内外部系统性、结构性问题，深度影响国内电力供需
编者按：本文来自微信公众号 奇偶派（ID：jioupai），作者：小辉，创业邦经授权发布。
今年六月以来，极端高温热浪席卷了东亚、欧洲、美国的许多地区，数十个城市遭遇极端高温天气的考验。
根据中国国家气候中心监测，今年6月，全球平均气温较常年偏高约0.4℃，为1979年以来最高，其中俄罗斯北部、欧洲西部等地偏高2℃以上。西班牙、法国和意大利等地的日最高气温超过40℃，法国、西班牙、美国和日本等国多个城市刷新高温纪录。日本东京连续五天气温超过35℃；美国中部和东部高温警报影响人口约1.25亿，超过美国人口的三分之一；与历史同期相比，本次高温热浪事件在欧洲、东亚、北美多地同一时段最高气温打破历史极值。尤其是大暑以来，最高温度超过40°C的城市频频出现。
造成全球气候变暖的因素有很多，其中影响最大的无疑是 人类活动。 温室气体、气溶胶、土地利用、工业、城市化等都是造成气候变化的主要因素。
受此高温影响，今年的夏季旱情严重，并严重影响了长江流域的水量。6月中旬以来，长江流域降水由偏多转为偏少，其中，6月下旬偏少2成，7月偏少3成多，尤其是长江下游干流及鄱阳湖水系偏少5成左右，为近10年同期最少。
作为水电大省的四川，干旱的气候不仅导致水电发电量骤减，也直接拉高了用于降温的电力负荷。
就在一个月前，中电联数据与统计中心副主任蒋德斌根据中电联的统计分析在《中国电力行业年度发展报告2022》发布会上，预测今年迎峰度夏期间，我国的电力供应能力总体可以满足电力消费需求。
中电联认为，发电企业为保障能源电力稳定供应，在煤价高位、企业大面积亏损的情况下，仍全力采购电煤，目前电厂存煤处在相对高位。二是气象部门预测今年夏季来水形势较好，有利于水电生产。三是部分支撑性电源和输电线路等度夏重点工程陆续投产，为迎峰度夏期间的电力电量平衡提供了坚强支撑。
然而，现实并未如预测地发生，最终却演变成了一场中部几省的限电困局。
1、这样的限电，对于社会工业生产、商业活动以及人们的生活会产生什么影响？
2、除了全球气候变化的大背景，还有哪些关键因素导致了这场大规模的限电发生？
限电，主要影响工商业企业。
8月14日，四川省经信厅和国网四川联合下发了《关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知》，要求从8月15日起，四川省（除攀枝花、凉山）的19个市（州）扩大工业企业让电于民实施范围；对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（保安负荷除外）。原本预计限电持续的时间为8月15日至20日，但现实情况是，截至8月底仍有多个企业仍受限电影响。
作为装备、能化、新材料等多个产业链集于一身的四川而言，工业用电企业生产暂停，在多个产业链引发巨震。当地的光伏产业链、钢铁、化工等企业均受到波及，采取了“急停”的措施，三十余家当地上市企业透露了目前停产的严峻态势和对未来发展可能造成的影响。
重庆市的限电时间则从2022年8月17日零时至8月24日24时，后续根据气温变化和供需形势及时调整。
“现在延长限电影响还是挺大的，” 群智咨询总经理李亚琴表示。因为原来是限电六天，现在再延长五天，总共将是11天限电，这就意味着面板厂的稼动率比预期的低，至少低15%左右。因为8月停电，这两线的稼动率比7月有明显下降。这使8月的液晶电视面板产能供应，达到了2022年以来的最低点，相当于正常投片水平的80%。换句话说，全球液晶电视面板的当月产能将减少两成。
