张瀚舟

上海市发展改革研究院

极端事件具有出现概率小，但后果严重的特征，近年来频繁发生的黑天鹅事件就是其中的代表且更加难以预测。当前，全球能源在世界各主要经济体积极应对气候变化的大背景下，进入了结构转型的关键期，化石能源与非化石能源、传统能源与新能源、高碳能源与低碳能源面临新一轮的平衡，而极端事件的发生不仅打乱了能源结构调整的节奏，部分时段、部分区域还出现了逆向选择。本文以2022年发生的俄乌冲突和极端天气两个标志性事件为切入点，通过分析事件造成的影响，观察各方的应对举措，基于“能源安全在己不在人”的基本判断，研究提出上海推动能源发展要在坚持绿色低碳原则的同时，从安全稳妥的角度灵活用好清洁煤电，以更好地应对极端事件的考验。

1.1从 德国实践看欧洲能源转型的“攻守道”

德国是欧洲国家中的环保先锋，早在20世纪80年代就率先提出了“能源转型”概念。在政策和市场的共同发力下，经过数十年的发展，德国可再生能源发电量在电能消费中的占比从2000年的6%上升到2022年上半年的超过50%。尽管具有间歇性和不确定性的可再生能源发电比例一直在上升，但俄乌冲突前的德国始终是世界上电力供应最可靠的国家之一。通过复盘德国能源转型历程，可以明显地看到可再生能源与天然气这两条主线构筑起了欧洲能源低碳发展的攻守之道。

1）以可再生能源为主攻方向，凝聚发展清洁能源的共识

1991年德国出台了《可再生能源电力上网法》，首次以法律形式保障了可再生能源供应商的最低收入。2000年更新为《可再生能源法》，引入优先原则和均衡补偿机制，实施差异化、可长期执行和定期调整的固定电价政策，通过经济手段从源头减少对化石能源的依赖。随后的20多年里，根据欧盟框架和国内社会变化，德国对《可再生能源法》先后开展了六次修订，力度持续加大的同时不断调整发展目标，2021年更是取消了部分可再生能源附加费，发展目标直指2050年前实现电力行业和终端消费的碳中和。制定法律的同时，德国还通过上网电价补贴政策要求公共事业部门以高价从发电商购买绿电，然后将成本分摊到电费中。政策加速了风电和光伏的建设，并被西班牙和意大利等国效仿，由于欧洲电力市场去中心化特征的加持，在多国的共同助力下，一个蓬勃的欧洲绿电市场不断发展壮大。

2）以天然气守低碳转型底线，清退煤炭及核能的同时为可再生能源提供调节保障

煤炭和核能曾是德国的优势，煤炭方面德国可采储量约361亿t，占世界总量的3.4%，排名全球第六位，但由于以褐煤为主，度电CO2排放高达1 170 g（天然气度电排放约250 g）。核能方面作为原子能技术最重要的发源地之一，德国在巅峰时期共建有17座核电站，贡献了全国发电总量的1/4，但在能源转型和环保组织外部施压的共同作用下，德国在2011年福岛核泄漏发生的2个多月后关闭了境内一半的核电站。2019年德国煤炭委员会宣布，最晚将在2038年底停运全部84座煤电厂，2021年德国再次将淘汰煤电的时间提前到2030年。煤炭、核能的减少和可再生能源波动性的增加需要有成熟稳定且具备经济性的能源品种顶上，在此背景下，天然气几乎成了唯一的选择。由于地理条件和资源禀赋优势，俄罗斯是欧洲最大的天然气来源国，2021年俄罗斯通过连接欧洲的5条管道，将全年55%的天然气产量供给了欧洲市场，德国对俄罗斯天然气的依存度也达到了55%，双方形成高度绑定关系。欧洲在获得廉价天然气的同时，将能源的饭碗放在了别人的手上。

1.2俄 乌冲突击中欧洲能源的“七寸”

俄乌冲突自2022年2月爆发至今已持续超过了8个月的时间，随着地区军事行动的不断升级，能源大宗商品被开辟成了“第二战场”，后一个战场卷入的国家更多，产生的影响也更为深远。天然气作为欧洲多国和俄罗斯关系的压舱石，其间的表现牵动着各方紧绷的神经，曾经的欧洲能源转型依托现在反而成了投鼠忌器的“七寸”之地。

