“碳达峰”和“碳中和”是啥?
深度阅读2021-02-23
幸甚，幸甚!每一次美国、英国等西方电力市场化喊口号国家(其实也就是利益集团俱乐部平衡模式)的大停电都给国内改革发展过程中的电力系统以启迪和借鉴。
电力系统当下话语权的大背景，一是《巴黎协定》(The Paris Agreement)后，30碳达峰，60碳中和。由节能减排上升到国际水平高度，砖家给出的路线图：减少化石类能源消耗，超常规发展风光发电，冒进结论是不上火电。二是要不要建设和形成一张国家级的全覆盖的形成南北互济、东西互补的特高压交直流混联大电网，和国家级跨省灵活调解支援的统一调度运行机制。
本文不多赘述泛滥词调，直接提建议：
目标：不让美国得州大停电事件在中国重演。不使十四五规划成为缺电规划。在完善资源价格形成机制，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，统筹制定2030年前碳排放达峰行动方案，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，推动我国绿色发展迈上新台阶得以实现。使中国电力系统行动方案成为国内、国际同行和舆论支持的达成共识的方案。
第一方面在电源规划建设阶段的审批和政策导向上：
1.大力发展风力、太阳能(6.890, 0.63, 10.06%)发电。安排多发电量，政治上可忽略不考虑电力，稀释全电量碳占比。
2.义无反顾开发水电。能开发的水利资源全面开发水力发电，同时保护生态环境。一江春水向东流，流的都是煤和油，资源的唯一性利用。
3.量力而行发展核能、天然气发电。核电是发展的技术。谨记天然气国际供应的依赖性和脆弱性，天然气发电是确保天然气采掘、传输、存储的蓄水池，发电是次而又次的作用。
4.全面推行火电等容量旧机组换新机组，适当新增煤电装机。火电装机计算公式：确保年度火力发电量同比下降的同时，也要与全口径全电量保持可调节比例不降低。必需确保人民生活和国民经济发展用电极端应急兜底保障。不能停建火电。
第二方面建设国家级电网。
5.建设和形成一张国家级的全覆盖的形成南北互济、东西互补的特高压交直流混联大电网。点赞及时和果断出台十三五补强工程闽粤直流联网等工程。
6.电化学储能视价格视技术发展和成本接受和疏导渠道而随其自然。不宜拔高。
第三方面在电力系统运行调节与控制上：
7.优先消纳风力、太阳能发电量。
8.加大调节性综合利用水力发电。
9.支撑核能、天然气发电。
10.尽可能减少安排火力发电量，火力发电从技术上仅仅是安全稳定运行的保障，和电力供应安全的托底。
第四方面在电力市场设计和运营上：
11.全面实行风力、太阳能发电量全口径市场化价格竞价交易，退坡补贴。
12.加大价差引导水电基荷发电，和日、周、月参与电网运行调节。
13.核电必须承担调峰辅助服务，市场化补贴其他调峰手段。
14.定性火电由常规电源整体转变为电力系统调解电源定位，在电力市场各个交易品类中提升火电价格，补偿火电作为调节电源的闲置成本。
第五方面在学术研究和科普舆论引导上：
15.说清楚ΔP的极端重要性(在数学或者物理学中大写的Δ用来表示增量符号。而小写δ通常在高等数学中用于表示变量)任何一次大停电都不是缺额巨大引发，占比不至于出现20%甚至低于5%的缺额都不到，就引起了巨大社会灾难和舆论响应。恰如高考竞争不是60分以下成绩的竞争，是最后最高分段的淘汰。装机容量不等于、区别于实际发电供应量。此时此刻平时得州发电量的一半(50%)以上，来自美国特别是得州流行的天然气发电厂，这也是近年来美国页岩油、页岩气革命的成果。风力和太阳能发电仅占20%，其中风能只占13%，太阳能7%。另外，煤炭发电占20%、核能占约10%。似乎是风能和太阳能发电只占得州电力的20%左右，远不是这次供电问题的唯一罪魁祸首。但这次这个20%趴下了，未来大力发展的关键时刻趴下了，问题就严重了。还是间歇性风光电源冰冻，或极寒无风为主诱因。
16.淡化装机数据的使用和宣传，改为发电量承担全份额的统计和宣传方法。例如原稿:2021年1月19日，国家能源局发布2020年全社会用电量等数据。2020年，全社会用电量75110亿千瓦时，同比增长3.1%。分产业看，第一产业用电量859亿千瓦时，同比增长10.2%;第二产业用电量51215亿千瓦时，同比增长2.5%;第三产业用电量12087亿千瓦时，同比增长1.9%;城乡居民生活用电量10949亿千瓦时，同比增长6.9%。2020年，全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用小时为3758小时，同比减少70小时。其中，水电设备平均利用小时为3827小时，同比增加130小时;火电设备平均利用小时为4216小时，同比减少92小时。2020年，全国电源新增装机容量19087万千瓦，其中水电1323万千瓦、风电7167万千瓦、太阳能发电4820万千瓦。
例如发布建议增加稿:
2020年，全社会用电量75110亿千瓦时，同比增长3.1%。分电源供应看，火力发电量XXX亿千瓦时，占比XX%,同比降低10.2%;
风力发电量XXX亿千瓦时，同比提高20%;水电发电量XXX亿千瓦时，同比提高15%;太阳能发电量XXX亿千瓦时，同比提高10.2%;核电发电量XXX亿千瓦时，同比提高9%。
