中國儲能網(wǎng)訊：長期以來，我國能源安全風險主要源于石油和天然氣對外依存度的快速增長。然而，隨著全球和我國能源轉(zhuǎn)型的推進，氣候變化與能源轉(zhuǎn)型作為影響能源安全新的風險來源開始顯現(xiàn)。2021年，全球能源危機敲響了由氣候變化和能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的能源安全新風險的警鐘。
目前，我國能源安全面臨的形勢異常復雜和嚴峻。“復雜”是指影響能源安全的“新”“舊”因素交織：石油地緣政治仍然是影響能源安全的重要因素，天然氣地緣政治對能源安全的影響不斷上升，同時氣候變化和能源轉(zhuǎn)型對能源安全的影響開始顯現(xiàn)?！皣谰笔侵傅鼐壵?、氣候變化與能源轉(zhuǎn)型影響疊加與相互強化，對能源供應和能源價格的沖擊強度上升、持續(xù)時間延長、不確定性增強。
本文討論與氣候變化及能源轉(zhuǎn)型密切相關的“新型能源安全1”?！靶滦湍茉窗踩笔侵鸽S著能源轉(zhuǎn)型的推進，由氣候變化和能源轉(zhuǎn)型共同作用、以天然氣和煤炭價格暴漲為特點的能源安全“新風險”。這類能源安全風險無論從產(chǎn)生原因、作用機制，還是應對措施等方面與“傳統(tǒng)油氣安全”都有很大差異。這些差異正是本文所要研究的能源安全“新邏輯2”。
2021年全球能源危機新特征
與能源安全新風險
重大能源安全風險的發(fā)生通常以“能源危機”的形式呈現(xiàn)。2021年初，全球石油、天然氣與煤炭價格出現(xiàn)明顯上漲態(tài)勢，并在下半年演變?yōu)椤叭蚰茉次C”。值得高度關注的是，這次全球能源危機呈現(xiàn)出不同于以往的能源危機的全新特征，并隱含著能源安全新的風險來源。
天然氣和煤炭取代石油成為2021年全球能源危機的主角
在以往的能源危機中，石油一直是“能源危機”的主角。比如，20世紀70年代、80年代和90年代分別發(fā)生的三次全球“石油危機”均表現(xiàn)為石油價格暴漲。然而，在本次能源危機中，天然氣與煤炭價格漲幅遠超石油。因此，盡管石油價格上漲仍然是當前全球能源危機的組成部分，但天然氣和煤炭已經(jīng)取代石油成為本次能源危機的主角。
通過比較2021年3月到2022年3月期間天然氣、煤炭和石油的價格變化，我們發(fā)現(xiàn)天然氣和煤炭價格上漲幅度之大前所未有：天然氣價格方面，荷蘭TTF天然氣期貨價格從每百萬英熱單位5.7美元上漲到最高72.6美元，一年上漲了11.7倍，普氏東亞JKM天然氣期貨價格每百萬英熱單位6美元上漲到51.8美元，上漲了7.6倍（見圖1）；煤炭價格方面，荷蘭鹿特丹煤炭期貨價格從每噸66.2美元上漲到439美元，上漲5.6倍，澳大利亞紐卡斯爾煤炭期貨價格從87.5美元/噸上漲到440美元/噸，漲幅為4倍（見圖2）。
相比之下，在此期間的國際原油價格的表現(xiàn)要“遜色”得多：全球原油WTI期貨價格從60.9美元/桶上漲到123.7美元/桶，上漲僅1倍。
氣候變化與能源轉(zhuǎn)型成為影響能源安全新的風險來源
2021年全球能源危機發(fā)生的背景是全球新冠肺炎疫情后經(jīng)濟復蘇。2020年12月，全球天然氣和煤炭需求已經(jīng)超過2019年的水平，石油需求恢復到2019年的98%。然而，經(jīng)濟復蘇引發(fā)的能源供需緊張不足以導致全球能源價格上漲數(shù)倍，達到能源危機的程度。
