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新能源的发展动力——怎么看待新能源发展的大账(上)

从接触能源转型开始,有团疑问一直在心间。在之前的《能源问题到底是什么问题》里有写到,新能源的发展根本原因似乎是环境因素和气候变化。然而在所有具有可持续发展的行业中,商业可行性才是根本。如果说青山绿水是愿景,环境与气候是威胁人类未来生存的问题,那么经济成本、商业利润则是眼前绕不开的问题。人性决定了多数人看到的是眼前,要的是实实在在的真金白银。新能源的发展不仅在于是不是保护环境和控制气候变化,还有其商业可行性和系统效率的问题,更有可能涉及安全、稳定、宏观经济这些账怎么算的问题。我们今天试图来探讨一下。

账的问题

无论外部怎么热闹,落实到产业、行业、公司,就是赤裸裸的商业问题——到底能不能赚钱,赚多少,是现在赚钱还是未来赚钱?

新能源体系到底能不能赚钱,能不能持久赚钱,能比现在的效率更高吗?

或许有人对此嗤之以鼻,这种stupid question还需要问么?风电、光伏的平价上网,电新(电力设备和新能源)行业在今年的超额收益和资本市场的热捧,光伏玻璃的短缺等等这些信号,无疑都在展示新能源的火热。

       

 

然而,问题依旧。比如电网过去常说风电和光伏垃圾电,现有电网最多能容纳不超过20%的不稳定电源发电,大规模的上新能源电源意味着需要更多备用的可控电源来保证系统稳定,这些问题可能导致总体成本上升。

小账和大账

如果我们单拿新能源电源这一块来看,从政策要求优先消纳新能源,碳中和目标,成本降低这几个维度看,行业肯定是赚钱的。然而如果我们放在整个电力系统来看,成本有可能是增加的。小账好算,大账要算起来并不容易,

在尹明先生写的《我国新能源发展的本质特点是什么?》中提到了新能源的大小账问题。

在经济特性方面,新能源大规模发展需要小账大帐都要算。新能源发电的经济账通常有两种算法。一是狭义经济账——只考虑新能源开发商的开发建设和运营成本,这是新能源发展的小账,体现在新能源项目的财务指标上,现在一般都是盈利状态。二是广义经济账——既包括狭义经济账,又包括由于其他利益相关方(传统能源发电企业、电网企业、电力用户及其他第三方等)配合新能源发展付出的成本(如传统电源由电量提供方向灵活性提供方转型产生的成本增加,电网企业为适应新能源发电接入和消纳进行的资本性支出,电力用户为使用分布式电源进行的资本性支出等),这是新能源发展的大帐。在现有市场机制不够完善的情况下,大帐在经济角度上一般是亏损状态,这也从一个侧面代表了全社会为绿色转型需要和愿意付出的经济代价。当前,对于转型路径讨论中涉及多的是狭义经济账,而对于现实影响更大更深远的,笔者认为是广义经济账,因为这能完整体现全社会为实现绿色能源付出的完全成本。

这其实切中了新能源发展很重要的商业本质问题。如果站在国家角度,能源向来都不单单是行业问题,而是政治、安全、军事、外交、经济等综合问题,这显然是更大一笔账,这笔大账到底怎么算可能不容易讲透,但我们可以看到国家的结论,碳中和目标的提出意味着中国国家低碳发展战略的确定,就是发展新能源这事儿一定要做,而且可能是一笔很划算的账!

能源的不可能三角问题

这里提一个有意思的理论——“能源不可能三角”理论。

“能源不可能三角”(Energy Trilemma,也叫能源三元悖论),指的是无法找到一个能源系统同时满足“能源的环境友好(即清洁能源)”、“能源供给稳定安全”、“能源价格低廉”这三个条件。

       

这个三元悖论概念应该是来自于另一个经济概念——不可能三角理论(Impossible triangle/Impossible trinity theory)。即指经济社会和财政金融政策目标选择面临诸多困境,一个国家不可能同时实现资本流动自由,货币政策的独立性和汇率的稳定性。

理论往往是高度抽象化的,且常建立在许多严格假设条件的基础上,理论的成立也是建立在一定的前提基础上,比如经济学中的不可能三角理论是有两个重要的条件,即货币政策必须独立于财政政策、本国必须具备发达的资本市场和货币市场。现实中很多国家是达不到这些条件的。

笔者查了下“能源不可能三角”理论,并没有找到严格的理论依据和来源,然而这并不妨碍其给了一个看待能源系统的视角。至少从现在已有的案例里就可以看到这种现象,比如我们的老朋友——德国。

在之前的《能源转型离我们有多远?》的文章里写到:在可再生能源转型的国家中,德国一直被视为标杆,但德国能源转型也推高了电价。事实上,在前一阶段能源转型中,已建成的太阳能和风能项目补贴使得德国的电价很长一段时间在欧盟国家中处于高位。据德国联邦能源和水资源协会(BDEW)的统计,2000-2013年,德国居民电价上涨幅度高达106.9%,企业用电价格涨幅为145.79%,远超欧盟其他国家。使得德国电价高企有诸多原因,但能源转型是重要的驱动因素。据了解,现在的德国电价水平是全欧洲第二高的。欧洲电价第一高的丹麦同样也是一个高可再生能源发电比例的国家。

电力行业问题的本质

说到这我们需要再往深的挖掘一下,为什么会有这么一个不可能三角的问题?

