不确定性加剧背景下提升我国能源安全韧性
2023-12-11 14:07:41
2023年能源思考5月刊
作者：
中国海油集团能源经济研究院 丛威 孙楚钰
一、全球能源市场不确定性加剧
党的二十大报告中作出了“我国发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期，各种‘黑天鹅’、‘灰犀牛’事件随时可能发生”的战略判断。近期，受欧洲能源危机、地缘政治剧烈变化等因素影响，全球能源市场面临日益加剧的不确定性。
在新型冠状病毒感染疫情等一系列因素影响下，全球一次能源消费断崖式下跌，世界范围内的能源公司面临巨额亏损，石油公司大幅削减资本性开支、大比例裁员，机构投资者纷纷退场。2020年全球能源投资减少20%，能源产量减少4%。2021年起经济逐步复苏，能源需求有所提振，但由于能源供给能力恢复具有时滞性，供需差距扩大，局部地区能源危机初现。
相比2021年，2022年原油价格波动剧烈。疫情后的经济复苏引起油价攀升，俄乌冲突爆发导致原油价格飙升至120美元/桶。欧洲TTF天然气期货市场价格也因俄乌冲突飙升而破历史纪录。柴油与汽油价格亦波动剧烈，甚至打破同步变动常规。2022年初，柴油和汽油的价格基本与近年来的价格模式一致，每加仑柴油价格仅比汽油高0.06美元，2022年4月柴油价格与汽油价差高达2美元/加仑。
欧洲绿色浪潮下，工业国家普遍追求激进转型策略，相继签署《京都议定书》、《巴黎协定》、欧盟《2030年气候与能源政策框架》等能源转型条约；2019年，欧盟提出《欧洲绿色协议》作为其2050年碳中和路线图；2021年推出了“Fit for 55”一揽子计划，该计划的主要建议之一，是在欧盟范围内，到2030年可再生能源占一次能源消费总量的40%以上。化石能源迅速退出，形成以天然气为支柱、退煤退核、风光并进的态势。然而，新能源增长速度不及煤电等化石能源退出速度，风能发电、光伏发电占比较低，电力系统受天气影响较大，稳定性大幅降低。2022年夏季，欧洲遭遇五百年以来最严重干旱，水电骤减，“欧洲蓄电池”挪威的水电发电量同比减少10％。
由于欧洲能源子系统互联互通程度较高，当总供应紧张时，单项能源短缺会快速扩散至整个能源系统、汇聚至电力领域，从而形成以电价飞涨、供电不足为典型特征的新型能源危机。欧洲当前的能源危机实际上是以天然气短缺为内在根源、电力紧缺为表现特征的系统性能源危机。
以乌克兰危机为代表的突发性地缘政治事件威胁能源安全已成为常态。欧盟经历三次天然气改革，将天然气占一次能源消费比重提高至三分之一，2021年欧盟80%以上的天然气消费依赖进口，其中来自俄罗斯的天然气进口量约占40%，俄罗斯2021年向欧洲输送约1440亿立方米管道天然气。2022年2月，乌克兰危机爆发，俄罗斯要求各国以卢布支付天然气费用；9月，“北溪”管道因爆炸停运，至今仍未恢复，俄罗斯至欧洲天然气断流。天然气连同其他大宗商品价格直线上涨，能源成本急剧上升，进而推高通货膨胀。
全球新自由主义思潮渐退，“逆全球化”大行其道，中美博弈加深，我国能源安全面临更加复杂的外部形势。在“双碳”目标推动下，全球范围内石油公司大幅削减油气勘探开发业务投资，导致部分国家油气对外依存度快速攀升。产业、学术领域均亟需更新能源资源观念及认识，充分认识到能源资源自给的重要性，切实从行动上提高能源资源保障能力。
总体来看，保持定力与韧性是维护能源体系总体安全稳定的两个重要方面。在发展机遇、矛盾、挑战并存的时代，不确定性是最大的障碍。但越是在动态发展时期，越要保持战略定力，锚定目标不动摇，以不变应万变，在不确定性中保持前进方向。在应对不确定性中，精准的预测与控制常常失效，加强系统的韧性管理是抵抗冲击的关键对策。定力能避免能源市场大起大落，韧性更强调容错性和恢复力，意味着即使在极端条件下也可自动恢复到平稳状态，能够在稳态下进行可控的供需调整。定力是前提，韧性是根本。具体来说，可概括为以下两个方面：
充分认识能源转型的长期性和复杂性，坚持先立后破，保障能源的安全稳定供给，避免因急躁冒进影响经济社会发展和民生福祉。“能源不可能三角”理论认为能源系统不可能同时具备能源清洁、能源稳定、能源廉价三个特征。面对新的全球能源发展形势，新型能源体系在不可能三角中的侧重点将发生变化。作为相对清洁的天然气，在稳定化石能源供应基本盘中将扮演日趋重要的作用。
