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中国电力系统低碳转型的路径探析——基于社会技术转型思路

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陈卓淳等:中国电力系统低碳转型的路径探析 是发生在现有内某一方面的调整或改变过程,最终也 将影响到整体,并最终导致出现系统性演进的格局。 第三,转型是多个行为主体(包括企业、消费者、知识技术 生产者、民间组织,)共同参与及彼此协调的过程;第 发生,要走出利基境地需要艰难的努力,一旦利基创新积 累了足够的力量突破锁定阻力,就会形成新的具有竞争力 的技术路径,与原有的技术抗衡;当现有无法适 应并抵制来自大环境和利基层越来越强的压力时,最终就 四,转型是多因素多层次相互作用的过程。因此,转型意 味着社会经济在宏观至微观不同层面上都将发生变化。 而社会技术转型的多重视角,即MLP思路力求在一 个分析框架内理解和分析转型复杂的动态过程。 MLP思路认为,转型是由三个层面——微观层的技术 利基(technological niches in micro—lever),中观层社会一技 会出现技术转型和的改变,新的社会技术得以出 现。 MLP思路提出后,不少学者运用这一概念性框架,对 过去和当前的转型进行技术的、社会的和历史的分析,如 Geels分别对汽船代替帆船,马车过渡到汽车,以及地面水 的使用到管道用水到地下水系统的转换的历史过程分别 进行了考察 ;Verbong和Geels分析了荷兰电力系统 术(socio.technical regime in meso.1ever)和宏观层大环 境(1andscape in macro—lever)——相互作用引起的一个非 线性的过程 。 1960—2004年的变化历程 。这些研究解释了新技术激 进式发展的过程,在这过程中技术的扩散模式形成了一组 技术利基代表的是创新过程的微观层,通常指的是一 种受到保护的空间,被形象地称为技术的“孵化室” (incubating room),如R&D实验室,资助的技术示范项目 等等,利基为学习过程和社会网络的构建提供空间。激进 式的创新(radical innovation)在这里出现,并远离“正常” 市场/的选择压力而得以发展 。诸多的锁定机制 维持着现有的稳定,由于利基创新偏离了现有的 要求,因此激进的创新及其扩散会面临巨大的阻力。但 是,利基对转型相当关键,它们孕育的是变化的“种 子”。 新的社会技术关系,替代了原有的社会技术。 1.2转型路径的类型 转型路径(transition pathway)指的是新通过现有 的内部变化和大环境的外部因素以及利基之间的相 互作用最终建立的过程。 Geels和Schot根据微观、中观和宏观多层互动发生的 时间和性质差异,将转型分为以下5种类型 。①复制 过程(reproduction process):没有来自外部大环境的压力, 虽然激进的利基创新可能存在,但是实现突破的机会很 小,、外部环境和利基之间没有真正的互动,社会技术 处于自我复制状态。②转变路径(transformation path):外部环境的压力较为温和,而利基创新的发展还不 充分,无法利用大环境压力所提供的机会,那么现行 内的行为主体会调整发展路径和创新活动的方向来应对 压力。③重构路径(reconfiguration path):从利基发展起 来的一组彼此依存的创新开始在中使用,替代原有的 技术组合来解决局部问题,随后引发基本结构的进一 社会~技术是由已经建立和形成的产品、技术、 知识存量、用户实践、预期、标准、规制等等构成的一个连 贯的高度相关联的稳定的结构 。现有的社会技术 通过其构成要素的相互作用形成并稳定现有的技术路径, 即形成所谓的路径依赖和锁定效应 。因此,内的 技术创新通常是渐进式的,是与稳定的技术路径吻合的微 小的调整。 宏观层的大环境代表的是形成一个社会深层结构关 系的、经济、文化和制度,这些因素对利基和中的 步调整。