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西电东送还有多大的意义?

2018-10-11 14:27:01 能源杂志   作者: 张树伟   

如今,粗颗粒度的调度尺度、稳定外送与可再生能源的特性格格不入,横向切分负荷曲线的低时间分辨率调度方式已经变得不可行。

过去形成的西电东送格局,发端于30年前(1986年),大规模发展于20年前(1999年)——被“二滩水电站消纳”催化,在一系列的大水电长距离外送下形成了巨大的规模。

21世纪初,东部地区面临着机组容量不足、大幅度大范围缺电问题;西部地区则面临着发展经济,地区差距扩大,投资不足的问题。西电东送通过中央政府投资电厂与输电线路,对这两个问题的解决都指向潜在改善的方向。但是,基本上,这是在可再生能源大发展,特别是风电与光伏2005年开始爆发之前的故事。

笔者之前的文章多次提及风电光伏波动性能源带给系统最优结构、灵活性要求方面的巨大含义。其最重要的特点,就是系统的净负荷(总负荷扣除风光,因为它们边际成本为零,需要优先调度)会越来越少,以至于基荷彻底消失。因此,粗颗粒度的调度尺度、稳定外送与可再生能源的特性格格不入,横向切分负荷曲线的低时间分辨率调度方式已经变得不可行。

很简单,如果东部一个省负荷为1个亿,如果其自己就发展了1.5亿的风光,那么系统将有很多的小时数,面临着本地过发电的情况,从而使得接受外来电面临基本安全、技术与经济上的困难。

过去形成的西电东送格局,往往还有“全国一盘棋”“全国的资源全国用”的超过经济层面的含义。比如,一本名为《中国能源战略与政策》的著作提及:西部的资源是全国的,所以物理上必须运出来使用,要统筹西部与东部。否则,就可能表现为“由于能源分布的原因,富集地区依靠能源开采而发展迅速,贫瘠地区则因缺乏能源而举步维艰,要站在全局角度进行分析”。

在可再生能源时代,这一思维定势仍旧在相当程度上存在,要求“可再生能源配置全国一盘棋”,与矿产等资源类比。比如2015年,国家能源局曾经就十三五规划发文《能源“十三五”规划要实现九个统筹》指出:

有的省因为能源资源便宜,留作自己用,不输出。有的省今年不缺就不要其他省的资源,明年缺了就赶紧要。这都不符合规律,这必须放在全国一盘棋的高度来考虑,也就是说中央和地方之间的统筹,地方规划和中央规划之间的统筹。

那么,西部的丰富可再生资源是否具有本源价值?是否一定要物理上拿到全国来使用,形成所谓的“大范围配置”?本文从本源价值的视角讨论这一问题。

电力只有使用价值,本源价值大幅弱于各种矿产

哲学上关于社会本源或者内在价值(Intrinsic Value)存在与否,以及如何界定的讨论无疑是烧脑,甚至于存在语言界定上的困难。

金融上的内在价值通过价格的参照系来界定,内在价值不是目前的价格,而是反映其基本面(意味着未来的收入)的价格衡量。

经济学上价格基本就等于(或者表征)价值,也就是一个商品或者服务避免的成本(而不是本身的成本),因此任何东西都可能是有价并且可替代,具有有限的价格。

生态学上自然生态环境往往意味着无穷的价值,也就是具有本源价值;所以,任何的破坏往往都是说不通的,人类只有解放环境才能解放自己。

黄金等贵金属的价值往往被人们认可,甚至历史上一段时期成为货币的参考基准,无论其现实价格如何波动。可再生能源、电动汽车、储能大发展之后,风机、光伏板、锂电池等设备涉及到的稀土与过渡金属成为了日益关注的焦点,有关其供应稳定性与安全性的讨论有超过传统石油安全的趋势。

相比这些金属,显然电力不依赖于具体环境与应用的价值要小得多。这可以从两个事实看出来:第一,电力的来源是多种多样的,任何的燃料燃烧、核能等非化石能源、机械能、化学能都可以转化为电力。即使本地缺乏相应的一次能源,也可以在很大的程度上通过运输解决燃料问题。第二,电力的市场价格可以为负。这说明,在某些时刻,多用电更能避免成本,指向系统成本更低的方向。

电力只具有依赖特定环境(比如变动的需求)的使用价值。有没有本源价值,我们通过对比可再生能源与稀有金属资源往往可以更形象的理解。比如铌这种金属,85%存在于巴西的一个矿藏中,剩余的在巴西另外一个矿与加拿大。而电力则可以说是随处可得的。

电力输送的高成本与可靠性问题,使得其与油气业不可比

可再生能源并不具有“本源”价值,因此并不必然需要从“好东西大家一起分享”的社会主义乌托邦视角进行大范围配置。从经济价值的角度,由于地处偏远,需要极高成本的电网基础设施,而临近地区又缺乏有效需求(中短期内),那么其经济价值也会很低。输送的必要性往往只存在在部分地区、时段以及情景下。

这一特点,也为世界能源基础设施与价格的形态所证明。石油全世界基本是一个价格,波动不大(相比电力一天几倍的价格波动),早就形成了全球互联的基本格局;天然气最初是气态的,管道投资巨大,但是LNG的出现使得其可运输性、存储性能得到极大的改善,从而一个世界性的管道气与LNG统一市场(气与气竞争)格局正在加速形成,尽管各地区价格会因为运输成本而呈现不同。电力,基本并将继续永远维持区域市场的形态。

