A 全球范圍可再生能源正逐步替代傳統能源

 

2016年9月20日，國際能源署(IEA)在北京發布的《2016年世界能源投資展望》宣稱：“化石燃料在能源供應領域依舊占據主導地位，但是投資流向顯示了能源系統的重新定位。”該報告認為，2000年以來，除2009年外，全球能源領域的投資一直呈現增長態勢。截至2014年，全球對煤炭、石油、天然氣等傳統化石能源的研發和生產投資額增長近兩倍，而對太陽能、風能等可再生能源的投資額增長近3倍。2015年，全球能源投資結構比例為：石油天然氣(上下游合計)占總投資額的46%，電力(發電加電網)占37%，煤炭開采及運輸占4%。全球在石油、天然氣和煤炭領域的總投資額同比下降18%，這種趨勢今后將持續。

 

2015年，全球電力總投資額為6920億美元，電網、常規發電和可再生發電的比例分別為14%、7%和16%，可再生發電的投資額為2950億美元，是常規發電投資額的230%。上述報告明確提出：可再生能源發電的增量已超過全球電力需求的增量。也就是說，全球新增電力的需求完全可以被可再生能源發電的增量滿足。全球可再生能源發展速度并沒有明顯減緩，逐步替代傳統常規高碳高風險能源發電的進程不可避免。

 

中國煤炭消費量見頂回落。中國的能源消費結構中，煤炭占比超過60%，是典型的高碳能源結構，中國因而成為全球第一的煤炭消費國和第一的二氧化碳排放國。而隨著“三去一降一補”政策的強力推進，鋼鐵、水泥等用煤大戶逐步去產能，其用煤量在2013年基本見頂。預計到2020年，中國一次能源消費總量為45億噸標準煤，其中煤炭消費量降為32億噸，甚至低至30億噸，意味著2020年中國煤炭消費量比2013年再降10%以上，這將成為全球能源轉型的決定性因素之一。

 

美國石油消費量見頂回落。雖然中國原油進口量超過美國，但美國仍是全球第一石油消費大國，其原油消費占比高出中國60%。美國石油消費60%以上為汽車用油，近10年持續不斷的技術進步推動汽車能源效率大幅提高，平均單位油耗里程增加40%，進而導致石油消費量見頂回落。

 

2016年7月11—12日，美國能源情報署在華盛頓召開“2016 EIA能源大會”，業界領袖、政府官員和學界精英的上千人參會。會議公布的數據表明，美國輕型車、中型車和重卡日均消費石油1100萬桶，占整個交通領域石油消費量的81%，占一次能源消費總量的23%，成為絕對的石油消費最大領域。不過，全美交通運輸行業的石油消費已于2006—2007年見頂，日均約1480萬桶。2008年次貸危機以后，輕型車銷量觸底，2009年不足1100萬，隨后逐步回升，至2015年，創歷史新高1750萬，但石油消費量仍維持下降趨勢。按奧巴馬政府的規劃，2017年輕型汽車能效為36.6英里/加侖，2025年要達到54.5英里/加侖。

 

歐洲天然氣消費量見頂回落。歐洲與北美是全球主要的天然氣需求市場。2005年，歐洲天然氣消費量為10935.5億立方米，而到2015年，降至10034.6億立方米。此外，2016 年，全球天然氣消費量增加630億立方米，增幅為1.5%，低于2.3%的10年平均水平。歐洲、北美天然氣消費量分別占全球消費總量的29.1%和27.3%。歐洲需求量占比逐年下降，緣自近年來經濟發展放緩，更源自低碳環保政策推動可再生能源快速發展。

 

B 特朗普政府可能大幅削減對新能源的支持

 