④技术替代(technological substitution):大环境层 面出现性变化或冲击,打破了现行的稳定,形成 了机会窗口,若利基创新也已经获得了充分的发展,那么 行为主体而言构成的是外部环境。宏观层所发生的变化 通常都是非常缓慢的,但一旦大环境发生变化,会对现行 产生压力,扰乱要素的连贯性,中开始出现 严重的问题,从而会弱化及动摇的稳定性。而且大环 境的变化还会激励激进式创新的出现。 在提出这三个层面概念的基础上,MLP思路进一步认 后者将会突破现有的阻力并形成新的取而代之。 ⑤和重置路径(de—alignment and re-alignment path):大 环境出现多个巨大的突发变化,日益增加的问题导致 内部行为主体丧失信心,将出现并逐渐削弱,由 于利基创新尚未得到很好的发展,之初不会出现明显 的技术替代。但是这种情形将会给多个共存却相互竞争 的利基创新提供进一步发展的空间。最后形成的一个新 社会技术关系成为重置的关键。 转型分类的提出增强了MLP思路的现实。下文我们 为,转型不是简单的因果关系,不是由单一的原因或动力 导致的,转型是通过上述三个层面中的技术的和社会的众 多因素不断相互作用而形成的一个复杂的过程:大环境的 变化,会对现有技术形成压力,打破现有的稳定 状态,并为利基创新提供机会窗口(window opportunities); 激进的创新通常是在外出现,通常在微观的利基层面 将以MLP思路的历史分析元素及其对转型类型的解释为 视角,分析我国电力系统现行中的行为主体、制度和 ・63・ 基础设施之间的互动是如何产生长期的动态变化的,并探 讨我国电力系统低碳化转型的可能途径。 2我国电力系统的现状 2.1现行电力的特点以及内部压力 我国向低碳电力系统转型的方式将受到目前电力系 统所处的社会经济技术的约束。这一小节将从电力 需求、制度变化、定价机制,电源结构和系统运行几个方面 来分析我国电力系统的特征及其动态发展。 (1)需求增长及其结构变化。改革开放以来,我国的 电力行业经历了持续和快速的增长,发电装机容量年均增 速接近9%,跃居世界第二位;与此同时,电力消费也是高 速增长,从1980年到2009年,电力需求增长了12倍之多 (从295 Twh增至3 660 Twh) 。目前,电力需求强劲的 增速已经成为电力供应短缺的重要原因,影响了系统的可 靠性,给现行的电力形成了巨大的压力。而有研究预 测,到2020年,电力需求将会进一步增长,涨幅从6 692 h N11 245 rwh 。以2009年的数据来看,这将意味 着电力需求到2020年会出现2—3倍的增长,这对中国的 电力系统而言将是个极大的挑战。 不仅如此,电力需求结构的构成变化也将对电力部门 带来新的挑战。近年来,工业用电需求的增长速度开始下 降,2008年增速首次低于全社会用电增速…。自1990年 以来,随着人民生活水平的提高,第三产业的发展和城镇 化建设步伐加快等原因,居民和商业的用电需求大幅增 长。在未来20年里,居民和商业的用电量很可能会一直 呈现增长的态势,这对输配电能力,特别是电网的可靠性 和灵活性以及电网的覆盖面都会提出更高的要求。 (2)制度改革。在过去30年中,中国的电力部门的制 度环境在不断地发展和变化,逐步经历了1949—1985年 的政企合一;1985—1997年以省为实体、集资办电;1997— 2002年的政企分开;以及2002至今的厂网分开、联合电 网、统一调度等制度改革的过程。目前中国电力已经形成 在国家电力管理委员会(SERC)的管理下5大发电集团 (华电集团、华能集团、国电集团、大唐集团和中电投集 团)和2大国家电网(国家电网公司和南方电网公司)的 基本运行架构,但是,电力部门的规划、项目审批和定价仍 然是由国家集中掌控的。显然,中国电力部门的制 度改革是缓慢的、逐步的,且多为应对性的,而且当前的制 度和电力部门的运行模式依然深深地根植于计划经济。 