分析圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)3，2021年，天然氣和煤炭價格上漲分為兩個明顯不同的階段：第一階段是2021年3～10月，天然氣和煤炭價格上漲特點是“持續(xù)性”上漲，而2021年10月到2022年3月，是“脈沖式”上漲。
在持續(xù)性上漲階段，荷蘭TTF天然氣期貨價格上漲了5.9倍，普氏東亞JKM天然氣期貨價格上漲了4.9倍；荷蘭鹿特丹煤炭期貨價格上漲3.1倍，澳大利亞紐卡斯爾煤炭期貨價格上漲2.1倍。在“脈沖式”上漲階段，天然氣價格上漲出現(xiàn)了兩個峰值（分別是2021年12月初和2022年3月初）；煤炭價格僅出現(xiàn)了一個高峰值（2022年3月初），第一次價格峰值出現(xiàn)2021年12月初。
天然氣和煤炭價格上漲的不同特點來自影響因素的不同。“脈沖式”價格上漲來自地緣政治影響。如果地緣政治事件導致能源供應大幅減少或中斷，則能源價格會快速上漲后在一個平臺高位震蕩，并持續(xù)到能源供應恢復正常。如果地緣政治事件沒有真正導致能源供應明顯減少，則其對能源價格的影響是短期暴漲后大幅回落，從而價格變化軌跡呈現(xiàn)“脈沖式”特點4。具體地說，2021年11月底，俄烏沖突一觸即發(fā)的輿情氛圍，導致歐亞天然氣價格第一次出現(xiàn)脈沖上漲，2022年2月底，俄烏沖突爆發(fā)導致歐亞天然氣價格出現(xiàn)第二次更高的脈沖上漲，煤炭價格出現(xiàn)第一次脈沖式上漲。
相比之下，2021年3～10月出現(xiàn)的天然氣和煤炭持續(xù)性價格上漲顯然是持續(xù)性的供需缺口導致的，而不是地緣政治因素。那么，是什么原因造成這一時期的天然氣和煤炭出現(xiàn)持續(xù)供需缺口呢？這與氣候變化和能源轉(zhuǎn)型直接相關。確切地說，氣候變化與能源轉(zhuǎn)型是2021年3～10月期間天然氣和煤炭價格暴漲的最重要的直接原因。
首先，在疫情后經(jīng)濟復蘇推動能源需求回升的背景下，一連串極端天氣導致全球能源需求強勁增長：先是2020～2021年全球冬季北半球遭遇極寒，繼而2021年遭遇異常低溫的春季和平均氣溫創(chuàng)新高的夏季，2021～2022年冬季也偏冷。連續(xù)的極端天氣造成供暖和電力（制冷）需求持續(xù)處于高位，推動作為發(fā)電和供暖重要燃料的天然氣和煤炭需求強勁反彈。根據(jù)BP的數(shù)據(jù)，2020年全球能源需求下降4.5%，2021年全球一次能源需求同比增長5.8%，其中天然氣增長5.3%，煤炭增長6%。
其次，2021年受天氣影響，水電、風電等可再生能源發(fā)電量大幅下降的缺口需要煤電和氣電來填補，導致對天然氣和煤炭的需求短期內(nèi)大幅反彈。2021年，中國水力發(fā)電量同比下降2.5%5；巴西水力發(fā)電量同比下降8.2%，美國同比下降8.6%6。根據(jù)歐盟風能協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年上半年，歐盟因長時間靜壓天氣風速下降，導致風能發(fā)電量同比下降7%7。電力系統(tǒng)要求實時平衡，可再生能源發(fā)電量的下降主要通過燃氣和燃煤發(fā)電量的增加來彌補，從而引發(fā)全球?qū)μ烊粴夂兔禾康摹盃帄Z”，推動價格短期暴漲。
再次，能源轉(zhuǎn)型導致對化石能源投資不足，煤炭和天然氣中長期供給能力剛性下降，無法應對這些突發(fā)氣候原因?qū)е驴稍偕茉窗l(fā)電量下降而爆發(fā)的天然氣和煤炭需求。根據(jù)IEA的數(shù)據(jù)，2014年以來，全球石油、煤炭和天然氣投資規(guī)模持續(xù)下降，2020年投資規(guī)模僅為2014年的一半8。其中一個重要原因是全球氣候和各國能源轉(zhuǎn)型的相關政策增加了化石能源項目投資的長期風險，從而使包括天然氣和煤炭在內(nèi)的化石燃料中長期生產(chǎn)能力不足。一旦遇到因氣候原因?qū)е聦剂闲枨蠖唐诒┰?，必然引發(fā)價格暴漲。
