遭遇500年来最严重干旱，欧洲供电系统如何应对？-凯发k8一触即发

图1 由于水位骤降，西欧第一大河莱茵河的两侧，露出了大量用于警告极低水位的“饥饿之石”。历史上，每当饥荒之年，当地人就会在河床的石块上刻下铭文。只有当干旱再次来临、河流水位骤降的时候，这些石头才会“重见天日” | 图源：英国《每日邮报》

图2 美国气候预测中心未来enso发生的概率预报，蓝色柱表示“拉尼娜”事件发生概率，红色柱表示“厄尔尼诺”事件发生概率，灰色柱表示中性年发生概率 | 图源：美国国家大气与海洋管理局

图3 作为德国最重要的一条货运水道，原本繁忙的莱茵河运输水道水位告急，货船仅能装载部分货物 | 图源：dw

图4 2011年至2019年平均每年发电量的变化与2021年相比2019年的变化 | 图源：ember

此次电力短缺发生在欧洲能源转型的大背景下。由于非化石能源主要通过转化为电能供终端使用，世界上主要国家在实现碳中和的目标中都将高度 “电气化” 作为能源转型的发展目标 [8]。国际能源署等机构曾提出，“如果电力环节不能实现脱碳，通过高度电气化来实现低碳能源系统转型的路径无法奏效” [9]。

然而，英国石油集团首席经济学家分析称，虽然可再生能源看起来日趋成熟，但是全球发电燃料结构在二十年来没有明显优化。据英国石油发布的《世界能源统计年鉴2022》，2021年全球发电燃料中非化石燃料占比约39%，煤炭占比约36%，就欧洲而言，天然气和煤炭发电量占到了35%，核能和可再生能源各占约20%，水电占比约15% [10]。

能源转型并非一本万利，改变需要成本。2016年发表在《可再生与可持续能源评论》的一篇文章为欧盟能源系统提供了在2050年实现100%可再生能源的可能路径，该方案将整个过程划分为9个步骤，基于整个能源系统（电力、供暖、制冷、工业和运输）进行了逐小时建模。结果表明，要达到欧盟在2050年二氧化碳排放量比1990年水平减少80%的目标，欧洲能源系统的年总成本将比化石燃料替代品高出约3%，如果实现100%可再生能源，成本将高出12%。

另一方面，该研究也指出，由于能源系统的主要成本将进口燃料转化为当地投资，低碳能源系统中创造的就业机会大幅增加，直接增加的工作岗位估计约为1000万个，这可能会为欧盟经济带来整体收益 [11]。

相比依据模型给出成本效益凯发k8一触即发的解决方案，达成统一的政治意愿和实现合适的技术更加困难，这也决定了未来欧洲实现能源转型的实际路径，作者认为，欧盟最终选择的能源系统可能介于理想方案和现有政策之间。

另一项2019年发表在《应用能源》上的研究详细分析了葡萄牙的在电气化过程中实现碳排放目标的成本演变。结果表明，到2030年，电气化不会在脱碳中发挥作用，但在中长期（2040年、2050年），高减排目标与最终能源消耗的大规模电气化相关。

如果在2050年实现温室气体减排相对1990年碳排放的90%，在可行路径下，在2030年和2040年电力生产成本将相对于对照情景增加13%和15%，而到2050年，这一差异可能会增加到55%。模型中的对照情景表达了在欧洲碳排放交易计划下，二氧化碳定价直到2050年保持不变的能源系统演变路径 [12]。

实际上，欧盟二十多年来始终致力于能源转型。2021年7月，欧盟提交《fit for 55》[13] 法案，将新能源电力、汽车减排等事项进一步细化，并且将2030年可再生能源比例提高至40%。2030年和2050年的目标在2021年6月通过的《欧洲气候法案》[14] 中被最终立法生效，而此时的目标已被提高，即到2030年将温室气体净排放量在1990年水平上减少至55%，到2050年在全欧盟范围内实现碳中和。

然而，现实中还有很多困难。法国气候与环境科学实验室的一项研究指出，气候变化对欧洲大多数国家的光伏、风力、水力和热电发电都产生负面影响。研究中使用了已装机的发电厂的数据，没有考虑发电厂的数量和空间分布在未来的变化，使用了5个区域气候模式共同模拟，从而了解给定变暖水平下区域气候变化的不确定性。结果显示，在本世纪末温升3℃的情景下，欧洲各国光伏和风力发电的潜力降低最多可达10%，而水力和热电发电的潜力降低最多可达20% [15]。

陈迎表示，发展可再生能源的确带来了能源系统新的脆弱性，但是能源不转型，也同样有风险。气候变化会增加极端天气气候事件发生的频率和强度，极端气候事件影响可再生能源发电，但是继续坚持煤电，长期锁定在高度依赖化石能源上，会加剧气候变化，能源系统受到更大威胁，这就构成了一个恶性循环。

尽管在多重因素制约下，能源转型困难重重，欧洲仍将其作为长期发展战略持续推进。2022年5月18日，欧盟委员会公开了repowereu计划，旨在回应俄乌冲突造成的困难和全球能源市场的混乱 [16]。该计划包括了节能、加速可再生能源推广、减少化石能源使用等几个方面的规划举措，并建议将2030年可再生能源总目标从40%提高到45%。

7月13日，欧洲议会通过了提升可再生能源占比的法案修正案，将repowereu计划中的很多建议法规化，其中就包括了提高2030年可再生能源的总目标，在建筑行业总用能中可再生能源占比达到49%，交通部门中的占比在超过14%的基础上，温室气体排放强度再降低20%。除此之外，修正案提高了低碳氢（生产过程中温室气体减排量超过70%的氢能）目标占比，交通领域低碳氢使用要求更是翻番。

北京卓能雷安总工程师周庆根表示，就电力系统转型来看，新能源替代化石能源对电网的稳定性会造成一些影响，但现在我们正在过渡期，很多问题有待技术进步来解决，大方向还是要奔着气候目标走。

为此，他向《知识分子》举了一个例子，“光伏和风电并入电网后削弱了电力系统支撑惯量，影响电网的稳定性，所以新能源并网比例受到影响。” 电力系统惯量是交流系统的特性之一，其支撑来源于火电、水电等发电机组转子的转动惯量。当发电机组转子的转速每分钟3000转时，发出的交流电频率为50赫兹，所有并网的发电机转子是同频同相位的。但是新能源不行，比如风电、光电都是通过逆变并网的，没有“机械转动”支撑惯量，是电网运行的不稳定因素。

对此问题，周庆根认为，微电网是化石能源发电减少后，解决本地用电的有效技术，这是一个多种分布式电源相互配合、相互补充的小型发、配电系统 。“直流微电网就是通过直流连接方式将大电网的惯量与微电网隔开。微电网与大电网之间送、受电时也不影响大电网的惯量。” 周庆根说。