識別能源轉型的問題與挑戰:以德國為例(上)
發稿時間:2017-03-09 16:07:27 來源:《能源》雜誌 作者:朱彤
導讀:不是能源轉型的所有問題都構成最終的挑戰。隻有在可再生能源發展高比重階段仍然存在,真正影響和妨礙能源成功轉型的問題,才是真正的挑戰。德國能源轉型最終能否成功取決(jue) 於(yu) 其能否應對兩(liang) 大挑戰。
上篇
2000年以來,德國可再生能源發展一直保持較快增長速度。2000-2015年間,德國一次能源中可再生能源份額從(cong) 2.9%增加到12.5%,電力總消費中可再生能源份額從(cong) 6.2%增加到32.6%, 分別增加了3.3倍和4.3倍。德國也因此而成為(wei) 全球可再生能源發展的“模範生”。同時,德國能源轉型的“經驗與(yu) 啟示”成為(wei) 國內(nei) 學者關(guan) 注話題。
然而,當跟隨者在積極“借鑒”和“推進”時,作為(wei) “先行者”的德國已開始麵臨(lin) 可再生能源快速發展中暴露的種種問題。對跟隨者來說,總結經驗固然重要,但對可再生能源發展進程中存在的問題,以及未來將麵臨(lin) 何種挑戰研究更為(wei) 重要。遺憾的是,混淆“問題”與(yu) “挑戰”已經成為(wei) 當前德國能源轉型研究中的一個(ge) 普遍現象。
德國能源轉型的階段:從(cong) 1.0到4.0
德國可再生能源發展的最終目標是2050年實現總發電中可再生能源占80%以上。因此,目前德國可再生能源仍處於(yu) 發展的初期階段。發展初期階段所暴露出來的問題,大多是發展中的階段性問題,並不一定是影響可再生能源未來高比例發展目標的“挑戰”。因此,研究能源轉型“挑戰”的第一個(ge) “挑戰”就是如何區分“問題”與(yu) “挑戰”。也就是說,按照什麽(me) 樣的邏輯來區分“問題”與(yu) “挑戰”。
通常情況下,我們(men) 討論某個(ge) 研究主題時,不一定需要對“問題”和“挑戰”作細致的區分:發展中遇到的種種“問題”,多數也是繼續發展將麵對的“挑戰”。這裏之所以需要對“問題”和“挑戰”作細致分區,從(cong) 中識別出德國未來可再生能源發展麵對的真實挑戰,是由於(yu) 向可再生能源轉型這一主題特殊性使然。
可再生能源是與(yu) 化石能源截然不同的能源品種,兩(liang) 者之間差異遠遠大於(yu) 它們(men) 同作為(wei) 能源的共性。這種差異性,絕不僅(jin) 僅(jin) 體(ti) 現在一個(ge) “可再生”,一個(ge) “不可再生”這一方麵,更重要的是源自特性差異所導致的開發、利用和服務模式的不同。從(cong) 根本上說,是可再生能源作為(wei) “新”的能源與(yu) 現有能源係統的差異,以及由此產(chan) 生的衝(chong) 突和問題。
根據德國製定的可再生能源發展目標規劃,全國總發電中可再生能源發電的比重2020年達到35%,2030年達到50%,2040年達到65%,2050年達到80%以上。根據這四個(ge) 發展目標,筆者把德國能源轉型分為(wei) 1.0、2.0、3.0和4.0四個(ge) 階段。2015年,德國可再生能源電力在電力總消費比重為(wei) 32.6%。因此,目前德國處於(yu) 能源轉型1.0階段。
在能源轉型的四個(ge) 階段,會(hui) 出現不同的問題需要解決(jue) 。這些問題,有的隻存在於(yu) 1.0或2.0階段,並隨著應對措施的出台而消失;有的則可能是隨著可再生能源發展規模提升而新出現的。比如,風電和光伏發電成本高在能源轉型1.0階段可能是影響其發展的最大問題之一,但到了能源轉型3.0階段隨著風電和光伏發電成本進一步下降可能就不成為(wei) 問題了。因此,識別德國能源轉型的“真實挑戰”,就是從(cong) 能源轉型1.0階段出現的各種問題或者問題的背後,找出真正妨礙和影響未來轉型推進的真實因素。
當前德國能源轉型進程中的四大問題