總之，2021年的全球能源危機是氣候變化、能源轉(zhuǎn)型與地緣政治事件三個因素共同作用的結(jié)果，但氣候變化和能源轉(zhuǎn)型是這次能源危機的主因，是“全新”的能源安全風險來源，而地緣政治事件只是加劇了危機的后果。
基于能源安全新邏輯
應對新型能源安全
2021年的全球能源危機揭示了氣候變化和能源轉(zhuǎn)型成為能源安全的新風險來源，傳統(tǒng)的、僅從完善能源供應環(huán)節(jié)的能源安全應對機制，難以適應這些新變化，因而需要新的能源安全邏輯來應對新型能源安全。
氣候變化和能源轉(zhuǎn)型對能源安全的影響更為復雜
目前，對包括中國在內(nèi)的石油進口國來說，與石油對外依存相關的傳統(tǒng)能源安全風險仍然存在，并依然占據(jù)重要地位。同時，隨著能源轉(zhuǎn)型的推進，氣候變化和能源轉(zhuǎn)型對能源安全的影響日漸增強，且更為復雜。
首先，為實現(xiàn)碳中和目標，能源轉(zhuǎn)型要從目前以化石燃料為主導的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)向未來以“零碳”電力為主導的能源系統(tǒng)。這一轉(zhuǎn)型過程也可以簡要概括為“終端能源電氣化、電能零碳化”。其中，“零碳”電力中光伏發(fā)電、風力發(fā)電和水電等是終端“零碳”能源的主要來源，更容易受到天氣影響。
其次，能源轉(zhuǎn)型進程中作為發(fā)電燃料的天然氣、煤炭與可再生能源之間關系的復雜性。近年來，政府部門與行業(yè)主要關注的是隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模和占比的上升，電力系統(tǒng)需要更加靈活的燃煤發(fā)電和燃氣發(fā)電機組以作備用，以應對風光發(fā)電的波動性與間歇性，維持電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行。然而，2021年的能源危機揭示了燃煤發(fā)電和燃氣發(fā)電在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的作用，不僅是作為備用，更重要的是在可再生能源發(fā)電量因受天氣原因而出現(xiàn)大幅變化時，需要燃煤發(fā)電和燃氣發(fā)電機組增加出力來彌補持續(xù)數(shù)周、甚至數(shù)月的供需缺口。而且這些受天氣影響的可再生能源出力波動的規(guī)模和不確定性的影響，遠比風光發(fā)電短期波動性和間歇性的影響更復雜。同時，在疊加能源轉(zhuǎn)型政策對天然氣和煤炭中長期投資和產(chǎn)能抑制效應下，能源轉(zhuǎn)型不得不經(jīng)常面臨天然氣和煤炭價格“不定期”大幅波動的新情況，進一步增加了應對能源安全問題的難度。
再次，極端天氣發(fā)生的頻率上升進一步增加了氣候變化對能源安全影響的復雜性。極端天氣不僅影響可再生能源的發(fā)電量，而且還會通過破壞輸配電線路和發(fā)用電設施影響電力安全。世界氣象組織的報告指出，由于氣候變化，近年來天氣變得越來越極端，2011～2020年是有氣象記錄以來人類歷史上最熱的十年。極端天氣影響能源安全的復雜性主要表現(xiàn)在極端天氣發(fā)生頻率日漸增加的情況下，極端天氣發(fā)生的不確定性，以及極端天氣影響后果難以準確預測。