1.2.1 消失的天然气新增资源给能源转型按下了暂停键

2022年2月，在俄罗斯承认乌克兰东部的两个“共和国”后，德国宣布暂停已全面建成但尚未投运的“北溪二号”天然气管道项目。该项目年设计输送天然气550亿m3，并且和2011年通气的“北溪一号”构成海底双通道，可极大地提升安全供气能力，但“北溪二号”项目的暂停直接导致欧洲增量气源的损失，能源转型陷入停滞。

1.2.2 减少的天然气协议供应量给能源安全敲响了警钟

2022年3月，俄罗斯遭到美欧“核弹级”制裁后发布卢布结算法令，被视为“不友好国家”的欧洲各国若拒绝使用卢布支付能源账单，将被断供油气资源。4月，由于波兰拒绝使用卢布支付天然气费用，俄罗斯停止了亚马尔—欧洲管道对波兰的天然气供应。5月，保加利亚、芬兰、荷兰、丹麦等国均因拒绝卢布支付被完全断供。6月，俄罗斯将“北溪一号”的供气量降至40%，并在7月进一步降至20%，8月停止供气。9月，“北溪一号”及“北溪二号”管线发生爆炸，恢复供气遥遥无期。受此影响，当前欧盟自俄罗斯进口的天然气份额已降至7.5%，IEA预计如果情况持续，到2023年2-3月，欧洲天然气储备或下降至25%至30%的水平，全部耗尽也不足以支撑淡季的月均需求，能源安全岌岌可危。

牵能源一发而动欧洲政治经济的全身。

1）欧洲天然气供应无法绕开俄罗斯自善其身

从对俄依存度数据看，芬兰和保加利亚为100%、希腊96.4%、斯洛伐克84.1%、拉脱维亚76.5%、奥地利70.1%、德国61.9%，匈牙利、丹麦、波兰、捷克等国家也都超过50%。从英国石油公司发布的2021年数据来看，俄罗斯天然气在欧洲进口总量中占比高达45%。

2）高企的天然气价格掀翻了友谊的小船

作为欧洲天然气的价格基准，荷兰TTF指数从2022年2月不到80欧元/MWh，在俄乌冲突的影响下一路上涨到9月的最高超过320欧元/MWh，涨幅超过400%。10月5日，德国副总理哈贝克批评美国天然气供应商：“一些国家甚至是友好国家也哄抬价格。”10月6日，法国总统马克龙对美国喊话：“你们（将油气）原价卖给本国企业，我们却要支付4倍于此的价格，我们可不认为这象征着友谊。”美国和欧洲的利益冲突正在逐步加剧。

3）生产制造业遭受重创

2022年三季度以来，因为无法承受高昂的能源成本，欧洲不少铝冶炼厂、钢铁厂、化肥厂和大型农场已经陆续关闭。标普全球的研究报告显示，在最糟糕情况下，到2023年底，欧洲能源危机或使其汽车产量平均每季度减少近40%，即超过100万辆。报告还指出，已经受到疫情和乌克兰局势影响的汽车行业供应链可能面临能源成本飙升甚至停电的“巨大压力”，某些车企面临无法保持生产线运转的风险。2022年5月德国更是出现了30多年来的首次贸易逆差。

1.3欧 洲应对能源危机的进与退

为了应对油气供应短缺及价格飙升引发的能源危机，欧洲多国短期内积极寻找能源替代方案以解燃眉之急，并采取多种节能措施大幅压减国内能源需求，长期继续大力推进可再生能源的建设，并根据实际情况调整气候治理目标。虽然从眼下的各项权宜之计看，欧洲多国在气候治理方面是开了倒车，但从长远看，欧洲正在通过加强能源的自主可控能力，努力把能源的饭碗重新抓回到自己的手上。

1.3.1优势传统能源重获青睐

在俄乌冲突爆发前，欧盟和绝大多数欧洲国家已明确能源领域实现碳中和的目标，但由于能源安全问题日渐严重，多个国家对目标作出调整，并纷纷宣布重启燃煤发电或推迟退煤退核进程。荷兰计划取消燃煤能源生产上限，允许燃煤发电厂满负荷运转到2024年；
德国将原定2022年年底关闭的三座核电站运转至2023年4月，并放弃到2035年电网中“接近100%可再生能源”的目标；
英国延长了4台燃煤发电机组的使用寿命；
丹麦宣布暂时放弃2025年前实现碳中和目标。

