汤绪：极端天气对可再生能源高占比体系影响的新启示

本文作者：汤绪，复旦大学发展研究院、大气与海洋科学系/大气科学研究院教授级高级工程师，IRDR风险互联与治理国际卓越中心执行主任，联合国特别机构世界气象组织(WMO)天气与减灾服务司（WDS/WMO）前司长（2013-2019）。

由备受全球关注的《气候变化协定》缔约方大会（COP）形成的国家自主贡献制度（NDC）是指导各国低碳转型进程和强化减排力度的导向，它将会带来各国经济结构、产业结构、消费结构、能源结构、能源系统等的系统性的深刻变革。习主席在今年中央财经委员会第九次会议明确指出：“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济、社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。”迈向碳中和，需要观念转型以及开展一场全系统革命，大幅度提高非化石能源占一次能源的消费比重，大幅度削减煤炭生产和消费量，形成以新能源和可再生能源为主体的能源结构性减碳。然而，近年来，气候变化、特别是极端天气气候事件对全球能源安全构成的新挑战日益凸显。气候变化及其气象问题正在深度介入新型能源供给体系的塑造过程，并将直接影响新型能源供给体系的安全性和稳定性。

一、 极端天气或成为全球气候变化的新常量

在全球变暖背景下，极端天气灾害事件的发生频率正在不断增加，强度也在不断增大。最新发布的政府间气候变化专门委员会IPCC第六次评估报告第一工作组报告（2021/8/9）指出：人类影响已毫无疑问造成了大气、海洋和陆地变暖，大气层、海洋、冰冻圈和生物圈发生了广泛而迅速的变化。气候系统整体变化的规模及其多方面现状是几个世纪甚至几千年来前所未有的。人类引起的气候变化已经影响到全球每个区域的天气和极端气候。联合国秘书长古特雷斯在2020年12月12日的气候雄心峰会上呼吁全球进入气候紧急状态。

极端天气与气候事件在全球的发生亦存在着群发和频发特征。据统计，相较于1980-1999年，2000-2019年全球热浪增加332%，强降水增加234%，干旱增加128%，风暴增加140%，野火增加146%。今年7月，河南持续遭遇强降雨，20日当日郑州一小时峰值降雨量达到201.9毫米，达到了近50年来的单小时降雨量极值。从17日20时算起到20日20时，三天的降雨量已接近过去一年的总量。郑州等地发生的严重洪涝灾害，已经造成重大人员伤亡和经济损失。河南省副省长武国定在今年8月2 日召开的新闻发布会上通报，此次特大洪涝灾害共造成全省302人死亡，50人失踪。其中，郑州市遇难292人，失踪47人。我国河南郑州发生的异常洪涝只是今年全球自然灾害的一个缩影。今年6月，在美国加州北部的沙斯塔三一国家森林公园，在强风、高温和干旱天气的加持下，闪电引发了森林大火。7月中旬，包括德国、比利时、荷兰在内的欧洲多国遭遇水灾侵袭。洪水过处，道路变成河流，房屋倒塌，停在路边的车辆被冲走，电力和通信被切断。这场暴雨洪涝是德国等邻近国家近60年来遭遇的最严重的自然灾害。7-8月间，印度许多地区异常雨季暴雨洪水泛滥，多地正与致命的洪水和山体滑坡作斗争。全球两大粮仓美国和巴西今年夏天遭遇罕见旱灾致使粮食价格急剧攀升，联合国粮农组织的数据显示，截至2021年5月，全球粮食价格指数同比上涨近40%。

二、 气候变化或成为考验能源安全的新变量

传统能源通常是指煤炭、石油、天然气、水电和核电。其主要特点是依靠自身物质的燃烧产生的能量作为能源。尽管其开采、运输、储存等在一定程度上受到外部条件的影响，但是总体而言，受影响程度不高。然而，传统能源的使用会产生大量的温室气体排放和空气污染，造成全球气候的变暖和危害人类健康。可再生能源，特别是风能和太阳能却是要依靠将大气中的风力和太阳辐射资源转化为电力等能源，并实现新型能源的供给能力。其优势之处在于可再生能源的利用是零碳排放和零污染的。由此可见，其对风力资源和太阳辐射资源的多寡依赖程度很高。这是可再生能源利用的一个短板，对此必须给予高度关注。

极端天气气候事件往往伴随着异常的气象要素变化。例如，在高温热浪和静力稳定大气环境下，由于大范围的静风环境，造成风力发电机无风驱动，使得风力发电在一定时段内几乎没有可能。在极寒和连阴雨无太阳辐射条件下，会造成太阳能光伏元器件无太阳辐射能可供转换。我国开发可再生能源开发利用规模稳居世界第一，为能源绿色低碳转型提供强大支撑。发电装机实现快速增长，截至2020年底，我国可再生能源发电装机总规模达到9.3亿千瓦，占总装机的比重达到42.4%，较2012年增长14.6个百分点。利用水平持续提升，2020年我国可再生能源发电量达到2.2万亿千瓦时，占全社会用电量比重达到29.5%，较2012年增长9.5个百分点，我国非化石能源占一次能源消费比重已达15.9%。然而，在可再生能源日益成为高占比的新型能源结构中的支柱之时，需要对气候变化带来的新风险给予高度关注。我国应吸取有关国家的教训，强化我国气候韧性能源安全保障能力建设。

