电力工业有哪些客观规律
来源:中国能源报 | 0评论 | 3604查看 | 2013-07-24 11:30:14    
  2012年7月26日是“中国电力主题日”,也是中国有电130周年纪念日,中国电力企业联合会理事长刘振亚指出,中国电力130年的发展历程为发展电力工业提供了四个重要启示:第一,必须国家强盛;第二,必须牢记基本使命;第三,必须遵循客观规律;第四,必须坚持自主创新。笔者认为,这四条都很重要,但第一、二、四条平时谈得较多,在本文中,笔者想重点就第三条,即电力工业的客观规律展开讨论。

  一、电力是二次能源中可持续发展的能源

  历史上最主要的能源革命的驱动因素是蒸汽机、内燃机和发电机的发明,其中,发电机的发明是比蒸汽机和内燃机更重大的革命。在这三项能源革命的驱动因素中,电力对于扩大能源供应的作用最大,可以把能源利用对环境的影响减至最小。电力是二次能源中最方便、最便宜、可持续发展的能源,是人类社会可以永远利用的能源。

  一次能源经过加工转换得到的能源称为二次能源。例如电力,用作燃料的各种石油制品如汽油、柴油、煤油等,还有焦炭、煤气、核能、氢能等。各种一次能源都可以转换成电力,当煤炭、石油、天然气枯竭的时候,我们还可以将可再生能源转换成电力,所以说,电力是二次能源中可持续发展的能源。

  至于究竟哪种非化石能源能成为转换成电力的主力能源,目前很难定论。核能曾一度被认为是可在总能源供应中占据很大比例的能源,但随着核能的发展,其自身问题逐渐暴露,且核能项目的资金投入也未能如先前预期般大幅度下降,甚至快堆、聚变堆的投资还有可能大幅度上升。可再生能源资源非常丰富,但其密度低、分布较为分散且具有间歇性,因此转化成可靠的、可用的、高密度的能源供应形式成本很高,目前储能技术面临的难题也还没有解决。从环保角度而言,电力来源的脱碳化依然是个关键问题。第三次能源大转换需要创新能源革命的驱动因素。

  二、电力利用可以提高能源利用效率

  各种一次能源可以转换成电力,电力又便于集中、分散、传输、控制和转换成其他各种形式的能源。过去人们总认为,一次能源转换成电力的转换效率过低,电力在转换输送中的能源损失太大。在电力的使用中,电力为现代信息与通讯技术的发展开辟了道路,其他任何能源都难以替代,但是电力转换为动力、热能时确实不如其他能源。幸运的是,由于最近几十年科学技术的突飞猛进,一次能源转换成电力以及电力转换成其他能源形式的效率都大大提高了。特别是电力转换成热能的效率大大提高,比如,我国规定空调的一级到五级能效范围值为3.4-2.6,这就是说输入1千瓦时电力,可以换来3.4-2.6千瓦时的热能;空气能热水器作为新一代节能热水器,其节能效果是电热水器的4倍,燃气热水器的3倍,太阳能热水器的2倍。热泵技术的成熟和广泛应用,使电力转换为热能成为电力应用中由低效转为高效的典范。电力利用效率的不断提高, 使得电力在终端能源中的比重不断提高,经过130多年的努力,电力在终端能源中的比重已经由零上升到20%左右。

  由于电力利用效率越来越高,电力消费已逐步开始替代石油、天然气等其他能源消费。据法国能源统计公司的统计,电力消费在工业能源消耗中的比重在2011年已上升到第一位。今后随着非化石能源替代化石能源进程的推进,非化石能源基本上都要转化成电力来使用,因此今后电力在终端能源消费中的比重会达到50%,甚至80%。新的能源革命要求提高电力在能源终端消费中的比重,其范畴远超能源系统,需要整个社会一起努力。在过去,人们已习惯于使用化石能源带来的舒适生活模式,这就注定了这场能源革命具有艰巨性。

  三、电力供应要随着电力需求转

  电力供应要随着电力需求转,就是电力供应要按照电力需求来发电,电力需求有多大,电力供应也要有多大,用户用电负荷增加,发电机就要跟着增加发电量;用户负荷减少,发电机就要跟着减少发电量。电力工业首先要能满足电力需求的工作容量,还要考虑事故、检修和调峰的需要,这就要有足够的备用容量(包括事故备用、抢修备用、负载备用),所以电力工业的装机容量要比最大负荷大,电力系统的输电和配电能力也要比装机容量大。

