欧洲当前的这场干旱可能是500年来最严重的一次 | 图源：pixabay.com

导  读

今年夏季，从我国的长江流域到西欧、北美，高温干旱席卷北半球，给这些地区的粮食生产和能源电力供应都带来了严峻挑战。据欧盟委员会联合研究中心，欧洲当前的这场干旱可能是500年来最严重的一次。这次罕见的干旱正在如何影响欧洲的电力系统？未来有哪些可能的解决方案？作为《知识分子》国内外旱情专题论述中的下篇，本篇文章对这些问题做了深入讨论。

撰文 | 满凯  唐颢苏

责编 | 冯灏

今年6月以来，北半球连遭高温热浪，多地气温打破历史极值。我国南方之外，欧洲的情况也相当严峻。7月18日，英国气象局发布了该国有史以来第一个“极端高温红色预警”；19日，英国气温最高达到40.3℃，这是英国有史以来气温首次超过40℃。英吉利海峡对岸的法国，由于高温和降雨缺乏，几乎全境拉响了干旱警报，据法国《费加罗报》报道，法国96个省当中有90个省份处于干旱危机的边缘。

欧盟委员会联合研究中心警告说，这场干旱可能是500年来最严重的一次。欧洲干旱观测站综合评估了降水、土壤水分和植被响应后，指出在7月下旬欧盟有47%的地区处于 “警告（Warning）” 状态，土壤水分不足，17%的地区处于 “警戒（Alert）”，土壤墒情危及植被生存 [1]。在大西洋的另一端，美国中西部的部分地区也正在经历一场 “史诗级” 干旱，对当地牧场、草场和各种夏季作物造成极大冲击。美国西南部最重要的河流、被誉为4000万人 “母亲河” 的科罗拉多河正在干涸；南加利福尼亚州的居民已经被要求减少20%的用水量以应对旱灾。
图1 由于水位骤降，西欧第一大河莱茵河的两侧，露出了大量用于警告极低水位的“饥饿之石”。历史上，每当饥荒之年，当地人就会在河床的石块上刻下铭文。只有当干旱再次来临、河流水位骤降的时候，这些石头才会“重见天日” | 图源：英国《每日邮报》

全球变暖已从 “幕后” 走向了 “台前”，全球变暖能够大幅提高夏季的基础温度，为更频繁、更极端和更持久的热浪创造条件。中科院大气物理研究所副研究员王君告诉《知识分子》，大尺度大气环流的异常与近期的极端高温干旱也有非常直接的联系。近期，北半球副热带高压异常强大，几乎绕地球一周。受其控制的地区，盛行下沉气流，空气增温强烈；此外，下沉气流导致晴朗少云的天气，太阳辐射可以更多地到达地面，使得地面和近地面大气增温。在一些地区，高温会加剧土壤水分的流失，形成干旱，而土壤干燥又可以进一步加速局地高温，形成恶性循环。

此外，当前赤道中东太平洋海温持续处于 “拉尼娜” 状态，对这个夏天的气候异常也起到了 “火上浇油” 的作用。在多数 “拉尼娜” 事件发生的次年夏季，西北太平洋副热带高压易偏北，为诸多气象灾害提供了重要的气候背景。

近日，有气象专家表示，今年冬天可能出现罕见的 “三重拉尼娜” 气候事件，即连续三年冬天出现 “拉尼娜”，这在迄今为止的气象观测历史上仅发生过两次（1983-1986年与1998-2001年）[2]。当 “拉尼娜” 事件发生时，印度尼西亚、澳大利亚东部、巴西东北部、印度等地区一般降水偏多，而美国西南部地区则容易变得干燥，如目前美国西部地区持续的特大干旱，就和近几年一直在维持的 “拉尼娜” 现象密切相关。

图2 美国气候预测中心未来ENSO发生的概率预报，蓝色柱表示“拉尼娜”事件发生概率，红色柱表示“厄尔尼诺”事件发生概率，灰色柱表示中性年发生概率 | 图源：美国国家大气与海洋管理局