中信建投首席策略分析师陈果在8月21日的研报中表示，本次限电影响目前集中在四川省范围内，相比去年影响范围较小，后续是否扩散到其他省份还需进一步观望。
目前来看，这一轮的限电对锂盐、光伏、化工、半导体方面可能产生影响。
（1）锂盐方面，供需矛盾会进一步加剧，下游需求不减情况下预计锂盐将小幅上涨；
（2）光伏方面，硅料，硅片，电池片的供给都会受到影响，叠加下游需求旺盛，预计价格会小幅上涨；
（3）化工方面，重点关注磷化工和钛白粉等受影响比较大的产业，短期内价格可能会出现波动；
（4）半导体方面，关注后续限电时间规模上会不会扩大，超预期限电升级的话，预计电子元器件价格会受到影响。
受影响的产业，主要集中在科技产业的上游原材料产业。不过，上游原材料供应受影响，下游的产业链必然也是牵一发而动全身。
8月18日下午，一份上海经信委的协调函件就流传开来。内容显示上海市经信委协调四川省经信厅优先给汽车产业链企业上汽集团和特斯拉公司的供应商供电。
上海经信委表示，近日收到了上汽集团和特斯拉公司反映，受四川省部分街镇限电影响，重点汽车零部件供应商无法足量生产，导致上汽乘用车、特斯拉等主机厂出现了零部件短缺，影响整车下线。
不过，上海市经信委工作人员也回应称，这个函件不是和民生抢电力，会优先保障民生用电的，等工业用电恢复的时候，希望这些企业被优先考虑恢复。
工业用电受限，民生与商业用电也受到影响，背后除了全球气候变化这一不可抗力，还有更多因素共同促成了现今中部几省市限电的局面。
其中，四川等地自身的内在原因主要是需求端的用电需求明显增加以及供应端的季节性供电紧张。而外部原因，则是国内供电系统长期存在的资源调配问题。
在需求端，全球气候异常导致的北半球高温，导致了国内中部多省市持续高温，高温之下，生活、商业和工业用电需求同步激增。
四川日报表示，近年来，四川电网在迎峰度夏期间，局部地区会出现高峰期用电拥堵情况。与节假日出行高峰期拥堵类似，电网就像高速公路，同一时间段大家都用电，也会出现拥堵。因此，电力部门倡导大家主动错避峰，在白天用电高峰期少用，尽量挪到夜间低谷期用电。
但近期持续高温，错避峰也不能完全奏效。由于用电负荷增长主要是空调负荷，持续高温让各家空调24小时连轴运行，用电几乎没有低谷这一缓和期。
数据统计，今夏四川用电需求激增，刷新单月售电量最高纪录。7月国网四川电力售电量达290.87亿千瓦时，同比增长19.79%。四川大工业日均用电量达4.31亿千瓦时，同比增长13.11%，高于上半年大工业平均增速4.84个百分点。
对于居民来说，最直观的影响是平时常去的商城、写字楼、地铁站等，纷纷开启了“省电模式”。当地居民在地铁口乘凉、去墓群里避暑、用冰块降温等等，也都成了限电之下的段子。
据四川日报称，当前，全省用电需求最高负荷已跃升至6500万千瓦，同比增长25%。如果用电负荷长时间居高不下，电网持续承受超载、重载压力，可能会造成电网安全事故，引发大面积停电。因此，为了保障电网安全，不得不采取保供电调控措施。
而在供给端，作为水电大省的四川，其实长期都存在明显的季节性电力供应紧张问题。
长期以来，我国水电存在着不容忽视的季节性差异，缺乏径流调节能力。这意味着水电站只能依靠来水的多少来发电，一旦到了冬季枯水期，水电站的发电量就骤减。因此，我国水电有着明显的“夏丰冬枯”的特点。一般四川的丰水期为6月到10月，枯水期为12月到次年4月。
丰水期发电量巨大，甚至供大于求，这就有了“弃水”。到了枯水期发电量不足，有可能导致供不应求。
而且在本应丰水期的8月，我国中部地区遭遇了罕见的极端气候，持续的炎热天气和降水稀少，导致四川遭遇反季节的枯水期，电力供应紧张问题也反季节出现，打乱了整体的电力配置节奏。
