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西電東送還有多大的意義?

作者:張樹偉 來源:能源雜志 發布時間:2019-11-13 瀏覽:
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如今,粗顆粒度的調度尺度、穩定外送與可再生能源的特性格格不入,橫向切分負荷曲線的低時間分辨率調度方式已經變得不可行。

過去形成的西電東送格局,發端于30年前(1986年),大規模發展于20年前(1999年)——被“二灘水電站消納”催化,在一系列的大水電長距離外送下形成了巨大的規模。

21世紀初,東部地區面臨著機組容量不足、大幅度大范圍缺電問題;西部地區則面臨著發展經濟,地區差距擴大,投資不足的問題。西電東送通過中央政府投資電廠與輸電線路,對這兩個問題的解決都指向潛在改善的方向。但是,基本上,這是在可再生能源大發展,特別是風電與光伏2005年開始爆發之前的故事。

筆者之前的文章多次提及風電光伏波動性能源帶給系統最優結構、靈活性要求方面的巨大含義。其最重要的特點,就是系統的凈負荷(總負荷扣除風光,因為它們邊際成本為零,需要優先調度)會越來越少,以至于基荷徹底消失。因此,粗顆粒度的調度尺度、穩定外送與可再生能源的特性格格不入,橫向切分負荷曲線的低時間分辨率調度方式已經變得不可行。

很簡單,如果東部一個省負荷為1個億,如果其自己就發展了1.5億的風光,那么系統將有很多的小時數,面臨著本地過發電的情況,從而使得接受外來電面臨基本安全、技術與經濟上的困難。

過去形成的西電東送格局,往往還有“全國一盤棋”“全國的資源全國用”的超過經濟層面的含義。比如,一本名為《中國能源戰略與政策》的著作提及:西部的資源是全國的,所以物理上必須運出來使用,要統籌西部與東部。否則,就可能表現為“由于能源分布的原因,富集地區依靠能源開采而發展迅速,貧瘠地區則因缺乏能源而舉步維艱,要站在全局角度進行分析”。

在可再生能源時代,這一思維定勢仍舊在相當程度上存在,要求“可再生能源配置全國一盤棋”,與礦產等資源類比。比如2015年,國家能源局曾經就十三五規劃發文《能源“十三五”規劃要實現九個統籌》指出:

有的省因為能源資源便宜,留作自己用,不輸出。有的省今年不缺就不要其他省的資源,明年缺了就趕緊要。這都不符合規律,這必須放在全國一盤棋的高度來考慮,也就是說中央和地方之間的統籌,地方規劃和中央規劃之間的統籌。

那么,西部的豐富可再生資源是否具有本源價值?是否一定要物理上拿到全國來使用,形成所謂的“大范圍配置”?本文從本源價值的視角討論這一問題。

電力只有使用價值,本源價值大幅弱于各種礦產

哲學上關于社會本源或者內在價值(Intrinsic Value)存在與否,以及如何界定的討論無疑是燒腦,甚至于存在語言界定上的困難。

金融上的內在價值通過價格的參照系來界定,內在價值不是目前的價格,而是反映其基本面(意味著未來的收入)的價格衡量。

經濟學上價格基本就等于(或者表征)價值,也就是一個商品或者服務避免的成本(而不是本身的成本),因此任何東西都可能是有價并且可替代,具有有限的價格。

生態學上自然生態環境往往意味著無窮的價值,也就是具有本源價值;所以,任何的破壞往往都是說不通的,人類只有解放環境才能解放自己。

黃金等貴金屬的價值往往被人們認可,甚至歷史上一段時期成為貨幣的參考基準,無論其現實價格如何波動。可再生能源、電動汽車、儲能大發展之后,風機、光伏板、鋰電池等設備涉及到的稀土與過渡金屬成為了日益關注的焦點,有關其供應穩定性與安全性的討論有超過傳統石油安全的趨勢。

相比這些金屬,顯然電力不依賴于具體環境與應用的價值要小得多。這可以從兩個事實看出來:第一,電力的來源是多種多樣的,任何的燃料燃燒、核能等非化石能源、機械能、化學能都可以轉化為電力。即使本地缺乏相應的一次能源,也可以在很大的程度上通過運輸解決燃料問題。第二,電力的市場價格可以為負。這說明,在某些時刻,多用電更能避免成本,指向系統成本更低的方向。

電力只具有依賴特定環境(比如變動的需求)的使用價值。有沒有本源價值,我們通過對比可再生能源與稀有金屬資源往往可以更形象的理解。比如鈮這種金屬,85%存在于巴西的一個礦藏中,剩余的在巴西另外一個礦與加拿大。而電力則可以說是隨處可得的。

電力輸送的高成本與可靠性問題,使得其與油氣業不可比

可再生能源并不具有“本源”價值,因此并不必然需要從“好東西大家一起分享”的社會主義烏托邦視角進行大范圍配置。從經濟價值的角度,由于地處偏遠,需要極高成本的電網基礎設施,而臨近地區又缺乏有效需求(中短期內),那么其經濟價值也會很低。輸送的必要性往往只存在在部分地區、時段以及情景下。

這一特點,也為世界能源基礎設施與價格的形態所證明。石油全世界基本是一個價格,波動不大(相比電力一天幾倍的價格波動),早就形成了全球互聯的基本格局;天然氣最初是氣態的,管道投資巨大,但是LNG的出現使得其可運輸性、存儲性能得到極大的改善,從而一個世界性的管道氣與LNG統一市場(氣與氣競爭)格局正在加速形成,盡管各地區價格會因為運輸成本而呈現不同。電力,基本并將繼續永遠維持區域市場的形態。

