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智庫(kù)研究
馬識(shí)路:法國(guó)能源轉(zhuǎn)型中的核能發(fā)展及其對(duì)社會(huì)的影響
時(shí)間:2020年08月24日 來(lái)源:中國(guó)核能行業(yè)智庫(kù)叢書(shū)(第二卷) 作者:馬識(shí)路 點(diǎn)擊量: 分享:

作者簡(jiǎn)介:

馬識(shí)路(Hervé Machenaud),原法中電力協(xié)會(huì)(PFCE)主席,法國(guó)電力集團(tuán)(EDF)原執(zhí)行副總裁、執(zhí)行董事,曾擔(dān)任法國(guó)電力集團(tuán)核心業(yè)務(wù)部門(mén)——工程設(shè)計(jì)與發(fā)電部總經(jīng)理,全面負(fù)責(zé)集團(tuán)旗下國(guó)內(nèi)和國(guó)際核電、火電和水電所有在運(yùn)、在建項(xiàng)目和新項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。在此期間仍兼任集團(tuán)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(xiàng)目技術(shù)總負(fù)責(zé)方的法國(guó)電力派駐到中國(guó),擔(dān)任大亞灣項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)理,是最早見(jiàn)證法中核電合作的專(zhuān)家之一。馬識(shí)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(guó)和歐洲減少、關(guān)停核電的措施在這幾點(diǎn)上似乎沒(méi)有帶來(lái)正面效果。大幅發(fā)展可再生能源的德國(guó)也并沒(méi)有在電力碳強(qiáng)度上有所改善。對(duì)于任何國(guó)家而言,只有核能、煤炭和天然氣是可操控、可隨時(shí)滿(mǎn)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(duì)供應(yīng)國(guó)具有依賴(lài)性。相比之下,核能高效、清潔低碳和經(jīng)濟(jì)的能源,發(fā)展核電是各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變暖、追求和諧平衡的能源轉(zhuǎn)型最有效的途徑。


一、無(wú)論從能源轉(zhuǎn)型還是從社會(huì)民生來(lái)看,法國(guó)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(jì)劃到2020年,溫室氣體排放量相比1990年至少降低20%,能源消費(fèi)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(shí)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(guó)的前車(chē)之鑒,法國(guó)仍主張減核,計(jì)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(guò)2020年目標(biāo)水平(20%),但此后碳排放的數(shù)據(jù)趨勢(shì)并未滿(mǎn)足預(yù)期。自2014年以來(lái)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(zhǎng)0.7%。2015-2017年歐盟的一次能源消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)。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(fèi)量(百萬(wàn)噸油當(dāng)量) 

國(guó)際氣候?qū)<医M(GIEC, Groupe International d'Experts sur le Climat)在最近發(fā)布的報(bào)告中稱(chēng),如果不考慮發(fā)展核電,將無(wú)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)站顯示的歐洲各國(guó)電力碳強(qiáng)度情況。圖3、圖4分別是法國(guó)和德國(guó)各種能源發(fā)電碳排放數(shù)據(jù)對(duì)比。

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圖2:歐洲電力碳強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

(法國(guó)時(shí)間2019年4月28日8:15)

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圖3:電力碳強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)——法國(guó)各種能源發(fā)電與碳排放對(duì)比

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圖4:電力碳強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)——德國(guó)各種能源發(fā)    電與碳排放對(duì)比

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

法國(guó)是歐洲碳排放量最低的國(guó)家之一。我們從碳強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)站(圖3、4)上可以看到,法國(guó)時(shí)間2019年4月28日上午8:15時(shí),法國(guó)的碳強(qiáng)度為26g,而德國(guó)為357g。在這一時(shí)刻的發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中,法國(guó)77%的電力來(lái)自于核能,核電裝機(jī)容量的利用率為62%??傃b機(jī)容量853萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠只有3%的利用率,發(fā)電量不到1%。風(fēng)電裝機(jī)利用率達(dá)到了32%,發(fā)電量占10%。天然氣發(fā)電量?jī)H占到1%,但碳排放量卻高達(dá)全國(guó)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(huì)使碳排放大幅增加。

在同一時(shí)刻,德國(guó)5920萬(wàn)千瓦風(fēng)電總裝機(jī)中,只有12%正在發(fā)電,占全國(guó)總發(fā)電量的16%。太陽(yáng)能裝機(jī)利用率僅為1%,發(fā)電量也僅占1%。德國(guó)的碳排放大部分來(lái)自于煤電,占71%,天然氣貢獻(xiàn)了9%。德國(guó)和丹麥都建設(shè)了大量的風(fēng)電太陽(yáng)能裝機(jī),但并不能在碳排放上交出令人滿(mǎn)意的答卷,個(gè)中原因值得深思。

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

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 圖5:法德兩國(guó)2017年發(fā)電碳強(qiáng)度對(duì)比 

德國(guó)2017總發(fā)電量5570億千瓦時(shí),平均每度電排放530克CO2。法國(guó)2017總發(fā)電量5270億千瓦時(shí),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(guó)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(guó)電力行業(yè)碳強(qiáng)度

