曹石亞,王乾坤

(國(guó)網(wǎng)能源研究院,北京 100052)

德國(guó)《能源戰(zhàn)略2050》要點(diǎn)及對(duì)我國(guó)可再生能源發(fā)展的啟示

曹石亞,王乾坤

(國(guó)網(wǎng)能源研究院,北京 100052)

2010年9月28日,德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)與技術(shù)部發(fā)布了《能源戰(zhàn)略2050—清潔、可靠和經(jīng)濟(jì)的能源系統(tǒng)》報(bào)告,提出了德國(guó)至本世紀(jì)中葉能源發(fā)展路線圖。本文梳理了該能源戰(zhàn)略的要點(diǎn),重點(diǎn)圍繞可再生能源和電網(wǎng)發(fā)展,從統(tǒng)一規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)、可再生能源經(jīng)濟(jì)性等方面深入分析了我國(guó)和德國(guó)各自的特點(diǎn),以期對(duì)我國(guó)可再生能源的發(fā)展提供啟示。

德國(guó);能源;啟示

作為經(jīng)濟(jì)總量全球排名第四的歐盟國(guó)家,德國(guó)近年來(lái)在優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)節(jié)能減排方面取得了舉世矚目的成績(jī)。2010年9月28日,德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)與技術(shù)部發(fā)布了《能源戰(zhàn)略2050—清潔、可靠和經(jīng)濟(jì)的能源系統(tǒng)》報(bào)告,提出了德國(guó)至本世紀(jì)中葉能源發(fā)展路線圖。本文梳理了該能源戰(zhàn)略的要點(diǎn),重點(diǎn)圍繞可再生能源和電網(wǎng)發(fā)展,從統(tǒng)一規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)、可再生能源經(jīng)濟(jì)性等方面深入分析了我國(guó)和德國(guó)各自的特點(diǎn),以期對(duì)我國(guó)可再生能源的發(fā)展提供啟示。

一、德國(guó)《能源戰(zhàn)略2050》概述

為了實(shí)現(xiàn)到2050年溫室氣體減排80%以上(以1990年為基準(zhǔn))的目標(biāo),確保本國(guó)安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的能源供應(yīng),德國(guó)《能源戰(zhàn)略2050》明確了以發(fā)展可再生能源為核心,建設(shè)適應(yīng)可再生能源規(guī)?；l(fā)展的智能電網(wǎng)的未來(lái)能源戰(zhàn)略,如表1所示。

表1 德國(guó)可再生能源發(fā)展目標(biāo)

二、德國(guó)《能源戰(zhàn)略2050》要點(diǎn)

(一)具有成本效益地發(fā)展可再生能源

經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展,可再生能源已經(jīng)逐漸成為德國(guó)能源電力結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。該報(bào)告指出在未來(lái)發(fā)展可再生能源過(guò)程中要避免付出過(guò)大的經(jīng)濟(jì)代價(jià),將通過(guò)一系列政策措施鼓勵(lì)可再生能源的發(fā)展,具體包括:為虛擬電廠引入市場(chǎng)溢價(jià)或一致性獎(jiǎng)勵(lì);進(jìn)一步發(fā)展全國(guó)范圍內(nèi)的均衡機(jī)制,促進(jìn)需求響應(yīng)發(fā)電和使用可再生能源電力;進(jìn)一步發(fā)展綠色電力市場(chǎng),在不提高可再生能源附加費(fèi)的情況下加強(qiáng)市場(chǎng)和系統(tǒng)的融合。

(二)加快海上電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)

海上風(fēng)電被列為德國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn),2020年、2030年海上風(fēng)電裝機(jī)容量規(guī)劃目標(biāo)分別達(dá)到1000萬(wàn)千瓦和2500萬(wàn)千瓦。為了確保海上風(fēng)電的安全可靠送出,實(shí)現(xiàn)在歐洲大電網(wǎng)范圍內(nèi)的消納,德國(guó)將加強(qiáng)與北海沿岸國(guó)家合作,加快規(guī)劃和建設(shè)海上輸電電網(wǎng)。同時(shí),加強(qiáng)海上風(fēng)電場(chǎng)群集中并網(wǎng)模式研究,降低工程成本,提高電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電的控制能力,提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

(三)加快高壓電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)

目前德國(guó)電源分布大多接近負(fù)荷中心,但未來(lái),德國(guó)將大力發(fā)展海上風(fēng)電,海上風(fēng)電多分布在北海和波羅的海,需要將北部風(fēng)電輸送到西部和南部的負(fù)荷中心,這對(duì)電網(wǎng)的電壓等級(jí)提出了更高的要求。該報(bào)告指出,德國(guó)將加快傳輸距離更大、損耗更低的超高壓電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè)。2011年,德國(guó)將制定《2050年目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃》,其中就包括縱貫?zāi)媳钡某邏汗歉删W(wǎng)架規(guī)劃及示范工程建設(shè)內(nèi)容。

