30年内要实现“零排放”,澳洲新能源能取代煤炭发电吗?| 澳财聚集
自美国从特朗普时代进入拜登时代,澳大利亚联邦政府的能源政策也不得不做出改变。
曾经对减排和新能源并不“感冒”的澳大利亚总理莫里森,上周在和美国总统气候问题特使约翰·克里(John Kerry)的对话中,再次重申,“最好在2050年前达到净零排放,并推动澳大利亚过渡至新能源经济”。
据澳大利亚媒体称,在会后总理办公室所发声明中,也首次用到了“新能源经济(new energy economy)”一词。看起来,澳大利亚政府对待能源产业的态度已经完全转变。
只是,理想很丰满,现实却难免有些骨感。
别说2050年实现“零排放”,根据去年12月发布的官方预测,莫里森政府可能无法实现2030年比2005年削减26-28%的减排目标,而仅能做到减排22%。
根据声明,莫里森也表示,“为了实现(零排放)目标,有大量工作要做,并且必须同时确保就业和生计(尤其是依赖能源密集型产业的地区)。”
在2019财年中,澳大利亚的能源消耗中,93.6%仍是煤炭、天然气和石油,新能源只占6.4%。传统能源仍占据澳大利亚经济至关重要的位置。
澳大利亚真的能走跟上美国、中国以及欧洲的脚步,开始“新能源经济”吗?
澳洲“新能源”资源丰富
所谓新能源,很大程度上是指可再生能源,也就是“取之不尽用之不竭”,并且不会产生大量污染物。因此,有三种已经较为常见的能源是目前新能源的主力军:太阳能、风能和水力。
当然,同时还有较多真正的新型能源技术,如地热、生物(废物)能源、海洋能源,或是近年“网红”的氢能源。但这些能源的使用相较前三种能源,目前技术还并不太成熟,需要进一步的发展。
尽管澳大利亚的新能源在总能源消耗占比很低,但增长速度较快。所有能源总消耗量的增长为平均每年0.7%,而新能源产能在十年内的年化增长率则为3.9%。
由于发电的碳排放约达到全澳的50%,在发电领域如何更多地使用新能源成为政府重点发展的方向。从发电量来看,其中已有21%来自可再生能源。而在火力发电中,天然气的占比提高了不少,煤炭正在渐渐失去主导地位。
不过,博满金资首席分析师魏睿昊特别指出,新能源或者说再生能源,目前能在澳大利亚发电总量中会占据五分之一的比重,主要是由于水力发电的稳定性。在澳大利亚最大的20个电力生产商中,唯有水力发电站Snowy Hydro能有一席之地,目前占据第17位。而前16个全部都是煤炭发电。
但是,由于澳大利亚并非是多江河、高山的国家,因此水力发电未来发展潜力有限。但气候条件使其有较好的日照和风力,所以太阳能和风能近年来的增加更为迅速。小规模太阳能发电量在过去10年中每年平均增长44%。风力发电在过去10年中每年平均增长15%。
从全澳看,不同地区对新能源发电的发展情况也不同。南澳已经达到了50%新能源发电的里程碑。塔斯马尼亚更是将传统火力发电降到了10%以下,并使用水力发电来满足80%电力需求。
能源替换须解决两大问题
尽管新能源发电增长迅速,但到底什么时候能真正实现完全取代传统化石能源发电,令人存疑。
魏睿昊指出,新能源要完全替代“老”能源,有两大问题需要解决:总发电和阶段性供电的稳定程度。
总量而言,实现的可能性还是比较高。毕竟澳大利亚地广人稀,尽管2020人均用电量达到9008千瓦时一年,是全球排名20的国家,但总量相对不高。
而澳大利亚的风能和太阳能资源丰富。以太阳能为例:据地理科学部估算,澳大利亚每年平均收到5800万皮焦耳的太阳辐射,约为全国总能源消耗的一万倍。也就是只要实现收集万分之一的太阳能,就可以供全国用电。
由于风能和太阳能的燃料是“免费”的,加上日益提高的发电机组制造能力,使得这两种能源的发电成本不断下降。早在2013年,彭博新能源研究(BNEF)就已测算过,在澳大利亚,新建风电场的发电成本为 80 澳元/兆瓦时,而新建煤电厂为 143 澳元/兆瓦时。新能源已经显示出成本优势。
能源安全委员会(ESB)主席克里·肖特(Kerry Schott)去年接受媒体采访时表示,燃煤发电厂几乎不挣钱,有一些很有可能提前关闭。
研究发现,2018年至2025年期间建设的太阳能和风能发电厂新增的电力供应,相当于全国电网现有年用电量的三分之一以上。
但对于第二个重点——供电稳定性,尤其是在用电高峰时期的供电,新能源就还有很多技术难题需要攻破,其中最重要的就是如何解决储电需求。
传统煤炭发电,能源其实是以煤炭的实体形式储存,以机械手段控制使用程度。可以根据用电需求,在高峰时间加大发电量,需求减少时就减少发电。
然而,在魏睿昊看来,新能源的发电量是“看天吃饭”,有点像搞“农业”,极端气候下可能无法正常工作,而往往这种时候最需要用电。这就容易造成,在用电高峰期却出现断电的情况。