在这种情况下，欧洲陷入一场持续的能源危机之中。对此，中国社会科学院可持续发展研究中心副主任陈迎向《知识分子》解释说，首先，“500年不遇” 的极端高温干旱暴露了欧洲对气候变化影响的脆弱性，比如，英国夏天较少经历30度以上的高温天气，但今年却达到了40度以上，大多数家庭没有空调，对高温的应对能力非常不足。

其次，欧洲对俄罗斯化石能源供应依赖程度较高，俄乌冲突直接冲击了欧洲的能源安全，欧洲不得不重启煤电，在能源转型与保障能源安全之间走钢丝。第三，极端高温干旱使得水电、核电、光伏发电不同程度受限。在德国，因莱茵河水位下降，煤炭运输不及时，还造成部分煤电厂燃料不足。不仅如此，能源危机对经济增长造成了沉重打击，增速减缓而通胀高企，诱发各国国内社会经济很多矛盾。
图3 作为德国最重要的一条货运水道，原本繁忙的莱茵河运输水道水位告急，货船仅能装载部分货物 | 图源：DW

1、水、核、煤、气、光，同时遭遇挑战

受欧洲极端高温干旱的影响，俄乌冲突以来本就如履薄冰的能源供应问题雪上加霜。水电、核电、煤炭、天然气和光伏五种电力供应同时遭受挑战，电力供需矛盾加剧。

水电是欧洲重要的电力来源之一。据央视财经报道，高温导致河流、湖泊和水库的蒸发量加大，水位下降，欧洲整个前7个月的水力发电量比去年同期减少了20%，意大利和西班牙过去12个月水力发电量骤减约40%  [3]。水电是法国第二大电力来源，今年1月以来，占全国水电装机量七成以上的罗纳河谷、阿尔卑斯山区及蓝色海岸地区，水力发电减少了60%。而在水电丰富、素有 “欧洲电池” 之称的挪威，正在考虑限制电力出口确保供应安全 [4]。

占法国总发电量70%的核电发电量已经跌至数十年来的低点。这一方面是因为法国的老旧核电站面临维护问题，另一方面是因为用于冷却核反应堆的河流水位下降且水温升高，导致冷却困难，不得不减产。

煤电由于煤炭供应不足也受到影响。莱茵河水位下降后，运送煤炭的船只装载量有的只有原来的四分之一，由此带来的煤炭运输成本上升。另外，高温让欧洲部分天然气管道停摆或减量作业，光伏板运行功率折损，由此天然气发电和光伏发电也受到了极端天气的影响。

华北电力大学经济管理学院教授袁家海告诉《知识分子》，气候模态的改变常会导致水电的常规丰枯季模式紊乱，水电的长期生产计划更加困难。另外，高温与阳光充足不是一个概念，高温会导致光伏出力下降，甚至导致组件损坏。

在水电、核电、煤炭、天然气和光伏五种电力供应都受到影响的情况下，欧洲电价再度攀升。据欧洲能源智库EMBER的统计，法国7月的电价达到了400欧元，德国达到了315欧元，都是两国6月电价的1.5倍，是俄乌冲突前的5倍 [5]，飙升的电价单给普通民众带来了很大的经济负担。

中国新能源电力投融资联盟秘书长彭澎分析说，“目前欧洲的能源短缺主要还是俄罗斯天然气供应的问题。这次干旱在世界主要经济区是普遍的，中国、欧洲和美国都出现大面积干旱，在这种情况下，俄罗斯还在大幅削减对欧洲天然气的供应，所以干旱对欧洲能源电力系统的冲击相对来说更大。”

8月以来，原本进入欧洲度假季节、能源需求下降，但欧洲能源市场却继续涨价，并且涨幅远远看不到尽头。路孚特首席电力与碳分析师、牛津能源研究所研究员秦炎告诉《知识分子》，欧洲陷入了缺气缺核缺风缺水叠加高温的 “风暴” 境地。

一方面，天然气市场继续担忧俄罗斯的供给和冬季面临的缺气，欧洲基准天然气价格继续暴涨，近月期货已经涨到了320欧元的新高，准确来说，欧洲目前并没有天然气和电力短缺，金融市场恐慌的情绪更多；另一方面，缺水缺核以及高温无风的形势下，欧洲电力现货市场基本上都是火电机组甚至燃油机组的成本决定电价，所以高涨的气价直接传导入了西欧飞涨的电价。与此同时，碳配额价格也因为火电机组出力和碳排放的上升而升高，进一步推高电价。

