能源系统韧性：能源安全的新逻辑
全球能源安全已经进入地缘政治、气候变化与能源转型多种风险因素影响、且相互强化的新时期。特别是，伴随气候变化而产生极端天气事件呈现“频发”、“群发”和“突发”，全球能源安全形势日益复杂、严峻。因此，传统的、仅从完善能源供应环节的能源安全应对机制显然难以适应这些新变化，需要新的能源安全理论逻辑应对能源安全的新挑战。
1. 能源安全的逻辑转换：从供应安全到系统韧性
能源安全是一个非常重要，内涵广泛的概念。大量的能源安全文献从不同视角和维度提出的能源安全定义数量接近一百种（Aliaksandr,2021）。然而，从基本内涵和构成要素看，能源安全概念的一个值得关注的变化是从能源供应安全到能源系统韧性的逻辑转换。
20 世纪 70 年代和 80 年代，能源安全的含义是石油出口国禁运和价格操纵的威胁下廉价石油的稳定供应。主流观点从地缘政治的角度来看待能源安全，重点是确保获得国际化石燃料来源。因此，能源安全研究通常带有一种以国家为中心的逻辑。能源安全涵盖的品种范围最初仅仅是指石油供应安全，20 世纪末天然气供应安全也被纳入其中，到 21 世纪随着大停电事故的增加，一些学者把电力供应安全也包括在能源安全概念中（Aliaksandr，2021）。
最早且仍然极具影响力的能源安全概念是 Yergin（1988）提出的，他强调“以合理的价格和不危及重大国家价值和目标的方式确保充足、可靠的能源供应”。国际能源署 2014 年的定义“以合理的价格不间断供应能源”强调“不间断”。而“风险”是导致“中断”的原因。因此，主流能源安全研究一般把供应中断及其风险作为研究重点。
能源安全风险的研究先后演化出三种研究视角（Jewell Jessica,Cherp Aleh,Riahi Keywan,2014）：第一类研究来自政治学，针对来源于其他社会行为者威胁的风险，主要关注利益、权力、意图和机动的空间。比如，石油出口国主动减少或停止油气出口，或者恐怖分子对重要能源生产和运输设施的袭击。第二类研究来自自然科学和工程学，强调源于自然因素和技术因素的风险，如资源短缺、基础设施老化和自然事件。
第三类研究来自生态学、经济学和复杂的系统分析。前两类研究都是针对能源安全“风险”的特点及其“安全后果”来提高和强化能源稳定供应的“能力”。这一类研究认为，能源安全风险主要来自不可预测的社会、经济和技术因素。既然风险发生“难以预测”，仅仅停留在供应中断及其风险，对能源安全风险管理价值有限。相反，分析风险冲击下供应中断发生后能源系统快速恢复的“能力”，即系统韧性（resilience），更加符合极端天气频发和突发条件下能源安全风险管理的需要。
2. 能源系统韧性、系统脆弱性与能源安全
与同能源安全概念一样，能源系统韧性的定义也是千差万别，不同定义各有侧重。广为接受的能源系统韧性概念是由国际能源署提出的（IEA,2015）：“能源系统及其组件应对危险事件或趋势的能力，以维持其基本功能，特征和结构的能力，以及适应、学习和转换的能力，它包含以下概念：稳健性、机敏性、恢复力。
目前，关于能源系统韧性讨论基本上在能源安全标签下进行的，少数广义的能源安全研究文献也把系统韧性作为能源安全的一个方面。因此，能源系统韧性和能源安全概念之间有明显的重叠区域，但差异也很明显：韧性倾向于关注极端、意外或未知的威胁，而不管考虑发生的可能性（Chi&Xu,2018）。此外，韧性明确强调对威胁的可能响应，而安全概念则没有这方面的含义，主要是强调供应中断、价格大幅波动及其原因（风险）。
基于能源系统韧性来重新界定能源安全概念，就必须将系统韧性置于能源安全概念的核心位置，而不是仅仅把“系统韧性”视为能源安全的一个部分。这是在国家能源安全战略中贯彻“系统韧性”思维，构建适应新时期能源安全新变化的风险管理体制机制前提条件。
