今夏,全球多地频现缺电现象。
在国内,受持续高温干旱天气影响,中国水电第一大省四川供电受到影响。根据国网四川省电力公司数据,高温天气导致7月水电来水偏枯四成,8月以来偏枯五成,再叠加负荷增长,致使四川工业企业限电限产。除了川渝地区,安徽、湖北、浙江、江苏等长江中下游多省份也纷纷采取限电限产措施。
与此同时,全球其他国家也出现电力危机,欧洲今年前7个月的水力发电量比去年同期减少两成,挪威、意大利、法国、西班牙等地水电产量骤减,叠加国际局势影响,欧洲多地遭遇电价飙升、电力短缺和频繁停电问题。据国际能源署报告,2022年上半年,全球主要电力批发市场的价格指数达到2016-2021年上半年平均水平的两倍,其中欧洲许多地区的电价增长超三倍。
国内和世界其他国家的缺电现象有何不同?不同省份、不同国家主要发电来源有何不同?缺电现象是否还将持续?存在哪些影响因素?如何应对?通过梳理电力相关数据,南都大数据研究院带你看全球电力系统的变化与挑战。
极端高温叠加干旱触发
在中国,发电的能源以煤炭为主,水能等可再生能源次之。从影响范围看,今年出现的电力紧张主要集中在川渝地区,以及安徽、湖北、浙江、江苏等长江中下游省份。
因我国地势复杂、山川、河流众多,加上近年来环境保护措施的推行,四川等地发电因地制宜,主要以水电为主,今年前7月水力发电量也排全国第一。在今年波及全球的厄尔尼诺现象影响下,西南多地出现极端高温干旱天气,降水量减少,导致水电来水量减少,叠加夏季高峰用电量需求激增,部分地区因此出现缺电、限电的局面。
同时,四川还承担了西电东送、保障沿海地区工业正常生产、居民用电的任务,原来主要支援江浙等华东地区,这些下游省份因此受波及。根据中电联数据,四川今年前7月共送出电量977亿千瓦时,同比增长46.8%,电力输出量位居前三,仅次于内蒙古自治区和云南。
厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强向南都记者表示,今年四川出现的供电紧张属于局部短期现象,中国并未有全局性的电力危机,与去年因“能耗双控”等原因人为限电不同,今年主要受极端高温干旱天气影响,区域水力发电量出现下滑,但电力消费受限区域比去年小,不能以局部代入整体。
8月25日,四川省政府召开电力保供相关会议,会议将事件称为电力保供“遭遇战”,并表示取得了阶段性胜利,同时强调川东川南一些地区高温还将持续,要争取外电支持,还要提前谋划迎峰度冬,挖掘省内煤炭资源增量,继续扩大省外煤炭资源,保障电煤。
根据国家统计局数据,2022年上半年,全国共发电39631.1亿千瓦时,同比增长7%,其中,内蒙古自治区、山东省、江苏省、广东省为发电量最大四省,利用煤炭、石油、天然气等化石燃料产生电能的火电仍占据全国发电主力。
在传统火电之外,核能、风能、太阳能在一些省份也占据相当比例。例如,作为全国核电第一大省,广东省上半年所发核电约占总发电量的五分之一。此外,包括风能、太阳能在内的可再生能源也在一些省份也占到总发电量的10%至15%,如内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区和河南省等。
叠加国际局势影响的电力危机
从世界范围看,受高温干旱影响水力发电的还有欧洲多国。据法国电力公司数据,今年1月以来,在占全国水电装机容量七成以上的地区,水力发电量减少了60%。意大利水电厂所在地河流水位今夏降至70年来最低水平,意大利公用事业联合会统计该国水力发电今年前5月同比减少四成。挪威的水电储备也受冲击,据挪威水资源和能源局数据,该国今夏水库蓄水率低于过去20年的平均水平。
“比较来看,高温是共同因素,但当前欧盟还需应对更多冲击,属于真正的电力危机,这里主要存在两点不同。首先,除了政府执行力问题,不同于中国工业用电大、居民用电小,欧盟的用电比例特点难以让电于民,这是一大差异,如果从工业挪电过来,冲击非常大,应对很难。其次,现在叠加俄乌冲突带来的能源短缺问题,欧盟的油和气受影响,它天然气主要是用来发电的,俄气一断就缺很多。”林伯强分析称。
极端天气整体会推升用电需求,同时,多国电力危机的影响因素不仅是极端天气。国际能源署报告表示,受俄乌局势影响,多国处于能源危机中,电力部门成为受影响最严重的行业之一,这对于正经历严重能源市场动荡的欧洲、新兴和发展中经济体尤为明显,供应中断、燃料价格飙升给脆弱的电力系统带来巨大压力,并导致区域停电事件。
多地电力市场价格持续飙升。数据显示,2022年上半年,欧洲的平均天然气价格是2021年同期的四倍,而煤炭价格是2021年同期的三倍多,推升了许多市场的批发电价。国际能源署全球主要电力批发市场的价格指数达到2016-2021年上半年平均水平的两倍。
由于高昂的天然气价格和供应限制,煤电正在取代天然气发电,特别是在寻求结束对俄罗斯天然气进口依赖的欧洲国家。为了确保俄乌冲突后的能源供应,一些欧洲国家推迟了煤炭逐步淘汰计划,并取消了之前对煤炭的限制措施。以德国为例,作为气候承诺的一部分,德国去年曾计划到2030年逐步淘汰煤炭使用,使用天然气来缓解煤炭和可再生能源之间的过渡,但今年8月,德国能源巨头Uniper宣布将重启原来停用的煤电厂。欧洲多国重启煤电的“回头路”行为遭遇一些气候非政府组织批判。
