中国电网稳定性靠煤炭,美国电网靠天然气理论上不难,但执行力成问题
1. 2025年中国“全社会用电量”103682亿度,同比增5.0%。第一产业1494亿度,增9.9%;第二产业66366亿度,增3.7%;第三产业19942亿度,增8.2%;城乡居民生活15880亿度,增6.3%。四者之后就是全社会用电,三产与居民生活用电增速高于工业。充换电服务业用电增48.8%,IT服务业用电增17.0%,是三产用电增长的重要原因。
2. 增速5%不错,多年高增后用电量已是美国2025年4.3万亿度的两倍多,而且用电稳定,电网表现极佳。而美国电网出了问题,AI数据用电中心用电高增,预计占比从2024年的4.4%增长至20230年的9.5%,如果解决问题正在想办法。这方面中国经验是,大力发展水风光可再生能源发电,但不放弃主打的煤电,作为电网的基石,还需要“反直觉”扩增火电厂容量,而世界最大规模的核电站建设出成果后也能增强电网稳定性。同理,美国需要主力的天然气发电厂继续扩张,来稳定电网。
3. 图一,根据发电可持续性,电力来源可分为“base load"与“peak load”两种,前者稳定输出,后者不断波动产生波峰波谷。而电力需求正好也是波动的,电的特性就是发电与用电随时匹配,所谓“储能”是将电能转换为水能、化学能等其它能源,不能直接存电能。直觉上,电网稳定性是由base load决定的,如果波动的多,base少,电网就不稳定。实际问题更复杂,电力需求在随时波动,可再生能源发电随着天气也不时有随机波动,base load还需要灵活调节增增减减,应对波动。

4. 中国2021年下半年缺电的经验是,煤电装机容量不仅不能降,还需要增加来增加电网稳定性,来容纳大幅扩增但极不稳定的风电光伏;煤电厂建了可以不发电、少发电,但必须放在那应对突发情况。这是领先全球的重大经验,如图二电力工业运行情况,至11月末火电装机容量1522 吉瓦(GW)瓦,同比增5.9%,仍然在大幅增长;而光伏装机容量1161吉瓦,大增41.9%快追上火电了。但是,光伏发电利用小时数只有风电一半、煤电四分之一。光伏占总发电量11%与风电差不多,而煤电占比是58%。虽然煤电占比下降,但为了电网稳定性,煤电装机容量还需要以不低的速度增长,发挥base load的基石作用,这就是中国经验。但这个有些绕的数学物理问题,超过了全球政客的理解能力。如西班牙电网为何2025年会出现大崩溃,现在也说不清;美国AI用电占比不到5%,为何电力会成为AI瓶颈。

5. 图三为美国发电量占比,天然气占比高达43%。天然气发电有灵活、清洁、高效的特点,15分钟燃气轮机就能启动,可预见的未来都将是美国电力系统的压舱石和主要调节电源,是主要的base load。看上去似乎美国电网问题不难解决,天然气比煤炭发电好多了,核电也稳定。这是从最大的基本面来说的,美国理论上发电没有问题,电网不稳靠天然气发电调节就好了。

6. 美国真正的问题是,这些天然气电厂、核电厂,都是以前做的,工业能力大幅衰退以后,建设速度不行了!AI用电在增加,按理要灵活地增加天然气、核电,比起中国的可再生能源对电网的冲击相比,美国问题要小多了。但建电厂、改电网,需要执行力。美国电网设施平均使用年限40年,70%输电线路服役超过25年,处于生命周期末端。一个简单的变压器,订单量超供应量1.4万台,缺乏熟练工人成为最大瓶颈,制造周期长达4-6周。因此,美国电网理论上好办,差的是执行力。弄不好,电网老化都应对不了,要是电网崩了,AI数据中心就抓瞎了。



亚洲视觉科技研发总监




