對(dui)于未來,我(wo)(wo)們需(xu)要保持(chi)足(zu)夠的(de)謙卑(bei)——我(wo)(wo)們幾乎一無(wu)所知。在政策與(yu)規劃層(ceng)面,更顯性地(di)考(kao)慮(lv)不確定性以及如何(he)“穩健”地(di)應(ying)對(dui),應(ying)該代替所謂的(de)“準確把(ba)握需(xu)求(qiu)”。
在(zai)過去的(de)電力(li)規(gui)劃以及政(zheng)府(fu)文(wen)(wen)件(jian)中,“準(zhun)確把握(wo)電力(li)需求(qiu)”的(de)提(ti)法(fa)不(bu)一而(er)足(zu),比如(ru)2012年《迎峰度夏(xia)》通知,2016年發(fa)(fa)改運行[2016]413號(hao)文(wen)(wen)件(jian),發(fa)(fa)改運行〔2018〕855號(hao)文(wen)(wen)件(jian)都提(ti)及,要準(zhun)確把握(wo)電力(li)需求(qiu)形勢。這種提(ti)法(fa)存在(zai)何種程度上的(de)意義?辦得到嗎(ma)?本期專欄(lan)我們(men)將特別討論這個問題。
經濟能源系統是開放的巨系統,不同于邊界明確的物理實驗室系統
通常來講,一(yi)個系(xi)統要變(bian)得(de)可(ke)(ke)(ke)預(yu)測(ce),是具有苛(ke)刻(ke)條(tiao)件(jian)的(de):系(xi)統是可(ke)(ke)(ke)觀測(ce)的(de),可(ke)(ke)(ke)以收集(ji)足夠多與(yu)準確的(de)數據;系(xi)統的(de)結構是不隨(sui)時間而改(gai)變(bian)的(de);不存在不可(ke)(ke)(ke)預(yu)知的(de)突發事件(jian)(比如石(shi)油危機、美國911)或者技術變(bian)化(hua)。
能源與(yu)經濟(ji)系統隨(sui)時(shi)都在發生結構性(xing)變(bian)化(hua)與(yu)技(ji)術變(bian)化(hua),以(yi)及黑天鵝事件。這些都將明顯改變(bian)過(guo)去(qu)的軌跡(ji)。因此,無論是(shi)(shi)(shi)能源系統還是(shi)(shi)(shi)經濟(ji)系統,不具(ju)有(you)可預測性(xing),而(er)具(ju)有(you)可塑(su)造性(xing),是(shi)(shi)(shi)受到人的行為等因素影響的。這一點在長期尤其是(shi)(shi)(shi)這樣。
一個系統的(de)結構(gou)變化可能是(shi)很緩(huan)慢的(de),但是(shi)長(chang)期的(de)積累就會變得(de)很顯(xian)著(zhu)。比(bi)如過(guo)去,可能的(de)經濟增長(chang)與煤炭的(de)消費幾乎是(shi)線性關(guan)系,但是(shi)對那(nei)些已(yi)經處于油氣時代的(de)國家,這(zhe)一點顯(xian)然不適用。
過去的預測記錄——運氣不佳
因(yin)此,預(yu)測是(shi)否準確(que),不是(shi)一個方法(fa)論好壞、是(shi)否運用得當、參數是(shi)否選取合理(li)(這個只有事(shi)后才(cai)知(zhi)道(dao))就可以(yi)充(chong)分決定的(de)問(wen)題。它在(zai)更(geng)大的(de)程度上取決于(yu)現實中的(de)慣(guan)性能夠在(zai)多大程度上維持(chi),那些忽(hu)略的(de)關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)以(yi)及邊(bian)界外的(de)因(yin)素(su)是(shi)否保持(chi)基本的(de)穩定,以(yi)及預(yu)測者(zhe)的(de)運氣如何——不要遇到黑天鵝事(shi)件。
從過去的(de)(de)實踐來(lai)看,大部分(fen)(fen)人的(de)(de)運氣是(shi)不(bu)佳的(de)(de)。以官方發布的(de)(de)電力(li)五(wu)年(nian)規劃為例,孫(sun)壽廣(guang)等(deng)人曾做過一個很好的(de)(de)回(hui)顧(gu)。他們的(de)(de)統計匯總顯示(shi),對于(yu)我國這樣一個大國,體量很大,年(nian)度電力(li)需求(qiu)增長,其本來(lai)就(jiu)在一個比較(jiao)窄的(de)(de)可能區(qu)間上(起碼過去不(bu)可能高(gao)于(yu)20%,也不(bu)可能低于(yu)-5%),其預測偏差都少則0.3個百(bai)分(fen)(fen)點,多則6個百(bai)分(fen)(fen)點。請注意:是(shi)百(bai)分(fen)(fen)點,而不(bu)是(shi)百(bai)分(fen)(fen)比。如(ru)果按百(bai)分(fen)(fen)比算誤差,6個百(bai)分(fen)(fen)點的(de)(de)誤差接近100%。