能源安全新邏輯：從供應安全到系統(tǒng)韌性
主流能源安全研究通常把供應中斷及其風險作為研究重點。近年來，一些從復雜系統(tǒng)、生態(tài)學和經(jīng)濟學角度研究能源安全的學者認為，能源安全風險主要來自不可預測的社會、經(jīng)濟和技術因素。既然風險的發(fā)生難以預測，僅僅停留在對供應中斷及其風險研究上，對能源安全風險管理的價值有限。相反，分析風險沖擊下供應中斷發(fā)生后能源系統(tǒng)快速恢復的能力，即系統(tǒng)韌性（resilience）9，更加符合極端天氣頻發(fā)和突發(fā)條件下能源安全風險管理的實際情況。
能源系統(tǒng)韌性和能源安全概念之間有明顯的重疊區(qū)域，但差異也很明顯：系統(tǒng)韌性傾向于關注極端、意外或未知的威脅，而不會太過考慮發(fā)生的可能性。此外，系統(tǒng)韌性明確強調(diào)對威脅的可能響應，而能源安全概念則主要強調(diào)供應中斷、價格大幅波動及其原因（風險）。
基于能源系統(tǒng)韌性來重新界定能源安全的概念，就必須將系統(tǒng)韌性置于能源安全概念的核心位置，而不是僅僅把系統(tǒng)韌性視為能源安全的一個部分。這是在國家能源安全戰(zhàn)略中貫徹系統(tǒng)韌性思維、構(gòu)建適應新時期能源安全新變化的風險管理體制機制的前提條件。
被廣泛接受的能源系統(tǒng)韌性概念是由國際能源署提出的：“能源系統(tǒng)及其組件應對危險事件或趨勢的能力，是維持其基本功能、特征和結(jié)構(gòu)的能力，以及適應、學習和轉(zhuǎn)換的能力，它包含以下概念：穩(wěn)健性、機敏性、恢復力”。
筆者認為，能源系統(tǒng)韌性不僅與供應鏈功能健全有關，還與機制和支持系統(tǒng)組織等有關。因此，能源系統(tǒng)韌性至少包括六個要素，分別是穩(wěn)健性、冗余度、技術靈活性、系統(tǒng)去中心化、體制機制靈活性與能源安全風險分級管理制度。前三個因素屬于物理系統(tǒng)韌性，后三個因素為系統(tǒng)組織與制度韌性。
抓住核心邏輯
提升系統(tǒng)韌性
當前能源安全面臨的問題，不僅表現(xiàn)在能源安全風險來源增多、影響程度加大，還表現(xiàn)在全球氣候變化與能源轉(zhuǎn)型使能源安全沖擊的作用機制發(fā)生了顛覆性變化，產(chǎn)生了多元、復雜的后果。能源低碳轉(zhuǎn)型，既是能源安全的“麻煩制造者”，也是能源安全有效的終極解決方案；全球氣候變化既增加了化石能源系統(tǒng)的脆弱性，也給可再生能源帶來了新的安全問題。因此，改善我國能源安全，一方面要抓住能源轉(zhuǎn)型這個核心邏輯，處理好重大中長期能源安全戰(zhàn)略問題，另一方面要全面提升能源系統(tǒng)韌性，應對新型能源安全風險。
正確處理可再生能源規(guī)模擴張與能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關系
能源系統(tǒng)的脆弱性與能源特點和系統(tǒng)運行特征有關。化石能源為主的能源系統(tǒng)和以可再生能源為主的能源系統(tǒng)在技術與運行特點上截然不同，其系統(tǒng)脆弱性的來源和表現(xiàn)形式也有很大差異。因此，要系統(tǒng)把握不同能源系統(tǒng)的脆弱性特點和差異，防止能源轉(zhuǎn)型增加系統(tǒng)脆弱性，加大我國能源安全風險。