不可否认,电力部门的制度改革使电力工业逐步走出 了长期以来独家办电的格局,加强了地方和 用电企业办电的责任和积极性,有利地调动了资源,拓宽 了投资渠道,促进了相关技术的发展和利用,促成了电力 ・64・ 中国人口・资源与环境2012年第2期 部门这多年结构性的大规模的扩张。中国电力系统所取 得的成就,在很大程度上归功于集中化管制与电力投资和 运作决策的分散化相结合的这一独特的治理模式。但是, 由于的集中管制日益不能充分体现目前电力部门经 营分散化的特征,这种治疗模式的弊病日益凸显(最明显 例子就是“市场煤”和“计划电”之间的冲突)。 (3)定价机制。我国目前的电价构成分为上网电价、 输配电价和销售电价三部分。近年来,我国电价市场化改 革取得了实质性的进展,先后出台了多个电价改革配套实 施办法;实施了标杆上网电价;制定了煤电价格联动 机制;实行脱硫电价;在东北电网推行两部制上网电 价改革试点;公布了输配电价标准;颁布了可再生能源环 保价格等。但上网电价和销售电价仍由国家 制定和调节,无法及时反映市场的供需情况和实际服务成 本。此外,当前我国还没实现输配分开,输配环节还没有 做到核算,也没有的输配电价,输配电价仍以购 销差价方式体现,由电网内部核定,价格不透明,无法通过 价格传导机制使电力上下游节约成本,并且严重制约了电 力的跨省跨区交易和资源的优化配置。因此,以成本为基 础的进一步的电价改革,特别是的煤电价格之争以及输配 电价改革将是电力管理机构首要解决的问题 。 (4)电源结构和运行。中国以煤炭为主的火力发电 比例是从20世纪80年代中期逐渐升起来的,尽管近十年 来,中国的水力发电、核能和风能发电增长迅速,但是由于 基数小,实际发电所占比例仍然十分有限。火力发电仍是 我国电力发展的主力军。2009年,我国电力装机构成中, 火力发电约占76%,其中燃煤机组占火力发电总量的 95%;水力发电约为20%…。 电力生产高度依赖煤炭给社会经环境形成了巨大的 挑战。火电作为能源消耗和污染物排放“大户”,成为节 能减排的重点领域。为了优化火力发电装机结构,实现电 力工业结构的调整,近年来国家采取“上大压小”举措。 一方面,2006—2010年,关停小火电总容量达到7 200万 kW,超额完成“十一五”期间关停5 000万kW小火电的任 务。另一方面,鼓励大容量的高效率的火电机组建设,至 2009年底,高于30万kW的火力发电机组占总火力发电 容量的69%,这极大地提升了我国的发电效率,据中国电 力委员会2010年公布的数据,2009年中国火力发电厂的 平均发电煤耗已经比美国公布的相应数据低了12% 。 与此同时,电网建设加快,电网投资在过去几年成倍 增长,从2005年的1 530亿元增至2009年的3 850亿 。 电网系统运行电压等级不断提高,网络规模也不断扩大, 全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电 网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网,并基 陈卓淳等:中国电力系统低碳转型的路径探析 本形成了完整的长距离输电电网网架。但是从整体上来 讲,电网建设仍然滞后。首先,6大地区网之间和地区子 网之间缺乏联系,这使得跨区或跨省的电力流动依然相当 有限。虽然2007年开始实施了节能调度的五省试点,但 是这一尝试在技术和经济上还面临着较大的阻力,因为至 今还没有其他省份仿效 。其次,农村电网建设和改造 严重滞后。此外,目前的电网尚无法实现对能源资源的有 效利用和传输,而且,在一定程度已经阻碍了我国新能源 的发展。以风电接人为例,由于电网支持力度不足、配套 跟不上,已导致大量装机空置,无法实现并网发电,产能浪 费显著。 总之,中国电力系统的层面具有稳定和不稳定的 双重性。首先,电力系统经过几十年的发展,已经建立了 以煤炭为核心的社会技术网络和制度。由于煤炭资源优 势,煤炭开采和发电技术的成本竞争优势,以及对技术,发 电厂,电网等基础设施的投资累积(形成了巨大的沉淀资 本)以及配套的制度建设,使得目前的形成了严重的 路径依赖,具有极大地内在稳定性。