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智庫研究
馬識路:法國能源轉(zhuǎn)型中的核能發(fā)展及其對社會的影響
時間:2020年08月24日 來源:中國核能行業(yè)智庫叢書(第二卷) 作者:馬識路 點擊量: 分享:

作者簡介:

馬識路(Hervé Machenaud),原法中電力協(xié)會(PFCE)主席,法國電力集團(EDF)原執(zhí)行副總裁、執(zhí)行董事,曾擔(dān)任法國電力集團核心業(yè)務(wù)部門——工程設(shè)計與發(fā)電部總經(jīng)理,全面負(fù)責(zé)集團旗下國內(nèi)和國際核電、火電和水電所有在運、在建項目和新項目開發(fā)。在此期間仍兼任集團亞太地區(qū)總經(jīng)理職務(wù)。早在80年代初就被作為大亞灣核電項目技術(shù)總負(fù)責(zé)方的法國電力派駐到中國,擔(dān)任大亞灣項目技術(shù)經(jīng)理,是最早見證法中核電合作的專家之一。馬識路先生現(xiàn)任中歐投資基金Trail Capital合伙人,致力于推進(jìn)中法間核能合作。

文章摘要:

能源轉(zhuǎn)型需要綜合各方面全局考量,既要降低碳排放、也要保障民生和能源供給安全。法國和歐洲減少、關(guān)停核電的措施在這幾點上似乎沒有帶來正面效果。大幅發(fā)展可再生能源的德國也并沒有在電力碳強度上有所改善。對于任何國家而言,只有核能、煤炭和天然氣是可操控、可隨時滿足電力需求、提供穩(wěn)定基荷發(fā)電的能源。而煤炭和天然氣碳排放高、天然氣對供應(yīng)國具有依賴性。相比之下,核能高效、清潔低碳和經(jīng)濟的能源,發(fā)展核電是各國應(yīng)對氣候變暖、追求和諧平衡的能源轉(zhuǎn)型最有效的途徑。


一、無論從能源轉(zhuǎn)型還是從社會民生來看,法國和歐洲采取的減核或關(guān)閉核電站的舉措都似乎誤入歧途。

根據(jù)歐盟確立的能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)和政策方向,計劃到2020年,溫室氣體排放量相比1990年至少降低20%,能源消費中可再生能源的占比提高到20%,并將能效提高至少20%。到2030年,減少40%的溫室氣體排放,能源結(jié)構(gòu)中可再生能源的占比至少提高到27%,將能效提高27%-30%,同時電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)率達(dá)到15%。到2050年,溫室氣體排放量相比1990年水平降低80%至95%。但是,在這些既定目標(biāo)中,并未提及核能發(fā)展。

盡管有丹麥和德國的前車之鑒,法國仍主張減核,計劃增加可再生能源占比,以替代部分核能。雖然2016年歐盟溫室氣體排放總量比1990年降低了22.4%,已超過2020年目標(biāo)水平(20%),但此后碳排放的數(shù)據(jù)趨勢并未滿足預(yù)期。自2014年以來碳排放不減反增,且2017年歐盟排放量增加了1.8%,2018年同比增長0.7%。2015-2017年歐盟的一次能源消費量持續(xù)增長。歐盟不確定能否達(dá)到其確立的2020和2030年能效目標(biāo)。


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圖1:2017年歐盟一次能源消費量(百萬噸油當(dāng)量) 

國際氣候?qū)<医M(GIEC, Groupe International d'Experts sur le Climat)在最近發(fā)布的報告中稱,如果不考慮發(fā)展核電,將無法達(dá)到遏制氣候變暖的目標(biāo)。

下圖(圖2)是歐洲電力數(shù)據(jù)實時監(jiān)測網(wǎng)站顯示的歐洲各國電力碳強度情況。圖3、圖4分別是法國和德國各種能源發(fā)電碳排放數(shù)據(jù)對比。

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圖2:歐洲電力碳強度實時監(jiān)測

(法國時間2019年4月28日8:15)

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圖3:電力碳強度實時監(jiān)測——法國各種能源發(fā)電與碳排放對比

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圖4:電力碳強度實時監(jiān)測——德國各種能源發(fā)    電與碳排放對比