卓尔德环境研究（北京）中心主任兼德国能源转型智库高级顾问张树伟认为天然气供给不足是目前主要问题，“欧洲目前煤炭和天然气的价格很高，天然气供给中断存在一定风险，但是电力部门的容量仍旧是充足的，即使有干旱大幅减少了法国核电发电量，市场还是平稳的，而 ‘天然气问题’ 还没有发展为 ‘天然气发电问题’”。

“俄乌冲突是今年欧洲能源危机的导火索，而今夏的气候异常加剧了能源危机的深度和广度”，袁家海表示，受气候政策不确定和政治干预的影响，很长时间化石能源投资低迷（不足），而可再生能源投资尚不能满足能源需求，本就紧张的能源供应会在未来面临更加复杂严峻的挑战。

2021年下半年，由于俄乌冲突影响了欧洲天然气的供应，天然气价格飙升，欧盟基本上中断了煤炭发电的淘汰进程。EMBER《欧洲电力评论2022》显示，2011-2019年平均每年煤电量下降34太瓦时，作为补充的可再生能源发电量增加了42太瓦时，但是2021年在可再生能源发电量增加量基本稳定的情况下，煤电量只下降了7太瓦时，而天然气发电量减少了23太瓦时 [6]。也就是说2021年，欧盟新增的可再生能源发电量取代的是短缺的天然气发电，而不是煤炭发电。

图4 2011年至2019年平均每年发电量的变化与2021年相比2019年的变化 | 图源：Ember

干旱发生以来，能源危机雪上加霜，进而将欧洲经济推向危险边缘。欧洲统计局公布数据显示，欧元区第二季度的GDP同比增长了4.0%，但同时七月份较去年同期的通胀率高达9.8% [7]。

以德国为例，作为欧元区的第一大经济体，英国脱欧之后，德国经济作为欧洲经济火车头的地位尤其重要，但是德国第二季度的经济表现在欧元区19个国家中排在末尾，经济学家认为德国在冬季有可能出现负增长，发生滞涨风险很大。

全球变暖下，未来的夏天可能会越来越热、越来越长。今夏欧洲的电力短缺或许只是一个开始，欧洲国家如果不能及时缓解电力供需间的矛盾，能源危机可能会愈演愈烈，甚至引发更严重的社会危机。

清华大学能源环境经济研究所副所长刘滨告诉《知识分子》，当前面临的局势非常复杂，国际气候谈判已经二三十年了，可以说，形势从来没有这么复杂过。“气候变化的科学问题之外掺杂了很多经济、政治、战争等方面的影响因素。减碳是全球的政治正确，但是，在经济下行的压力下，风、光能源供应弥补不了用能缺口的情况下，怎么办呢？可再生能源完全替代传统能源需要技术的突破性发展来实现，而技术与经济的发展相辅相成。没有基本的电力供应，谈何发展可再生能源？”

一位不愿具名的能源政策专家评论说，季节性气候异常只是加剧 “长期低碳转型” 与 “短期能源安全” 之间矛盾的其中一根稻草，可能还不是最后一根。地缘因素影响下的欧洲保供剧本，今冬明春的欧洲能源供应问题，大概率比夏季的电力供应量少、价高、更严重，影响范围更广，成为暴露当前能源安全脆弱性的新爆点，“夏天这点事儿，跟冬供剧本比起来，也许连片花儿都算不上。”

秦炎也持相似的观点，接下来欧洲气价和电价，估计至少会处于目前的高价位水平。其实目前欧洲气价和电价螺旋式上升，就是因为市场担忧恐慌冬季的能源供给，等于提前消化这个风险。目前最大的不确定因素还是俄罗斯的天然气供给，比如北溪一号会不会完全被掐断。虽然德国在积极补天然气库存，已经提前实现75%的目标，但是即使库存到95%以上，过冬也仍然需要依赖管道气，所以冬季形势不容乐观。西欧比如德国、法国的电力期货价格飞涨，也是因为市场参与者担忧德国能够重启的煤电装机达不到预期的8吉瓦，因为煤炭短缺以及缺乏技术工人等困难因素。