17.说清楚电源的性质和特点。此次板子要打在美国似乎运行最纯熟的天然气体系身上，作为亚热带地区的得州，缺乏预防控制天然气冰堵的意识，在早已发出的大寒潮预警中，缺乏天然气湿度控制去除设备，也缺乏预防管道冰堵的监控措施。最终导致在寒潮中，天然气管网被冰堵中断。说清楚中国天然气关键时刻的供应更加脆弱。
18.不要污名化火电。因发电稳定而经常充当“压舱石”的煤电在得州的占比已经降至13.8%。一片冰封之下，煤电正常运转应该是电源类别中影响最小的。2020年，得州风力发电首次超过煤电，而在全美，煤电在总发电中的占比降至24%。长期以来，对于狂飙突进的风电，得州不仅毫无警惕，反而盲目乐观——该州的项目开发商甚至建议未来接入电网的新一代发电设施中，风能、太阳能以及大容量储能电池要占到95%。不过，此次大停电后，相信得州乃至全美对新能源发展会有更加客观、清醒的认识。中国的公知专家还会鼓噪将西北划分出来成为全部新能源运行的绿色电网?罔顾其他相邻电网常规电源为之正负备用的事实。
19.坚持统一调度、分级管理。没有统一电力调度、没有真正意义上的国家电网。在互联的大电网中，得州这样“省级电网”出现了供应问题，并非没有办法挽救。因为，可以通过国家一级的电力调度来及时调剂余缺、相互支援。踌躇满志的ERCOT甫一成立就将得州电力公司一拆为四，而在全美，则陆续诞生了3000多家电力企业，包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等，大多各自为战。一方面是全球唯一超级大国、能源消耗第一大国，一方面是山头林立、松散连接的美国电网，这其中蕴含的巨大风险早已被有识之士所察觉。而非我们所需要的综合、协调的全国性电网。没有真正意义上的国家电网，没有自上而下的统一电力调度，所以，面对“省级电网”大停电，即便是总统也只能宣布该州进入紧急状态，而无电可救。这一点，在2020年的加州大停电中已经暴露无遗。缺乏统一调度的电力市场，让加州千金难买一度电——高温高负荷下，邻近各州也表示“没有余粮”，不愿意卖电。由此可见，面对危机，没有统一、互联的大电网，就无法有效应对、跨区域支援。如果一国之内，电网多而不强、强而不联，势必会产生重大隐患。
20.电力市场是调节，不是保障，更不是兜底保证供应的灵丹妙药。电价暴涨100倍?得州电网实时批发市场价格一度攀升至每兆瓦时1.1万美元，而平时，得州电价每兆瓦时不到100美元。目前部分居民每日电费接近3000元。一方面极度缺电，一方面是价格奇高，真正是“市场经济”。中国承受得了这个改革成本?
延伸阅读：
《巴黎协定》(The Paris Agreement)是2015年12月12日在巴黎气候变化大会上通过、2016年4月22日在纽约签署的气候变化协定，该协定为2020年后全球应对气候变化行动作出安排。《巴黎协定》长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。
“30碳达峰”和“60碳中和”。“碳达峰”就是我们国家承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去;而到2060年，针对排放的二氧化碳，要采取植树、节能减排等各种方式全部抵消掉，这就是“碳中和”。
美国得州大断电：发生于2020年2月中旬，从2月15日凌晨1点开始，得州电网就宣布进入历史上最为严重的供能危机，被迫切断负荷侧供应。得州供电瘫痪与电网本身无关，而是电网方主动切断了居民区的电力供应，是有意而为的主动控制。受空前的北极寒潮影响，美国大部分地区气温骤降。能源市场陷入混乱，得州电网的批发电价飙升了逾10000%，得州多家炼油产关闭。得州数百万家庭十年以来首次被迫轮流停电。2月14日以来，整个得州的气温一直处于0摄氏度以下，南部布朗斯维尔(Brownsville)的温度为-3.9℃，而潘汉德尔(Panhandle)的温度则低至-26℃。得州东部大部分地区，包括达拉斯、圣安东尼奥、奥斯汀、休斯顿、科珀斯克里斯蒂和布朗斯维尔，仍处于冬季风暴的影响之下。这些地区的出行条件非常危险或已达到几乎不可能出行的状态。得州公用事业公司奥斯汀能源(Austin Energy)周三(17日)宣布，客户应准备面临继续停电，并可能再停一周或更长时间。而且许多此前可能有电力供应的客户，其电力线路也可能会被冰冻和风暴破坏掉。奥斯汀能源公司解释说，长时间的停电是为了帮助维护德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)的电网。据“KXAN”报道，奥斯汀有近185775人停电。
英国2019年“8.9”大停电事故。雷击是导致事故发生的直接原因，并且雷击导致的电源脱网容量超出了该国电网设防标准，之后电网低频减载装置正确动作，自动切除约5%的负荷，保障了其余95%负荷的正常供电。英国监管机构认可了英国国家电网公司对事故的技术分析报告，确认是一次自然灾害引起的超出电网企业正常技术设防标准的没有人为责任的大停电事故。事故引起了广泛关注和讨论，反映出电力系统未来发展的几个特点：一是新能源高占比电力系统，转动惯量相对呈降低趋势，稳定水平下降。二是现有新能源(含分布式电源)涉网技术特性不能满足高占比新能源系统运行要求。三是电力市场环境下，安全性与经济性的平衡更加困难，系统安全裕度容易被人为压减，难以抵御较大故障或次生故障。四是针对超出电力系统正常设防标准的故障，应采取低频减载等措施确保大电网安全。
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