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德國能源轉型的進展及其對中國的啟示

2014-03-29新聞來源:北極星電力網

2014年3月27日,在2014中國清潔電力峰會暨中國國際清潔能源博覽會智能電網論壇上,中德可再生能源合作中心陶光遠先生做了主題為《德國能源轉型的進展及其對中國的啟示》的演講。以下為詳細內容。

主持人:首先,請中德可再生能源合作中心陶光遠先生介紹德國能源轉型2.0版,大家歡迎!

陶光遠:各位專家、各位領導:大家早晨好!

其實這個題目是很長的題目,需要解釋一個半小時到兩個小時,內容很多,時間所限,簡要地做一個介紹。

大家可能知道,最近以來,關於德國能源轉型國內有非常多的報道,去年年底,我參加德國能效大會時候,大家正式提出了所謂德國能源轉型的2.0版,德國能源轉型是從2000年開始的,現在大家認為1.0版已經走到頭了,所以開始了2.0版,時間所限,隻做個簡要介紹。

首先,介紹一下中德可再生能源合作中心。中德可再生能源中心是由德國能源署和中國可再生能源協會一塊聯合成立的,中方主任是原科技部秘書長、國務院參事、中國可再生能源協會理事長石定寰教授;德方是德國能源署總裁科勒先生擔任。德國能源署和由德國政府和德國四個最大金融機構聯合成立的,2000年成立的,大家知道,2000年德國正式決定用半個世紀的時間告別化石能源和核能時代,進入可再生能源時代,成為世界上第一個進入可再生能源時代的工業大國。為了實現這個任務,成立了德國能源署,我老開玩笑說德國能源署少兩個字,應該叫德國未來能源署,是管未來能源的。德國能源署的工作範圍實際上是所有的跟二氧化碳減排有關的事宜,包括工業節能、建築節能、交通運輸節能,包括了所有的可再生能源的發展,特別是現在的重點是可再生能源發電並網,這也是德國能源轉型2.0版要解決的核心問題,甚至有人說是全部問題。從事的工作包括製定標準、市場激勵、研究、規範、德國建築的能耗證書開發,現在有200多名工作人員,我當時去的時候我是第198人。

德國政府能源政策目標,人們常說的12個指標:第一,溫室氣體排放,到2050年相對於1990年減少80%,到2020年減少40%,大家注意,不是按單位GDP,是按絕對量的減少,不是所謂排放強度的減少,而是絕對量的減少,德國經濟還在持續的發展,每年百分之幾的量,雖然沒有中國快,但是還是在發展的,2%、3%的量。第二,初級能源的消耗要減少,在節能上要下很大功夫,在能源的效率方麵,要得到極大的提高,每年大概提高2%左右,建築物的熱需求要大規模減少,德國的建築能耗在國家整個能耗中大概占1/3左右,減少建築采暖能耗非常重要,比如:中國第一個被動房,在秦皇島建成的在水一方,這個房子不用暖氣了,最冷稍微有一點空調就可以,建築能耗大概減少了85%,大部分時間連空調都不用開,這部分工作量非常非常大,基本上每年對德國2%的建築進行節能改造。電力消耗要減少,電力消耗絕對量現在是減少的,同時,可再生能源的發電量在總能耗中要增加,到2020年達到35%,大家也知道,德國是水電比較少的國家,隻有百分之幾,大部分可再生能源主要是依賴於所謂風光電,到2050年到80%。

德國2012年各種能源增長比例圖,2013年的特點是可再生能源的增加減少了,同時,速度放慢了,德國有一個非常大的趨勢,燃氣發電比例在降低,過去大家以為燃氣比例會上升,現在大家發現還是燃煤電站的應該效益好,而且調峰能力也很強,天然氣在總比例中下降,當然,也因為煤炭價格的降低,當然,可再生能源發展最快。

德國曾經做了很多研究,可再生能源比例還是要不斷增長的,特別是可再生能源發電,雖然發電量還沒有超過傳統能源,但是裝機量超過了,風電和光伏電發電小時數比傳統能源少的多。