这样明显的天灾，让四川的水电供应减少。
为解决水电困境，四川也在短期内促进火电替代。截至8月13日，四川全网存煤215万吨，同比增加145万吨、增长超两倍，保证火电稳发满发。
但问题是，截至2021年10月，四川省电力装机超过1亿千瓦，其中水电装机8596.79万千瓦，火电装机不到2000万千瓦。而在今年7月，四川电网的最大用电负荷达到了5910万千瓦。显然，如果水电出现严重枯水没法发电的问题，（即便不考虑燃料的限制）仅靠火电也很难支撑起四川的用电负荷。
其实，水力发电也有一些反季节的技术办法。
对于水电来说，抽水蓄能技术应是最佳解决方案。抽水蓄能电站发展历史悠久，在世界各国应用相对广泛，是当前技术最成熟、最具大规模开发条件的储能技术。其具有使用寿命长（坝体100年、机械及电气设备50年以上）、能量转换效率高（70-80%）、装机容量大（通常为GW级别）、持续放电时间长（持续放电6-12小时）等特点。在国内，一座典型的抽水蓄能电站120万千瓦存储的电量，可以充满约12万辆电动汽车。
虽然水力资源是可持续使用的，但国内的水力资源点是不可再生的，如三峡大坝、龙羊峡水电站等均需要足量的水源、适宜的气候、稳定的地质条件等以满足水电站的建设，可谓是需要“天时地利人和”。但对于抽水蓄能来说，只要地质条件不是太差，边上再有一条小河，就可以了。有了它，即使老天不给水吃，通过蓄能水库提前存下的水也可以缓解燃眉之急。
抽水蓄能工作原理示意图
但是现实的局面是，中国抽水蓄能电站占总装机容量的比重仅为1.4%。相比之下，日本高达8%，意大利、西班牙、德国、英国、韩国的也在3%-6%之间。造成这种现象的原因是因为抽水蓄能还具有投资周期过长（平均至少5年）、耗资大等问题，这就使得资本的投资意愿不高。并且资本的天性是逐利的，据相关人士透露，平均每建一个抽水蓄能电站便会亏损3亿元。种种因素使得抽水蓄能技术未能在国内大面积铺开，而能提供季节性电力调控的水电站就更少了。
那么作为新能源受到各国大力推崇的光伏和风电又是什么情况呢？
近些年来，光伏与风电概念在资本市场受到热捧，这是因为光伏与风电具有投资周期短（如光伏电站平均建设时长只要六个月），见效快等特点，但光伏风电面临的考验同样与水电的问题相似，甚至严峻程度要加一等。
不过从目前的现实看，还难以解决实质性问题。
首先是供电稳定性问题，光伏主要是在白天发电，早晚比中午阳光少；风电主要是在夜里发电，夜里比白天风大，早晚比中午风大。风大风小，光强光弱。这样的波动性、可控性差的特点，使得这两种能源严重依赖储能，且利用场景十分有限。
其次是经济性差。大规模的光伏电站与风电站为了获得最大程度的所需资源一般都选址在偏远地区，大多集中在三北、高原、高山、沿海，这些地方要么远离用电负荷中心，要么生态环境脆弱。为了将这些偏远地区的电能输送至城市，所需要配套建设的输电线路成本不低，而水电因本身特性，建址附近一般不会没有城市。
风资源分布图（奇偶派制图）
光资源分布图（来源：国家能源局）
目前，根据国家统计局公开的信息显示，国内2021年的发电量达到了81121.8亿千瓦时，其中火电占比71.13%；水电占比14.6%；风电占比6.99%；核电占比5.02%；光伏电占比2.26%。
所以，纵使新能源有万般好，在这些硬伤未能解决之前，还是很难解决根本问题。
除了持续高温天气、来水少影响发电等短期因素外，还有一个更深层原因是，国内电力系统的调配，让四川在自身缺电之时比较吃亏。