1.3.2节约能源成为刚性约束

为在冬季到来前尽可能多地储备天然气资源，欧洲多国推行了强制节能措施。意大利出台冬季节能法令，将2022年至2023年的中央供暖天数减少15天，一些地区的住宅暖气温度将下调1℃。法国公布2022年冬季节能计划，住宅、教育机构、办公室和对公众开放场所的冬季供暖温度不得高于19℃，一些公共设施将不提供热水。该计划还呼吁法国人减少热水淋浴时间，夜间彻底关闭处于待机状态的电子设备。西班牙的节能新政，同样要求在冬季，企业、餐馆、博物馆等场所的暖气或空调温度不得高于19℃，在开空调或暖气时应关闭门窗，而商店橱窗的照明在晚上22:00后必须关闭。德国已经停止了对公共纪念碑和建筑的景观照明，并可能会关闭公共建筑入口、走廊和门厅的暖气。欧盟则通过要求成员国强制性减少高峰时段用电需求5%的方式降低整体电力需求，目标是在2023年3月31日前，实现欧洲电力需求总体减少10%。

1.3.3干预价格实施收益再分配

1)对超边际电力供应商采取收入上限

欧盟计划对非天然气发电的企业设定180欧元/MWh的上限，超出上限的收入将被欧盟成员国收集用来补贴消费者，以削减后者的能源账单。这项措施覆盖了现货市场、期货市场、电力购买协议、免税进口电力以及其它双边电力购销协议，当电力交易达成时目标收入就会被确定和收集，预计可以帮助欧盟获得1 170亿欧元用于再分配。

2)针对原油、天然气、煤炭和炼制行业化石能源发电企业临时征收额外利润税

这些部门的收入不会被超边际业务的收入上限措施所限制，如果这些企业的利润超过2018年以来过去3年平均利润的20%，那么超额部分将会被征收33%的额外利润税。这项措施估计可以为欧盟国家收集到220亿欧元。

1.3.4推动可再生能源快速发展

智库E3G和Ember的研究显示，在2022年3月至9月期间，清洁能源覆盖了欧盟24%的能源需求，为历年同期的最高水平。在这6个月的时间里，风能和光伏产生的电力相当于减少了80亿m3的天然气，折合减少了110亿欧元的天然气成本，这让欧洲各国在部署短期应急措施的同时，重新坚定了长期发展可再生能源的目标。2022年5月，欧盟在制定“REPower EU”能源计划时，曾希望2030年可再生能源占比可以达到45%，但由于各方的信心不足目标设定在了40%。而到了7月，高票通过的欧盟可再生能源法修正案，将2030年可再生能源目标确定为45%。同时，修正案还要求成员国跨境可再生能源发电项目翻倍（每个成员国增加至2个），以及2025年至2035年期间，创新型可再生能源技术（如波浪能和潮汐能）要占新增可再生能源装机至少5%的目标。

2.1极 端天气“烤验”下的四川能源

2022年夏季，受异常强大的北半球副热带高压影响，长江流域遭遇了极端高温和干旱。据国家气候中心报道，区域性高温事件综合强度已达1961年有完整气象记录以来最强，主要特征表现为“范围广、持续时间长、极端性强、影响面大”。四川作为我国传统的水电大省和能源送出端，受极端天气造成的汛期枯水、电力需求猛增等因素影响，用电高峰期不仅无法向下游提供电量支持，甚至连自身的供应都难以保障。

2.1.1 现象：“三最”叠加引发的一级应急响应对重点行业造成了无差别打击

从2022年8月7日开始，四川迎来最严峻的高温干旱灾害性天气，部分地区出现持续性的40℃以上高温。受到历史同期最高的极端高温、最少的降水量、最高的电力负荷等“三最”叠加效应影响，全省电力供需形势由7月的高峰电力“紧缺”，恶化为全天电力电量“双缺”的严峻局面，对当地居民的正常生活造成了严重的影响。8月21日，为全力保障重要的公共设施及民生用能，四川首次启动了最高级别的突发事件能源供应保障一级应急响应，四川电网有序用电方案中所有工业电力用户（含白名单重点保障企业）实施生产全停，放高温假，让电于民。四川是光伏和半导体硅片第二大产能地，占全国产能14%。由于有序用电方案未将白名单重点保障企业排除在外，限电造成省内硅料、硅片及电池片企业出现大面积的停工停产，分布全国的产业链下游企业遭受连带影响。此外，四川还是国内锂电上下游产业集聚区，锂盐、正极材料、负极材料在全国均占据较大份额，其间也受到了不同程度的影响。

2.1.2 本质：可靠能源占比低，用不稳定电源应对不稳定气候放大了风险敞口

四川电力系统在极端事件冲击下表现出的脆弱性主要源自四个方面：

1）电力供给过于倚重水电，难以保证极端情况下的稳定性

2021年末四川水力发电装机容量达8 947万kW，水力发电量3 531.4亿kWh，占全省发电量的81.6%，2022年夏季高温干旱导致水电由上年同期约9亿kWh，腰斩至4.5亿kWh。

