兼顾能源安全与低碳转型的短、中、长期之策
兼顾能源安全的低碳转型需有长短期之策
文 | 林伯强
今年的极端高温席卷全球。一位德克萨斯州立公园的警官正走过德克萨斯州圣安吉洛的O·C·费舍尔湖的湖床。
图/纽约时报
近来，中国高温天气呈现出持续时间长、范围广、强度大的特点，部分区域电网的用电需求达到最高负荷。与此同时，四川盆地到长江中下游地区干旱频发，以水电为主的四川降水量明显减少，造成了局部地区面临电力缺口加大的问题。这引发了政府对能源稳定供应的高度重视。目前，有关部门已经打出加强电力保供的“组合拳”，从供给侧和需求侧两方发力，同时协调跨区跨省余缺互济，这些行动均突出强调了全力保障能源安全的重要性。
结合“双碳”目标来看，当下中国主要面临能源低碳转型与能源安全稳定供应两大挑战。需要尽快认清不同阶段的主要问题，并对症下药、逐一解决。
短中期：加强电网建设，发展电动汽车
从短中期来看，中国能源安全的主要挑战是极端天气引发的局部能源供应不足以及石油对外依存度较高。
一方面，今后出现极端天气的概率很可能还会增加，气候风险对于能源供应是一个重大挑战。为了应对极端情况下的能源短缺，电网智能化建设、促进省际电网互联以及推进多元化电力结构可能是有效的措施。
首先，通过有序用电的方式能够有效快速地解决高温天气导致的电力负荷突升的问题，如果可以利用智能电网调节居民和工商业用电比例，则可以减少仅通过行政调整存在的一些弊端。在极端气温下，居民用电负荷波动性大，但持续性不强，对工业企业实行有序用电，可以暂时缓解电力供需紧张，保障居民用电。所以，对于电网基础设施的前瞻性规划和投资变得更加重要。需要考虑到极端的气象条件可能产生的影响，让电网变得更具“弹性”且具备智能化特征。
其次，电网设计应该从系统、互联的角度出发，尽量避免独立电网的出现，通过区域系统互联电网，各区域之间调配、传输电力，既可以减少局部停电或供应不足带来的损失，还可以在新能源装机快速增长的情况下保障消纳问题。
最后，丰富电源种类、更灵活地发挥煤电压舱石的作用，这些对于稳定极端情况下电力供应而言都是重要的保障。
另一方面，中国目前的石油对外依存度较高，俄乌冲突等事件容易对我国能源供应构成一定挑战。虽然中国石油供应长期以来十分稳定，但是地缘政治冲突、贸易风险对石油供应的影响仍不可小觑。众所周知，俄乌冲突发生之后，欧洲能源供应面临巨大的难题，欧洲面临严重的能源短缺，而且其短期难以找到充足的油气能源供应来替代。目前，居高不下的能源价格已经严重影响到了欧洲社会经济的发展。
具体到中国来说，目前我们的油气在能源消费中的占比不到30%，油气供应短缺的影响相对可控，但是石油安全供应问题仍然不可忽视。“双碳”目标主导的低碳转型给中国降低石油依存度提供了具体的解决方案。在转型过程中，电动汽车对于减少二氧化碳排放发挥着重要作用，同时能够通过加快电动汽车对燃油汽车的替代来降低石油对外依存度。因此，短期内中国的能源安全主要还是通过大规模发展电动汽车进行石油替代，利用电源侧的清洁化和用电侧的电气化合力降低石油对外依存度。
中长期：加大储能配比，改革电价机制
从中长期来看，中国的能源安全需要确保电力系统的安全稳定供应，尤其是风电、光伏发电占比较高以后电网的安全运行问题。为了实现2060年碳中和目标，风电、光伏最终在一次能源结构中的占比大约需要达到65%-70%之间。如何将出力不稳定的风电、光伏转变为稳定出力的电源，这将是保障能源安全的重大课题。
从中长期视角来看，中国的能源结构将转为以新能源为主体的低碳能源结构，能源安全应该更加关注风电光伏不稳定带来的电力系统的稳定保障问题。具体来说，中国目前仍然以火电为主，风电、光伏发电占比低于10%。所以，在风电、光伏出力出现较大波动时，可以通过稳定的火力发电等方式进行互补。在这种情况下，风光配储的规模较小，而且发挥作用不大，因此对电力系统的智能化程度和储能的发展要求不高。
但是，在中长期规划中，“双碳”目标要求风电光伏等新能源的发电占比达到65%以上，甚至将近70%，煤电发电在电力系统中占比将大幅度下降，只能在配备CCUS（碳捕获、利用与封存）的情况下作为“压舱石”进行应急。此时打造一个稳定的低碳电力结构，需要配备大规模储能以及智能化的电网管理系统。
应对未来风电光伏大比例接入后的电力安全供应问题，需要考虑未来电力系统的稳定。具体来说，在以风电光伏为主体的新能源电力系统中，发电端整体成本可能会随着装机规模扩大和技术创新而逐渐下降，而输配电侧为了保持电力稳定供应可能面临越来越高的成本，未来电力系统的总体成本可能更多集中在稳定电力供应方面，而这些成本将随着新能源电力系统和储能系统的快速增长而不断扩大。目前电力系统内部难以消化转型成本，需要外部的参与，让用户和消费者逐渐参与到稳定供应的成本分担中来。
总结
在“双碳”目标转型进程中，如何全面保障能源安全将会成为社会经济发展的重要议题。从时间维度来看，兼顾能源安全的低碳转型需要将能源安全分成短中期和中长期两个时间段。
短中期内，针对极端天气引发的局部能源供应不足以及石油对外依存度高的问题，应从电网建设、电源多元化以及发展电动汽车等方面进行应对。而应对中长期面对的风电光伏大比例接入后的电力安全供应问题，需要将能源转型作为一个系统工程，从生产侧和消费侧同时发力。在生产侧加大储能配比，为风电光伏提供稳定的保障；在消费侧，需要逐步改革电价机制，让消费者更多参与电力稳定供应。总之，需要“先立后破”，谨慎地在保障能源稳定供应和实现“碳中和”目标之间寻找平衡。
视觉：李盼
监制：李俊虎