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清洁能源的悖论

光伏系统工程  来源:经济学人    2017/2/28 10:41:37  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:清洁能源的三个特点——需要政府补贴、发电不稳定性以及边际发电成本趋于零,都意味着全球从化石能源迈向清洁能源的道路不会平稳。政府补贴扭曲了市场,不稳定发电意味着对传统化石能源产能的持续依赖,趋零的发电成本则颠覆了传统电网公共事业的商业模式。如果只看到清洁能源技术的逐年进步与单位成本的逐年降低,而无视传统电网不可能旦夕更新、化石能源也无法在朝夕间被替代的事实,就可能落入清洁能源的悖论中。

可再生能源革命正在破坏全球电力市场。以下是应该去做的事

光伏电池和风力发电机发明近150年后,它们的发电量仍只占全球总量的7%。然而,某些显著变化正在发生。十多年前可再生能源还是次要的能源系统,但现在它们的增长速度超过其他任何能源,成本的下降也使之能够与化石燃料相抗衡。石油公司BP预计,未来20年内可再生能源将占全球能源供应增长的一半。认为世界正在进入一个清洁、廉价和电力无限供应的时代的想法已不再是天方夜谭。而且也是时候了。

不过在此之前还需借20万亿美元的东风。要跨进未来的电力时代,在未来几十年内还需大量投资,以取代喷烟吐雾的老旧发电厂,并升级向消费者输电的电缆塔和电线。由于回报可靠,投资者通常喜欢投资电力行业。然而,绿色能源有一个肮脏的秘密。绿色能源部署越多,就会把其他来源电力的价格打压得越低。这让向无碳未来的过渡变得很难管理,因为在这期间,许多发电技术不论清洁与否都需要保持盈利,才能保证电力供应。除非能解决市场问题,否则对电力行业的补贴只会增长。

政策制定者已经把这一“难以忽视的真相”视为限制可再生能源的理由。在欧洲部分地区和中国,由于补贴减少,对可再生能源的投资正在放缓。不过解决问题的方法不是减少风能和太阳能,而是要重新思考清洁能源的定价问题,以便更好地利用这些能源。

系统震撼

问题的核心是,政府支持的可再生能源被强加在一个设计于不同时代的电力市场上。在20世纪的大部分时间里,电力都是由垂直整合的国有垄断企业生产和传送。20世纪80年代开始,很多垄断电力企业被拆分、私有化和自由化,让市场力量可以决定最佳投资方向。如今,只有约6%的用户由垄断企业提供电力。

然而,各地要求低碳电力供应的压力让国家的影响又重新蔓延到各个市场之中。这是具有破坏性的,原因有三:第一是补贴制度本身;另外两个原因与风能和太阳能自身的特点有关:这两种能源是间歇性供应的,且运行成本非常低。这三点都有助于解释为什么电力价格低,而公共补贴却难以戒停。

首先,2008年以来的公共补贴高达8000亿美元左右,扭曲了市场。补贴的理由很崇高:应对气候变化,推动昂贵新技术的应用,包括风力发电机和太阳能电池板。然而,由于能源效率的提高和金融危机的影响,富裕国家的电力消费停滞不前,而补贴恰逢此时。结果便是发电能力过剩,这大大减少了电力公司在电力批发市场上的收入,从而阻碍了投资。

第二,绿色能源的供应有间歇性。风和太阳变化无常(特别是在天气条件不利的国家),令风电机组和太阳能电池板只能在部分时间发电。为了保持电力持续供应,电力供应系统仍需依赖传统发电厂(例如火电厂、天然气电厂或核电站)在可再生能源供应不足时顶上。但由于传统发电厂长期闲置,吸引私人投资者变得更加困难。因此,为了保证电力供应,它们就需要公共资金补贴。

第三个因素影响整个电力行业:可再生能源的边际运行成本可谓微不足道,甚至为零,因为风和太阳光是免费的。电力市场更喜欢以最低短期成本生产出来的能源,风能和太阳能便从运行成本更高的电力供应商(如火电厂)手中抢走了生意,压低了电价,结果大家的收入都减少了。

动动脑筋

可再生能源的渗透率越高,这些问题就越严重,尤其是在饱和市场。欧洲首当其冲,那里的电力行业经历了“失落的十年”——收益下降、资产搁浅、企业拆分。去年,德国两大电力供应商意昂集团(E.ON)和莱茵集团(RWE)都一分为二。在美国可再生能源丰富的地区,电力供应商很难为新电厂找到投资。像中国这样风能充沛的地方正在缩减风电场以保证火力发电厂得以为继。

结果是,投资主要流向了受益于政府支持的领域,而电力系统正在重新受到监管。吊诡的是,国家对可再生能源的支持越多,对传统发电厂的补贴也就越多,因为政府需要支付“保持产能费用”来缓解清洁能源间歇性供电的问题。实际上,现在又换成政客而不是市场来决定如何避免停电了。然而政客却经常犯错:德国尽管对可再生能源提供巨额补贴,但仍支持低价、肮脏的褐煤发电,导致排放量上升。没有新的方法,可再生能源革命就会后劲不足。

好消息是新技术可以帮助解决这个问题。数字化、智能电表和电池使公司和家庭能够调节需求,例如在夜间做耗电多的工作,这有助于应对间歇性电力供应的问题。小型模块化的发电厂容易调节发电量,高压电网也可以更有效地在电网上调配多余的电力,这些也都变得越来越受欢迎。

更严峻的任务是重新设计电力市场,以反映对灵活供需的新需求。市场应更频繁地调整价格,以体现天气的波动。在电力极端稀缺的时候,可以启动高固定电价来防止停电。市场应该像奖励多发电的电厂那样,奖励愿意少用电的人或机构来平衡电网。电费账单上的电价可以根据客户对24小时供电保证需求的意愿上调或下降,有点像保险单那样。总之,政策制定者应该明白他们遇到了问题,但原因并不出在可再生能源上,而是过时的电价制度。然后他们就该解决问题了。

原标题:清洁能源的悖论

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