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

如果從建造電廠所消耗的材料數(shù)量來(lái)看(圖7),核電無(wú)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(yáng)能十分清潔,不排放二氧化碳,但要建造太陽(yáng)能電廠需要消耗大量材料,而這部分對(duì)環(huán)境的影響往往沒(méi)有引起足夠的重視。

 

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圖7:建設(shè)各類(lèi)電站的材料消耗量

2017年1月18日19:00,法國(guó)電力需求達(dá)到峰值,在圖8中可以看到,在這一時(shí)刻,太陽(yáng)能和風(fēng)能雖裝機(jī)容量共占到法國(guó)全國(guó)總量的25%,但合并發(fā)電量?jī)H占3%。2012年法國(guó)的峰值電力需求為1.02億千瓦,而當(dāng)時(shí)整個(gè)歐洲沒(méi)有風(fēng)沒(méi)有太陽(yáng),用電需求卻因天氣極寒居高不下。

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圖8:法國(guó)2017年1月18日電力能源結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 

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

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圖9:法國(guó)計(jì)劃用天然氣替代部分核能 

在圖10中可以看到法國(guó)的居民電價(jià)同其他國(guó)家相比處在低位,法國(guó)零售電價(jià)中三分之一是發(fā)電成本,超過(guò)三分之一為稅收。而這一稅收收入的三分之二都被用于補(bǔ)貼可再生能源。德國(guó)風(fēng)電太陽(yáng)能總裝機(jī)約為1億千瓦,10年來(lái)不僅沒(méi)有降低碳排放,反而成為歐洲高CO2排放國(guó)之一。丹麥聲稱(chēng)國(guó)內(nèi)電力消費(fèi)中75%來(lái)源于可再生能源,但風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性特點(diǎn)使得發(fā)電與電力需求基本無(wú)法匹配,于是丹麥不得不從德國(guó)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(guó)居民用電價(jià)格

根據(jù)法國(guó)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(chǎng)價(jià)值從傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)通過(guò)補(bǔ)貼機(jī)制流向風(fēng)能太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)。而普通電力消費(fèi)者繳納的電力公共服務(wù)捐稅每年對(duì)風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)的補(bǔ)貼也達(dá)到了36億歐元。作為傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)的法國(guó)電力(EDF),必須從風(fēng)能太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)以0.09歐/kWh的價(jià)格購(gòu)電,而法國(guó)的平均電價(jià)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(jià)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(guó)關(guān)停核電,法國(guó)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(jià)不斷上漲,造成了窮人替富人買(mǎi)單的局面。因?yàn)楦辉kA層可以在屋頂裝上太陽(yáng)能板,只需在沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)支付電費(fèi),也就是只為這個(gè)時(shí)段的電網(wǎng)和裝機(jī)買(mǎi)單。那么全年其它時(shí)間的電網(wǎng)和裝機(jī)成本由誰(shuí)來(lái)支付?是那些沒(méi)有足夠的經(jīng)濟(jì)能力安裝太陽(yáng)能板的貧困人群。

能源轉(zhuǎn)型的第三個(gè)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(shí)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(diǎn)也很明顯,就是對(duì)天然氣生產(chǎn)國(guó)及其價(jià)格的依賴(lài)。

必須澄清的是,本文絕不是絕對(duì)否定風(fēng)能和太陽(yáng)能。在世界許多地區(qū),如摩洛哥或美國(guó)加州,風(fēng)能和太陽(yáng)能有它們的位置,也會(huì)取得新的進(jìn)步和長(zhǎng)足發(fā)展。但它們?cè)诋?dāng)?shù)乇仨毮苤С址逯灯诠╇姡仨氃谒鼈內(nèi)〈剂系耐瑫r(shí),能進(jìn)行可預(yù)測(cè)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(yáng)能的實(shí)際作用只有在連接儲(chǔ)能設(shè)備的情況下才能得到發(fā)揮,而儲(chǔ)能技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)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(guó)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(jì)的能源,在包括太陽(yáng)能和風(fēng)能在內(nèi)的所有電力能源中,無(wú)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(wú)論我們?nèi)绾卧O(shè)想可再生能源的發(fā)展,國(guó)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(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。煤炭是一種儲(chǔ)量豐富的重要資源,全世界都在利用并在一定時(shí)期內(nèi)繼續(xù)使用。

因此,中國(guó)在提高煤電熱效率方面的技術(shù)進(jìn)步對(duì)于世界各國(guó)都有著重要意義。根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì),2009年世界平均每噸煤發(fā)電量約為2083千瓦時(shí)(效率為30%),歐洲平均每噸煤發(fā)電2630千瓦時(shí)(效率為38%)。超臨界燃煤電廠的平均效率已超過(guò)45%。世界能源理事會(huì)(WEC)的一項(xiàng)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(duì)未來(lái)的數(shù)十年發(fā)展尤為重要,既要從實(shí)用主義出發(fā)、實(shí)事求是,也要高瞻遠(yuǎn)矚、全盤(pán)考量。


(全文刊載結(jié)束)


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