目前,大力發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為中國應對氣候變化、保障能源安全、治理環(huán)境污染的重要政策導向。眾所周知,可再生能源的利用依賴于諸如降雨、風速、日照、溫度、濕度等氣候要素的大小與穩(wěn)定度。例如,降雨量太小,水電站的利用效率低,發(fā)電量小,無法大規(guī)模進行電力生產;降雨量太大,進而造成水災、洪災、泥石流等現(xiàn)象,同樣不利于水電站的正常運轉。在此背景下,氣候變化及其極端氣候事件對可再生能源系統(tǒng)運行存在哪些風險,又如何規(guī)避呢?
不可否認,推動能源轉型已成為一些國家的政策導向。全球能源轉型的基本趨勢是從傳統(tǒng)化石能源為主逐步向以清潔低碳能源為主的可持續(xù)能源的系統(tǒng)轉變,這一轉變急需可再生能源的發(fā)展。歐盟在其2011年12月發(fā)布的《2050年能源路線圖》白皮書中預計,到2050年,其可再生能源占全部能源需求的比例將從目前的10%上升到55%以上。隸屬于美國能源部的國家可再生能源實驗室(NREL)2012年發(fā)布的報告《可再生能源發(fā)電前景研究》指出,可再生能源可滿足美國2050年80%的電力需求。
自2005年以來,中國實施了一系列促進可再生能源發(fā)展的法律、法規(guī)及扶持政策。僅2013年,國務院、國家發(fā)改委、國家能源局、國家海洋局等就發(fā)布了二十多條與可再生能源發(fā)展有關的法規(guī)、條例等文件。日前,能源界主流媒體報道指出,可再生能源配額制出臺在即。這些信息都表明中國可再生能源體制建設已經(jīng)處于逐步完善中,監(jiān)管體系不斷發(fā)展,未來可再生能源發(fā)展空間十分巨大。
中國可再生能源的發(fā)展在緩解國際減排壓力、保障能源供應、保護環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。學者劉竹等人發(fā)表的評論文章指出,“十一五”期間(2006-2010年)中國在減少碳排放方面所做工作累計削減了7.5億噸煤和15億噸二氧化碳,相當于全球2010年碳排放總量的5%;“十一五”和“十二五”的減排措施累計可削減14億噸煤和超過30億噸二氧化碳,相當于美國年碳排放總量的60%??稍偕茉丛谶@其中發(fā)揮了重要作用。
根據(jù)國家能源局的部署,2014我國年非化石能源消費比重將進一步優(yōu)化至10.7%,非化石能源發(fā)電裝機比重將達32.7%,天然氣消費比重將提高到6.1%,煤炭消費比重下降到65%以下。
然而,可再生能源的快速發(fā)展也產生了一系列問題。
與傳統(tǒng)能源使用相比,可再生能源的利用方式依賴于氣候要素,導致其受到氣候要素變化的制約。這種相互制約、互為反饋的關系在政策制定者那里乃至學術界得到的關注相對較少。
氣候變化及其極端事件可對傳統(tǒng)能源的供應和使用產生影響。首先,煤的儲存、運輸都對溫度較為敏感。用煤進行火力發(fā)電同樣對水溫有要求。氣候變化導致的火力發(fā)電站周圍溫度的變化會影響火力發(fā)電的效率。其次,氣候變化及其相關極端事件對油氣的運輸路線將產生重要影響。此外,氣候變化對電網(wǎng)建設、管理都有可能形成巨大挑戰(zhàn)。
氣候變化會對可再生能源發(fā)展造成不利影響。研究表明:未來降雨模式的變化將會導致中國水能資源稟賦、水電機組效率面臨重大風險。因氣候變化導致的水電生產量的下降,可能引起2030年“不能”接受電力服務的人口達到2089.82萬人。西南和東南沿海地區(qū)的水電利用所受威脅最大。對整個可再生能源系統(tǒng)的氣候變化風險研究揭示:由于適應氣候變化的綜合能力較弱,中國可再生能源系統(tǒng)受氣候變化影響較大的區(qū)域集中在貧困欠發(fā)達地區(qū);而當氣候變化負面影響超過可再生能源系統(tǒng)的適應能力時,東部發(fā)達地區(qū)將面臨重大電力損失。因此,在當前氣候變化及其極端事件頻發(fā)的背景下,可再生能源系統(tǒng)的適應能力建設尤為重要。
除了水電,世界銀行及國外學者對風能利用、太陽能利用面臨的氣候風險研究表明:氣候變化對風能資源、風電場運營環(huán)境、風電場基礎設施、太陽能利用設施及其利用效率都將產生重大影響,所涉及國家包括美國、巴西和歐盟這些重要的可再生能源發(fā)展大國或地區(qū)。然而,中國學者在這方面的研究相對較少,政策制定急需理論實踐支撐。
未來我國發(fā)展可再生能源的氣候風險規(guī)避要點如下:
電網(wǎng)建設與分布式發(fā)電并重。北京理工大學能源與環(huán)境政策研究中心發(fā)布的《中國能源報告(2014):能源貧困研究》指出,可再生能源分布式利用對解決偏遠地區(qū)的能源貧困現(xiàn)狀具有重要作用。相比于集中式供電,分布式發(fā)電方式在偏遠地區(qū)具有較大的應用前景。偏遠地區(qū)太陽能分布式利用與家用沼氣等協(xié)同發(fā)展,可有效緩解當?shù)仉娏┬杳?。在氣候變化背景下,分布式發(fā)電可使偏遠地區(qū)減少對核心電網(wǎng)的依賴,也可減輕集中式供電的壓力。
可再生能源整體規(guī)劃和局部細化協(xié)同。中國已逐步建立了以西南及長江流域為主的水電生產基地,以華北、西北、東北為主的風電基地,太陽能集中利用在甘肅、新疆、青海地區(qū)正處于建設中。而中國用電區(qū)域集中在經(jīng)濟發(fā)達的華北、東部、東南沿海地區(qū)。這就造成了中國可再生能源發(fā)電地區(qū)與用電區(qū)域的不匹配,增加了電力運輸和電網(wǎng)穩(wěn)定的壓力。因此,需要國家從全局出發(fā),建立可再生能源整體規(guī)劃,保持可再生能源有序發(fā)展;從局部考慮可再生能源的就地消納與使用,減少電力運輸,也能規(guī)避長距離電力輸送過程中可能面臨的氣候風險。
電力供應穩(wěn)定最關鍵,電力需求側管理潛力巨大??稍偕茉吹奶攸c決定了其電力輸出具有一定的間歇性,在可再生電力上網(wǎng)等方面存在一定的局限性。同時,城市的電力需求同樣存在高峰低谷的現(xiàn)象。因此需要統(tǒng)籌可再生能源電力與傳統(tǒng)電力的上網(wǎng)安排,保障電力供應穩(wěn)定。中國2010年發(fā)布的《電力需求側管理辦法》是繼2004年發(fā)改委聯(lián)合電監(jiān)會印發(fā)《加強電力需求側管理指導意見》后,在電力需求側管理工作方面又一個重要的指導性文件。但目前,中國電力需求側管理在提高電能利用效率、促進電力資源優(yōu)化配置、保障用電秩序等方面的作用還有待繼續(xù)挖掘。電力需求側管理可通過減少用電需求,減輕電網(wǎng)運輸壓力,這不僅有利于可再生電力的本地化消納,也對中國的能源安全形勢有所助益。