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极端天气夹击电力安全,能源危机求“最优解”

2022-09-07 22:31:18 听新闻

作者:马晨晨    责编:任绍敏

在这些气候变化所导致的众多直接和间接影响中,能源危机是最显著的问题之一。其中,尤以电力紧缺为首。

中国国家气候中心的最新消息显示,今年夏天全国平均气温为1961年以来历史同期最高,全国平均降水量为历史同期第二少。与此同时,高温极端性显著,全国有366个国家气象站日最高气温持平或突破历史极值,约占全国总站数的15.1%。

尽管这个罕见的“燥热”夏天已随凝露始白而终结,但它背后的危机和警示却持续引发讨论。

能源无疑是生产和生活必需品,极端天气下的能源价格波动与电力“紧平衡”同每个现代人息息相关。当气候变化不再是个仿佛“狼来了”的故事,我们距离下一场能源危机有多远,我们为此该做好什么准备?

许多专家都在尝试回答这两个问题,而一个几乎为绝大多数人所采用的框架是:没有人能够预测下一场极端天气或气候事件发生在何时何地,但是它有着群发和高发的显著特征。至今没有一个巨量的能源系统可以同时满足安全、清洁和低廉,但是我们能做的还有很多很多。

减缓和适应是应对气候变化的两大策略

近百年来,地球是否真的在发生以变暖为主要特征的气候变化?这种变化在多大程度上是由人类活动所导致的?

对于这两个焦点问题,数十年来,自然科学界始终争论不休。其中,颇具代表性地位的两大国际组织,IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)的“毋庸置疑”与NIPCC(非政府间国际气候变化专门委员会)的“质疑一切”观点曾几度展开旗帜鲜明的对峙。

2009年哥本哈根气候变化大会前发生“气候门”事件时,部分科学家和媒体对气候变化的关键科学问题提出了质疑,甚至彻底否认IPCC第四次评估报告的核心结论。极端的意见甚至认为,全球气候变暖是一场闹剧和骗局。

对此,时任中国气象局局长郑国光在《人民日报》撰文称,气候变化科学是典型的发展中学科,这是因为气候系统极其复杂,目前人们的认知水平也有限,还不足以回答涉及气候变化的所有科学问题。因此,对气候变化一些科学问题存在不同的认识,甚至是比较激烈的科学争论,也是很正常的。

“我们不能以学术争论的存在为由而否认应对气候变化的重要性和紧迫性,也不能否认应对气候变化行动的艰巨性和现实性,更不能影响应对气候变化的决心和行动。”郑国光称。

这一观点至今仍被中国气象科学研究者广为认可和传播。无论是将气候变化归咎于自然或人类,其所导致的极端天气越发频繁是不争的事实。

最新的IPCC评估报告显示,最近50年来,全球变暖正以过去2000年以来前所未有的速度发生。以极端高温事件为例,目前极端高温发生的频率是工业化之前的4.8倍。同时,气候变暖还将导致大气中水分含量增加,更多的水汽也提高了极端强降水事件出现的概率。

如何在这样的环境下提高应对能力?今年6月,生态环境部等17部门联合印发的《国家适应气候变化战略2035》对当前至2035年适应气候变化工作进行统筹谋划部署,明确“减缓和适应是应对气候变化的两大策略,二者相辅相成,缺一不可”。

与2013年首次发布的《国家适应气候变化战略》相比,该战略的两大特征引发外界较高关注:一是更加突出气候变化监测预警和风险管理,例如提出完善气候变化观测网络、强化气候变化监测预测预警等任务举措。二是更加注重机制建设和部门协调,包括进一步强化组织实施、财政金融支撑、科技支撑、能力建设、国际合作等保障措施。

一位接近决策层的气候领域资深人士对第一财经记者表示,无论是科学研究还是体系建设,应对气候变化工作都存在许多“欠账”要补。一方面,我国对气候变化威胁自然生态系统和经济社会系统的复杂性认识亟待提升,相关理论研究与技术研发也较为薄弱;另一方面,适应气候变化治理体系有待完善,适应气候变化工作尚未全面纳入相关部门、地方工作重点,也未形成“气候系统观测—影响风险评估—采取适应行动—行动效果评估”的工作体系。