基于上述思路，本文对 Jewell 等人（Jewell Jessica,Cherp Aleh,Riahi Keywan,2014）提出能源安全概念略加修正，给出如下定义：能源安全是能源系统的低脆弱性（vulnerability）。系统脆弱性可以简单理解为系统韧性的反义词，因而定义直接把能源安全与能源系统韧性关联起来。
能源系统脆弱性是指系统受到有害事件、严重的经济、社会、环境或治理条件影响的程度（Gatto&Drago,2020）。严谨地说，一个国家能源系统的脆弱性是由系统的风险暴露度（exposure）与系统韧性两个因素相互作用的结果（Aleh&Jessica,2014）。能源系统风险暴露度是指能源基础设施受到风险事件影响的时间、地点与影响范围。比如，台风是否会损害某地的能源基础设施，取决于它何时、以及是否在该地登陆时与能源基础设施的接触面（暴露度）。在风险暴露度确定条件下，能源系统的脆弱性取决于系统韧性，即系统面对风险事件冲击的生存与恢复能力。系统韧性强，则脆弱性低；系统韧性弱，则脆弱性高。就好比热浪天气会给不同的人造成不同的影响（郑菲等，2012）。因此，能源安全风险管理的重点是减少能源系统的脆弱性和暴露度，并提高其对各种潜在极端事件不利影响的韧性。
3. 能源系统韧性的构成要素
具有韧性的能源系统是现代社会的关键基础设施。它应该具有在不同的条件下应对灾难、吸收冲击、恢复和迅速适应的能力，确保能源安全目标。能源系统韧性不仅与供应链功能健全有关，还有机制和支持系统组织等有关。
能源系统韧性构成要素目前并没有统一接受的意见。笔者认为，能源系统韧性至少包括六个要素，分别是稳健性、冗余度、技术灵活性、系统去中心化、体制机制灵活性与能源安全风险分级管理制度。前三个因素属于物理系统韧性，后三个因素为系统组织与制度韧性。
系统稳健性（Robust）是指能源物理基础设施要能够承受外部或内部冲击不造成重大损坏或者功能损失。能源系统的稳健性是通过精心设计、按照要求建设和管理的物理基础设施来实现，以将将能源基础设施灾难性崩溃的风险降至最低。系统冗余度（Redundancy）是指备用容量或能源系统中的重复的基础设施，以应对破坏、极端压力或突然需求的激增。有冗余的系统通常可以承受一些基础设施故障而不影响系统整体功能。系统的技术灵活性（Flexible）是指系统应快速适应能源生产或消费波动以实现供需平衡的反应能力。系统灵活性可以从能源生产、传输网络和能源用户侧不同环节，通过不同方式提供。由于电力系统是实时平衡系统，系统技术灵活性对电力市场稳定运行至关重要。
去中心化（decentralization）能源系统去中心化是伴随着能源系统转型而逐渐出现的新特征。化石能源系统的基本组织特征是大规模和集中化。随着能源转型的推进，用户侧出现越来越多的能源生产与消费合一的主体（即产消者）——从分布式光伏发电、储能、电动汽车到正能量建筑——推动集中化的能源系统逐渐转向分布式和扁平化，表现出去中心化特征。去中心化的能源系统能够有效提升系统韧性。因为面对突发和不可预测的能源安全风险，去中心化的能源系统风险暴露度比集中式能源系统更小，恢复时间更短。
体制机制灵活性主要包括两个方面，一是能源资源配置体制机制要对外部冲击导致的供求失衡做出灵活反应。比如，电力现货市场、辅助服务市场和平衡市场是电力系统最基础的灵活性机制。二是足够灵活的能源监管机制。
能源系统韧性赋予系统从冲击或者破坏中快速恢复的能力，但这种系统“恢复”的程度和速度既与系统遭受的冲击和破强度有关，也与系统“复原”的代价（成本）有关（Jesse,Heinrichs and Kuckshinrichs,2019）。当冲击或破坏足够强，系统损害不可避免，系统“复原”的成本可能过高时，就需要优先考虑系统降级，然后进行快速恢复或替代转换（Panteli and Mancarella,2015）。因此，为适应能源风险难以预测和不确定性特点，需要构建能源风险分级管理制度，调度不同的资源，对应不同的系统恢复时间周期与状态（对应不同的成本），以实现灵活且可持续的能源安全风险管理。
（图片来源：veer 图库）
来源 / 朱彤能源转型