美國傳統能源政策“變卦”。1882年，英國在全球首先建成使用燃煤發電而引領工業革命。2017年4月21日，英國首次全天24小時實現無燃煤供電，并計劃2025年前淘汰燃煤發電。此外，美國煤炭消耗量也在2008年創歷史紀錄后逐級回落，至2016年，燃煤發電消費量下降35%，創1984年以來的最低水平。然而，新當選總統特朗普在競選宣言中力主重振美國煤炭業，呼吁勘探開發化石能源，減少環境監管，取消奧巴馬政府對能源行業的限制，廢除美國環境保護署旨在限制燃煤電廠碳排放的清潔能源計劃。特朗普的5000億美元基建投資有望落地，政府未來可能大幅削減對新能源的支持。2017年6月1日，特朗普宣布美國將退出《巴黎協定》。最大燃煤需求負增長的美國，未來需求增長將一舉轉負為正，預示著全球煤炭大周期將重啟。

 

傳統能源出口現行體制穩定。化石能源是俄羅斯政治和經濟穩定的基礎，專家層面幾乎從未研討過“經濟脫碳”。普京總統多次明確表示，新開油氣田對俄羅斯經濟穩定和大國前景至關重要。大多數俄羅斯精英人士視氣候變化為機遇，認定氣候變暖和北極融冰將使俄羅斯獲得更多的能源。石油輸出國組織(OPEC)成員伊朗、伊拉克、阿爾及利亞、尼日利亞、委內瑞拉等以及非OPEC產油國阿曼等，其經濟、政治和基礎設施規劃完全建立在油氣資源出口之上，許多傳統產油國雖然正式支持《巴黎協定》，但減少或停止油、氣出口的意愿并不高。要滿足《巴黎協定》就必須現在開始轉型，否則到2050年全球碳排放量減少80%—90%的目標根本不可能實現。在此背景下，國際合作應對氣候變化進展緩慢。加上美國缺席和“開倒車”，未來全球新能源開發面臨諸多不確定性。

 

多數新能源的前期開發都是資本密集型，隨著時間的推移和集約化效能的積累，運營成本才會降到低于傳統能源的水平。與以化石燃料為基礎的經濟恰好相反，由于帶有一定的公益性質，新能源開發的資本回收期較長，故全球流動性收緊也直接影響新能源開發的投資需求。創新固然重要，傳統的政治經濟體制也需正常維系。新能源應用增長還會對基礎設施拓展和運營、商業模式、能源市場和跨境能源流動以及國家戰略、與能源有關的合作與沖突模式產生重大影響。如德國因大批量安裝屋頂太陽能光伏電池板，大大降低了現有電力供應商的市場份額，已經為能源價格帶來負面影響，并在附加電力投資方面給鄰國造成了負擔。

 

傳統能源需求增量整體攀升。除了出口國意愿，進口國態度同樣重要。Wind的數據顯示，2015年，全球煤炭需求增量整體攀升，包括澳洲、西班牙、荷蘭等發達國家已經加入需求增長行列，以印度、印尼、越南、馬來西亞、菲律賓等國為首的南亞、東南亞更成為全球煤炭需求的新增長點，該地區人口約20 億，能源消費存在很大的發展空間。

 

C 技術瓶頸和市場機制制約新能源開發利用

 

將傳統的自然能源轉化為電力，是第二次工業革命的標志性成果。煤炭、石油以及天然氣等傳統能源，由于其資源的有限性，都只能是人類文明進程和能源開發史中的“過客”，只有便于轉化和傳輸的電能，才能成為人類生活不可或缺的“伴侶”。

 

發電側與用電側不匹配引發棄風、棄光、棄水現象。電力難以儲存，發電側與用電側必須相匹配，而新能源的發電側受到資源不可控和天氣、晝夜、季節、豐枯水、天體運行等自然條件的影響，經常出現波動性、間歇性、隨機性和弱可控性，電能質量也會派生頻率、電壓等一系列問題。這時候，發電量過剩，就會受制于“儲存”和“傳輸”等瓶頸，導致新能源從規模化生產供給到高效率應用消化之間不協調不匹配，進而引發電量大于電力系統最大傳輸電量和負荷消納電量的棄風、棄光、棄水現象。

 