“应对气候变化涉及非常广泛的内容,涉及各个行业,从来都不是任何一个部门能够承担的,需要各部门的协调配合以及全社会的通力合作。去年和今年频发的极端天气,说明了这项工作的紧迫程度,我认为也会在实际上影响相关部门和机构提高行动力度。”该人士称。

拉动新一轮能源电力投资的契机

高温、干旱、洪涝、冰川融化、粮食减产、健康威胁、能源危机。

在这些气候变化所导致的众多直接和间接影响中,能源危机是最显著的问题之一。其中,尤以电力紧缺为首。在刚刚过去的8月份,极端天气影响下的川渝地区出现了较大的电力缺口,因此电网暂停了一到两周的工商业供电以保障民生用电。

“现代社会很少听到缺粮、缺水,但是人们普遍可能会担心在特殊情况下的缺电,而且这在世界各国都时有发生。这是因为电是一种很特殊的二次能源,一旦储存,成本就会变得异常昂贵。可以说,它基本上就是即发即用的。这种实时的特性,让它在需求猛增或者发电锐减时,展现出非常脆弱的一面。”华北电力大学能源互联网研究中心副主任王永利对第一财经记者解释。

极端天气往往以“两面夹击”构成对电力安全的围困。一方面,诸如应对热浪、极寒,需要大量的能源储备和调配支撑;另一方面,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。例如2021年初,发生在美国得州的极端暴雪天气导致该州一半的风力涡轮机冻住,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。

以风电、光伏为代表的可再生能源,高度依赖风力资源和太阳辐射资源的多寡,这也成为其在极端天气下表现不稳定而备受“诟病”的原因。

复旦大学发展研究院大气科学研究院高级工程师、世界气象组织天气与减灾服务司前司长汤绪曾撰文列举高比例可再生能源可能带来的种种“麻烦”:例如,热浪期间,由于大范围的静风环境,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。然而极端天气引发的缺电状况往往持续时间较长,例如造成得州大停电的寒潮,持续时间长达一周。若要依靠储能来形成周调节能力,需要强大的储能装备,与现有的储能时长是质的差别。

华北电力大学经济管理学院教授袁家海对第一财经记者表示,除了出力不足,极端天气甚至会对可再生能源造成不可逆的损害。以光伏为例,光伏发电组件的理想工作温度为25℃左右,气温每升高1℃,输出功率就会降低约0.35%,光伏电站的发电量也会降低0.35%左右。因此,尽管夏季光照条件好时能产生更多的电能,但极端高温不仅影响光伏组件的功率和性能,同时对光伏逆变器等光伏元器件也可能造成伤害。

与此同时,多位受访专家认为,电力紧缺不应被引申为新旧能源的矛盾,而是应被视为拉动新一轮能源电力投资的契机。源网荷储、多能互补,是应对极端天气、地缘政治、经济周期等多重因素影响下能源危机的“最优解”。

平安证券研报分析称,一个稳定的能源体系应当具备多样化与协同互补的特征,新、旧能源独木难支,缺一不可。现阶段,能源需求越发高涨,以旧补新路径清晰。

该研报认为,发展新能源是提升能源多样性的必由之路,风电、光伏设备制造企业及上游原材料生产供应商具有长期景气度。火电需求稳定,以旧补新之下电力市场改革将继续推进,火电发电企业的盈利模式也将随之丰富,这将对火电企业、火电灵活性改造上游设备生产商带来一波新的机遇。

“极端天气下的电力供需平衡,要通过加大软件和硬件投资建设才能从本质上解决问题,而不是单靠所谓涨电价或者某一种手段能够达成的。在这个过程中,除了新能源和火电以外,再电气化下的电网改造和抽水蓄能电站等投资建设,同样存在较大的投资潜力空间。”中国能源研究会能源与环境专委会秘书长王卫权对第一财经称。

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