(四)加快跨國(guó)互聯(lián)大電網(wǎng)的建設(shè)

隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)電,特別是海上風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展,德國(guó)電網(wǎng)對(duì)間歇性可再生能源的消納能力日漸不足,迫切需要發(fā)揮歐洲大電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置作用,依靠歐洲大電網(wǎng)大范圍平抑間歇性電源的出力波動(dòng)性。為此,該報(bào)告將建設(shè)跨國(guó)聯(lián)絡(luò)線、融入歐洲大電網(wǎng)作為未來(lái)四十年德國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。德國(guó)跨國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)的遠(yuǎn)期目標(biāo)是充分利用挪威、奧地利、瑞士等國(guó)的水電調(diào)峰資源。

(五)積極增加電網(wǎng)儲(chǔ)能容量

該報(bào)告提出的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展具體措施包括:從中期看,考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù),挖掘德國(guó)國(guó)內(nèi)抽水蓄能的開(kāi)發(fā)潛力;從長(zhǎng)期看,要充分利用國(guó)外抽水蓄能電站的調(diào)峰能力;加強(qiáng)新興儲(chǔ)能技術(shù)的研究(如壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)氫、甲烷制氫、電動(dòng)汽車(chē)電池),并做好其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的可行性研究。

(六)加快推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)

該報(bào)告提出的智能電網(wǎng)建設(shè)具體措施包括:政府將推動(dòng)智能電表安裝,確保采用最新技術(shù)和工藝;修改智能電表接入條例,要求聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)署確定最低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和智能電表接口;推進(jìn)智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目,研究和測(cè)試基于信息通信技術(shù)的能源系統(tǒng)。

(七)保障電網(wǎng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力

德國(guó)能源署研究表明,為保證未來(lái)大規(guī)模風(fēng)電輸送要求,需要新建3600公里的高壓輸電線路,并對(duì)原有輸電線路進(jìn)行升級(jí)改造,初步預(yù)計(jì)未來(lái)10年至少需要投資130億歐元。為了確保電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商擁有充足的資金用于電網(wǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目,并保護(hù)其投資電網(wǎng)建設(shè)的積極性,德國(guó)政府將考慮修改完善相關(guān)管理辦法,提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的收益。該報(bào)告指出,政府將充分認(rèn)可電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行電網(wǎng)擴(kuò)建所付出的成本;提高超高壓電網(wǎng)及應(yīng)用新技術(shù)的投資收益率;制定質(zhì)量準(zhǔn)則和懲罰措施,獎(jiǎng)勵(lì)電網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展,激勵(lì)對(duì)電網(wǎng)的升級(jí)改造。

三、德國(guó)《能源戰(zhàn)略2050》對(duì)我國(guó)可再生能源發(fā)展的啟示

(一)加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃,使可再生能源與電力系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展

1.在可再生能源與電源的統(tǒng)一規(guī)劃方面,《德國(guó)能源戰(zhàn)略2050》提出在未來(lái)必須審查可再生能源供應(yīng)商是否能夠提供單一發(fā)電功能之外的其他系統(tǒng)輔助服務(wù),以滿(mǎn)足大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)的調(diào)峰需求;同時(shí),提高常規(guī)電源運(yùn)行的靈活性,促進(jìn)采用CCS技術(shù)的高效化石燃料發(fā)電廠的建設(shè),并優(yōu)先發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)電站。近年來(lái),為適應(yīng)可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量的不斷提高,德國(guó)不斷優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),積極發(fā)展具有深度調(diào)峰能力的燃?xì)鈾C(jī)組、抽水蓄能等快速調(diào)節(jié)機(jī)組。截至2009年底,德國(guó)具備良好調(diào)峰性能的裝機(jī)容量達(dá)到 3860萬(wàn)千瓦,占總裝機(jī)容量的比重為25.2%,其中氣電2310萬(wàn)千瓦,水電 1030萬(wàn)千瓦,油電520萬(wàn)千瓦。煤電裝機(jī)比重為33.7%。