长期以来，我国能源系统中发挥重要作用的化石能源是煤炭，2021年我国煤炭占一次能源生产比例为67%。但欧洲能源危机预警，在清洁能源大规模接入时，仅靠单一种类的化石能源保供，存在极大的能源安全风险。短期内，欧洲以重启煤电厂及核电站等措施渡过能源危机，长远角度应继续加大对可再生能源的投资力度。欧洲经验表明，在全球经济危机与能源危机并行时代，经济政策制定时对能源安全的考量压倒对能源效率的考量，重启多种化石能源保供是重中之重。
一方面，在清洁低碳安全高效路线不动摇的背景下，“能源不可能三角”中的能源清洁不可或缺，动荡的全球能源、经济、政治现状也对能源稳定提出高要求，能源价格成为可以略微退让的环节。煤炭与石油清洁性不足，绿氢制备成本极高，常见的风、光等可再生能源稳定性不足，碳排放量较低、供应稳定、价格并非极其昂贵的天然气成为当前形势下能兼顾能源清洁、能源稳定、能源廉价的一次能源。
另一方面，天然气在二次能源稳定供应中依然发挥关键作用。相较燃煤发电，天然气发电具有调峰灵活、清洁低碳等优点，在降碳减排的同时，可以有力提升电力系统的稳定供应、新能源消纳和能效水平。相较电化学储能发电调峰，天然气的对外依存度更低。2021年，我国天然气对外依存度为45%，电化学储能的关键原材料——锂资源的对外依存度约70%；2021年我国天然气进口自澳大利亚、美国、卡塔尔、马来西亚、印度尼西亚、俄罗斯联邦等多个国家，而超过96%的碳酸锂进口自智利和阿根廷。将气电调峰作为构建新型电力系统的重要组成部分，是助力实现“双碳”目标，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要途径之一，以天然气发电作为调峰电源能使我国能源资源安全更有保障。
能源系统韧性问题正在被越来越多的国家所关注，与此同时，碳中和共识在新动荡中强化，发达国家大多把加快新能源发展、早日实现能源转型视为保障能源安全、有效应对全球气候变化的根本途径。
能源系统的韧性，是能源系统在发生能源供应冲击、需求突变等复杂剧烈变化时保持能源供需稳定的能力，其内涵包括稳态运转、灵活反馈和战略次序。稳态运转意味着能源系统运行不能大起大落、大开大合，不能搞“运动式”降碳、“跃进式”接入波动性强的可再生能源，以免造成能源供应混乱无序；灵活反馈是指能源体系要像面团一样能够随时回归原始状态，而不是弹簧式剧烈波动，造成能源消费的剧烈动荡；战略次序是指运行机制要做到先立后破，安排好发展优先序，统筹长短期发展目标。预期管理是统筹的重要环节，是实现能源系统高韧性的关键前提。通过使用多种手段在经济社会及能源系统中进行有效引导、协调和稳定预期，实现需求调整，在相对稳态下匹配能源供需，才能实现能源系统稳态运转。
在不确定性加剧背景下，在多元体系中增强系统的韧性是应对能源安全问题的主体思路。具体来说，一是要提高现有能源资源供应能力，加大勘探开发和藏储力度，随时保障多种能源冲锋上阵，提高能源资源“应急箱”的能源资源数量；二是不断开拓未知区域、未知能源，加强能源资源“应急箱”的能源种类储备；三是提高应急监测能力，超前预判即将到来的风险与挑战，提前清点并预备“应急箱”的能源种类与数量，及时准确决策“应急箱”向外输出内容。
综合上述分析，就提高我国能源安全韧性提出以下五方面建议：
平衡新能源增量与化石能源兜底保障间的关系，根据实际统筹好新能源发展时序。一是摸底各能源品类全生命周期国内部分的碳排放，核算化石能源碳排放量，预测不同时期技术进步将带来的碳排放减少程度，为超前研判提供充分依据；二是大力推广以电代煤、以气代煤技术，降低高排放、高污染的煤炭直接需求，发展超临界和超超临界燃煤发电，降低燃煤发电排放量；三是着重降低油气对外依存度，加大国内增储上产力度；四是坚定不移发展天然气，充分释放天然气取暖、发电及调峰、参与工业生产的潜能，发挥天然气在能源转型中的桥梁作用。
