2022年,全球迎来罕见高温天气,连续的高温天气导致了一连串的问题,干旱、山火、水位降低、用电激增,再加之前期俄乌冲突导致的能源价格高企,激化了能源矛盾。2022年8月26日,欧盟宣布将召开紧急会议应对能源危机。我国也面临同样的问题,更关键的是连续的新能源建设后,似乎能源危机并没有改善,甚至增加了,这是为何?空间、时间、能源结构错配是关键,对此我们做逐一的思考。
高温产生的影响是连锁反应的,牵一发动全身
2022年,极端高温天气几乎影响了整个北半球。7月中旬以来,葡萄牙局部地区录得创纪录的47摄氏度高温。法国、西班牙、希腊、克罗地亚和阿尔巴尼亚等国都发生严重山火。我国也是发生了类似的情况,40摄氏度以上的高温城市诸多,部分地区也引发了山火。
显然高温不仅仅是温度高,还会有连锁反应。首先,直接的影响就是干旱。在2022年的夏季中,欧盟国家及英国,44%的土地处于“干旱预警”状态,9%的土地处于“干旱警告”状态,粮食收成不容乐观。高温天气加剧粮食危机。在高温天下,农业也将会受到重大影响。
意大利农民联合会预计,2022年的高温干旱将让全国30%的农业生产和波河流域一半的畜牧业面临风险。而莱茵河、埃布罗河、隆河都出现不同程度的水位下降。莱茵河在科隆附近观测点的水位降至15年来最低值。在欧洲的前几轮热浪中,小麦来不及收割,损失了大部分收成,而且高温天气导致天气干旱,水分蒸发,土壤干裂,影响农作物生长。之前受俄乌冲突影响,全球粮食价格已经有过一波反弹,如今高温势必导致农业活动的负面影响,这个将直接导致通胀,也会影响到能源结构的因素。
高温还会导致用电需求激增。超9000万美国人处于高温警报之下,美国东北部和中南部地区气温或超40.5摄氏度,中部部分地区气温升至43.3摄氏度。以英国为例,由于气候因素,过去很多家庭没有安装空调,但在今年的热浪下,英国空调和其他冷却系统的需求飙升,也意味着更多电力资源需要被用于制冷,势必影响到冬季能源的储备。
由于高温和缺少降雨的干旱,水源减少后,相关的发电就会减少。地处欧洲南部、气候更炎热的意大利,15%的电力需求来自水力发电,随着高温来袭,持续少雨让意大利河流严重缩水,为了优先保证电力供应,北部超过170个市镇已经或者准备实施用水配额制度,禁止居民将水用于生活必需和医疗之外用途。
不要小看高温导致水资源的减少的影响。实际上,对于金属矿物资源而言,由于其生产过程中十分依赖于电力和水资源,比如,铜冶炼作为高耗能产业,每生产1吨精炼铜需要消耗约1吨标煤和5~10吨水资源,更不用说其冶炼过程还将产生各种污染物。而根据IEA的数据显示,全球铜矿和锂矿的主要供应区域存在较大的气候风险和水资源匮乏的风险。说白了,这也直接影响到了新能源汽车的成本,间接提升了新能源价格。
实际上,欧洲地区天然气、水力和核能是电力来源的“三驾马车”。高温天气下,降水量减少导致河流水位降低,水力(水电约占欧洲电力供应量的16%)和核能发电能力受限(核电也会因为河水减少而导致降温系统受影响),导致电力供给受限,价格大幅抬升。如果是平时,此时自然需要加大天然气发电。但由于年初俄乌冲突引发的金融制裁后,俄反制导致欧天然气价格飙涨。而高温天气又导致用电量骤增,发电量降低,导致一切形成了负面循环。
那么,夏天结束了,这一切就能改变了吗?并不是如此。因为欧洲冬季对电力和能源的需求量更大,天然气的消耗量是夏季的数倍。如果欧洲不能及时缓解能源供需矛盾,能源危机有可能愈演愈烈,冬季时,一切只能更加严酷。尤其是电力不够,有些国家也不得不动用冬季的天然气储备(在俄罗斯停止对德国的天然气供应后,德国能源巨头Uniper已开始使用其冬季天然气储备。为了限制能源消耗,即便遭遇高温,德国仍然采用限电、限水、关闭泳池等手段),还不够,怎么办?一些欧洲国家已经重启了煤电。
长效机制解决与短期困境的难题
近期,德国、意大利、奥地利等国都相继表示,将增加燃煤发电量,或重启已经关闭的煤电厂,应对眼下的能源危机。煤电导致大量碳排放,只会加剧全球变暖,这是一个负循环。新能源系统最大的特点是“远水救不了近火”,欧洲推进新能源背后就是为了尽快摆脱在传统能源方面对于俄罗斯等国的依赖,但能源的高价格和高温影响,导致其很难支撑,不得不呈现能源上的倒退。
电力行业是我国最大的碳排放部门,碳排放量占全国碳排放总量的40%以上。随着经济不断发展,电力需求还将逐年保持一定比例的增长。提高非化石能源发电量成为节能减排的重要途径。低碳发展须大力发展太阳能光伏、风力发电、水电等新能源产业,做到在产能环节的低碳减排,除了在产能上低碳,还需要在用能过程中低碳减排,包括建筑用能过程中的碳排放,交通、工业方面的碳排放等。但这些很难在短期内实现。
2021年四季度开始,我国也是多次呈现煤炭为首的传统能源危机,而我国的风光伏是连续多年大幅增长的,为何新能源大幅推广,还是难以解决呢?因此,我们需要明确新旧能源的优劣点。
第一,煤炭、石油天然气等,传统能源实现相对简单,可以快速提供能源,投入就有产出,而且从短期来看,新能源不可能全部替代传统能源,毕竟风光伏等投入大,收回成本的时间周期长。但从大趋势角度,碳中和、碳达峰,传统能源使用必然是减少的。所以,长期和短期的矛盾始终非常突出,如何抉择?