反觀我國(guó),截至2010年底,火電裝機(jī)容量達(dá)到7.07億千瓦,占總裝機(jī)容量的73.4%。具備良好調(diào)峰性能的抽水蓄能電站等裝機(jī)容量較低。由于可再生能源發(fā)電出力特性不如常規(guī)電源,其裝機(jī)規(guī)模需要與其他電源的調(diào)節(jié)能力以及系統(tǒng)調(diào)峰電源的規(guī)模相匹配。因此,我國(guó)必須優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下,充分利用其他電源的調(diào)節(jié)能力,以解決可再生能源大規(guī)模發(fā)展帶來(lái)的系統(tǒng)調(diào)峰問(wèn)題。在東北、華北、華東、華中、南方電網(wǎng)覆蓋地區(qū),大力發(fā)展抽水蓄能電站;在西北電網(wǎng)覆蓋地區(qū),加大抽水蓄能站址普查力度,選擇開(kāi)發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件較好的抽水蓄能電站進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在天然氣供應(yīng)有保障、電價(jià)承受能力強(qiáng)的地區(qū),建設(shè)一定規(guī)模的燃?xì)怆娬尽Ｔ诓痪邆涑樗钅芎腿細(xì)怆娬疽?guī)?；l(fā)展的地區(qū),建設(shè)高效燃煤機(jī)組,參與系統(tǒng)調(diào)峰。

2.在可再生能源與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃方面,《德國(guó)能源戰(zhàn)略2050》提出所有電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商每年提交發(fā)展計(jì)劃,以形成全國(guó)電網(wǎng)十年升級(jí)改造計(jì)劃,并且基于該計(jì)劃,政府將提交聯(lián)邦電網(wǎng)規(guī)劃。德國(guó)能源署開(kāi)展了“電網(wǎng)研究Ⅰ、Ⅱ”,針對(duì)2015年和2020年及以后風(fēng)電等可再生能源的發(fā)展規(guī)劃分兩期對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性和建設(shè)改造進(jìn)行了系統(tǒng)研究,重點(diǎn)研究可再生能源大規(guī)模發(fā)展情況下電網(wǎng)的中、長(zhǎng)期規(guī)劃和應(yīng)對(duì)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的措施等。

我國(guó)可再生能源發(fā)展偏重以資源定規(guī)劃,在鼓勵(lì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)可再生能源的同時(shí),對(duì)其送出和消納問(wèn)題重視不夠。可再生能源發(fā)電并網(wǎng)迫切要求加快建設(shè)具有大容量、高效率、遠(yuǎn)距離輸電能力,依托信息、控制和儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),使可再生能源電力在更大范圍內(nèi)應(yīng)用。因此,我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)可再生能源發(fā)電與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和有序開(kāi)發(fā),突出堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的引領(lǐng)作用。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)能夠顯著提高我國(guó)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電等間歇性能源接入的適應(yīng)性以及運(yùn)行控制的靈活性,增強(qiáng)電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風(fēng)險(xiǎn)能力。

3.在可再生能源與需求側(cè)的統(tǒng)一規(guī)劃方面,德國(guó)非常重視電力需求側(cè)管理。《德國(guó)能源戰(zhàn)略2050》提出進(jìn)一步發(fā)展全國(guó)范圍內(nèi)的均衡機(jī)制,促進(jìn)需求響應(yīng)發(fā)電和使用可再生能源電力;進(jìn)一步發(fā)展綠色電力市場(chǎng),在不提高可再生能源附加費(fèi)的情況下加強(qiáng)市場(chǎng)和系統(tǒng)的融合;推動(dòng)智能電表安裝,并確保采用最新技術(shù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)在需求側(cè)管理方面已開(kāi)展了一些工作,但需求側(cè)管理的長(zhǎng)效發(fā)展機(jī)制尚未建立,對(duì)電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶(hù)等需求側(cè)實(shí)施主體的激勵(lì)政策不足。借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn),我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)需求側(cè)管理,健全法律法規(guī),完善財(cái)政、稅收、投融資政策;綜合考慮電網(wǎng)企業(yè)促進(jìn)節(jié)能節(jié)電所產(chǎn)生的社會(huì)效益,推動(dòng)電網(wǎng)企業(yè)實(shí)施需求側(cè)管理的積極性;通過(guò)技術(shù)手段、激勵(lì)政策等指導(dǎo)用戶(hù)合理使用可再生能源電力,由此實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電與整個(gè)電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(二)加快堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè),適應(yīng)大規(guī)模跨區(qū)輸電和可再生能源發(fā)電并網(wǎng)