在德國政府已經堅定繼續走可再生能源轉型之路的背景下,有些政府已經出台相關(guan) 措施有望解決(jue) 的問題,不應歸為(wei) 能源轉型的“問題”。比如德國電網與(yu) 可再生能源發展不相匹配的問題,政府不僅(jin) 已經意識到,而且從(cong) 2011年以來一直采取正確的方式解決(jue) 。
從(cong) 這個(ge) 角度看,當前德國能源轉型帶來的問題主要有四個(ge) :轉型成本高,煤電和碳排放量不降反增,可再生能源導致電力批發價(jia) 格持續下降的負麵影響,以及能源轉型所導致的財富不公平轉移和能源貧困問題。
1.向可再生能源轉型成本高且不斷增加
能源轉型的成本高且不斷增加可能是德國當前能源轉型麵臨(lin) 最主要問題。能源轉型的成本如何度量並無統一標準,但其最直接的成本首先是對可再生能源的補貼成本。德國零售電價(jia) 包含批發價(jia) 格、電網並網費、增值稅、碳稅、可再生能源附加費等要素。可再生能源附加費是用來補償(chang) 可再生能源電力的FIT超過市場批發電價(jia) 的差額,這一差額主要由德國居民用戶分攤。在2000年前後,德國開始征收附加費,由每千瓦時不足1歐分,到2015年增至6.3歐分/千瓦時。
風電、太陽能發電和生物質等可再生能源規模發電量的增加,以及可再生能源附加費的不斷上漲,兩(liang) 個(ge) 因素共同作用導致德國電價(jia) 持續上漲。據德國聯邦能源和水資源協會(hui) (BDEW)的統計數據,2000-2015年,德國平均居民電價(jia) 從(cong) 13.64歐分/千瓦時上升到29.46歐分/千瓦時,上漲幅度高達116%;同期企業(ye) 用電價(jia) 格從(cong) 6.04 歐分/千瓦時上漲到13歐分/千瓦時,漲幅為(wei) 194%。
隨著各類可再生能源電力規模的繼續擴張,未來向可再生能源轉型所累積的這一筆成本相當驚人!德國弗勞恩霍夫太陽能係統研究所(Fraunhofer ISE)2015年發布的一項研究顯示,為(wei) 實現2050年德國相比1990年減碳80%的能源轉型目標的累計總成本,在零碳價(jia) 和化石燃料價(jia) 格穩定的假定下為(wei) 5.34萬(wan) 億(yi) 歐元,考慮到未來實際碳價(jia) 不可能為(wei) 零,則實際成本將更高。
2.煤電和碳排放隨著可再生能源轉型的推進而增加
2014年,有關(guan) 德國能源轉型存在問題的焦點話題之一是,隨著可再生能源電力發展壯大,煤炭發電和CO2排放本應減少,但德國近幾年出現了褐煤發電和CO2排放不降反升的情況,隻是到了2014年才又比前幾年有所下降。對此,德國專(zhuan) 家的解釋是:一是因為(wei) 2011年德國關(guan) 閉17座核電站,導致煤電上升以填補核電關(guan) 閉所缺失的電力供應;二是因為(wei) 過去幾年溫室氣體(ti) 增長主要是由於(yu) 天氣冷特別冷,供暖需求增大,所以造成了溫室氣體(ti) 排放的增加,但2014年是曆史上最溫暖的一年,所以排放有所下降。
上述解釋有一定道理,但未必就是事實的全部。考察1990-2015年期間,可再生能源發電、褐煤發電和核能發電和CO2排放變化就可以發現,上述幾個(ge) 因素在階段變化趨勢上存在一定的相關(guan) 性,但變化拐點出現的時間結點並不一致。
首先,2011年關(guan) 閉核電不是褐煤發電增加重要原因。因為(wei) 1990年以來,褐煤發電雖然總體(ti) 呈現下降趨勢(從(cong) 1990年的171TW·h到2015年的155TW·h),但期間出現過兩(liang) 次反彈:第一次是1999~2007年,第二次是2009~2013年。而核電是2011年才開始大幅下降的。而且,伴隨著2011年核電的關(guan) 閉,可再生能源發電量也出現了加速增長,增速遠遠超過褐煤發電。
其次,褐煤發電量的增加,以及伴隨而來的碳排放反彈是現階段德國可再生能源加速發展的一個(ge) 必然結果,其作用機製源於(yu) 可再生能源發電,特別是光伏發電的波動性與(yu) 當前全額上網製度相互作用。德國在夏季白天利用越多的太陽能,則在夜間和冬季需要越多的煤電。