從系統(tǒng)運行看，化石能源能量密度高，生產(chǎn)、運輸和消費各環(huán)節(jié)均有很強的規(guī)模經(jīng)濟性，并提供穩(wěn)定和經(jīng)濟的能源服務。然而，在極端天氣頻發(fā)和突發(fā)的條件下，化石能源系統(tǒng)覆蓋范圍大、輸送半徑長的特點會增加系統(tǒng)脆弱性。特別是對要求實時平衡的大規(guī)模、集中化電力系統(tǒng)更是如此。
波動性可再生能源占比大幅度上升會增加電力系統(tǒng)的脆弱性和能源安全風險，而適度規(guī)模的分布式可再生能源系統(tǒng)可以提高能源系統(tǒng)韌性。而以大基地集中發(fā)電、長距離傳輸這種適用于化石能源的規(guī)模經(jīng)濟利用方式來發(fā)展可再生能源，客觀上“規(guī)?；绷丝稍偕茉磳扔须娏ο到y(tǒng)的沖擊，從而疊加了雙重“脆弱性”，即基于可再生能源特點產(chǎn)生的脆弱性和大規(guī)模電力系統(tǒng)在極端天氣影響下的脆弱性。
因此，為了避免或盡可能減少能源轉(zhuǎn)型導致系統(tǒng)脆弱性增加的能源安全風險，一方面，必須統(tǒng)籌推進可再生能源的規(guī)模增加與既有能源系統(tǒng)靈活性提升的協(xié)調(diào)，并且現(xiàn)階段應將提升系統(tǒng)靈活性置于優(yōu)先地位；另一方面，能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型要重點圍繞產(chǎn)消者、大量分布式能源資源和負荷，在用戶側(cè)構(gòu)建分布式能源（不僅僅是電力）系統(tǒng)，消除其發(fā)展面臨的政策機制障礙，構(gòu)建能充分激勵用能主體自覺節(jié)能、降碳、增效和發(fā)展可再生能源的積極性的體制機制環(huán)境。
平衡能源安全與能源轉(zhuǎn)型目標，重構(gòu)我國化石能源發(fā)展戰(zhàn)略
隨著能源低碳轉(zhuǎn)型的推進，因?qū)ν庖来娑雀叨a(chǎn)生的能源安全風險將大大得到緩解，并隨著轉(zhuǎn)型成功而最終解決。2021年的全球能源危機表明，在未來全球氣候變化和能源轉(zhuǎn)型作為能源危機主導因素的條件下，天然氣和煤炭的安全將超越石油安全，成為能源安全的主角。因此，需要充分認識到能源轉(zhuǎn)型進程中天然氣和煤炭安全相對于石油安全地位的變化，并根據(jù)這一變化，結(jié)合我國國情重新思考我國煤炭、天然氣和石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。
一是應適度控制新增石油投資。隨著交通領域能源轉(zhuǎn)型的深入推進和高耗能工業(yè)產(chǎn)量的達峰，“十四五”期間，我國石油消費和石油進口依存度有望達峰。氣候變化與能源轉(zhuǎn)型沖擊主要是對天然氣和煤炭供需，而對石油消費的直接影響不大。因此，除非極端情形（如戰(zhàn)爭）下的石油戰(zhàn)略投資外，應對非極端情形下的石油安全投資宜以原油儲備為重點，適度控制對其他原油的投資，減少未來石油資產(chǎn)擱淺的損失。
二是優(yōu)化、替代與節(jié)能并舉，抑制天然氣對外依存度過快增長。由于天然氣儲存成本高、液化運輸和儲存需要巨額投資，天然氣供應體系應對能源沖擊的能力要弱于原油和煤炭供應體系。因此，有必要適度控制我國天然氣進口依存度的過快增長，以免增加我國能源系統(tǒng)的安全風險。