通过“输电线”加强跨区合作是个坏主意

“能源分布不均衡和消费不平衡的状况决定了我国必须在更大范围内优化配置资源,充分发挥电网跨区送电的功能”,“我国煤炭资源主要分布在西部和北部地区,水能资源主要集中在西南地区,东部地区一次能源资源匮乏,但用电需求大且集中,能源资源与用电需求的逆向分布决定了西电东送的必要性”。类似的话语在过去的媒体、网文、政府文件、甚至是学术文章中出现了成千上万遍,但是这句话却存在着至少四个逻辑上的跳跃。

第一,东部能源资源相比自身的需求是比西部少,相比自己的需求可能也少,特别是化石能源。但是这其中不存在有还是没有的二值分布,只是质量差一些,比有些国家还是好很多(比如德国的光伏),甚至某些资源还比西部好,比如海上风电。并且,资源的好坏必须基于利用的标准,而不是发电的标准。

第二,分布与消费不平衡如果是对过去的描述性判断,未来为何不能通过产业转移减弱甚至消除这种不平衡?事实上,“比较优势”原则是经济学领域产业布局最基本的常识,不存在没有能源优势就发展不了的问题,恰恰相反,具有丰富资源而经济失衡的“资源诅咒”倒是很常见。东部不具有能源资源优势,为什么未来要维持甚至加剧这种不平衡?产业结构的调整为何没有角色?

第三,即使东部未来是能源消费中心,为什么不能依靠进口?如果就地平衡是个坏主意,为何就必须“本国内平衡”?印尼到东南沿海比新疆到沿海成本低多了。事实上,如果没有政策方面肆意的限制,沿海更大量的煤炭进口应该是我国各地区能源平衡的更有经济效率的方式。

第四,即使这种大范围调入调出长期是需要的,为什么不是铁路、公路、油气管道,甚至火车拉上电池、抑或大卡车拉上LNG来弥补这种不平衡?如果电网送电比以上成本高出太多或者安全性稳定性差太多,为什么要用电网?

又大又粗的高压电网,特别是基于保证“线路利用率”的基荷送电,已经成为中东部地区电力系统增强灵活性、发展分布式可再生能源的巨大障碍。

隐含的,之前的部分讨论,动辄以“资源大范围优化配置”作为由头,试图展示其对加强地区联系、跨区合作的经济含义,甚至时不时暗示对于我国这样一个统一的、具有高度凝聚力的大国的政治含义。经济与政治收益无疑是最重要的,但是,通过“输电线”的方式来实现,是个坏主意。它不一定奏效,也意味着高成本所带来的效率低下问题。如果人们相信可再生能源时代是未来,那么,必须消灭这种严重影响系统灵活性的基荷送电,以及过远距离(利用率低、成本高)的电力联网。

从计划思维到市场的转型

过去形成的西电东送的格局,具有很强的历史路径依赖,“中东部严重缺电”的痕迹很重。

缺电并不是获得用电特权的理由,它需要出价更高。如果西部一个电厂,卖给本地0.26元,但是卖给远端才0.25元,它为什么要舍近取远,为什么要额外使用甚至新建电网资源?这恰恰是过去发生的故事,突出的体现在三峡等水电外送上。三峡卖给各个省的电价,全部都不一样,高度分割的市场;卖给距离自己更近的江西,其价格比上海还低。系统的接线与调度方式急需要更加透明的理解。

而更多的输电线路,社会公众淹没在清洁、减少煤耗、减污数字的反复重复计算与宣传上。价格到底几何,是不是有效降低了本地用电成本,却在公开渠道很难查到。

更有甚者,通过模糊而似是而非的逻辑,要东部本地的电源为西部的基荷送电来“调峰”,其实就是本地机组要为外来电让出发电市场份额。这种缺乏经济价值观——为何不是反过来来调节——的想法,意味着整体经济效率的严重损失,是对电力系统有效率的平衡方式——本地平衡优先的挑战。

小结

彻底、公开、透明,以数据,特别是价格与运行数据为基础的描述性讨论,理解过去西电东送在战略层面正确、而操作层面与环节形成巨大扭曲与极端化的趋势,是一项迫切的任务。

在可再生能源大发展的时代,需要摒弃西部丰富“可再生能源”也具有本源价值的意识形态障碍,将讨论还原到一个基本的统一市场前提下的经济配置效率问题,以市场发挥决定性作用为途径,以整体蛋糕最大为基本价值标准,破除所谓“清洁电”的忽悠——从用户讲,所有的电力都是一样清洁的,不存在煤电还是清洁电的区别。以可再生能源替代电力的相对价值为基准,确定是否大范围配置的必要性与基本方式问题。

过去已经发生的投资与建成的大容量线路,在经济上已经属于沉没成本,不需要在未来的决策中予以考虑。这是经济逻辑。但是,现实的政治逻辑恰恰相反。建成了就必须充分利用,否则相关的政治甚至法律含义无法承受。现在尤其需要防止出现的,就是这种政治逻辑。通过一切方式保证这些路线的“高利用率”,验证之前的决策正确,这将以送电端与受电端的电力运行进一步不灵活为巨大代价。没有这一改变,中国所谓的智能电网、物联网、工业4.0、能源系统数字化发展只能是空中楼阁。

这是今后一段时间以及能源发展十四五与中长期规划讨论所无法回避的问题。




责任编辑: 江晓蓓

标签: 西电东送

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