(備注:法國碳排放示意圖的每一級為2噸CO2當(dāng)量/分鐘,而德國碳排放示意圖每一級為50噸/分鐘。法國該時刻的核電碳排放約為8噸/分鐘,德國天然氣發(fā)電排放為23噸/分鐘,煤電為175噸/分鐘。) 

法國是歐洲碳排放量最低的國家之一。我們從碳強度實時監(jiān)測網(wǎng)站(圖3、4)上可以看到,法國時間2019年4月28日上午8:15時,法國的碳強度為26g,而德國為357g。在這一時刻的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中,法國77%的電力來自于核能,核電裝機容量的利用率為62%??傃b機容量853萬千瓦的太陽能發(fā)電廠只有3%的利用率,發(fā)電量不到1%。風(fēng)電裝機利用率達(dá)到了32%,發(fā)電量占10%。天然氣發(fā)電量僅占到1%,但碳排放量卻高達(dá)全國發(fā)電碳排放的28%。由此可以看到,如果采用天然氣替代部分減少的核電,會使碳排放大幅增加。

在同一時刻,德國5920萬千瓦風(fēng)電總裝機中,只有12%正在發(fā)電,占全國總發(fā)電量的16%。太陽能裝機利用率僅為1%,發(fā)電量也僅占1%。德國的碳排放大部分來自于煤電,占71%,天然氣貢獻(xiàn)了9%。德國和丹麥都建設(shè)了大量的風(fēng)電太陽能裝機,但并不能在碳排放上交出令人滿意的答卷,個中原因值得深思。

如果比較一下2017年法德兩國發(fā)電碳強度(圖5),可以看到,德國每發(fā)一度電平均排放530克二氧化碳,是法國的8倍。

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 圖5:法德兩國2017年發(fā)電碳強度對比 

德國2017總發(fā)電量5570億千瓦時,平均每度電排放530克CO2。法國2017總發(fā)電量5270億千瓦時,平均每度電排放66克CO2。

如圖6所示,除擁有大規(guī)模水電的挪威以外,所有歐洲低碳電力國都采用了核能和水力相結(jié)合的電力能源結(jié)構(gòu)。

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圖6:歐洲各國電力行業(yè)碳強度

  二、核能不僅低碳、安全,還能在人們需要的時候及時提供穩(wěn)定電力。

如果從建造電廠所消耗的材料數(shù)量來看(圖7),核電無疑是最清潔的能源,消耗量遠(yuǎn)比其他能源少。人們普遍認(rèn)為太陽能十分清潔,不排放二氧化碳,但要建造太陽能電廠需要消耗大量材料,而這部分對環(huán)境的影響往往沒有引起足夠的重視。

 

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圖7:建設(shè)各類電站的材料消耗量

2017年1月18日19:00,法國電力需求達(dá)到峰值,在圖8中可以看到,在這一時刻,太陽能和風(fēng)能雖裝機容量共占到法國全國總量的25%,但合并發(fā)電量僅占3%。2012年法國的峰值電力需求為1.02億千瓦,而當(dāng)時整個歐洲沒有風(fēng)沒有太陽,用電需求卻因天氣極寒居高不下。

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圖8:法國2017年1月18日電力能源結(jié)構(gòu)實時監(jiān)測 

所以在這種情形下,如果還要降低核電比重,那么只能通過增加天然氣發(fā)電來補償。

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圖9:法國計劃用天然氣替代部分核能 

在圖10中可以看到法國的居民電價同其他國家相比處在低位,法國零售電價中三分之一是發(fā)電成本,超過三分之一為稅收。而這一稅收收入的三分之二都被用于補貼可再生能源。德國風(fēng)電太陽能總裝機約為1億千瓦,10年來不僅沒有降低碳排放,反而成為歐洲高CO2排放國之一。丹麥聲稱國內(nèi)電力消費中75%來源于可再生能源,但風(fēng)電和太陽能發(fā)電的間歇性特點使得發(fā)電與電力需求基本無法匹配,于是丹麥不得不從德國進(jìn)口煤電。丹麥的碳排放水平也不盡如人意。

