德国能源转型进入2.0时代
2014-02-17   来源:《能源》  浏览次数:

  中德可再生能源促进中心执行主任  陶光远

    德国的可再生能源电力将结束无条件补贴全额并网的计划时代,今后也将与传统电力一样,在电力市场上进行交易,进入市场经济时代。

  自德国从本世纪开始决定用半个世纪的时间实现德国的能源转型以来,该国的可再生能源获得了人类历史上前所未有的高速发展。短短十多年的时间,德国的风力发电和光伏发电装机功率之和就超过了德国用电负荷的平均功率。预计2014-2015年间,德国将会出现,在某个时间点风力发电和光伏发电的实际发电功率之和,超过德国彼时的用电负荷总功率的现象。

  在2013年11月召开的德国能效大会上,“德国能源转型2.0版”成为新的名词。德国环境部长彼得?阿尔特迈亚和德国能源署总裁斯蒂芬?科勒先生在大会发言中都“旗帜鲜明”地要求对德国现行的可再生能源法进行脱胎换骨的改革,结束可再生能源电力的“计划经济”时代,迈入“市场经济”时代。就在大会期间,传出了德国基民盟/基社盟与社民党达成组成联合政府协议的消息。德国新政府组成后,预计将在2014年初确定德国的能源发展新政策,对2000年开始实施的“德国能源转型1.0版”进行全面修正,推出德国能源转型的“2.0版”。

  什么样的“2.0版”

  目前德国采用的是可再生能源发电全额补贴无条件并网,这个政策在德国现时也被称为德国能源转型的1.0版。很多德国人认为,在十多年的时间里,德国能源转型的1.0版对德国的能源转型、特别是可再生能源电力的发展,发挥了巨大的积极作用。但是,到了今天,当可再生能源电力的功率发展到现在的水平,这个政策就显得不合时宜,并对电力系统的稳定安全和经济性产生了很大的负面影响。

  其主要的问题是,由于风光电发展得很快,且非常不稳定,多的时候恨不得让所有的发电设备停机,但一旦风停日落,则需要大量的其它发电设备填补电力的缺口。在目前的情况下,除了少量的抽水蓄能电站外,就需要保持巨大的化石能源发电厂发电能力。风光电的发电量越大,化石能源发电设备的使用率就越低,设备的折旧和运行成本就越高,这种不合经济性的运行推动了电力成本的上升,最终又转嫁到电力用户的身上,这不仅增加了民众的生活成本,而且使得德国工业的用电成本提高,使那些电力成本在产品成本中所占比例较高的工业,在国际竞争中吃亏。

  在这次会议上,德国的传统发电公司提出,谁是主电源,谁对电力供应的安全负责。既然未来可再生能源电力成为主电源,就应该承担电力安全的成本,现在风光电的发电装机容量增长很快,但为了保证有足够的在风光电发电量过低时的后备发电能力,化石能源的发电能力功率消减有限。于是,风光电发电越多,传统发电设备单位发电功率的年发电小时数就越低,这种让化石能源发电企业承担可再生能源电力波动造成的附加成本的做法,在经济上显得非常不合理。

  保证后备电源的装机容量和这种后备供电能力在经济上得到合理的补偿,成为能效大会上的一个热点话题。从会议的发言和讨论看,对后备供电能力进行经济补偿势将成为德国能源转型2.0版的重要内容。

  除了保留一定的传统化石发电能力外,未来可再生能源的不稳定问题将有赖于三个主要的解决办法:可灵活调节的可再生能源发电能力,蓄能以及智能灵活的用电。当然,在这三个领域的进展越大,则需要保留的化石能源发电后备功率就越低,电力的综合成本就越低。

  在这里,虚拟电厂的作用最为引人注目。所谓虚拟电厂技术,就是通过减少负荷来起到与多发电同样效果的电力调节方法。由于在德国用户为降低用电最大负荷功率的负荷管理系统普遍应用,因而为虚拟电厂技术的引入创造了很好的软硬件条件。用电户的电力负荷管理系统与虚拟电厂技术的差别,几乎仅在于前者的控制目标是稳定的,即用电户的最大用电负荷功率为最小;而后者的控制目标是随电力供应的情况波动的:电力供应过剩时,电力价格很低,尽量多用电;电力供应不足时,电力价格很高,尽量减少用电。

  使用虚拟电厂技术,就要采用灵活的随时可调节的电价,于是智能电表的应用就提上了议事日程。德国计划到2022年,智能电表的推广率达到68%;到2029年达到100%。

  德国的可再生能源电力将结束无条件补贴全额并网的计划时代,今后也将与传统电力一样,在电力市场上进行交易,进入市场经济时代,尽管在德国对此仍有很高的反对呼声,但这个政策趋势不可逆转。当然,风光电的成本多年持续不断地大幅度下降,也给实现可再生电力进入市场经济时代创造了条件。无论这场变革如何,有一点是可以肯定的,德国能源转型的2.0版不会减缓德国可再生能源发展的步伐,反而会促生新的技术。

  催生新技术

  风光电的波动带来了问题,但也同时产生了机遇。一位专家如此表示:在人类的用电史上,从来没有想到过还会有这么便宜的电能,这必将促使在工业过程中研发出产生经济的大规模使用廉价的但却是不稳定的电力的大量的新工艺。而正在研发的新工艺中的一种就是所谓的E-Gas。

  在德国能源署国际能效大会上,E-Gas成为交通运输领域利用可再生能源的明星话题,E-Gas的化学成分是甲烷,与天然气相同,可供燃气汽车使用。所谓E-Gas,就是以过剩的风电和光伏电电解生成的氢气与沼气洗气后排出的二氧化碳作为原料制备合成甲烷。德国已建成兆瓦级E-Gas示范项目。电动汽车价格高和行驶里程短是其致命伤,在可以见到的未来难于根本改变。但E-Gas与现在技术上已经成熟的压缩天然气或液化天然气机动车和燃料供应系统无缝接轨,就绕开了上述的障碍。

  E-Gas的唯一障碍是电价。而越来越多且越来越便宜的过剩风电和光伏电将很快会扫除这一障碍,E-Gas未来很有可能会替代电动汽车成为绿色能源汽车的主流。可以想象,在2050年左右,德国全年发电能力过剩的时段将会达到40%左右,在电力过剩时段,电力价格非常便宜,用便宜的电力电解氢,并进而制备天然气,供机动车使用,有可能会成为未来机动车重要甚至是主要的动力模式。

  德国的可再生能源电力建设需要大量的投资,其中很大一部分来自于民众的集资。德国集体所有制协会介绍了德国民众集资参与可再生能源项目投资的情况。德国在可再生能源电力领域广泛采用了所谓的项目投资和项目贷款模式进行建设融资。十多年来的实践证明,对可再生能源进行项目融资是一种非常安全的投资模式,融资失败的机率远低于1%,德国在这方面的经验很值得中国借鉴。

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