2）常规火电容量偏小，极端情形下难以充分发挥电力安全稳定的“顶梁柱”作用

四川火电机组装机量不到2 000万kWh，仅占全省装机总量的18%，对用电量的贡献更是只有16%，即便满发也无法弥补水电不足产生的巨量缺口。

3）可再生能源贡献甚微，充分体现不稳定的根本属性

新能源出力的随机性、波动性、不确定性强，具有“极热无风、晚峰无光”等反调峰特性，高温不仅导致风电整体出力不足，也严重影响了光伏的发电效率。四川全省723万kWh的新能源装机实际出力水平不足300万kWh。

4）网架结构“大而不强、大而不优”，制约受电规模

由于四川电力送出省的定位，入川输电容量相较外送能力明显偏弱，区域电力互济互保水平十分有限，即便高温季国家电网公司动员了13个省市驰援四川，但在四川500 KV主网已达承载极限的情况下，电力也仅能达到600万kWh，瓶颈问题严重。

2.2上 海能源保供还要居安思危

地处长江下游的上海和四川一样遭遇了极端高温天气的影响，2022年夏季累计出现了48个高温日，其中7天气温超过40℃，最高温度40.9℃更是平了历史极值。受持续高温影响，上海夏季的用电负荷先后六次创历史新高，8月16日最高负荷更是达到了3 807万kW，比历史极值3 353万kW高出13.5%。回顾上海能源平稳应对高温月的举措，其中既有上海各方的积极应对和相对稳健的能源结构提供支撑，也有一定的运气成分。

1）从结构看保障

支撑上海电力最大负荷3 807万kW的供应能力中，上海市内机组为2 030万kW，占比54%，其中超过一半是煤电。上海市外来电为1 777万kW，占比46%，其中煤电接近1/5。本文认为，从自主可调节的角度看，占比超过一半的本地电源是上海能源保供的基本盘；
从稳定供应的角度看，上海市内外煤电的顶峰出力是上海能源平稳运行的压舱石。火电机组的平稳运行，直接决定了能否有效保障全市民生和重点用户的用能需求。

2）从运气看不足

由于8月上海尚处在疫后恢复阶段，虽然用电量随着全面复工复产快速增长，但与往年同期相比，制造业和商业的用电量并没有恢复到高峰值。此外，高峰日上海开展的需求侧响应也降低了用电负荷。与此同时据测算，上海2022年夏季的理论最大供电能力约为3 930万kW，理论富余能力十分有限，再考虑到外来电的不确定性和电网备用率的要求，如果没有用电量的被动减少和需求侧的主动响应，2022年夏季极端高温日上海可能已经出现电力硬缺口。

俄乌冲突和2022年夏季高温两个极端事件产生的原因虽各有不同，对能源安全和发展造成的影响也千差万别，但共同的特征是都发生在所在区域能源转型的关键期，即新能源已大规模“扶上马”但尚未成为能源保障的主力军，相反还需要传统能源再为其“送一程”，而传统能源却因为政策和市场等原因发展停滞甚至倒退，不仅无法为新能源保驾护航，甚至自保都困难。本文认为，基于新型能源系统发展的自身规律，新旧转换的影响将在碳达峰后迎来高峰，为提前布局、稳妥应对，需要远处着眼、近处着手。

判断一：“双碳”目标引领下，以新能源为主导的新型能源体系将分三个阶段完成

在部分欧洲国家下调碳中和目标的背景下，习近平总书记在党的二十大报告中再次明确中国将积极稳妥推进碳达峰、碳中和工作。报告还在2021年中央财经委首提构建以新能源为主体的新型电力系统的基础上，进一步提出加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理。本文认为，新型能源体系是“双碳”战略在能源领域的具体表现，也是一项长期、庞大且复杂的系统工程，规划建设将分为三个阶段：

一是扩张阶段，这个阶段的特征是新能源的装机规模迅速扩大，直至装机占比达到50%成为主力能源之一，该阶段最大的问题是新能源的波动性容易使整个系统处于不稳定状态。

二是成熟阶段，这个阶段的特征是新能源的发电规模持续扩大，直至发电量占比达到50%成为主体能源，该阶段也被认为新型电力系统基本建成，系统的稳定性大幅提升但仅依靠自身来应对极端事件的能力依然不足。