目前德國(guó)電源分布大多接近負(fù)荷中心,隨著距離負(fù)荷較近的優(yōu)質(zhì)可再生能源資源(主要指風(fēng)能資源)開(kāi)發(fā)殆盡,德國(guó)風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)也有遠(yuǎn)離西部和南部負(fù)荷中心的趨勢(shì),未來(lái)風(fēng)電發(fā)展將通過(guò)更高電壓線路輸送,需要全國(guó)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的支持?！兜聡?guó)能源戰(zhàn)略2050》提出加快傳輸距離更大、損耗更低的超高壓電網(wǎng)的規(guī)劃與建設(shè);加強(qiáng)北海電網(wǎng)及近海電網(wǎng)互聯(lián);將德國(guó)電網(wǎng)與歐洲電網(wǎng)互聯(lián)。

我國(guó)可再生能源資源分布集中度高、與負(fù)荷中心呈逆向分布,而且本地消納規(guī)模有限。目前,我國(guó)電力供需以分省“分區(qū)平衡”為主,跨區(qū)輸電能力不能適應(yīng)可再生能源大范圍消納的需要。“三北”地區(qū)風(fēng)電、西南地區(qū)水電等可再生能源必須依托跨區(qū)電網(wǎng)遠(yuǎn)距離外送,擴(kuò)大消納范圍、增加開(kāi)發(fā)規(guī)模。研究表明,2020年全國(guó)風(fēng)電開(kāi)發(fā)規(guī)模1.5億千瓦左右;新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林的開(kāi)發(fā)規(guī)模約8000萬(wàn)千瓦,其中跨省區(qū)外送約6200萬(wàn)千瓦,占78%。因此,亟需加快大型可再生能源發(fā)電基地外送電工程建設(shè),形成若干條采用先進(jìn)特高壓技術(shù)的跨區(qū)域輸電通道,推進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè),全面支撐大規(guī)模可再生能源發(fā)展。

(三)進(jìn)一步提高可再生能源發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)力

可再生能源發(fā)展到一定規(guī)模后,除了技術(shù)問(wèn)題,還需要考慮經(jīng)濟(jì)性?！兜聡?guó)能源戰(zhàn)略2050》提出具有成本效益地?cái)U(kuò)大可再生能源,包括上網(wǎng)電價(jià)激勵(lì)政策、全國(guó)范圍內(nèi)的成本分?jǐn)倷C(jī)制等。

我國(guó)可再生能源發(fā)展從起步階段向規(guī)模發(fā)展邁進(jìn),“十二五”規(guī)劃綱要明確提出2015年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重11.4%的約束性指標(biāo)。因此,如何通過(guò)政策激勵(lì)等手段,使可再生能源降低發(fā)電成本、提高發(fā)電利用水平是需要研究的重要問(wèn)題。目前全額保障性收購(gòu)可再生能源的實(shí)施細(xì)則尚未出臺(tái),需要加快明確與完善,以保障電力系統(tǒng)的安全性與整體經(jīng)濟(jì)性。此外,目前我國(guó)對(duì)可再生能源開(kāi)發(fā)的激勵(lì)政策側(cè)重于發(fā)電環(huán)節(jié),對(duì)輸電環(huán)節(jié)、常規(guī)電源輔助服務(wù)激勵(lì)不足,對(duì)其他電源為風(fēng)電等可再生能源發(fā)電提供的輔助服務(wù)(調(diào)峰、調(diào)頻等)還沒(méi)有建立完善的定價(jià)和補(bǔ)償機(jī)制等。建議政策制定者應(yīng)關(guān)注可再生能源發(fā)電對(duì)電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行成本、對(duì)其他電源的效率和效益的影響等問(wèn)題。

[1]Federal Ministry of Economics and Technology.Energy Concept for an Environmentally Sound,Reliable and Affordable Energy Supply[R],2010.

[2]張運(yùn)洲,白建華.發(fā)展清潔能源——構(gòu)建現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系重要一步[N].人民日?qǐng)?bào),2011-02-14(23).

[3]尹明.中德風(fēng)電發(fā)展的比較與分析[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2010(9).

German Energy Concept 2050 and Inspiration to China's Renewable Energy Development

CAO Shi-ya,WANG Qian-kun
(State Grid Energy Research Institute,Beijing 100052,China)

On September 28,2010,the German Federal Ministry of Economics and Technology published a report named by"Energy Concept for an Environmentally Sound,Reliable and Affordable Energy Supply",to present to the energy development road map for Germany in the middle of this century.This paper introduces the main points of the report,analyzes the characteristics of China and Germany from the unified planning,power grid construction and renewable energy economy,in order to provide the inspiration for renewable energy development in China.

Germany;energy;inspiration

D920.4

A

1008-2603(2011)05-0019-04

2011-05-21

曹石亞,女,國(guó)網(wǎng)能源研究院工程師;王乾坤,男,國(guó)網(wǎng)能源研究院工程師。

(責(zé)任編輯:李瀟雨)