冲破化石藩篱:德国能源转型下半场(二)

2018-11-09 22:54:24 南方能源观察  点击量: 评论 (0)
在中国,自本世纪初逐步展开能源市场化和监管政策改革中,德国能源转型的经验总是一再被提起。怎样有效借鉴德国经验,在下一阶段进行电力市场改革,将可再生能源与传统能源有效结合,是中国能源转型需要面对的问题。

能源转型悖论与脱轨的碳排目标

但德国同时面临着复杂的处境——发电结构的改变并未使碳排放下降,德国正经历能源转型的悖论。欧洲环境署发布的报告称,德国在欧洲经济增速最慢,却又是唯一一个碳排目标不在轨道上的国家。

2014年,德国政府细化了具体的气候目标,计划到2020年将温室气体排放量减少40%,到2030年减少55%,到2050年则减排高达95%。为此,可再生能源占总能源消费的比例在2050年需要从2015年的14.9%上升至60%。可再生能源电力在2050年也至少要覆盖全国电力消费总量的80 010(2015年为31.6%)。

然而根据德国联邦经济部2016年发布的能源转型监测报告,评审专家认为德国很可能无法达成2020年的排放目标和其他关键的Energiewende目标,并警告称这将对整个项目的信誉造成损害。

因此,2016年11胃,德国政府同意根据巴黎气候协议,调整2050年气候行动计划的基本框架。其措施包括降低个别经济部门(农业、工业)温室气体排放的目标,但到2030年能源领域将必须削减约现在一半的排放量,到2050年对能源业基本上要实现零排放。今年,新政府为此再度提高了可再生能源的目标,计划到2030年将占到德国电力消耗的65%。

面对这个看似难以完成的任务,在今年4月于柏林举办的第四届柏林能源转型对话中,环保部长Svenja Schulze表示,“尽管我们已经做出了所有努力,但2020年的目标仍未能完成。其原因不是在过去几年没有采取行动,而是在过去儿十年没有采取行动。转变需要时间,现在我的任务是尽可能地缩小与目标间的差距”。

在《清洁能源通讯》总部的讨论室,主编Sven Egenter在电子展板上点开一张2017年德国各行业的碳排放图,这张图中显示能源产业的碳排放在下降,而制造业、交通以及其他行业则不降反升。

“能源行业依靠电力,但是交通行业的燃料基本上没有什么变化,汽车的能效虽然在提高,但它们的数量和里程也相应在增加,这些汽车总计消耗的化石燃料并没有减少”,Egenter向eo记者解释道。

2009年经济危机后,德国碳排放一路上升的另一推手则是电力生产的碳排放没有下降。“一方面,我们在投资可再生能源以减排,另一方面,煤炭用量的增长又提高了排放量”,Egenter分析道。可再生能源发电的特性使得德国在夏季和白天可利用更多的太阳能,但在夜间和冬季则需要更多的煤电。

而核电退役也在某种程度上对碳排放造成影响。用可再生能源替代核电无可厚非,但相对来说,核电排放较低,因此替代阶段的挑战更大。Egenter称,德国正在想办法解决这个问题,目前国内有8 010的电出口到其他欧洲国家,这说明电力是过剩的,另一方面也表明,减少煤电也不会对本国电力供应造成什么影响。

碳排目标的脱轨再一次印证了德国能源转型的显著特征:政府政策、公众支持以及能源消费成本升高是德国弃核减煤实现转型的基础,但这也同时面临着更多的矛盾和风险。他们有更大机会去构筑能源新世界,也注定会遭遇来自内部、外部的多维挑战。尤其作为财富建立在煤炭和核能科技领先的发达工业国家,是否能付得起能源转型的代价?

退核后时代的危机?挑战进行时

德国政客有时会把能源转型与美国“阿波罗号”登月相比。时任联邦外交部长的Frank-Walter Steinmeier在2012年的一场公开演讲中曾说: “每个国家隔数十年就需要一个特大项目以激励公众,在美国这个项目是登月,在德国就是能源转型。”但相比登月花费的十几年,能源转型所需的时间和艰难程度显然有过之而无不及。

至少在新政府看来,没有能够支持未来高比例可再生能源体系的基础设施,德国能源转型很难取得成功。目前,能源转型取得最大的成功是可再生能源发电量的快速增长,这其中很大一部分来自风电。但风资源区主要位于北方,而德国南部和西部的工业区才是中心负荷区,因此,电网的运输能力成为德国进一步扩大可再生能源电力利用的瓶颈。

目前德国南北之间已有一条3.5万公里的输电线路,可它并不能完全承载足够的电力。尤其当北部风电高发时,大量廉价的风电进入电力市场,推低了批发电价,德国南部和奥地利的用户希望购买更多电力,但由于风电不能运送到南部的用户,因此电网必须快速呼吁南部发电站发电,并支付高于市场的价格。同时,北方的风电机组又需要停发,这时发电商必须得到补偿,这便再度加剧了电力成本。