系统内经历的变化大 多是渐进式的,缓慢的、以维持现有制度结构为目的的改 变。可以说,中国的电力部门深深地被锁定在一个高煤、 高碳的发展路径之中,低碳转型必将是一个极其漫长的过 程。 然而,这一现在也面临着不少内部压力或不稳定 因素。如供求失衡问题(2004年的“拉闸限电”和今年湖 南等省出现的“电荒”现象都是具体的例子)、电价与成本 矛盾、基础设施投资压力、电网建设以及输配电系统滞后, 以及制度改革滞后等等。这些内部压力将与来自外部大 环境和利基两个层面上的压力相互作用,促使电力系统低 碳转型。 2.2外部大环境对电力系统现行社会技术的压力 当前我国的电力系统受到来自外部多方面的压力,其 中一些压力具有国际共性,但更多的是具有中国的特有 性。这种特有性源于中国经济的持续高速增长,源于经济 正在经历以工业为基础向以消费为基础的转变,源于生产 方式正在由粗放型向集约型的转变,源于自然资源禀赋造 成的中国电力部门对煤炭高度依赖,等一系列现实基础。 综合这些因素,外部大环境对电力系统现行的社会技 术形成的压力表现为以下方面:国内公众对环境问题 和气候变换的认识日益加强,接受应对性改变的意愿和要 求随之加强;中国的碳排放量已经位列世界首位,国际上 对中国不断施加碳减排压力;已经提出发展低碳经济 的目标,并以承诺国内节能减排的具体目标(到2020年, 单位GDP的碳排放比2005年减少40%一45%,可再生能 源占一次能源消费比重为15%,尽管这两个目标都不是 直接针对电力部门的,但是电力部门是中国最大的碳排放 来源,同时它也是唯一能在未来一二十年中大量融合非化 石能源的部门,因此电力部门的低碳转型是这两个目标能 否实现的关键。);国内公众对电力供给能力的关注和担 忧;国内电煤的供应和煤价波动,国际油价的上涨和波动; 国际经济和金融条件的变化(如金融危机会对电力部门的 外资利用和技术引进等方面形成影响)等。 2.3来自利基层的压力 目前从世界范围来看,与电力相关的低碳或零碳排放 的能源技术已经被大量地开发出来,如风能、太阳能、光伏 发电、核能、生物质能,地热、潮汐能、碳捕获与碳封存技术 等等,有的已经具有了一定的竞争性,但大多还出处于研 发和示范阶段。这也意味着电力系统低碳转型的机会是 可预见的。虽然近年来,在我国的引导和激励 下,新能源产业取得了较快的发展,但是核心技术的掌握 和自主创新的能力都相当有限。利基对现行高碳电力体 制尚无法构成实质的影响。 3我国电力系统低碳转型的路径类型构想: 一个概念性框架 第二部分从,大环境和利基三个层面简要地分析 了我国电力系统的现状和及其形成和演化的历史过程。 应该说,我国电力部门实现低碳转型将会是一个长期的过 程。我们将结合上面介绍的转型路径,从短期,中期和长 期三个时间维度来分析电力系统低碳转型的路径特征,以 及转型治理的重心。由于现行已经面临着多重 的内外部压力,因此,单纯意义上的复制路径是不可能的 (但是在任何社会技术中,以已有技术的渐进式创新 为特征自我复制过程是一直存在的);另外,鉴于目前的激 进的能源技术创新利基的多样性和各自固有的优缺点,现 行高碳被完全替代的可能性不大,因此,这里也不考 虑技术替代路径。 路径1:短期的转变路径(2011—2020)。这一路径将 延续和发展现有结构和治理模式,但更强调市场机制 和法律机制的作用。转型过程将主要通过内行为主 体加快应用渐进式的能效技术和清洁技术,推进基础设施 建设和调整制度为应对措施,以解决内部矛盾和压力 位主要目标,同时实现2020年的减排目标和可再生 能源目标。 由于燃煤火力发电的主体地位在短期内无法实现根 本性的改变。因此,转变路径的核心就是和电力部门 要加倍致力于节能和提高效率,这既包括提高电力部门的 生产效率和运作效率,也包括提高的管理效率。相应 的转型治理的重点应该放在以下几个方面:首先在的 .65・ 中国人口・资源与环境2012年第2期 主导下进一步深化电力改革,特别是要逐步依据市场 规律深化电价改革、煤电结构改革和制度改革,来解决电 煤价格之争和电价与成本矛盾 ,继续调整和优化 的发展提供更强的技术和投资激励,建立和完善发展配套 的制度和法律基础。 