最著名的案例就是南澳在2016年9月的全州大停电事故,震惊全国。该事故发生的主要原因就是南澳地区高度依赖风电和邻近两州的外来供电,当时出现极端天气,风力发电机组过载跳闸,紧接着连接周边两州的电力交互系统也过载跳闸,导致南澳电力系统直接崩溃。
近期,美国德克萨斯州的大面积停电也是如此。由于当地也同样大量使用风力发电,暴风雪天气之下,机组根本无法工作,以至于造成休斯顿等几座城市长时间停电。
2月16日德克萨斯州奥斯丁:停电和严寒后,人们不得不排长队去购买御寒所需的衣物和食品
既然本身的能源无法控制,那就需要发展发电后的储电技术。
目前较为成熟的储电方式就是制造大型锂离子电池组。它可以在低用电需求时存储能量,并在需求高峰时释放能量,以帮助拉平电量波动曲线。
目前,澳大利亚正在使用的一些锂电池组能实现两小时储电。在这两小时中,可以使用其他发电系统进行补充发电,以补充高峰时所需的用电量。但两小时的储电时间仍过于“短暂”,而目前能够补充发电的仍然是火力发电厂。也就是说,这种方式并不能真正做到新能源对煤炭发电的替代。
如何解决替代之路上的困境
为了解决新能源取代传统火力发电过程中的这一症结,澳大利亚的相关行业已经有几种可行方案,可每一种方案目前都尚未形成真正的解决能力。
第一,就是制造“超级电池”。澳大利亚能源开发商AGL近期已经提出申请,在维州Loy Yang电厂建设一个200兆瓦的大型电池储能系统,以替代东南海岸的老化煤场。此外,已有研究可将锂电池组的储电能力延长至了4小时。但这些还是不足以应对大面积用电高峰时期的需求。因此,仍需要更为强大的大型锂电池组,可这一技术近年的突破仍显不足。
第二,寻找其他变通的可再生能源。比较知名的就是新州的Snowy Hydro项目。虽然它也是传统水力发电,但该发电厂用技术将蓄水从山脚下运往山顶,在需要大量发电时就进行释放。这种对水资源形成循环利用,突破了以往水力发电对降水的依赖,做到了一定程度的人工储电。目前,这个项目的第二期工程已经开始建造。这一方法的问题在于,对地势地形有较高要求,难以进行全国性的推广。
Snowy Hydro发电厂Tumut 3电站,图/Snowy Hydro官网
第三,建立分布式能源系统(DER)。主要是指通常位于家庭住宅或企业中的可再生能源单元或系统。通过自己生产和储存电能,避免在拥挤时期和其他用户“抢电”。虽然据政府估计,这一系统在2050年可能占澳大利亚发电量的45%。但2020年,澳大利亚能源市场运营商(AEMO)才开始提出为分布式能源系统制定新的技术标准。因此,到全面推行和实现预定目标恐怕还有很长的路要走。
第四,全面升级国家电网。AEMO于2020年7月发布了《国家电网整合规划报告》,预测未来20年国家电力市场需要新增的各种技术类型发电机组规模,结合风、光资源分布情况,拟定了各州最有前景的新能源发展区域。但这一规划是20年的发展蓝图,在短期内无法看到成效。
新能源替换是否会是个环保“伪命题”?
不仅是技术上,要实现新能源替代化石能源发电有许多技术难题要攻破;在环保层面,新能源也有许多有待解决的问题。
现在倡导的节能减排,主要指的是减少二氧化碳或其他有毒有害气体的排放。由于煤炭发电的排放物挥发到空气中,一定程度引发了温室效应,导致了全球气候变暖,可能是极端气候增加的诱因。
但是新能源,如太阳能发电使用的太阳板,或是现在使用的电池,在被废弃后如果无法回收利用,多不可降解,且含有大量重金属物质。如果选择填埋,很可能造成地下水或土壤污染。
由于多数太阳能电池板的平均寿命约为20年,因此从2000年代初期开始的许多安装都将达到使用寿命。它们最终将被填埋还是被回收利用?如果此类废弃物管理不善,也将对环境保护造成很大压力。
大势所趋,行业发展空间较大
尽管新能源发电仍存在很多问题,但魏睿昊认为,更大规模地使用新能源已经成为全球趋势。由于澳大利亚新能源发展仍处于较早的阶段,政府势必在这一方面投入更多资源和资金,这一行业未来还是有较大发展空间。
澳大利亚的新能源电力股大多市值中等,在20-50亿之间,其中市值最高的五家公司分别为:Meridian Energy,Mercury NZ Ltd,Ausnet Services Ltd,Contact Energy Limited,Infratil Ltd。它们主业以风能或太阳能发电为主,也有混合型电力,公司目前往往处于非盈利或盈利有限阶段。
如果观察2020年这些公司股价的变化就会发现,他们的防御性较强,波动性不大。因为发电属于公共事业基础设施,投入回报周期很长,一定进入正常运营,其产能、利润和现金流都较为稳定,不会有过高增长。适合喜欢长期投资,追求稳定表现的投资人。