德國現在的主要問題是什麼呢?主要是波動問題,藍色線代表負荷情況,紅色線反映了風電的情況,這是德國2013年1月的實際情況,風電在發電量很大的情況下對傳統能源的壓縮很厲害,要大量的停機,沒風的時候,碰到用電高峰時候,要求傳統能源全力開機。德國能源署又分析了未來的情況,認為未來的情況更糟糕,左圖是以光伏發電為例,給出了十幾天數,到2020年怎麼辦?到2030年怎麼辦?到2040年怎麼辦?到2050年怎麼辦?灰色代表負荷情況,紅色曲線代表已經發了多少電,下邊部分叫剩餘負荷需求,到2020年中午時候,光伏發的電超過全球用電總需求,情況更加惡劣,包括風電,右圖是風電的情況,也會發現這種情況,2050年德國大概40%的時間是電力過剩,在這40%時間裏,把全國發電站都關了也沒用,光伏和風電仍然超過總需求,今天德國任務可再生能源發展的價格不是問題,價格總會降下來,而且價格下降速度遠遠超過人們的預估,主要是電網問題,國內現在還沒有注意到這個問題,實際上可再生能源發展的重擔95%以上落在電網身上,當然,主要是消納問題。從全年小時數來看,可再生能源發完電以後,給傳統能源發電留了多少負荷呢?有很少的小時數,大概在2020年就會出現負需求,現在還沒有出現,馬上要出現負需求,從2020年開始,不但電用不完了,而且還多餘了,到2030年更多,到2050年時候40%時間都是電力過剩。怎麼解決這個問題呢?包括擴建輸電網和輸電網,包括南北輸電網,另外是內部電網,特別是要在需求側做很多工作。

德國可再生能源的附加費中很大一筆錢是給電網的,中國電網說沒拿到這個錢,電網同誌也應該積極地做這個事,我們和國家電網正在開展合作,大比例可再生能源並網所產生的技術和經濟問題,我們認為電網要大力建設,前段時間我寫了一篇文章,特高壓是可再生能源發電必不可少的,不用特高壓也可以把煤運過來,治霧霾也沒問題,燒煤電不見得汙染,離德國總理府有一個燃煤電站,14萬千瓦電功率,24萬千萬的熱功率,運行了一百多年,還在照常運行,沒看到對柏林空氣有多大汙染,但是可再生能源輸送問題解決不了,這個離不開特高壓,很多人沒有注意到,中國有利用光伏優勢,東西之間有4小時的時差,通過東西方向特高壓電網,能夠把峰消下去,使之變得平緩,光伏電沒有大發展時候還沒注意到,大發展以後峰就會出來,到中午12點,各個電場開始關機吧。

德國對未來電網的要求出現一個問題,發電量很大,到晚上7點用電高峰時候告訴你沒風、沒太陽,所有傳統發電機都要開動,這就出現了一個問題,傳統發電能力要保持很大,發電小時數急劇減少,使得成本發電成本、固定資產成本大幅度提高,所以,就出現了兩個成本,一個是電網成本,一個是傳統電站的成本,包括裝智能電表,德國比較大的電場都安裝了用電側管理係統,比如我是啤酒廠,有冷藏發酵時間,因為很長,儲存幾千段,甚至有些大廠儲存上萬噸的啤酒,啤酒有一定的熱容量,+-0.5度,一般-1.5度低溫發酵,-1度到-2度之間,製冷機停十幾個小時都沒問題,便宜的時候拚命開所有製冷機,缺電時候把全部製冷機關掉,當然,各行各業都有很多可以節約用電的地方。德國能源署進行了大量的研究工作,包括對輸電網、配電網到2050年德國可再生能源以及電力係統和服務都提出了一係列要求。

電力供應轉型,有各種各樣的挑戰,包括供應方麵的,保證電網安全的,保足需求的,同時又要保證可再生能源上網,不能說要保持電網穩定就不走這條路了,可再生能源這條路要走,同時,要保證安全。我們開玩笑說:"既要馬兒不吃草,又要馬兒跑。"另外,要提高能源係統的靈活性,有時候講起來發現時間非常不夠,也沒辦法展開講。

總而言之,整個電力係統的轉型不是就是使用轉型,是從生產到使用的轉型,包括電力市場結構包括供電商、用戶都要有新的結構,當然,電力係統也需要有某種形式的改革,不一定是行政的,但是至少是運行方麵的。

德國能源轉型對中國有什麼啟示呢?我想有這樣一些啟示:第一,中國發展可再生能源時候,風電和光伏電的波動性對中國未來的發展是最大的瓶頸,我們棄峰棄掉15%左右,一年將近100億人民幣扔水裏了,德國現在風電占到接近全國發電量的10%,南北電網還沒建成,南北電網建成以後,升到10%幾都可以,甚至將近20%都不會出現棄峰,德國現在的棄風是千分之三,相當於中國1/50的水平,中國的問題已經很嚴重了,有人說德國能源轉型不行了,說沒事,中國棄風15%了,喊叫的是要要錢的人,他有解決方案,他拚命喊叫,讓你把錢撥給他。第二,風電和光伏電的發展,要求遠距離高電壓輸電網和配電網的大規模發展,需要及早研究和規劃。第三,合理的可再生能源並網電價體係和電力銷售價格體係,大家也知道,德國有電力市場,電最便宜的時候是負的,誰把電拿走,我給誰錢。他山之石,可以攻玉,德國的經驗教訓是值得借鑒的,德國是在歐洲唯一的一個工業大國,德國今天的工業還保持30%以上的GDP,法國隻有20%幾,英國20%幾,意大利也是20%幾,保持了完整的鋼鐵工業、水泥工業、玻璃工業。