三是稳定阶段，这个阶段的特征是与新能源发电相匹配的低碳零碳支撑系统建设完成，新能源在贡献80%以上电力和电量的基础上，具备依托支撑系统灵活调节的能力，可以应对复杂环境的变化，该阶段被认为新型能源体系全面建成。

判断二：安全优先目标下，清洁煤电将深度嵌入新型能源体系的不同阶段

在过去的近10年里，随着我国能源转型的持续推进，各方对煤炭的定位及发展路径有着泾渭分明的意见，2020年9月“双碳”目标提出后更是将煤炭的“破、立”之争推向了白热化。党的二十大报告明确提出立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，以及加强煤炭清洁高效利用等具体要求可谓一锤定音。如果全面建成新型能源体系后的新能源是上海未来能源的饭碗，那么转型过程中以煤炭为代表的传统能源就是上海当下能源的饭碗。

上海的一次能源几乎全部来自外部调入，其中煤炭在资源规模、稳定性和经济性等方面都具备优势，能否基于当前阶段特征灵活用好清洁煤电资源考量着上海能源安全保障的能力和水平。对应新型能源体系的三个发展阶段，扩张阶段要解决的主要矛盾是传统能源和新能源的关系，传统能源需要作为保障性电源帮助新能源平抑波动并提供峰谷支撑，从而更好地支持新能源的持续规模化发展。这个阶段清洁煤电与新能源之间是一个协同发展的伴生关系；
成熟阶段的新型电力系统通过包括智能调度、储能等软、硬件手段，基本实现常态下的自我平衡，要解决的主要矛盾是主体能源和应急能源的关系，清洁煤电因其稳定可靠和响应时长等优势，虽然规模不再增长但将是应急能源的重要组成，可以更好地防范和应对各类突发事件对能源安全产生的影响；
稳定阶段将在碳中和前后实现，届时今天的新能源已经转变为未来的传统能源，随着新科技的继续涌现，主要矛盾将是如何实现新一轮的能源升级，包括煤炭在内的化石能源和当下的部分新能源都将在那个阶段退场，为新发展留出空间。

建议一：海陆并举，打开新能源的发展空间

上海市域范围内大规模建设新能源项目的场址非常有限，建议在挖潜市内各类光伏和风电资源的同时尽快把目光投向远处，一方面依托上海的临海优势，分阶段部署推进海洋能利用。近期重点开发近海风电，集中力量突破大功率海上风机等核心技术装备。中远期向国管海域要空间，推动长三角合作开发大规模深远海域风电，持续提升海洋能开发利用的技术水平和经济性，推动潮汐能、潮流能、海岛核电、海洋氢能等规模化开发利用试点示范。另一方面积极参与“十四五”现代能源体系规划布局的大型清洁能源基地建设，全力争取市外清洁电源。加快在内蒙、甘肃、青海等风光资源丰富的地区选址建设千万千瓦级风光基地，并争取沿途各省的支持同步规划建设专送上海的特高压直流通道，确保清洁能源稳妥入沪。新型能源体系在扩张过程中必然伴随着大波动，但在原则既定、方向明确的情况下，只有早日推动体系进入成熟阶段才能有效缩短能源转型的阵痛期。

建议二：客观评判，用好煤电“压舱石”

考虑到当前至新型能源体系全面建成还有数十年的时间，其间有必要依据客观条件变化有序发展、更新、保留清洁高效煤电机组。从安全角度看，可以更有效地应对转型阶段可能发生的各种极端事件对上海能源保供造成的影响。从环保角度看，可以更高比例地支持新能源的规模化发展，单位排放水平将持续下降。从稳定角度看，基于资源禀赋和发电特性，可以让上海真正实现将能源的饭碗端在自己手上的目标。规模上，建议近期新增煤电装机以避免“测算缺口”变为“硬缺口”，并且直到新能源扩张阶段完成，煤电装机量都不应低于上海基本民生电力负荷的需求量，即在出现风光全停、外电大比例减供等最极端情况下，以煤电为主的火电出力仍能保障城市全体人民的基础用电。布局上，建议利用现有的煤电基地进行内部优化和扩建，确保煤炭物流运输的通畅和满足20天以上的储煤能力，同时结合电厂用地适当布局储能并预留碳捕集装置，进一步增强煤电的清洁水平和调节能力。措施上，考虑到能源发展是个动态过程，煤电作为保障性电源要依据新能源的发展情况和全社会用能结构适时调整，建议加强对“市内市外、传统清洁”两个结构问题的持续跟踪研究，及时调整建设规划、安排机组更新、确定备用规模。

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