通過“輸電線”加強跨區合作是個壞主意

“能源分布不均衡和消費不平衡的狀況決定了我國必須在更大范圍內優化配置資源,充分發揮電網跨區送電的功能”,“我國煤炭資源主要分布在西部和北部地區,水能資源主要集中在西南地區,東部地區一次能源資源匱乏,但用電需求大且集中,能源資源與用電需求的逆向分布決定了西電東送的必要性”。類似的話語在過去的媒體、網文、政府文件、甚至是學術文章中出現了成千上萬遍,但是這句話卻存在著至少四個邏輯上的跳躍。

第一,東部能源資源相比自身的需求是比西部少,相比自己的需求可能也少,特別是化石能源。但是這其中不存在有還是沒有的二值分布,只是質量差一些,比有些國家還是好很多(比如德國的光伏),甚至某些資源還比西部好,比如海上風電。并且,資源的好壞必須基于利用的標準,而不是發電的標準。

第二,分布與消費不平衡如果是對過去的描述性判斷,未來為何不能通過產業轉移減弱甚至消除這種不平衡?事實上,“比較優勢”原則是經濟學領域產業布局最基本的常識,不存在沒有能源優勢就發展不了的問題,恰恰相反,具有豐富資源而經濟失衡的“資源詛咒”倒是很常見。東部不具有能源資源優勢,為什么未來要維持甚至加劇這種不平衡?產業結構的調整為何沒有角色?

第三,即使東部未來是能源消費中心,為什么不能依靠進口?如果就地平衡是個壞主意,為何就必須“本國內平衡”?印尼到東南沿海比新疆到沿海成本低多了。事實上,如果沒有政策方面肆意的限制,沿海更大量的煤炭進口應該是我國各地區能源平衡的更有經濟效率的方式。

第四,即使這種大范圍調入調出長期是需要的,為什么不是鐵路、公路、油氣管道,甚至火車拉上電池、抑或大卡車拉上LNG來彌補這種不平衡?如果電網送電比以上成本高出太多或者安全性穩定性差太多,為什么要用電網?

又大又粗的高壓電網,特別是基于保證“線路利用率”的基荷送電,已經成為中東部地區電力系統增強靈活性、發展分布式可再生能源的巨大障礙。

隱含的,之前的部分討論,動輒以“資源大范圍優化配置”作為由頭,試圖展示其對加強地區聯系、跨區合作的經濟含義,甚至時不時暗示對于我國這樣一個統一的、具有高度凝聚力的大國的政治含義。經濟與政治收益無疑是最重要的,但是,通過“輸電線”的方式來實現,是個壞主意。它不一定奏效,也意味著高成本所帶來的效率低下問題。如果人們相信可再生能源時代是未來,那么,必須消滅這種嚴重影響系統靈活性的基荷送電,以及過遠距離(利用率低、成本高)的電力聯網。

從計劃思維到市場的轉型

過去形成的西電東送的格局,具有很強的歷史路徑依賴,“中東部嚴重缺電”的痕跡很重。

缺電并不是獲得用電特權的理由,它需要出價更高。如果西部一個電廠,賣給本地0.26元,但是賣給遠端才0.25元,它為什么要舍近取遠,為什么要額外使用甚至新建電網資源?這恰恰是過去發生的故事,突出的體現在三峽等水電外送上。三峽賣給各個省的電價,全部都不一樣,高度分割的市場;賣給距離自己更近的江西,其價格比上海還低。系統的接線與調度方式急需要更加透明的理解。

而更多的輸電線路,社會公眾淹沒在清潔、減少煤耗、減污數字的反復重復計算與宣傳上。價格到底幾何,是不是有效降低了本地用電成本,卻在公開渠道很難查到。

更有甚者,通過模糊而似是而非的邏輯,要東部本地的電源為西部的基荷送電來“調峰”,其實就是本地機組要為外來電讓出發電市場份額。這種缺乏經濟價值觀——為何不是反過來來調節——的想法,意味著整體經濟效率的嚴重損失,是對電力系統有效率的平衡方式——本地平衡優先的挑戰。

小結

徹底、公開、透明,以數據,特別是價格與運行數據為基礎的描述性討論,理解過去西電東送在戰略層面正確、而操作層面與環節形成巨大扭曲與極端化的趨勢,是一項迫切的任務。

在可再生能源大發展的時代,需要摒棄西部豐富“可再生能源”也具有本源價值的意識形態障礙,將討論還原到一個基本的統一市場前提下的經濟配置效率問題,以市場發揮決定性作用為途徑,以整體蛋糕最大為基本價值標準,破除所謂“清潔電”的忽悠——從用戶講,所有的電力都是一樣清潔的,不存在煤電還是清潔電的區別。以可再生能源替代電力的相對價值為基準,確定是否大范圍配置的必要性與基本方式問題。

過去已經發生的投資與建成的大容量線路,在經濟上已經屬于沉沒成本,不需要在未來的決策中予以考慮。這是經濟邏輯。但是,現實的政治邏輯恰恰相反。建成了就必須充分利用,否則相關的政治甚至法律含義無法承受。現在尤其需要防止出現的,就是這種政治邏輯。通過一切方式保證這些路線的“高利用率”,驗證之前的決策正確,這將以送電端與受電端的電力運行進一步不靈活為巨大代價。沒有這一改變,中國所謂的智能電網、物聯網、工業4.0、能源系統數字化發展只能是空中樓閣。

這是今后一段時間以及能源發展十四五與中長期規劃討論所無法回避的問題。

關鍵字:西電東送

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