综合来看，今年冬天的天气就相当关键，首先是以后两个月北欧西欧的降水，北欧水库蓄水量能否提高，莱茵河的水位能不能恢复然后航运运输不至于受干扰过久。然后是北欧西欧第四季度和明年第一季度的气温，会高于还是低于历史均值。如果接下来的气象预测显示西欧会面临寒潮冷冬，那么气价和电价还会继续上涨，比如西欧国家的日前电价轻松就上涨到1000欧元。

2、能源系统艰难转型

此次电力短缺发生在欧洲能源转型的大背景下。由于非化石能源主要通过转化为电能供终端使用，世界上主要国家在实现碳中和的目标中都将高度 “电气化” 作为能源转型的发展目标 [8]。国际能源署等机构曾提出，“如果电力环节不能实现脱碳，通过高度电气化来实现低碳能源系统转型的路径无法奏效” [9]。

然而，英国石油集团首席经济学家分析称，虽然可再生能源看起来日趋成熟，但是全球发电燃料结构在二十年来没有明显优化。据英国石油发布的《世界能源统计年鉴2022》，2021年全球发电燃料中非化石燃料占比约39%，煤炭占比约36%，就欧洲而言，天然气和煤炭发电量占到了35%，核能和可再生能源各占约20%，水电占比约15% [10]。

能源转型并非一本万利，改变需要成本。2016年发表在《可再生与可持续能源评论》的一篇文章为欧盟能源系统提供了在2050年实现100%可再生能源的可能路径，该方案将整个过程划分为9个步骤，基于整个能源系统（电力、供暖、制冷、工业和运输）进行了逐小时建模。结果表明，要达到欧盟在2050年二氧化碳排放量比1990年水平减少80%的目标，欧洲能源系统的年总成本将比化石燃料替代品高出约3%，如果实现100%可再生能源，成本将高出12%。

另一方面，该研究也指出，由于能源系统的主要成本将进口燃料转化为当地投资，低碳能源系统中创造的就业机会大幅增加，直接增加的工作岗位估计约为1000万个，这可能会为欧盟经济带来整体收益 [11]。

相比依据模型给出成本效益解决方案，达成统一的政治意愿和实现合适的技术更加困难，这也决定了未来欧洲实现能源转型的实际路径，作者认为，欧盟最终选择的能源系统可能介于理想方案和现有政策之间。

另一项2019年发表在《应用能源》上的研究详细分析了葡萄牙的在电气化过程中实现碳排放目标的成本演变。结果表明，到2030年，电气化不会在脱碳中发挥作用，但在中长期（2040年、2050年），高减排目标与最终能源消耗的大规模电气化相关。

如果在2050年实现温室气体减排相对1990年碳排放的90%，在可行路径下，在2030年和2040年电力生产成本将相对于对照情景增加13%和15%，而到2050年，这一差异可能会增加到55%。模型中的对照情景表达了在欧洲碳排放交易计划下，二氧化碳定价直到2050年保持不变的能源系统演变路径 [12]。

图5 在不同减排目标下电力生产成本的演变 | 图源，Fortes, Patrícia, et al

实际上，欧盟二十多年来始终致力于能源转型。2021年7月，欧盟提交《Fit for 55》[13] 法案，将新能源电力、汽车减排等事项进一步细化，并且将2030年可再生能源比例提高至40%。2030年和2050年的目标在2021年6月通过的《欧洲气候法案》[14] 中被最终立法生效，而此时的目标已被提高，即到2030年将温室气体净排放量在1990年水平上减少至55%，到2050年在全欧盟范围内实现碳中和。

然而，现实中还有很多困难。法国气候与环境科学实验室的一项研究指出，气候变化对欧洲大多数国家的光伏、风力、水力和热电发电都产生负面影响。研究中使用了已装机的发电厂的数据，没有考虑发电厂的数量和空间分布在未来的变化，使用了5个区域气候模式共同模拟，从而了解给定变暖水平下区域气候变化的不确定性。结果显示，在本世纪末温升3℃的情景下，欧洲各国光伏和风力发电的潜力降低最多可达10%，而水力和热电发电的潜力降低最多可达20% [15]。