短期内，结合电力供需形势扩展天然气利用方式，加快地下储气库建设，以管网改革为契机进一步提高天然气产业链整体市场化运营水平。在气源有保障、气价可承受、调峰需求大的负荷中心适度布局调峰气电项目，增强电力系统快速调节能力。积极推进风、光、气多能互补项目，促进天然气发电与新能源融合发展，加快构建并完善新型电力系统。同时，在有规模热（冷）负荷的工业园区等区域适度建设天然气分布式燃机、LNG冷能利用、LNG冷能空分等项目，夯实能源供应保障基础。此外，欧洲天然气储气库总存储能力约为1075亿立方米，约占天然气消费量的三分之一，而我国储气能力仅占天然气消费总量的6%，应加快利用盐穴建设地下储气库，提高市场化运营水平。
中期内，多渠道扩展天然气资源来源，争取市场定价话语权。扩大天然气进口渠道及方式，与伊朗、沙特等更多国家签订中长期与现货合约，加快推动中俄中线建设，在国家大力推动人民币国际化背景下，依托上海石油天然气交易中心平台进行小范围、小规模天然气贸易人民币结算试点。强化全球LNG资源配置能力，全面拓展进口国别及航线，完善LNG接收站、LNG运输船、陆上管道等天然气基础设施建设，以政策支持本土企业扩大自有LNG运输船队伍并发展航运商保，提高LNG进口韧性。
长期来看，仍应将天然气作为可再生能源系统“应急箱”中的重要组成部分，辅以CCUS、海底固碳等技术实现未来天然气碳排放对冲。
新中国成立后，我国投入大量人力物力进行油气勘探开发，常规天然气勘探潜力已基本实现，但对深层资源认识程度仍然较低，对中西部大气田成藏规律认识不足，深海复杂气藏仍面临一系列技术瓶颈，全国范围非常规天然气资源潜力仍不明晰。应高度重视勘探投入，挖掘深层煤层气等非常规天然气资源潜力，具备随时开发上产条件，提升能源资源统筹能力。
我国南海地块天然气水合物资源潜力巨大，目前深水沉积盆地地震测线密度低、钻井少，天然气水合物发育的地质条件、成藏因素、分布状态仍然不清晰，相比墨西哥湾、北海等深水海域的勘探程度差距较大。因此，我国仍需大力投入和推进深水油气勘探，尤其是南海北部神狐海域、南海南部、南海东沙等重点区域。适时在日本南海海槽等地区进行跨国联合勘探开发行动。针对南海富碳天然气，开发利用并推广富碳天然气CO2-CH4干重整、富碳天然气制甲醇一体化、富碳天然气CO2加氢制液体燃料等技术，实现天然气利用转型升级。
我国海岸线长达3.2万千米，有300多万平方千米的管辖海域，面积大于500平方米的岛屿6961个，温差能、潮汐能、波浪能等海洋能源资源开发潜力十分丰富，但能源利用成本极高。建议进一步建立健全海洋能开发治理体系，发起海洋能发展专项支持基金，加快推动海洋能人才队伍建设，储备一批战略级规划人才、管理人才、科技人才、生产制造人才和施工建设人才，选拔和培养出海洋可再生能源产业发展所需的高级复合型人才、高级技术研发人才，推动海洋能开发利用成本下降。同时，不断开展深海能源资源发掘，加大海洋资源开发投资，打造海洋油气为龙头的海洋能源产业链，探索人类未知的海洋能源。
关键矿产是当前我国发展清洁能源的外部条件中最大的制约因素。铜是电力基础设施的关键材料，几乎应用于所有的低碳能源技术；钕、镝和镨广泛用于风力发电机；光伏发电大量使用镓、铟、锗、碲等；电动汽车需要锂、镍、钴、锰。国际能源署研究表明，光伏发电厂、风力发电场和电动汽车比基于化石燃料的同类产品需要更多的矿产。而我国钴、镍、锰、锂、铂族金属、铜等关键矿产的对外依存度超过70%。关键矿产供应链易遭受地缘政治等突发性紧急事件的冲击而断裂。
党的二十大报告提出“发展海洋经济”“建设海洋强国”。通过开发海洋资源，可以对我国清洁能源转型形成有力支撑。已探明具有开发前景的深海矿产资源包括多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物等，清洁能源发展所需的镍、钴、锰总储量分别高出陆地相应储量的几十倍到几千倍，近23亿吨的潜在钴资源存在于海底锰结核中。2021年，中国海洋矿业生产总值为180亿元，仅占主要海洋产业增加值的0.5%，潜在发展空间巨大，但当前仅有五矿集团、北京先驱等企业获得了国际海底区块勘探权，参与主体亟待丰富。建议深化清洁能源-矿产耦合关系研判，提升深海矿产开发产业管理规范性，强化政府的主导作用，摸清矿产资源家底和需求，制定海洋矿产资源发展战略和中长期规划，加强勘探、评价和开发顶层布局，完善深海矿产资源开发管理政策法规。加强深海矿产开发的科技创新，构建以国内大循环为主的开放合作环境。
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