动力使用更多电量,甚至在经济性合理情况下,愿意承担一定的能源上涨成本。而在生产端,用电量增加本身是给整体电力领域带来了长期利好,而电力部门向新能源转型及市场化,本身也带来了许多市场和机遇,使得整体产值增加。假如按长远发展计算,电力系统成本增加幅度不大的话,那么可持续性就从经济性上得到了支撑。那么能源不可能三角就变成了可能。
图片来源:《2035年零碳发电系统成本远低于煤电》配图
新能源的发展动力,最初看是源于气候变化和环境保护,而用第一性原理看根本驱动因素是技术进步,然而在近期看,仍然是政策红利。政策红利不只是补贴这么一项,优先发电,以及目前较粗放承担容量费用等这些政策,其实都是红利。
消费终端的电气化增加了用电需求和对电力生产部门脱碳任务的倒逼,换个视角看,新能源的发展动力也可能是一系列改革的导火索。在解决新能源大规模接入电力系统时,倒逼了市场化改革、需求侧响应、电源的灵活性改造、电网的灵活性调配和投资、分布式发电和电网建设,既增加了成本也创造了新的需求和市场。在整体需求上升和技术支撑下,最终实现了气候、环境、经济的可持续发展。
经济从三四十年的长周期来看是有规律的,这种规律来源于三个核心的慢变量:人口、技术与改革。 技术是生产力改变的根本,改革是生产关系改变的根本,新能源的发展动力来源于技术和改革,也即是生产力和生产关系的共同作用。
参考资料:
能源杂志:《2035年零碳发电系统成本远低于煤电》《江苏案例:解读如何搭建低碳、稳定的电力系统》《能源辣评 | 碳中和 能源不可能三角,有问题的价格体系不得不改》
先思路:《我国新能源发展的本质特点是什么?》
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