若局面未有转折,林伯强表示:“如果要从其他地方买油气,也需要基础设施,短期内只能用煤电、核电来替代。他们只能持续到把新的基础设施建好,比如从加拿大进口天然气,把加拿大跟欧盟之间的连接点建好,总而言之,得有替代才能去掉煤炭等能源。”
全球电力消耗逐年增长
据国际能源署统计,全球电力消耗在过去50年里增长近4倍,其中,工业用电占据总消耗量超四成。此外,商业和公共服务用电也占了总电力消耗量的两成。
作为全世界唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家,中国电力消耗的主力是工业生产,高于同期全球工业用电量平均占比。“这是让电于民的结构基础,只要从工业挪出一些给居民,就可以守住民生用电。”林伯强表示。
据中电联数据,2022年1至7月,全国产业用电共41717亿千瓦时,同比上涨1.1%,城乡居民共用电7586亿千瓦时,占全社会用电量的15.4%。在产业用电中,以制造业、采矿业、建筑业等为主的第二产业是用电主力,共计用电32552亿千瓦时,占第一、第二、第三产业总用电量的78.0%。
其中,制造业共用电24281亿千瓦时。化工行业、有色金属行业、采矿、冶炼行业和建材行业是第二产业中所需电量最多的产业。在2022年上半年,化工、有色行业的用电量同比上涨5.2%和2.5%,而黑色行业和建材行业则分别下降4.3%和4.4%。
高技术及装备制造业的2022年1月至7月的用电量同比上涨则超过了传统的四大高载能行业。其中,电气机械和器材制造业同比上涨17.9%,医药制造业同比上涨9%。
电力需求推动煤炭使用量
国际能源署预计,2022 年全球用于电力的煤炭使用量将有所增加,由电力需求推动。该机构能源市场和安全主管表示:“各国政府不得不采取紧急措施来应对眼前的挑战,但他们也需要专注于加快对清洁能源转型的投资,作为对当前危机的最有效持久反应。”
数据显示,以煤炭、石油、天然气为主的化石燃料在过去30年为全世界发电主要能源来源,在2019年占据全球发电量的63.3%。而包括水电、风能、太阳能、地热能和潮汐能在内的可再生能源比例逐年增加,占据2019年全球发电量的26.5%。世界对于传统化石燃料的依赖依然比较严重。
在“双碳”背景下,我国将大力发展光电、风电、水电、核电等清洁能源,从近年数据看,能源结构也在不断调整。根据国家统计局数据,过去十年来,中国原煤生产占比持续下降,水电、核电、风电等一次电力生产占比逐年提升。
国家能源局数据显示,今年前7月,全国新增发电装机容量8443万千瓦,比上年同期多投产1618万千瓦,8443万千瓦相当于近4个三峡电站的总装机容量。其中,风电和太阳能发电新增装机容量同比也有所增加。
中国能源研究会能源政策研究中心执行主任林卫斌指出,满足碳中和目标的能源转型要求大幅度提高非化石能源消费比重,电力系统将呈现深度低碳化特征,预计非化石能源发电比重将由当前的三分之一提高到2050年的84%-90%。此外,为支撑非化石能源规模化发展,能源开发利用模式需要由传统的集中式转向去中心化模式,能源电力系统形态将迎来深刻变革。
统一电力市场体系受关注
值得注意的是,此次四川部分区域限电引起了舆论关于合理安排、调配电量的相关讨论。电网的弹性、兼容性和储电能力受到广泛关注。在2021年,美国得州曾因未接入美国两大电网,本州电网断电、故障时无法尽快从其他州获得电力,导致至少240人因冬季暴风雪而丧生。
中国拥有世界最大的电网,电力装机量和发电量均为世界第一。国家电网在2022年以4606亿美元的收入位列世界500强第三,仅次于沃尔玛和亚马逊。但从各地的资源属性、电力潜能来说,国土广阔、地形、气候、资源差异大,各地发电方式迥异,局部地区短期出现电力短缺的情况并不罕见。
为了应对类似情况,“虚拟电厂”概念今夏被带热,其可以基于大数据调度发电量,提高电网运行效率,多地已提出规划并布局,国内首家虚拟电厂管理中心今年8月26日在深圳成立。据林伯强介绍,“虚拟电厂”并非新概念,早在二十年前就被提出,主要通过节能减排和优化配置,让供需更加紧凑,“目前把这个概念再提出来,新的技术会赋予它不同的使命,会有好处,但其实难以现在极端气候导致的问题。”
在电力紧缺中,加快建设全国统一电力市场体系也备受关注。据了解,南方区域电力市场今年7月23日已经启动试运行,覆盖范围包括广东、广西、云南、贵州、海南等五省区,涵盖电力中长期、现货、辅助服务交易。试运行当天,市场化交易电量达27亿千瓦时。预计今年全年,南方区域电力市场累计市场化交易电量将达到1.11万亿千瓦时,接近广东、云南、贵州三省2021年的全社会用电量总和。
就全局而言,林伯强认为,短中期内,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,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。而中长期面对的是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。