四川作为“西电东送”的重要输出端，年外送量达1300多亿千瓦时，居全国第一。据四川日报今年7月报道，自1998年完成第一次川电外送以来，四川目前已建成全国规模最大、运行最复杂的省级枢纽电网，累计向外输送清洁能源超过1.3万亿千瓦时，相当于13个三峡水电站的年发电量。截至2021年底，四川水电外送电量连续五年超过1300亿千瓦时，占自身水力发电量的约1/3。
外送是因为从发电量来看，四川省的电力供给是过剩的。2021年四川省发电量为4329.5亿千瓦时，而全社会用电量只有3274.8亿千瓦时。如果不外送，四川的水电还是会存在浪费的问题。
作为一个电力外送大省，四川在自家的优化电力配置协议并没有太多主动权。
国家电网四川电力公司微信公众号曾在2021年11月发布的文章称，“四川作为全国水电基地，按照国家‘西电东送’战略，境内向家坝、溪洛渡、锦屏等梯级大型电站，均由国家统筹安排开发和消纳。其电量在全国范围内统筹分配，省内、省外有固定的分配比例，并不是四川优先消纳，多余电量才外送。”
正因为这种类似契约的规定，使得四川需要持续性向外输送电量。
在缺电的情况下，四川也需要从外部调配电力。
据媒体报道，目前已经有北京、山西、山东、江苏、浙江、安徽福建、河南、湖南、江西、辽宁、青海、甘肃等13省市支援四川供电。
而本次为四川提供电力反哺的是最初西电东送时的那一条300万千瓦的“备胎”，这对于四川每天超5000千瓦的电力负荷，只能算杯水车薪。
可以发现的是，支援四川的省份们并没有云南、贵州等余电较多的西南省份。这背后是，南方电网与国家电网两大电力系统虽是并行系统，但互相之间并不完全互通。
曾经，国家电网与与南方电网之间的牵手仅有两次，一次是在2004年所建立的三峡-广东±500千伏直流输电工程，另一次则是2020年底核准建设的闽粤（广东、福建）联网工程。
8月17日，世界气象组织应用气象服务主管罗伯特·斯特凡斯基层警示，“如果全世界再不采取紧急行动，类似高温干旱洪水等极端气候事件未来可能成为常态”。
可以看到，这次全球极端气候下的限电，背后有着深层的内部外结构性原因，既有内部的供需矛盾，又有外部的系统性调整不均问题。如果全球气候变化成为常态，这样的结构性因素的存在，将持续导致国内电力问题。
那么，希望在哪儿了？
随着大规模风、光能源并网，发电侧的灵活性、可控性变差，风电、光伏在电力系统中到达一定比例（15％~20％）后，每高一个百分点对电力系统的调峰要求都是质的改变。在风电、光伏电还没能形成规模效应的情况下，这次限电事件的发生一定程度上为我们提前检验了电力系统的稳定性。
由此可见，在“双碳”的目标下，电力系统怎样的格局为最优解还尚无定论。但人类从未停止对于能源技术突破的渴望与探索，如资本对于可控核聚变技术首次达到了了十亿美元级别的投资；科学界对于水电解制氢供电成本的减少无休止的尝试；或是光伏电池达到了从24.4%到31.6%的转换效率的突破。
每项人类的创举终在不久的将来从量变形成质变。就像埃隆·马斯克在TED大会上说的，“技术是不会自动前进的，甚至经常退化。只有很多人一起努力才能让它变好。”
参考资料：
1.知乎，《储能水电站的效率据说能达到80%，即抽水用电1度，用水的势能发电能有0.8度，真有这么高的效率吗？》；
2.第一财经，《四川限电延至11天涉7条面板线，液晶电视面板产能或减少两成》；
3.Wind万得，《限电、限电、限电！影响到底有多大？ 》；
4.能源新煤，《水电大省四川为何缺电》；
5.四川日报,《水电大省四川为何会电力紧缺？“三最”叠加 每一度电都来之不易》。
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