中國電力(li)企業聯(lian)合會在近些年(nian)均會發(fa)布(bu)過去一年(nian)的(de)電力(li)回顧以(yi)及(ji)(ji)新一年(nian)的(de)電力(li)展(zhan)望(wang)。卓爾德(de)中心對這(zhe)些展(zhan)望(wang)以(yi)及(ji)(ji)實際的(de)電力(li)增長(chang)進(jin)行(xing)了比(bi)較。結果如下(xia)。可以(yi)看出,僅(jin)僅(jin)是1年(nian)的(de)提前量,其預(yu)期與(yu)實際的(de)差別也可以(yi)用“巨大”來形容。
國際機構的運氣也不行——概莫能外
當然,這不是(shi)我國能源工作(zuo)者的(de)問題,而是(shi)世(shi)界各國各機(ji)構普遍存在(zai)的(de)現象。如圖1所(suo)示,國際能源署在(zai)10年周期以(yi)上的(de)光伏預測結果偏差過大引來NGO組(zu)織的(de)苛責。
曾幾何(he)時(shi),以上的(de)機(ji)構,還是政府間氣候變化組(zu)織(IPCC)發布(bu)關(guan)于未來(lai)的(de)情景分(fen)析,均被(bei)部分(fen)機(ji)構解讀為“預測”。這些機(ji)構也比較(jiao)享(xiang)受這種感覺,甚至有所(suo)謂代表“權威預測”的(de)想象與幻覺。
不過(guo),現在,隨著時間的(de)推(tui)移,這(zhe)(zhe)(zhe)種工作(zuo)(zuo)做(zuo)得多了,與(yu)現實的(de)發展(zhan)大(da)相徑庭(ting)之后,這(zhe)(zhe)(zhe)些機(ji)構都紛紛澄清自(zi)己的(de)工作(zuo)(zuo)完全(quan)不是(shi)“預測”,而是(shi)基于給定的(de)技術(shu)進步與(yu)政策影響下的(de)后果檢驗,這(zhe)(zhe)(zhe)的(de)確已(yi)經(jing)回歸(gui)了這(zhe)(zhe)(zhe)些工作(zuo)(zuo)的(de)本意。
這些澄清,國際能(neng)源署在2017年的(de)《世界能(neng)源展(zhan)望》第二章專門(men)用(yong)了一個(ge)章節(jie)說明自己的(de)三種情景為(wei)何不是(shi)(shi)(shi)預測練習;IEA 解讀自己的(de)結果(guo),通常開頭就(jiu)是(shi)(shi)(shi)“正(zheng)如我們總是(shi)(shi)(shi)指出的(de),我們的(de)結果(guo)不是(shi)(shi)(shi)預測(Forecast)”。
IPCC從1990年開(kai)始(shi)發表綜合評估報告AR1,到(dao)現在已經發布的(de)AR5,也可以清晰(xi)地(di)看出對(dui)這種(zhong)對(dui)未來的(de)“展望”的(de)解讀的(de)變化。
當(dang)然,最近在能(neng)源預測(ce)屆出(chu)現了一個億萬富(fu)翁,就是Bloomberg的(de)(de)(de)老(lao)總。他經常津津樂道其新能(neng)源財經業務對可再生能(neng)源發(fa)展的(de)(de)(de)把握,比如:“為(wei)什么彭博社的(de)(de)(de)新能(neng)源金融團隊比大多數人做得更(geng)好?”筆者的(de)(de)(de)答案很簡單——因為(wei)他干的(de)(de)(de)時間還(huan)不長,運氣迄(qi)今還(huan)不錯。
“我很熟悉這樣(yang)一條線,即這些(xie)不是(shi)(shi)預(yu)測(ce),而是(shi)(shi)場景(jing)(jing),僅(jin)用于顯示(shi)在某些(xie)輸(shu)入假設下發(fa)生(sheng)的(de)(de)情況。我拒絕它……如(ru)果這不是(shi)(shi)目的(de)(de),為(wei)什么要出版它呢?”筆者的(de)(de)回應是(shi)(shi):情景(jing)(jing)類似(si)地圖,是(shi)(shi)用來指明短(duan)期(qi)技術與(yu)政(zheng)策的(de)(de)長期(qi)影響,以及長期(qi)目標的(de)(de)短(duan)期(qi)含義(yi)的(de)(de)。