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圖10:2016年底歐洲各國居民用電價格

根據(jù)法國2015年的數(shù)據(jù)(圖11),現(xiàn)行的能源政策導(dǎo)致的必然結(jié)果就是,每年高達(dá)10億歐元的市場價值從傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)通過補貼機制流向風(fēng)能太陽能發(fā)電企業(yè)。而普通電力消費者繳納的電力公共服務(wù)捐稅每年對風(fēng)電太陽能發(fā)電企業(yè)的補貼也達(dá)到了36億歐元。作為傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)的法國電力(EDF),必須從風(fēng)能太陽能發(fā)電企業(yè)以0.09歐/kWh的價格購電,而法國的平均電價只有0.03-0.04歐/kWh。

 

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圖11:可再生能源的直接和間接成本造成的價值轉(zhuǎn)移 

能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)首先應(yīng)是降低碳排放,但德國關(guān)停核電,法國減核這些措施顯然只能使碳排放增加。

能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)之二,應(yīng)該是促進(jìn)民生,而不是讓貧困人群承擔(dān)富裕人群的能源成本。普通民眾每年需要為可再生能源支付200億歐元。稅收上漲導(dǎo)致電價不斷上漲,造成了窮人替富人買單的局面。因為富裕階層可以在屋頂裝上太陽能板,只需在沒有陽光時支付電費,也就是只為這個時段的電網(wǎng)和裝機買單。那么全年其它時間的電網(wǎng)和裝機成本由誰來支付?是那些沒有足夠的經(jīng)濟能力安裝太陽能板的貧困人群。

能源轉(zhuǎn)型的第三個目標(biāo)應(yīng)該是保障能源供給安全。能源政策在削減核能、關(guān)閉煤電廠、并將天然氣作為替代能源的同時也應(yīng)該從全局出發(fā)。天然氣雖適合響應(yīng)峰值用電需求,但缺點也很明顯,就是對天然氣生產(chǎn)國及其價格的依賴。

必須澄清的是,本文絕不是絕對否定風(fēng)能和太陽能。在世界許多地區(qū),如摩洛哥或美國加州,風(fēng)能和太陽能有它們的位置,也會取得新的進(jìn)步和長足發(fā)展。但它們在當(dāng)?shù)乇仨毮苤С址逯灯诠╇?,必須在它們?nèi)〈剂系耐瑫r,能進(jìn)行可預(yù)測和穩(wěn)定的發(fā)電,才能占得一席之地。但在歐洲,這些條件并不具備,風(fēng)能和太陽能的實際作用只有在連接儲能設(shè)備的情況下才能得到發(fā)揮,而儲能技術(shù)在很長一段時間內(nèi)還將處于邊緣化狀態(tài)。

水電是一種高效、清潔的發(fā)電技術(shù),但它的使用受地理因素、降雪和降雨的局限。

因此,目前只有核能、煤炭和天然氣在世界各國都可作為提供穩(wěn)定基荷發(fā)電的能源(且可操控)。核能是高效、清潔低碳和經(jīng)濟的能源,在包括太陽能和風(fēng)能在內(nèi)的所有電力能源中,無疑是碳排放量最少的。綜觀現(xiàn)有的核電設(shè)施,它是成本最低的發(fā)電手段之一。

無論我們?nèi)绾卧O(shè)想可再生能源的發(fā)展,國際能源署(IEA)認(rèn)為,即使煤的份額將成比例減少,它的總量也會繼續(xù)增長。煤炭是一種儲量豐富的重要資源,全世界都在利用并在一定時期內(nèi)繼續(xù)使用。

因此,中國在提高煤電熱效率方面的技術(shù)進(jìn)步對于世界各國都有著重要意義。根據(jù)國際能源署(IEA)統(tǒng)計,2009年世界平均每噸煤發(fā)電量約為2083千瓦時(效率為30%),歐洲平均每噸煤發(fā)電2630千瓦時(效率為38%)。超臨界燃煤電廠的平均效率已超過45%。世界能源理事會(WEC)的一項研究顯示,如果世界上所有的燃煤電廠都達(dá)到清潔燃煤電廠最高標(biāo)準(zhǔn),全球二氧化碳排放量將減少近10%。

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圖12:煤電熱效率不斷提高

 總之,能源轉(zhuǎn)型政策的制定對未來的數(shù)十年發(fā)展尤為重要,既要從實用主義出發(fā)、實事求是,也要高瞻遠(yuǎn)矚、全盤考量。


(全文刊載結(jié)束)


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