随着内外越来越多的企业不断进入可再生能源 我国火电装机结构 ,协调集中管理与地方分散办 市场,新的利基创新将会获得更多的发展空间,相应的使 用惯例,基础设施、网络和制度也逐渐得以建立,可再生能 源技术潜在的成本优势和减排作用将会形成,其在电源结 构中的比重逐步提高,对煤炭发电的主导地位形成冲击和 挑战。电力系统现行的以高煤高碳为特征的社会技术体 制被部分替代。因此,“百花齐放,百家争鸣”将是这一路 径在我国的最佳描述。 电的关系 。其次,制定和实施更为严格的能效标准和 环境标准(包括制定强制性标准和相关法律),同时结合 优惠性的财政和税收,鼓励能效技术和清洁煤炭技术 和设备的投资,研发及应用,同时鼓励可再生能源技术的 开发和应用。再次,稳步推进大型煤电基地建设,加快电 网投资,并将可再生能源的产能纳入电网建设。最后,优 化国内投资环境,吸引更多的外资投入到我国电力部门的 建设中,特别是通过清洁发展机制(CDM)获取资金和先 进的技术,帮助电力部门实现技术和基础设施的改造和升 级。 简而言之,短期内,电力部门仍然是在活动的严 格约束下,确保安全、可靠和价格合宜的电力供给,同时通 过节能和能效措施实现减排目标。 路径2:中期的重构路径(2020—2050)。这一路径将 基本实现电源结构实质性改变以及电力部门市场化。火 力发电比例逐步下降,与可再生能源发电合作完成社会经 济的用电需求,和更高的减排目标。电力系统呈现百花齐 放百家争鸣之势态。 前文指出,2020年我国电力需求可能增至2009年的 2—3倍多,在充分考虑非炭火力发电的能力的基础上,这 相当是到2020年,燃煤发电的比例(65%一79%)甚至还 有可能要高于2009年的78%的比重 。如果是这样,电 力部门对我国2020年的碳减排目标的贡献将会很小甚至 为负的。也就是说,2020年之后电力部门将面临巨大的 碳减排压力,燃煤发电的其他负面效应更为凸显,更大的 外部大环境的压力削弱了高碳高煤的电力的稳定性。 与此同时,来自利基的压力也在不断增强。路径1中,由 于的推动,各种可再生能源技术创新的利基市场 已经形成,它们作为互补性能源的潜力获得越来越多的认 可(但尚未对高煤电力的基本构架形成影响,因而仍 为转变路径)。 因此,在中期,转型治理的重心,应由短期的维护现有 的稳定性,转为促使现有基本结构发生变动,使 可再生能源与火力发电形成良性竞争,逐渐打破燃煤发电 的垄断地位。在继续推进火力发电的能效提升和清洁低 碳技术的创新的同时,的能源和电力部门的产业 的重心,将逐步转移至可再生能源技术的开发和利用 上。通过和规制,制定任务性的目标,引导 内外的相关行为主体从发电、售电、输配电各个环节的建 设上将可再生能源纳人重点考量;同时为可再生能源产业 .66. 路径3:长期的重置路径(2050一)。这一路径将最终 实现高煤高碳的电力被新的低碳取代。这可能 需要50—100年,甚至更长的时间(在很大程度上,时间的 长短可能取决于全球的碳减排努力和国际技术发展与合 作)。 显然,长期中转型治理的核心是实现能够替代现 有技术的新的能源技术的攻克和突破,并由此促成新 的社会技术关系的形成,以替代现有的技术。 应该说,经过中期转型过程之后,高煤高碳技术 对电力系统的锁定效应被极大地弱化了。因此,在新的主 导性的低碳能源技术创新尚未形成之前,应该进一步 为已经取得一定成本优势的可再生能源技术和产业发展 所需的制度和基础设施提供持续的激励。如加速建 设有利于支撑低碳电力发展的输配电网结构及其配套设 备;快步推进各种低碳能源发电的联网和调度,逐步合理 和完善新的电价体系,从根本上缓减电力需求和碳减排压 力。 然而,在世界范围,至少是在相当长的时间内,单个发 电技术,不论是基于CCS技术的煤炭,核能或其他能源选 择都不可能完全替代目前的碳密集型的电力供给。这将 意味着,实现长期路径,需要继煤电之后出现新一轮 的能源技术。