图6 欧洲各个国家在不同温升情景下总发电量的变化 | 图源：Ember

陈迎表示，发展可再生能源的确带来了能源系统新的脆弱性，但是能源不转型，也同样有风险。气候变化会增加极端天气气候事件发生的频率和强度，极端气候事件影响可再生能源发电，但是继续坚持煤电，长期锁定在高度依赖化石能源上，会加剧气候变化，能源系统受到更大威胁，这就构成了一个恶性循环。

尽管在多重因素制约下，能源转型困难重重，欧洲仍将其作为长期发展战略持续推进。2022年5月18日，欧盟委员会公开了REPowerEU计划，旨在回应俄乌冲突造成的困难和全球能源市场的混乱 [16]。该计划包括了节能、加速可再生能源推广、减少化石能源使用等几个方面的规划举措，并建议将2030年可再生能源总目标从40%提高到45%。

7月13日，欧洲议会通过了提升可再生能源占比的法案修正案，将REPowerEU计划中的很多建议法规化，其中就包括了提高2030年可再生能源的总目标，在建筑行业总用能中可再生能源占比达到49%，交通部门中的占比在超过14%的基础上，温室气体排放强度再降低20%。除此之外，修正案提高了低碳氢（生产过程中温室气体减排量超过70%的氢能）目标占比，交通领域低碳氢使用要求更是翻番。

北京卓能雷安总工程师周庆根表示，就电力系统转型来看，新能源替代化石能源对电网的稳定性会造成一些影响，但现在我们正在过渡期，很多问题有待技术进步来解决，大方向还是要奔着气候目标走。

为此，他向《知识分子》举了一个例子，“光伏和风电并入电网后削弱了电力系统支撑惯量，影响电网的稳定性，所以新能源并网比例受到影响。” 电力系统惯量是交流系统的特性之一，其支撑来源于火电、水电等发电机组转子的转动惯量。当发电机组转子的转速每分钟3000转时，发出的交流电频率为50赫兹，所有并网的发电机转子是同频同相位的。但是新能源不行，比如风电、光电都是通过逆变并网的，没有“机械转动”支撑惯量，是电网运行的不稳定因素。

对此问题，周庆根认为，微电网是化石能源发电减少后，解决本地用电的有效技术，这是一个多种分布式电源相互配合、相互补充的小型发、配电系统 。“直流微电网就是通过直流连接方式将大电网的惯量与微电网隔开。微电网与大电网之间送、受电时也不影响大电网的惯量。” 周庆根说。

3、不能因为没有好衣服穿，就不穿衣服

今年7月以来，川渝等地极端高温天气引发干旱，导致水电发电量大幅下降，面临超高电力负荷的严峻局面，四川省甚至首次启动了突发事件能源供应保障一级（最高级）应急响应。这对未来能源转型提出挑战，我国或许可以从欧洲的问题中吸取经验。

相较于欧洲国家，我国工商用电电力市场的定价机制还没有完全市场化。清华大学经济管理学院院长白重恩表示，对于工业用电而言，价格和市场化可以在某些特定条件下提高电力分配效率。“如果用价格机制，那些停电成本高的企业宁愿付高价也要保证供电稳定，需求可以得到满足，而停电成本比较低的企业，当电价上涨可以少用电，把电腾出来让需求比较迫切的企业来用，电价合理的调节就非常地重要” [17]。

但能源价格上升，最直接的后果就是推高用户的用能成本，既会使得工厂被迫关停减产，也会影响居民群众。欧洲金属行业、玻璃行业、化学品行业继续有企业因为能源价格高企而宣布停产。虽然欧洲各国都推出了各种补贴或者限价措施来应对涨价，但是杯水车薪，也不能覆盖所有的行业。

秦炎分析说，比如她所在的挪威，虽然对居民电价设置上限补贴，但是小的工商业用户和工厂是没有电价补贴的，这就意味着他们受到的冲击更大，有的会陷入经营困难的地步。而很多产品已经都明显因为物流和能源费用的增加而涨价，削减居民可购买力。居民的能源支出上升，那么用于其他消费的支出就会减少，对经济发展产生不利的影响。