极端天气事件特别是极端温度事件如热浪、极寒的应对，往往需要大量的能源储备和调配支撑，因气候变化引发的极端天气气候事件会使未来的能源供给需求呈现出异常复杂的局面。2021年初发生在美国德州的极端暴雪天气造成大面积的电力和供水系统瘫痪，导致居民多日断水断电，甚至有人在家里冻饿致死。德克萨斯州以石油产业著称，被称为美国的“能源之都”，然而该州居民在寒潮来袭之际却没有足够可靠的电力供给，陷入数日没有电力、难以取暖的窘境。美国《华尔街日报》曾刊发评论称“德州对风能的过度依赖使得电网在恶劣天气下更加脆弱”。报道指出，寒潮来袭之际，该州有一半的风力涡轮机冻住，导致风力发电占电力的比重从42%下降到8%。为弥补电力供应缺口，天然气和煤炭发电量有所增加，但这仍无法满足不断飙升的电力需求。《华尔街日报》分析称，美国两党政客数十年以来一直在推动的对可再生能源的补贴，使得电网变得不稳定。与风能相较，煤炭和核能受到更严格的监管，这使德州等多地的燃煤电厂因缺乏竞争力而关闭。过去10年里，全美停止运营的燃煤电厂大约可为6000万户家庭提供电力。此外，许多核电站也陆续关闭。然而，电网对风能和太阳能等间歇性可再生能源的依赖程度越高，在供需发生巨大变化时的稳定性就越低，德州此次的电网崩溃就显示出了可再生能源的风险与局限性。

可再生能源出力不稳定问题是绿色能的另一个短板。毫无疑问，德州电力危机为我国未来的电力供应提供了一个重要警示。在全面减碳的背景下，如何避免出现电力短期短缺问题，是值得关注的重点之一。减碳的关键在于能源转型，即用清洁能源代替现有的化石能源。在“碳达峰、碳中和”目标的指引下，我国能源电力行业将从以化石能源为主向以可再生能源为主转变。然而与传统化石能源相比，清洁能源（如太阳能、风能）在极端天气事件发生时往往难以维续。例如，热浪期间，由于大范围的静风环境，使得风力发电几乎没有可能。极寒期间，风机可能凝冻，太阳光伏也无法出力，清洁能源的供给量将显著下降，必须要有强大的能源供给调蓄系统和网络以及传统能源储备应急供给能力的支撑。可再生能源储能时长有限问题是绿色能源的又一个短板。受限于储能装备，可再生能源现有的储能时长仅为2-4小时。然而在极端天气引发的缺电状况往往持续时间较长，例如造成德州大停电的寒潮，持续时间长达一周。可再生能源的储能和抽蓄在数小时内释放完存量电力或库容，就无法再参与电力供应和调节。若要依靠储能来形成周调节能力，需要强大的储能装备，与现有的2-4小时储能时长是质的差别。

三、建设气候韧性体系是以不变应万变的治理策略

综上分析，在规划与实施我国碳中和进程中，要充分考虑能源供给的气候韧性能力建设。

一要提高全社会对建设韧性气候能源供给体系重要性的认识，把气候韧性能源供给冗余的理念落实在各项行动之中。要加强引导，把韧性气候能源供给能力作为韧性社会、韧性城市、韧性行业、韧性部门建设的一项重要指标纳入安全发展指标体系。要研究制定气候变化背景下，气候韧性能源供给冗余幅度的设置并以此作为建设气候韧性体系的重要冗余指标。二要在国际谈判和国家自主贡献（NDC）中对不可抗拒因素（长时间高频次极端天气事件等）给予考虑。三要在建设多能互补新型综合能源系统进程中，确保煤电这一能源供给“压舱石”的协同配套作用。四要在绿色转型进程中，把气候韧性与冗余保障作为一项任务纳入协同治理工作之中。对传统能源系统绝不能一拆了之。五要推动智慧能源体系建设，推动能源电力全产业链数字化、信息化、智能化转型升级，加强供给侧响应能力，实现源网荷储协调互动调剂作用的发挥。六要研究制定后疫情时代和碳达峰碳中和气候紧急状态应对时代，风险识别、预测预警和应急处置新机制、新体系建设。把在不确定的未来世界中的风险应对作为常态化的事务加以处理。做好绿色能源脆弱性的风险应急防范，对可能发生的风险有效应对法制化、制度化、系统化和规范化。

  来源｜国观智库

  排版｜悦悦

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