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从80%到80% 德国能源转型那些事儿

2016-05-19 08:58
小鱼时代
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  导火索:日本福岛核事故

  德国明确地提出“能源转型”的口号,是在2011年日本福岛核事故之后。在此之前,迫于相关利益集团的压力,德国在2010年曾通过一项新法案,将核电站的关闭时间由原定的2022年延迟到使用期满。2011年3月发生在日本的福岛核事故极大地激发了德国民众的环保意识和环保情绪,要求政府重新调整核能政策。2011年5月29日,德国总理默克尔做出了被众多媒体称之为“历史性决定”的政策——2022年前关闭境内所有17座核电站。由此,德国成为第一个明确去核化国家,同时,德国政府宣布了一项雄心勃勃的可再生能源计划:2022年前,将太阳能、风能等可再生能源的比重提高到35%左右。

  客观上,德国国内能源储备有限,不足以支撑德国工业巨大的能源消耗,90%以上的石油和天然气依靠进口,超过60%的煤也需要从国外进口。与此同时,世界上大部分的石油和天然气都储藏在欧洲之外的少数几个国家和地区,俄罗斯、北非和中东,但这些地区往往充满着地缘政治冲突的风险,最近的乌克兰危机更是让德国人意识到了政治冲突对能源供应所造成的巨大风险。煤炭发电虽然成本相对较低,但是环境污染严重,而且煤炭资源的利用是不可持续的,面临可开采储量日趋衰竭的风险,煤炭不是未来能源发展的方向;核能虽然干净清洁,可持续性强,但日本福岛事故让德国人充分意识到核能利用中所具有的巨大的不可控制的风险。这让德国政府下定政治决心,排除能源利益集团的干扰,坚定地将发展可再生能源作为德国未来工业竞争力的基石,德国特色的“能源转型”成为了政治精英们的共识。

  从80%到80%的开始

  德国在两年前启动了一个具有世纪意义的项目, 其目标为: 到本世纪中期为止,将德国能源供应奠定 在一个新的基石上。即在今后四十年内,将目前传统发电量占总发电量 80%的情况,转变为占总量 80%的可 再生能源发电比例,并配备上必要的电网、电厂和蓄电技术。

  德国联邦政府于 2010 年 9 月颁布了《能源方案》,用于迎接能源政策和气候政策方面的挑战。在世界范围内,一方面是对能源激增的需求,另一方面是化石能源可用数量在减少。这给能源供应安全和能源价格带来了长期风险。另外,大部分化石能源来自 少数政治不稳定的地区。此外,能源政策面临气候保护的挑战。在德国,能源消耗造成 80% 的温室气体排放。

  合理配电,全新智能电网

  可再生能源发电是由分散在各地的众多小型电厂来完成的。因此,未来的配电网要适应双向电流:因为如果当地的产电量超出了当地的电力需求,则多余的电量可通过配电网输入到高压电网中,并传送至其它地方,以供德国的消费者使用。

  智能电表

  全新的智能电网最核心的部件是智能电表(Smart Meter)。智能电表不仅能显示电耗和接收的电量,还 能接收价格建议,并传送至终端设备。此外,它还能 调取系统稳定数据(电网电压和电网频率),并传送 至电网智能节点。通过这种方式,电网运营商能迅速 掌控电网中的危机时刻,并及时采取弥补措施。电网 用户则可以依据价格提示来优化其供电或者电力需求。

  值得注意的是,无论实现了什么样的功能,一定要保证用户得到合理的性价比。

  电网智能负荷管理

  我们可以如此设想:通过智能电表接收价格信号, 并根据情况自动开关电器设备。比如一个冷藏库可以在 电价便宜的时段加强用电,以大大降低设备的运行温度, 在电价较高的负荷高峰期,冷藏库则可以通过缓冲来减 少用电量。电网运行商通过这种有针对性控制需求的方 法,可以减轻电网负荷并更好地利用电网,保持频率, 并保证系统的安全性。

  初见成效

  德国能源转型的努力已经初见成效。2013年,可再生能源在电力消费总量中的占比为25.3%,2014年则继续增加至27.3%,可再生能源首次超过煤炭,成为德国最重要的发电来源。德国非但没有出现弃核后电力供应不足的情况,反而开始向荷兰、奥地利、瑞士、法国等邻国出口可再生能源电力。根据德国联邦环境部的统计,2012年近一半新建建筑使用了可再生能源供暖。与20世纪90年代相比,现在德国的能源消费结构已经发生了巨大的转变,当时德国电力供应主要靠煤炭和核能,交通车辆主要使用常规化石燃料,家庭利用石油或天然气取暖。可以说,德国在可再生能源的开发利用方面已经走到了世界的前列。从自然禀赋这些“硬件”来说,德国发展可再生能源并没有先天的优势,它没有爱尔兰、英国那种有着强风的漫长海岸,也不像南欧国家那样拥有充足的光照。

  2015年是德国的可再生能源发电创纪录的一年。发电量方面,风力发电、光伏发电、水力发电及生物质发电的比例合计为32.5%,创下史上最高纪录,超过了其他电源。较2014年的27.3%扩大了约5个百分点。2015年7月25日,德国太阳能、风能和其它可再生能源的发电量创下占该国当日总用电量78%的记录,这可谓是德国在以煤炭和石油为主的能源结构向低碳能源转型过程中的一座里程碑。即使在夜晚太阳能发电量降为零、也没有强风的情况下,风能、生物能和水电等可再生能源依然为德国提供了近四分之一的电力。

  描写德国向低碳能源转变过程的《一刀两断(Clean Break)》一书的作者奥萨·格雷·戴维森(Osha Gray Davidson)说,德国的经验表明太阳能和风能可以满足高度工业化国家的用电需求。他说:“不同能源发电占比是关键的指标,目前德国每年28%的电力都来自可再生能源,对这样一个工业大国来说是非常了不起的。”

  戴维森认为,德国可以成为美国的榜样。他说:“德国经济中制造业所占比例高于美国,而且德国有8000万人口,远远高于像丹麦这样的国家,丹麦虽然可再生能源发电量比例更高,但该国工业化程度相对较低,人口也只有550万。”据美国联邦能源信息局提供的数据显示,美国目前约有10%的电力来自可再生能源。

  随着德国联邦政府颁布的《能源方案》,德国已经开启了雄心勃勃的能源转型之路。其目标为:到2050年,德国能源供应体系要发生根本性的变革,将传统发电(化石燃料发电)占总发电量80%的情况,转变为可再生能源发电占总量的80%,可再生能源将转变为德国能源供应的主要支柱,并配备上必要的电网、电厂和蓄电技术,最终形成安全、环保和可支付的能源供应体系。

  从80%到80%能源转型的道路,德国已然开始。
 

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