但不可否认，高企的化石能源价格，也一定会使企业和机构更加认识到转型的迫切性。因为从技术成本角度，可再生能源尤其是风电光伏的成本在继续下降。目前欧洲的高电价反而更促进了光伏的需求，所以企业会继续增加装机，居民对户用光伏的需求也大增。所以欧盟推出REPowerEU计划，提高可再生能源装机目标，加速风电光伏项目的批准流程。不过短期内因为能源价格高位，政府需要补贴居民和用户的用能成本，所以转型的资金来源其实是个难题，是短期内最大的障碍。陈迎表示，此次极端高温干旱和能源危机提高了各国关于气候变化和能源安全的意识，欧洲虽然短期内不得不重启煤电，但长期来看，还是要彻底摆脱对俄罗斯化石能源依赖，积极应对气候变化，其能源转型的步伐不仅不会停止，反而会加速。

对于现在欧洲恢复煤电的做法，刘滨表示，按前些年的讲法就属于倒行逆施，在应对气候变化问题上的退步，但可以这么理解吗？我认为显然不能。应对气候变化是一个长期的事情，首先要可持续发展，才能应对气候变化。没有经济的发展和支撑，也不可能有可再生能源技术的发展和革新，也不可能做到未来的低碳。煤电的重启没有什么可诟病的， 维持最基本的社会经济运行是基础，不能因为没有好衣服穿，就不穿衣服。只有维持了社会的正常运行和经济的发展，才有实力图谋更合理、更可持续、更高层次的发展。

无论是欧洲还是国内，旷日持久的干旱令能源转型中的诸多问题被暴露无遗。然而，仅有面对一次事件的权宜之计是远远不够的，在积极应对全球变暖的长远目标不变的情况下，坚持能源转型仍然是欧盟和我国的长期战略。但不出意外的是，能源转型在气候变化的过程中，极端气候事件还将不断为能源转型提出难题。

从长远来看，社会发展存在太多不确定性和复杂性，当前的全球应对气候变化问题也就面临着这样新的严峻挑战。道路是曲折的，但减排降碳的方向是明确的。”刘滨说。 

参考文献：

1. https://edo.jrc.ec.europa.eu/edov2/php/index.php?id=1000

2. https://www.nature.com/articles/d41586-022-01668-1

3. 央视财经, https://tv.cctv.com/2022/08/14/VIDEROEd6SHzvOjRjVrKHfOP220814.shtml?spm=C22284.PKOTuQ1AAp9E.Es4lJKzj8QCK.21

4. 新华社, http://www.news.cn/2022-08/20/c_1128931058.htm

5. EMBER, https://ember-climate.org/data/data-tools/europe-power-prices/.

6. "European Electricity Review 2022," EMBER.

7. eurostat, https://ec.europa.eu/eurostat.

8. 林卫斌，吴嘉仪, "碳中和愿景下中国能源转型的三大趋势," 价格理论与实践, no. 07, pp. 21-23+114, 2021, doi: 10.19851/j.cnki.cn11-1010/f.2021.07.89.

9. https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050

10. https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf

11. D. Connolly, H. Lund, and B. V. Mathiesen, "Smart Energy Europe: The technical and economic impact of one potential 100% renewable energy scenario for the European Union," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 60, pp. 1634-1653, 2016/07/01/ 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.02.025.

12. Fortes, Patrícia, et al. "Electricity, the silver bullet for the deep decarbonisation of the energy system? Cost-effectiveness analysis for Portugal." Applied Energy 237 (2019): 292-303.

13. https://www.consilium.europa.eu/en/policies/green-deal/fit-for-55-the-eu-plan-for-a-green-transition/

14. https://ec.europa.eu/clima/eu-action/european-green-deal/european-climate-law_en

15. I. Tobin et al., "Vulnerabilities and resilience of European power generation to 1.5 C, 2 C and 3 C warming," Environmental Research Letters, vol. 13, no. 4, p. 044024, 2018.

16. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_22_3131

17. http://www.ce.cn/cysc/ny/gdxw/202208/23/t20220823_38050223.shtml