仅在2014年和2015年间,“重新调度”( redispatch)的次数增加了三倍多,每年因此产生的成本则接近10亿欧元。可以想象,当2022年德国南部的核电机组退役时,因阻塞造成的后果将变得更糟。

能源部长Peter Altmaier在今年3月的一次会议中说道:“我们如果在电网的扩建方面取得进展,Energiewende才将取得成功。”

事实上,为解决“北电南送”的问题,德国输电网运营商和联邦政府正通过加速建设南北输电线缓解,计划到2025年,建成4650公里的新输电电力线路,包括四条高压直流线路,到目前为止,已建成900公里。

而德国是一个人口密度很高的国家,这意味着电网建设难度要高于其他欧洲国家。该计划提出数年,却经常遭到社区居民的反对,公众抗议活动层出不穷,新线路建在哪里的方案已改了又改,谈判多次陷入僵局。

“在德国,大型输电网通过规划和建设所需的平均时间大约是10年”,德国电网运营商50Hertz的一位项目负责人告诉eo记者。Sven Egenter也谈到了德国电网建设周期长的问题,他将其称作“德式民主”( Germandemocracy)。

“欧洲其他国家在设计基础设施项目时都没有德国的顾虑多,但我们也确实需要这么长的时间。每个人都希望能源转型,但只要改变他们后院内的某些东西,他们就会反对。比起对周边景观造成破坏,德国民众更愿意支付高昂的电价,这就是德国做派。”

现实中,他们也确实这么做了。为了令民众接受,2015年德国联邦政府决定优先考虑铺设地下电缆。其中四条大型南北直流电线将大部分铺设在地下,这也意味着电网建设成本将增加30亿至80亿欧元,并且部分规划过程也需要重新启动。但在电力专家看来,即使电网扩容采用地下电缆,也比重新调度更为经济。

“50HZ较为幸运地已经有了新的输电线,这条线路造价2亿欧元,但是在两年内我们就节省了3.5亿欧元,有些阻塞不是高效的算法能解决的,缺的就是新的线路”,德国电网公司50Hertz能源市场发展部主任JohannesHenkel表示。这恰是“德式民主”复杂性的反映——每个涉事群体的利益都要得到兼顾。

不过,在与当地居民多次反复的交涉中,电网公司也学习到了如何有效与居民沟通,并建立了对话机制。他们通过将示范项目开放给公众参观,让公众了解在能源转型中他们在做什么,如50Hertz就有20多个开放点。其次,邀请文艺、电影界的专家参与,构建能源转型的故事性。此外,还与年轻的艺术家合作,展出艺术家与能源专家合作的展品。

在50Hertz位于首都柏林的新办公楼外,停着几辆中型客车,据介绍,这是用于与公民对话的专车,不只在柏林行驶,对话车还会开往别地,与因电网扩张受到影响的居民沟通交流。

“我们愿意在早期投资这种对话机制。比起其他行业,电力的不足之处在于新电网不能给当地居民带来看得见的好处,比如修高速公路能让你行驶得更快,铺光缆可以拥有更高速的网络。我们曾到铺设电缆的社区,但是和当地居民交涉十分困难,因此我们建立了新的对话机制,如何与公众沟通也是一家公司需要学习的。”Johannes Henkel在接受eo记者采访时称。

电网扩张只是第一步,未来十年新能源并网会先迎来两方面变革:一是区域间的互联互通;二是不同领域间的集成优化(sector integration)。这意味着未来电网将综合考虑电力、供热以及交通等领域,从需求侧管理的角度实现发用电平衡。 、

这正是WindNODE(东北德地区能源转型示范项目)要做的事。目前德国东北部6个州,包括柏林参与了这个项目,系统的灵活性是这一项目的主要诉求。“我们希望通过一些尝试,进行创新型服务模式的探索和数据安全标准的建立”,WindNODE项目主任Markus Graebig解释道。

这一项目由德国能源署与50 Hertz牵头,并联合了50多个合作伙伴研究如何应对新能源并网所产生的变化,项目预算7000万欧元。不同于以往侧重居民的项目,这一项目关注的是大工业用户比如西门子、宝马以及社区整体的灵活性。预计将于2020年底完成。

这或许是电网阻塞管理更高效的方式,同时还能避免弃电。据Graebig介绍,一旦输电网或者配电网出现拥堵,电网操作员能够购买灵活性来避免这个阻塞和因为新能源弃电所要支付的补偿。这一平台目前正在搭建,今年10月或11月会进行第一轮测试。

正如WindNODE正在关注部门间集成优化,德国也将能源转型的目光看向此前少有涉及的供热、交通等领域,然而这些领域的变革却远未能达成。

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责任编辑:继电保护

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