但是技术由哪一种(或一类)技术 主导,在何时发生,由哪个(或哪些)国家引导却存在着巨 大的不确定性。因此,从长期来看,另一个更为重要的具 有战略意义的治理策略是,我国需要致力于新的低碳 技术的开发,扩散和应用,以在未来获取技术上的制高点, 同时降低本质转型的成本和风险。 但是,目前我国在低碳技术方面整体上却处于不利的 地位。2010年5月,联合国开发计划署在北京发布((2010 年中国人类发展报告——迈向低碳经济和社会的可持续 未来》,该报告指出,我国实现未来低碳经济的目标,至少 需要60多种骨干技术支持,而在这60多种技术里面有42 种是我国目前不掌握的核心技术。这表明,对我国而言, 70%的减排核心技术需要“进口”。换而言之,努力地提高 陈卓淳等:中国电力系统低碳转型的路径探析 我国能源技术的自主创新能力应该是长期转型路径给我 们最大的启示和要求。 最后需要强调的是,不论是处于哪种类型的转型过程 中,转型治理都要避免电力系统陷入新的不利的锁定效应 之中。由于众多的低碳技术和可再生能源技术还处于利 基发展阶段,长远的相对优势还不明朗,新的更具优势的 技术还有可能出现,未来存在太多的不确定因素。因此, 我们需要在长期目标下,指导我们的中短期的行动,特别 是中短期的创新行动和创新干预。对制定者来说,转 型治理过程中一个主要的困境就是,如何在不同的低碳技 术选择中维持合适的多样性水平;同时还要保证这些选择 能获取足够的递增收益和学习效应来挑战现行中的 主导技术。而资源的有限性更是加重了这一困境,因为选 择的多样性意味着对有限资源的竞争,如何实现有限资源 的合理高效的利用,同样需要权衡取舍。因此,转型治理 的基本思路应是一个本着适当的多样化的选择组合,不断 的学习过程和适应性的调整相结合的演化思路。 4结语 作为我国耗能主体,电力系统的能源结构优化大大滞 后于发达国家。积极推动我国电力系统的低碳转型,是应 对气候减排、环境和能源安全等问题与经济发展目标之间 日益严峻的冲突的必然途径。 本文以社会技术转型理论的多层视角为研究思路,从 短期,中期和长期三个时间维度,对我国低碳电力系统转 型路径提出了一个概念性的分析框架。在一定程度上,这 一分析框架在理论和方法上丰富了目前我国低碳转型的 讨论,对制定者和相关的行为主体也可提供一种有益 的参考。 目前世界发达国家的能源体系已处在从化石能源向 可再生能源更替的阶段,而我国从煤炭向石油天然气等高 效能源转变的过程还没有完成,如果把农村能源问题(目 前我国农村还处于薪柴向煤炭转换阶段,中国是烧秸秆最 多的国家)也列入其中,可以说中国是三个能源变革同时 进行。因此,如何进一步应用MLP思路,研究我国特定的 条件下形成的电力(或能源)体系低碳转型,以及转型的 和社会含义,还有待我们更为深入的探讨。 (编辑:温武军) 参考文献(References) [1]中国电力委员会.中国电力行业年度发展报告2010[M].中国电 力出版社,北京.2010.[China Electircity Council(CEC).China Electircity Annual Development Repo ̄2010[M].China Electirc Power Press,Beijing,2010.] [2]Smith A,Stirling A,Berkhout F.The Governance of Sustainable Soci0.technical Transitions[J].Research Policy,2005,34:1491一 l l0. 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Key words socio—technical transition;multi—lever perspective;transition pathways;decarbonized electicitry system ・68・ 

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