對于此,我們還是留待時間給他(ta)更多(duo)檢驗的機會。
用一句(ju)話來(lai)概括(kuo),對(dui)于(yu)未(wei)來(lai),我(wo)們需(xu)要保持足(zu)夠的(de)謙卑——我(wo)們幾乎一無所(suo)知。在政策與(yu)規劃(hua)層面,更顯性(xing)地(di)考慮不確定性(xing)以(yi)及如何“穩健”的(de)應對(dui),應該代(dai)替所(suo)謂的(de)“準確把(ba)握需(xu)求”。
不是不需要預測,而是基于預測的有限性角色做額外安排
事實上(shang),電(dian)力(li)系統隨(sui)時都在做預(yu)測,各種時間尺度與地理范疇上(shang)的(de)。即使預(yu)測不準確(que),其仍(reng)舊是有意義的(de),比如風功(gong)率的(de)預(yu)測。
這(zhe)一結果跟天氣氣象情況具有緊密的(de)(de)(de)聯系(xi),越靠(kao)近實時的(de)(de)(de)預(yu)測(ce),越有望延續系(xi)統慣性的(de)(de)(de)維(wei)持,從而在統計意義(yi)上更加準(zhun)確,從而服務于系(xi)統的(de)(de)(de)整(zheng)體(ti)平衡(heng),以及(ji)調度準(zhun)確相應的(de)(de)(de)備(bei)用,來應對絕大部分可能(neng)(比(bi)如95%)下(xia)的(de)(de)(de)預(yu)測(ce)偏(pian)差問題(ti)。
也就是說,對于風電(dian)的(de)(de)功率,如(ru)果不預(yu)測,那(nei)(nei)么需要準備(bei)的(de)(de)備(bei)用就基本(ben)是整(zheng)個(ge)風電(dian)的(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)全部(bu);如(ru)果預(yu)測了,大(da)部(bu)分的(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)通過提前計劃(scheduling)得以消化,需要安(an)排備(bei)用的(de)(de)部(bu)分只是那(nei)(nei)部(bu)分“預(yu)測偏(pian)差(cha)”(forecast error)。
我(wo)國(guo)的(de)調度部門目前風光預(yu)測是(shi)(shi)否有用,是(shi)(shi)否根據(ju)預(yu)測安排開(kai)機組合計劃(hua),而不是(shi)(shi)其他粗糙穩(wen)健的(de)規則,由于調度運行數(shu)據(ju)不公開(kai),不得而知。但是(shi)(shi),無(wu)疑,在可再(zai)生能源(yuan)越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)今天,做(zuo)細提前計劃(hua)已經是(shi)(shi)一個(ge)必須的(de)工作。
這(zhe)是(shi)(shi)預(yu)測的(de)意義所在。但(dan)是(shi)(shi),我(wo)國過去(qu)關于(yu)電力預(yu)測的(de)討(tao)論(lun),特別是(shi)(shi)長(chang)時間尺(chi)度預(yu)測的(de)討(tao)論(lun),完全不是(shi)(shi)這(zhe)種范式。其基本(ben)的(de)特點在于(yu):
不(bu)承認(ren)或(huo)者忽(hu)視未(wei)來需求(qiu)存在的(de)固(gu)有不(bu)確定性。不(bu)同(tong)人(ren)的(de)預測(ce),完全(quan)不(bu)固(gu)定前(qian)提(ti)與(yu)假設(she)的(de)互相(xiang)比較其(qi)結果(guo)。這意味(wei)著假設(she)默認(ren)未(wei)來已經確定了,只是不(bu)同(tong)人(ren)的(de)修為不(bu)同(tong)或(huo)者修為不(bu)夠,“參不(bu)透”。
這明顯是一種(zhong)類似宗教性質的(de)(de)(de)未來認識論。討論到(dao)最后居然就沒有不確定性了(le)(le)。把(ba)一個(ge)復雜不確定的(de)(de)(de)問題,以及如何在不確定的(de)(de)(de)環(huan)境下作決策,高度(du)簡化(hua)成了(le)(le)幾個(ge)百分(fen)點與幾個(ge)比例。