我國天然氣消費量還處于快速爬坡階段，抑制天然氣對外依存度過快增長，不是人為限制天然氣消費量，而應綜合考慮能源安全、能源轉(zhuǎn)型與經(jīng)濟增長需求目標，通過優(yōu)化、替代和節(jié)能并舉，抑制天然氣對外依存度過快增長。優(yōu)化天然氣利用方向，包括在氣源有保障且具有經(jīng)濟性的區(qū)域適度發(fā)展天然氣發(fā)電作為靈活性電源，提高電力系統(tǒng)靈活性；不宜僅僅基于減碳和降低碳排放的目的繼續(xù)大規(guī)模推廣天然氣使用（比如煤改氣）等；替代天然氣的重點在于鼓勵熱泵供暖和生物質(zhì)清潔供暖。此外，通過大力推動建筑節(jié)能改造和零能耗被動建筑、低能耗建筑的發(fā)展，減少對天然氣的消費。
三是在正確處理能源安全、減碳與發(fā)展的關系基礎上，調(diào)整煤炭發(fā)展戰(zhàn)略思路。從正確處理能源安全、減碳與發(fā)展之間的關系出發(fā)，我國煤炭發(fā)展戰(zhàn)略思路需要強調(diào)以下兩個要點：
一方面，從能源轉(zhuǎn)型趨勢看，煤炭未來的市場空間將逐漸縮小，雖然不排除這期間煤炭消費出現(xiàn)短暫反彈。這種短暫反彈的時間和規(guī)模的不確定性凸顯了大幅提升能源（煤炭）系統(tǒng)韌性的必要性。
另一方面，隨著可再生能源發(fā)電占比增加，其“不確定性”和“難以準確預測”的特性，導致對發(fā)電主體燃料煤炭的需求變化也出現(xiàn)極大的不確定性，使煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨一個悖論：一方面，煤炭企業(yè)要能夠更加靈活地對市場作出反應，才能提升目前煤炭產(chǎn)供銷體系“靈活性”或“彈性”；另一方面，需要政府干預構(gòu)建煤炭產(chǎn)能戰(zhàn)略儲備來應對煤炭供需不確定性導致的“市場失靈”?！皟扇涿馈钡那疤崾钦深A要恰當把握政府與市場的邊界，且干預措施應具有透明度、穩(wěn)定性等特點。
提升我國能源系統(tǒng)韌性、增強我國能源安全風險應對能力
在氣候變化和能源轉(zhuǎn)型對能源安全影響日漸增強的情況下，我國“剛性有余、韌性不足”的能源系統(tǒng)是當前我國能源安全的嚴重隱患。提升我國能源系統(tǒng)韌性，增強我國能源安全風險應對能力，可以從以下五個方面入手：
一要提升能源系統(tǒng)的穩(wěn)健性，增強其在極端天氣頻發(fā)事件下的穩(wěn)定供應能力；提高系統(tǒng)穩(wěn)健型的技術方案應在技術可行性和經(jīng)濟可行性之間權(quán)衡，實現(xiàn)安全性與經(jīng)濟性的平衡。二要大幅提升能源系統(tǒng)冗余度，應對“新”的能源沖擊。極端天氣頻發(fā)對能源供需產(chǎn)生更大沖擊，需要更大的冗余產(chǎn)能來對沖。三要全面提升電力系統(tǒng)技術靈活性。一方面要充分挖掘現(xiàn)有電力系統(tǒng)靈活性潛力，另一方面要利用分布式電力與能源系統(tǒng)充分整合數(shù)量龐大的可再生能源產(chǎn)消者、電動汽車和用戶側(cè)的大量儲能設施、靈活負荷等新的靈活性資源，推動電力系統(tǒng)架構(gòu)從大規(guī)模集中控制系統(tǒng)向局部平衡的分布式系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。四要大幅提升能源系統(tǒng)機制靈活性。提升我國電力系統(tǒng)機制靈活性是當前的重中之重，核心是加快電力監(jiān)管制度改革與電力市場建設，特別是分布式靈活性資源市場的建設。五要建立靈活有效的能源安全風險分級管理制度。