  20世纪中后期,特别是第二次世界能源危机之后,人们发现电力供应随着电力需求转,为此,业内人士认为,供应方和需求方应当共同努力来节约能源,并提出了需求侧管理和综合资源规划两套方案。需求侧管理主要采取两大措施:一是负荷管理,二是节电措施。综合资源规划则是把需方资源和供应侧资源一起经过筛选、排比、优化后制定最小费用资源规划。电力需求侧管理的作用就是改变负荷曲线的形状,如降低高峰负荷、填充负荷低谷、减少终端用户的电力消耗,增加特别时段的电力消耗(如为了减少弃风电量,在弃风时段让某些用户增加电力消耗)等等。电力需求侧管理一定程度上改变了电力用户的用电状况,即改变了负荷曲线形状,但其不可能总体改变电力供需情况。

  电力工业供应侧原来只有煤电、天然气发电能随着电力需求转,现在水电、核电、风电、光伏发电都要靠火电调节来做到电力工业随着电力需求转,这就给发电企业增加了难度。这也是电力工业的客观规律与当前大规模开发风电、光伏发电所产生的矛盾。面对这种情况,解决办法之一是多搞火电来陪着风能、光伏发电,但这种做法与用新能源替代化石能源发电的目的相悖;办法之二是加快发展大规模储能装置,把风电、光伏发电调节成为能围着用户转的电源,但是至今储能技术领域还未出现大规模突破;办法之三是让一些耗电大的企业随着风电、光伏发电转,但有的科研单位已经研究若干年,仍未见到合理的经济效果。

  四、电力工业的产业属性——自然垄断产业

  电力工业和电信、铁路、邮政、航空等产业,均属网络产业。而网络产业必须有一个完整的网络才能提供社会服务,按照麦特卡尔夫定律(Hetcalfe law),网络价值等于网络节点数的平方,网络效益随着网络用户的增长而呈指数增长。此外,自然垄断产业具有显著的规模经济性和范围经济性。规模经济在于生产要素的不可分割性;范围经济在于成本的次可加性。规模经济原理要求企业生产经营规模必须是够大,才能有效地降低单位产品的固定成本,进而降低单位产品的平均成本,从而在市场竞争中获取竞争优势。而范围经济原理则要求企业必须将密切相关的业务有效地聚合起来,进行一体化经营,这样可以节约市场交易费用。正是在网络经济、规模经济和范围经济共同作用且相互强化的效应下,自然垄断企业要求全程全网联合作业,以保持垄断性结构。所以相对自由竞争而言,自然垄断产业成为这些网络型产业中更富效率、资源配置更为优化的制度安排和产业组织形式。

  在20世纪80年代,英美等国对电力工业实行了自由化、私有化、发输配售分开、放松管制、引入竞争机制的改革,由于不符合网络经济、规模经济和范围经济的要求,其无法指望企业会有比较低的成本结构,从而也就难以形成较低的价格水平,即使价格勉强降下来了,发输电设施未能及时更新和增加等问题也会导致缺电、电价猛涨等结果,美国加州和英国的电力改革就是如此。

  电力工业在最初的近百年里,都是按自然垄断行业经营的,20世纪80年代后开始引入竞争机制改革。最近30-40年里,虽然在电力工业中引入竞争机制的道路并不顺畅,但是不少人仍然迷恋于分拆和引入竞争。如果人为地将自然垄断产业分拆,将其整体性破坏,经过破碎式的恶性竞争之后再回到垄断经营的路子上来,岂不是绕了一圈又回到原地的改革思路?这又有何实际意义?

  五、要严格执行安全第一的方针

  电力工业的根本目的是要建立安全、经济的电力系统,为用户提供可靠、优质的电力服务。电力系统最大的企业效益和社会效益都来自安全运行和安全供电。电力工业不同于其他行业,其他行业发生事故只影响一个车间或一个企业,电力事故会危及整个电力系统的发电、输电、配电及用户的生产和生活,一次大的电力事故的危害甚至超过一次大地震、一场大台风。去年印度大停电就影响6.7亿人用电,城市一切生产、交通停顿。
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