第二,从新能源角度来看,这几年实现的电价是逐年下降的,实现平价上网,对传统能源有了冲击;但随着风光伏热度提升,导致上游资源价格提升,也带来了新能源项目收益率下降,因此,投资热情也有所下降。所以,新旧能源之争,最大的问题是短期与长期因素的矛盾。如果没有短期的因素困扰,那么太容易选择了,新能源会有直接的推动;但当短期因素冲击时,长期因素就变得有点“尴尬”。显然,这需要各国管理层做出来一个抉择,短痛或长痛,都有考验。
新旧能源之争是成本与收益的考量
根据IEA在《到2050年净零排放:全球能源部门的路径演绎》中的测算:在2020年至2050年期间,全球电力需求将增长80%。全球超过85%的电力需求增长来自新兴市场和发展中经济体,主要来自可再生能源的强劲增长。而无论是在发达经济体还是新兴市场,煤电的使用量都将大幅下降。但实际上,2021-2022年,煤电一次次被很多地区重启,就是因为短期能源危机的紧迫性。
2022年的政府工作报告提出,“要确保能源供应,就必须推进能源低碳转型。事实上,从我国‘能源双控’政策的提出,到各种新能源技术应用场景的大规模落地,其本质就是在推动能源低碳转型。”第三次能源革命的特点是以可再生能源代替不可再生能源,以低碳能源代替高碳能源。而2022年来的能源危机较为复杂,有人为的因素,比如说俄乌冲突导致的涨价,是这一次引发欧洲能源危机的关键;也有天灾,疫情、高温等,但更关键的能源因素从来不可能在短期解决,而危机出现时,往往只追求短期解决,这就是问题。
所以,很多人都在困惑,为什么连近年来全国以风电、光伏为代表的新能源占比逐年提升,但能源危机总是不期而遇?实际上,对于新能源而言,可以较大程度选择获取能源的空间,但在时间上却无法掌控:很容易出现发电侧与需求侧负荷不匹配的情形,这也是新能源系统不稳定、短期低效的来源。
具体来说,我国的大型新能源基地,都不同程度存在配套电网能力不足、时序衔接不匹配,跨省跨区通道建设滞后等问题。风电、光伏等能源丰富地区,大部分都在西部,自身对电量消耗很有限;而东部对电量消耗巨大,但自身又没有发展新能源的条件,所以这就导致了一种错配。面对新能源大规模、高比例发展带来的压力,国内普遍采用电化学储能作为配套储能方式。这种储能成本高、寿命短、产品单一,未能形成短时、中时、长时不同周期、不同技术路线的综合效益,所以也很难解决东部发达地区集中用电需求。
新技术的应用却往往会在初期带来负的净能源,以光伏的建设为例,有数据显示,建设1MW容量的光伏所需要的硅片、电池片以及组件耗电达到43.45万千瓦时;同时需要消耗12.9吨的铝材,在所有能源中是最多的,而电解铝的制造是相当耗电的。而1吨电解铝的耗电量为13350千瓦时(能耗最低要求),这意味着1MW光伏电站建设好了以后,其净能源为-60.67万千瓦时,也就是说电站满负荷运营至少6个月才可能收回成本。
此外,尽管新能源的装机容量增长很快,但实际应用中,新能源的电力产出存在不稳定和“低效”的问题,如风力、光照最强的时候却不是用电最高峰,这就会导致时间上的供需错配问题(类比传统资源存在的空间错配问题)。那么,要解决上述新能源发电和实际用电的时间错配问题,储能的重要性不言而喻。
储能是指通过某种中间介质将能量以某种形式暂时储存起来,从而能够在需要的时候以特定形式释放出来的过程。如物理储能(抽水蓄能、压缩空气等)和电化学储能(以各种电池为主)。而根据CNESA,以中国某个工业园的分布式光伏储能项目为例进行测算:该项目的初始投入约为1.5亿元,而每年的运维成本约30万,但每年可以根据峰谷电价差节省电费约1900万元,因此理想情况下的预期投资回收期约8年,与光伏收回成本周期一致。所以,整体来说,新能源投入还是长期因素更明显,不过一旦过了这个周期,后面的收入是持续性,这个和传统能源的一次性消费就会差别巨大了,就看能否熬过这个前期因素。
综合来看,如果传统能源的适度短缺的确有助于新能源的快速替代,但一旦出现过度短缺,则明显不利于新能源发展,因为人们只能短视去重新购买传统能源来解决问题,短平快,这势必导致传统能源价格高企,而这会带来通胀提升,同时导致货币政策紧缩,这使得十分依赖于资本成本的新能源系统面临更长的投资回收期。
实际上,当能源错配的程度越严重,导致能源价格大幅上涨时,不是要大力新建新能源项目(因为回报周期过长,越投资见效周期越长),而是应该考虑增加储能的投资,这个会快速有效果,将已经建设的新能源体系的效率提升,只要度过了局部危机,就能够进一步加速新能源的收益周期。这个逻辑其实类似于传统资源空间错配的资源运输(如油运、煤炭运输),只能解决了新能源项目时间、空间上的错配,将储能搞好,就能够让新能源释放自身优势。
作者:玉名,投资达人,微博知名财经博主,财经撰稿人,著有《日历买股法》《解套第一课》。