高度(du)簡化(hua)的方(fang)法論,完(wan)全(quan)不(bu)考慮(lv)價(jia)格(ge)的角色與消費者的響應變化(hua)。2025年(nian)電(dian)力平均(jun)價(jia)格(ge)是(shi)(shi)3毛還是(shi)(shi)5毛,代表著截(jie)然不(bu)同(tong)的社會(hui)電(dian)力總(zong)需求(qiu),與不(bu)同(tong)能源間替代的程度(du)。這無疑(yi)是(shi)(shi)個重(zhong)要因(yin)素。
還(huan)有(you)用發達(da)國家類比(bi)。發達(da)國家一(yi)(yi)方面(mian)(mian)也在一(yi)(yi)個(ge)很大(da)(da)的(de)(de)區(qu)間上(shang)(shang);另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)(mian),現在的(de)(de)我國相當于歐盟日(ri)本的(de)(de)哪(na)個(ge)階(jie)段,雖然我們可(ke)以說出一(yi)(yi)種(zhong)設(she)定明顯(比(bi)如按照日(ri)本工業化前的(de)(de))比(bi)另(ling)外(wai)一(yi)(yi)種(zhong)不合理(li)(日(ri)本70/80年(nian)代)。但是(shi)總體(ti)而(er)言,合理(li)不合理(li)很大(da)(da)程(cheng)度上(shang)(shang)是(shi)個(ge)很主觀的(de)(de)事(shi)情。
基于(yu)不(bu)同(tong)方(fang)法論“綜合”“平均(jun)”得出電力(li)需求預測(ce)。應該講(jiang),這種(zhong)方(fang)法論在理工領(ling)域存在廣(guang)泛(fan)的應用,具有統(tong)計(ji)上(shang)(shang)的道理——各(ge)個方(fang)法會或(huo)正或(huo)負的趨近“真值”,從(cong)而平均(jun)在統(tong)計(ji)意義上(shang)(shang)將降低(di)誤差。
但是(shi),開放的(de)能(neng)源系(xi)統,比如未(wei)來5年(nian)的(de)電力(li)需求,卻是(shi)一(yi)個完(wan)全不存在“真值”的(de)問題,其具體水(shui)平還取(qu)決于這(zhe)5年(nian)內(nei)的(de)發展,以(yi)及到時候的(de)氣溫。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)采(cai)用,完(wan)全是(shi)方(fang)法(fa)論誤(wu)用。
經濟能源(yuan)系統的(de)模型與方法,給予(yu)不(bu)同的(de)參(can)數(shu),永(yong)遠(yuan)可以(yi)得出(chu)任何(he)結果。與之(zhi)前類似,這(zhe)些不(bu)同參(can)數(shu)是(shi)否有(you)道(dao)理,以(yi)及在多大程度(du)(du)上有(you)道(dao)理,很大程度(du)(du)上屬(shu)于操刀(dao)者的(de)“主觀判斷(duan)”。
進(jin)行確定(ding)性(xing)規劃(hua)(hua)之后,排斥(chi)其他可能性(xing)。這一現象典型的(de)(de)體現在(zai)前幾年對(dui)我國(guo)的(de)(de)煤炭(tan)消(xiao)費(fei)是否(fou)達峰的(de)(de)熱烈討論(lun)。先“認(ren)定(ding)煤炭(tan)要達峰”,然后設定(ding)“達峰的(de)(de)目(mu)標(biao)與規劃(hua)(hua)”,如(ru)果現實發(fa)展不符合(he)這種目(mu)標(biao)或(huo)者(zhe)規劃(hua)(hua),就用各種行政手段去趨近目(mu)標(biao),比如(ru)關停眾多仍未到壽命(ming)期的(de)(de)煤炭(tan)利(li)用基礎(chu)設施。類(lei)似“理論(lun)不符合(he)現實的(de)(de)時候,去修改現實”。
這涉及到我們如何理解(jie)規劃的(de)作(zuo)用,我們將在今后(hou)詳細討論,但是必須指出的(de)是:這種范式構成對市場的(de)統一與開放性質的(de)嚴重干擾。
大數據與人工智能時代:情況會有變化嗎?