这个问题不好回答,首先这个理论是否站的住就是个疑问。但如果试图回答的话,笔者认为可能要从电力行业问题的本质说起。如果不理解电力行业目前的特点,就没法理解电力行业的很多问题。

行业特性

这个特点是什么呢?就是电力的实时平衡问题

       

     

在现有的技术下,电能量不能大量存储,这就导致了电力生产和使用需要事实平衡,如果不平衡就会导致频率、电压偏离正常范围,影响电能质量和系统安全。

这个特点似乎懂些电力的人都懂,还有必要说吗?有必要。

如果我们看其他商品行业,会发现其他行业的从业人员都会非常关注一个东西,就是库存。库存反映了供需的状况,库存预示着价格的变化。可到了电力这里,不好意思,没有库存这个概念,因为限于技术原因,大规模电力的存储是经济上没法实现的,电都是即发即用。这个特点就会产生一个“按下葫芦浮起瓢”的问题。

     

       

举个例子。比如跨省跨区输送便宜电的事情,我们知道四川、云南这些省份的拥有很多的水电,甘肃、青海等拥有很多的风电、光伏,这几类清洁能源的边际成本很低,既然这样为什么不让其他省份都用这些便宜电呢?因为不稳定,水电涉及到枯水期和丰水期问题,光伏、风电是每天都会有变化,而电力实时平衡的特点就会让电源的供给碰到尴尬的问题:当这些便宜电不足的时候,是让用户别用电了,还是由其他可控电源发电来顶上这些空缺。为了经济发展和用能的安全稳定,当然是用可控电源来发电顶上了。

绕不开的成本

好了,那问题来了,当清洁能源可劲发的时候,这些可控的电源在干什么呢?基本只能是降低发电出力,甚至停机,以保障这些清洁能源来发电。那这些为了保障电力安全稳定供应的电源不需要成本吗?显然也是要的,而且成本不低。

这些可控电源为了电力负荷的实时平衡、电网安全其实贡献了很多,比如传统火电厂,成本结构是“两头高”,固定资产投资高,运营期的固定成本高,变动成本也很高(其中燃料成本占比有时超过四成,并且有极大的价格波动风险),边际成本较高且具有较大波动性。电厂为了给新能源腾出更多用电空间、为了配合电网的调峰需求,还要做许多灵活性改造,这也是成本。现在又有了电力市场,为了跟市场匹配,要建新的营销系统、营销团队,这些还是成本。

因此清洁能源的成本从来不是一个自己发电成本的问题,更涉及到了系统问题。这就是为什么实时平衡特点会导致许多相关问题的原因。

久违的拉闸限电

记得之前有读者提到新能源的平价上网不会推高用电成本。是的,从新能源本身的资产投资成本下降使得平价上网成为可能这点来说,是比之前用补贴时的成本低,但仍然解决不了电力实时平衡需要解决的系统成本问题,前面说的是可控电源的成本,那还有电网的成本呢。

2020年12月,北京、湖南、浙江等地陆续发布了“有序用电”通知,多年不见的“拉闸限电”重现。比如湖南的全省最大负荷已达3093万千瓦,超过冬季历史记录,电力供应存在较大缺口。好了,不是缺电么,那新能源赶紧上啊?”拉闸限电”与气温突降、居民取暖用电高峰来临有关。我们都知道晚上更冷,那晚上请新能源发电试试,光伏基本全趴下,风电还要看有没有风。好,咱们说即使有风,“雨雪冰冻天气使得网架薄弱区域存在突发短时停限电风险,电网安全稳定运行压力较大”,这即使能发电,电网送不过去,有用么?电网的运行、保障和建设都是成本。另外浙江省的限电还受“双控”和“减煤”工作面临的严峻形势和绿色发展的要求影响。

这些问题是靠新能源解决,还是靠大家的自觉减少用电解决?难道要说,乡亲们,大家先冻着,等太阳出来了,风吹来了,就有电了,到时候咱们就能暖和了。

那如果选择可控电源,主力基本就是火电、气电、核电,这几样似乎都不环保,核电还有安全风险,可如果让你选择先冻着,还是选择先不环保,大家怎么选?

绕了这么大一圈,是想试图回答前面“能源不可能三角”的问题。

  • 选择了“能源的环境友好(即清洁能源)”和“能源供给稳定安全”,那整体成本可能是增加的。

  • 选择了“能源的环境友好(即清洁能源)”和“能源价格低廉”,那就请大家自觉的配合“拉闸限电”。

  • 选择了“能源供给稳定安全”和“能源价格低廉”,那环境问题大家就不要太在意了。

总结下来,新能源的发展其实是一个系统性问题,如果不理解这些问题,就会犯FOTU问题(Finacially, OK; Technically, unavailable)(有兴趣的读者可以看尹明先生的《看清能源电力界的FOTU现象》)。

既然都有了“能源不可能三角”,那国家为什么要大力发展新能源呢,是要提高大家的生活、生产成本吗?文章前面提到了,要看“小账”和“大账”问题,不单在空间上要站在行业、产业、国家层面上看,还要在时间上看到未来几十年的发展,才可能算得清这笔“大账”。

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