2024年，北半球夏季的高温不仅打破了记录，还打破了气候怀疑论者的幻想。当北京的气温徘徊在40摄氏度左右，整个北半球的医院里都挤满了中暑患者时，一个信号变得毋庸置疑：饱尝气候苦果的时候已经到来。
这一新的现实正在改写能源安全规则，任何国家都不能幸免。无论是在中国，美国，还是在印度，持续的热浪导致用电量飙升至历史最高水平（其中空调用电占很大一部分），让电网几近崩溃。几个月的酷暑让燃煤和燃气电厂再度轰鸣运转。中美印这三个国家就是最鲜明的例子。它们是全球最大的三个电力市场，电力需求总计占全球需求的一半以上。它们的经历提醒着我们，当极端天气来袭时，化石燃料仍然是最后的退路。
从美国的德克萨斯州到印度的泰米尔纳德邦，前所未有的制冷需求让电网不堪重负，让能源转型的悖论暴露无遗：即使可再生能源容量不断扩大，在极端天气的压力下，那些老旧的化石能源设施却依然充当着我们最后的“拐杖”。
拥有世界最大清洁能源系统的中国成为这一挑战的缩影。尽管中国坚定不移地发展可再生能源，清洁电力系统也在快速地扩张，但仍然难敌极端气候的压力。2024年的高温酷暑让旧的煤电系统不得不挺身而出，弥补电力缺口。下面我们将对此具体进行分析。
到2050年，全球制冷用电需求可能会增加一倍以上，这将给中国和世界能源转型带来更大的挑战。对中国来说，未来的任务不仅是扩大可再生能源供应，还要从根本上重构整个电力系统，使其更加灵活、智能、不受气候影响。
家庭制冷用电需求让电网不堪重负
去年，频发的热浪和持续时间更长、更炎热的夏季是中国电力需求同比增长的主要驱动因素。Ember最近发布的报告量化了温度变化对每月用电量的影响。
结果非常令人震惊。2024年4月至9月，电力需求较2023年同期增长了7%。据估计，其中31%的增长源于制冷需求增加。与2023年同期相比，这相当于制冷用电增加了约1020亿度，相当于阿尔及利亚全年的用电量。
8月和9月的气温影响尤其显著，人口加权平均温度分别达到26.5摄氏度和23.1摄氏度，为十年来最高。
人口加权温度是一种考虑了人口密度的温度测量方法。
传统的温度测量方式给出的是一个地区的平均温度，而温度对人类的影响与人口密度相关，因而对于中国这种幅员辽阔的国家来说，传统的温度测量方式不够准确。例如，同样是40℃的高温天气，在戈壁沙漠造成的社会影响就比在北京小得多。
因此，这次报告是将中国划分为30公里乘30公里的正方形网格单元，并根据网格内的人口规模进行加权。通过这种方式，我们能够更清楚地看到热浪对电力需求的影响。
制冷用电需求导致电力需求同比增长了一倍。若剔除制冷需求，8、9月份的电力需求增幅仅为4%和4.4%，而非9%。中国并非唯一出现这种情况的国家：在美国，6月份的电力需求本应下降1.3%，但制冷需求却导致其实际增长9.4%。
这种情况并非个例。2022年，中国经历了一场持续70天的历史性高温天气，再加上当时中国正遭遇60年一遇的大旱，在水电大省四川，水库几乎干涸，发电量减少了50%，同时制冷用电需求却大幅飙升，即使燃煤电厂开足马力，也无法避免工厂停工。2023年，河南和山东两省多次经历40摄氏度以上的高温，致使7月份的用电需求创下历史新高，电网运营商不得不采取轮流限电的方式。
其影响是可怕的：气候变化引发的热浪迫使人们更加依赖空调，导致电网不堪重负，进而让人们继续离不开化石燃料。更糟糕的是，这只是开始。气候模型显示，当全球升温2摄氏度时，这种极端天气的强度将提高到原来的两倍；升温3摄氏度时，其强度将是原来的四倍。
新型电力系统的成长之痛
中国电力系统正处于“先立后破”的重大转型之中。这种先扩大清洁能源供应、再逐步淘汰化石燃料的谨慎策略有着其清晰的逻辑：只有当清洁电力在规模和成本上能够可靠地满足需求时，退煤的可能性才会更高。
中国取得的进展令人瞩目。仅过去一年，风能和太阳能装机就增长了34%。截至2024年6月，风电光伏发电合计装机已超过煤电装机，并有望在2025年超过火电装机规模。
随着中国可再生能源系统的高速扩张，煤电比重相对呈下降趋势。2005年前后，煤电在全国总发电量中的占比达到70%以上。虽然曾经占据着主导地位，但煤电的增长速度大大落后于电力需求增长，市场份额也被新兴电力系统所取代。去年，煤电占比已经降至 54.8%。
然而，2024年的热浪表明中国能源转型还有很长的路要走。虽然新型清洁能源系统发展迅速，但还不够成熟，无法确保供电的稳定性，尤其是在气候变化导致极端天气更加频繁和剧烈的情况下。当电力需求达到峰值时，以煤炭为基础的传统供电体系不得不填补缺口。
8月份，煤炭发电量同比增长4.4%，比2024年全年平均增幅高出一倍多。9月份，煤炭发电量更是大幅增长了10%。8、9两月，煤炭发电量共增加了680亿度，占2024年煤电全年增量的59%。
扩大规模，增加灵活性
为了打破化石燃料的这种反馈回路，扩大清洁能源装机并持续提高空调能效至关重要。然而，它们只是解决方案的一部分。可再生能源发电依赖于天气条件。一个可再生能源逐渐占主导的电网必须具有更高的灵活性才能应对极端气候的影响。
一种解决方案是加快部署储能设施，如电网级储能和抽水蓄能，以便消纳午间光伏发电盈余，并在晚间空调用电高峰时段释放电能。此外，熔盐/岩石储热、绿氢等创新型长时储能技术对于解决可再生能源发电以周、甚至以月为单位的季节性变化也至关重要。
通过引入动态定价和跨区域交易机制，对电力市场进行重构，打破各省间的壁垒，可以进一步促进全国可再生能源盈余优化配置，确保清洁电力输往最需要的地方。
此外，提高电网的气候韧性已经刻不容缓。必须将热浪、干旱和风暴视为常态，而不是偶发事件。城市需要耐高温输电线路、防洪变电站和分布式光储微电网，以便在极端条件下保障关键的电力供应。
总的来说，这些措施将推动中国电力系统从只能应对气候冲击，转变为在气候的冲击下仍能稳健运行。
中国的困境给全球敲响了警钟。未来要做的不仅仅是增加清洁能源装机，还需要重塑电网，使其具备更高的韧性、更快的响应能力和持续的适应能力。如此，中国方能确保用清洁、可靠的电力满足人们对美好生活的追求，并为全世界面临同样生存考验的人们提供发展范本。
翻译：奇芳