過去(qu)的科學往往是這(zhe)樣的:運用某個(ge)方法進(jin)行(xing)度量(measure or detect),然后試圖對其進(jin)行(xing)從原因到結(jie)果的解釋(explain or attribute)。不僅需要理解什么發(fa)生了,也需要理解為(wei)什么會發(fa)生。
大數據時代這(zhe)似乎在改變(bian)。戰勝國際象棋(qi)大師的深藍(lan),與戰勝圍棋(qi)大師的AlphaGo,起碼筆者是(shi)無(wu)法(fa)理(li)解其(qi)為何能(neng)夠(gou)獲勝了(le)(le)。但是(shi)它們的確是(shi)深度(du)學習(xi)與人(ren)工智能(neng)的產物。從原因到結果的鏈條不再那(nei)么直(zhi)接(jie),機(ji)器(qi)的算法(fa)完全(quan)成為了(le)(le)黑箱(xiang)。
這可(ke)以(yi)用來做電(dian)力預測嗎?當(dang)然可(ke)以(yi),尤其是(shi)(shi)短期。但是(shi)(shi),大(da)數(shu)據也是(shi)(shi)會(hui)犯錯誤的(de),也是(shi)(shi)會(hui)有誤差(cha)(cha)的(de)。是(shi)(shi)不(bu)(bu)是(shi)(shi)類似醫(yi)療與自動駕駛方面(mian)的(de)案例,會(hui)比人(ren)的(de)誤差(cha)(cha)更小還不(bu)(bu)得而知。因此,技術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)并(bing)不(bu)(bu)會(hui)改變我們上面(mian)討論問(wen)題的(de)基本結論。
十四五規劃抉擇:將“準確把握電力需求”列入禁用詞表
基于(yu)以(yi)上(shang)的討(tao)論,我們(men)可(ke)以(yi)看出,電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)這(zhe)個系(xi)統(tong)(tong)不具(ju)有(you)可(ke)預測(ce)性,短(duan)期需要市場(chang)的特別(bie)安排以(yi)應對這(zhe)種不確定(ding)性,而(er)長期系(xi)統(tong)(tong)具(ju)有(you)可(ke)塑造性。
預(yu)測(ce)往往是(shi)不準確的(de)(de),特別是(shi)對于(yu)(yu)長期(qi),所(suo)謂預(yu)測(ce)更確切的(de)(de)說法(fa)是(shi)基(ji)于(yu)(yu)各(ge)種(zhong)前提的(de)(de)“情景分析(xi)”。這個長期(qi)有多長,取(qu)決于(yu)(yu)我(wo)們(men)分析(xi)問題的(de)(de)類型(xing)與尺(chi)度。基(ji)于(yu)(yu)火電(dian)(dian)2-3年的(de)(de)建(jian)設期(qi),風電(dian)(dian)1-2年的(de)(de)建(jian)設期(qi),光(guang)伏6個月-1年的(de)(de)建(jian)設期(qi),房地(di)產1-3年建(jian)設期(qi),主(zhu)要工業設施2-10年建(jian)設期(qi),電(dian)(dian)力需求的(de)(de)增(zeng)長5年規劃問題已經是(shi)個中(zhong)長期(qi)問題。
我們并(bing)不需要從現在(zai)就(jiu)對(dui)更(geng)長期的電(dian)力需求(qiu)未雨綢繆,這一點跟長期的能源環(huan)境目標(比如氣候目標)存在(zai)迥異的區別。
將“準確把握電力需求”列入禁用詞表,對于一個有(you)(you)用的能源(yuan)電力十四五規劃,是非常具有(you)(you)意義的。
當然,從(cong)操(cao)作環節,我們仍舊(jiu)需要設定或(huo)者模擬十(shi)四五的電力(li)需求,作為一(yi)個(ge)整體行業(ye)發展模擬的一(yi)部(bu)分,甚至(zhi)是(shi)(shi)起點(dian)(這是(shi)(shi)過(guo)去的范(fan)式)。
但是,這(zhe)一(yi)工作(zuo)的(de)(de)開展與(yu)討論,必須基于透(tou)明(ming)與(yu)明(ming)確方法論框架與(yu)參數設定的(de)(de)實(shi)證分析與(yu)比較,進行一(yi)個設計與(yu)設定,而(er)不(bu)是一(yi)個關于各路(lu)專家主觀判斷的(de)(de)“大匯總”。