近年來，中國新能源發展步伐加快，水電裝機持續增加，風電、太陽能光伏新增裝機量雙列全球第一。2014年，中國占全球風電總裝機容量的31%，體量相當于美國的兩倍。至2014年年底，中國水電、風電、光伏發電總裝機分別為3億千瓦、9581萬千瓦、2428萬千瓦，可再生能源發電裝機占全部電力裝機的1/3，較2010年同期增長67%。不過，在此過程中，新能源發電中的棄風、棄光、棄水問題同樣引人注目。

 

2016年，中國棄風電量達497億千瓦時，超過三峽全年發電量的1/2，全國平均棄風率為17%，甘肅、新疆、吉林等地更是達43%、38%和30%。水電大省四川，2016年的調峰棄水電量為142億千瓦時，相當于全省全年8000多萬人口生活用電量的40%，同比增長四成，創5年來的新高。

 

從深層次看，“三棄”現象透視出：其一，現行電力發展、調度和運行模式很大程度上延續了傳統方式，不適應新能源開發的需要，無法保障新能源發電優先上網;其二，電源電網統籌協調不足，水電、風電、光伏開發投產主要集中在西部低負荷地區，電力輸送通道建設進度、輸送容量等技術能力都難以滿足新能源輸電需求;其三，傳統的電力供需市場化程度低，電力體制改革未完成，大量自備電廠不承擔電力調峰責任，輔助服務機制不健全。電網企業既擁有獨家買賣電的特權，又能通過下屬電力調度機構直接組織協調電力系統運行，擁有電網所有權和經營、輸電權，其壟斷性不利于市場主體自由公平交易。

 

儲能技術成為下一輪能源革命的突破口。2016年美國能源部的《正在發生革命》提出，燃料電池、電網端儲能電池、能源管理系統正在成為革命性改變的新興技術。IEA的《世界能源投資報告》顯示，自2010年以來，電網側電池儲能投資增長10倍，是電網投資增長最快的領域，也是匹配可再生能源發電快速增長的剛需投資。該報告還認為，2015年，儲能投資總量為100億美元，不算太多，但過去幾年一直保持著10%的年增長率，是全球能源投資增長最快的領域。從10億美元到100億美元和從100億美元到1000億美元，相同的都是10倍的增長，但100億美元和1000億美元規模效應的影響則完全不同。人類社會發展正在進入比工業文明更先進的“儲電文明”時代。

 

D 新能源開發中安全問題不容忽視

 

太陽能受制于晝夜、陰雨、光照條件，風電受制于季節性風力風向問題，水電受制于枯水豐水期和天體運動引發的潮汐現象，核能發電的產量最穩定、投入產出比最大。當前，核能發電量已占比全球發電總量的16%。不過，其潛在的輻射泄漏也成為新能源開發中最大的風險。上世紀50年代至今，核能60多年發展史上出現了較為嚴重的三次事故。

 

美國三哩島核事故。1979年3月28日凌晨4時，美國賓夕法尼亞州首府哈里斯堡東南的三哩島核電廠因人為操作失誤和機械故障引發核反應堆堆芯熔化事件。雖未造成人員死亡和大規模放射性泄漏，周邊約14.4萬人撤離后不到1個月幾乎全部返回原住地，但作為史上第一次核事故被各國媒體報道，加深了民眾對核能的恐慌，也觸發了西方反核的潮流，使反核成為環保人士的工作目標之一。

 

蘇聯切爾諾貝利核事故。1986年4月26日凌晨，距烏克蘭首都基輔130公里的切爾諾貝利核電站4號機組在一次安全試驗中，為達到試驗計劃的功率，超出運行規程限制，將保證反應堆安全的控制棒提出，為避免反應堆自動停堆還切除了部分保護系統。之后，因堆芯功率暴漲，溫度急劇上升，控制棒管道變形無法插回控制棒。至此，反應堆失控，堆內蒸汽壓力瞬間提升，全過程僅8分鐘就導致蒸汽爆炸，所有放射性物質全部釋放，引發30多處大火，烈火中5%—30%的放射性物質隨風擴散到歐洲大部分地區，其輻射當量超過廣島原子彈400倍，直接受輻射塵污染面積達20萬平方公里。現場200多人因遭受高劑量輻射送往醫院急救，其中134人患急性放射性綜合征，28人死亡。曾參加一線搶險的60萬軍民中，事故發生4年后5000多人去世，20年后6萬人去世，另有16.5萬人不同程度致殘。1986—2000年，約35萬的烏克蘭、俄羅斯、白俄羅斯等地居民被迫遷離家園。

 

日本福島核事故。2011年3月11日14時，日本東北部太平洋海域發生9級地震，距離東京270公里的福島核電站自動開啟緊急停堆系統。約30分鐘，反應堆自動停堆。成功經受9級地震的沖擊后，水泵持續提供冷卻水來冷卻堆芯余熱，以確保安全。然而，1小時后，地震震毀輸電塔，導致核電站失去外部電源，用于冷卻堆芯余熱的水泵停機，應急柴油機啟動供電使水泵能續供冷卻水。50分鐘后，再遭海嘯襲擊，高15米的海嘯將兩臺應急柴油機淹沒，場內緊急備用電池(UPS)可供8小時電力，其間，搶險人員始終找不到另外的緊急電源。及至UPS電源耗盡，堆內水燒成蒸氣，熔化燃料棒，放射性物質釋放，最終演變為氫氣爆炸炸毀反應堆廠房，放射性物質外泄。福島核電站承受了有史以來最嚴峻的自然災害挑戰，約1.7萬人遭受不同程度的累積輻射劑量，20—30公里內逾15萬居民撤離家園。福島核電站的做法一定程度上證明了核電站防護能力已經提升。

 

核武庫隨時潛在毀滅性威脅。由于核能威力巨大，被廣泛應用于各類武器裝備，如作為航母、潛艇的動力系統和導彈、炸彈的彈頭部位。美、俄兩國現有核武器可毀滅全人類上千次，核毀滅的威脅隨時游蕩在陸地、海洋和天空。2007年9月，一架B-52戰略轟炸機在美國上空飛行3個多小時，機上掛載6枚要運往路易斯安那州銷毀的核彈，每枚導彈重1.68噸，相當于長崎原子彈的10倍威力。法律嚴禁下，6枚核彈頭居然輕松獲批上天，與此相關的兩名高官被撤職查辦。

 

在海上，目前，擁有或能生產航母的國家包括五個常任理事國和西班牙、意大利、日本，核潛艇只有美、俄、法、英、中、印6國能夠建造。美、俄(蘇)、英、法均發生過核潛艇反應堆系統事故。

 

1954年9月—2012年10月，美國的151起核潛艇事故中，由反應堆系統引發的有12起。1963年4月長尾鯊號核潛艇在威爾金松海溝進行深潛試驗時突然大量進水，最終沉入2000多米深的海底，艇上160名艇員全部喪生。2005年，舊金山號核潛艇在水下300米途經加羅林群島時撞上高2000多米未標注的海山。2009年，英國前衛號核潛艇與法國凱旋號核潛艇在大西洋水下相撞，兩艇均攜帶核導彈。2012年5月，美國邁阿密號核潛艇在緬因州樸次矛斯船廠的船塢兩次起火，事后查明是一名船廠雇員與女朋友吵架后故意縱火，核潛艇因火災損壞的修理費高達4億美元。

 

1960年10月—2011年12月，俄(蘇)的119起核潛艇事故中，由反應堆系統引發的有28起。2000年8月，庫爾斯克號戰略核潛艇演習中因魚雷倉兩次意外大爆炸被困于巴倫支海底480英尺深處。雖未攜帶核武器，但動力系統的核反應堆隨時存在核泄漏危險。10艘救援艦艇和戰艦在失事地點的營救全部失敗，潛艇上130名軍人全部遇難。幸好海軍大尉阿爾亞波夫及時指揮，開啟了核反應堆事故保護系統，避免了核泄漏發生。

 

能源格局轉型是歷史發展的必然。無論面臨多大的挑戰和風險，新能源都必將開創全球能源市場的嶄新天地!