最後,目前看,褐煤發電,從(cong) 而碳排放不降反增的現象是德國能源轉型的一個(ge) 階段性特征,還是可再生能源發展所導致的一個(ge) 難以解決(jue) 的問題,還需要進一步觀察。
3.可再生電力大幅降低電力批發價(jia) 格對傳(chuan) 統電力公司負麵影響日益明顯
大量邊際成本為(wei) 零的可再生能源電力參與(yu) 德國電力市場競價(jia) ,使德國電力批發價(jia) 格一再下降。根據歐洲能源交易所(EEX)的數據,自2008年以來,德國和其他歐洲國家的基荷電力批發價(jia) 格進入下降通道,從(cong) 90歐元/兆瓦時左右下降到2014年年中不到40歐元/兆瓦時。然而,可再生能源電力導致的批發價(jia) 格大幅下降並沒有傳(chuan) 遞到零售價(jia) 格,因而不僅(jin) 沒給電力消費者帶來好處,反而產(chan) 生一些負麵影響。比如,批發價(jia) 格下跌直接降低了電力公司的盈利,加大化石燃料電廠的經營壓力;再比如,風電、光伏發電的大規模上網減少煤炭、天然氣等發電廠的運行時間,直接減少其發電收入。
在風能、太陽能發電條件好而用電需求不高的節假日和周末的白天,電力公司不得不根據法律全額收購可再生能源發電商發出的電,即使已經超出了市場需求;同時可再生能源發電商也願意發電,因為(wei) 可以獲得更多的補貼。這種情況下,市場就會(hui) 出現“負電價(jia) ”——電力公司給用戶消費電力提供補貼,因為(wei) 他為(wei) 避免電網崩潰做出了貢獻。但這些增加的支出最終需要由全體(ti) 消費者來承擔。2014年,德國的萬(wan) 聖節當天的電力交易價(jia) 格為(wei) “-20歐元/萬(wan) 千瓦”。
4.能源轉型所引發的財富轉移和公平問題
因推動可再生能源發展的支持政策所引發的財富在不同主體(ti) 或階層之間轉移,以及能源貧困也是當前德國能源轉型的一個(ge) 不可忽視的問題。德國可再生能源支持政策除了投資補貼外,主要采取以可再生能源附加費形式的電價(jia) 補貼方式。這一機製安排來自德國《可再生能源法》。該法規定各類可再生能源上網的“固定價(jia) 格”(FIT),並要求電網運營商必須優(you) 先收購全部可再生能源發電量。可再生能源發電商通過競價(jia) 方式產(chan) 生的上網“市場價(jia) 格”與(yu) “固定價(jia) 格”之間的價(jia) 差,由“可再生能源附加費”來彌補。
同時,為(wei) 了確保德國工業(ye) 競爭(zheng) 力,德國法律允許工業(ye) 用戶不承擔分攤可再生能源附加費義(yi) 務,高耗能大企業(ye) 也獲得減少繳納可再生能源附加費的“豁免權”。此外,為(wei) 加快光伏發電發展,自發自用的屋頂光伏也可以免交可再生能源附加費。因此,可再生能源附加費主要由居民用戶來分攤。由於(yu) 德國能源轉型的大部分成本都是由居民用戶承擔,導致居民用電不斷飆升,由此產(chan) 生了政策所引發的能源貧困和收入再分配問題。
一方麵,可再生能源附加費不斷增加所導致的德國居民電價(jia) 不斷上漲,使數百萬(wan) 德國家庭麵臨(lin) 電貧困的威脅;另一方麵,政府的養(yang) 老金和社會(hui) 福利卻沒有相應調整,這使可再生能源附加費的每次上漲都成為(wei) 低收入消費者的威脅。
可再生能源附加費居高不下的原因,一方麵是由於(yu) 德國電力批發價(jia) 格隨著可再生能源電力規模增加而持續走低,導致批發價(jia) 格與(yu) 法定“固定價(jia) 格”之間的價(jia) 差擴大;另一方麵是因為(wei) 隻需繳納0.05歐分附加費的德國企業(ye) 越來越多,導致繳費企業(ye) 基數縮小。據估計,2014年未被豁免的企業(ye) 及居民將替這些獲得“豁免權”的高耗能企業(ye) 每度電多承擔2.2歐分的附加費。 因此,可再生能源政策實際上導致了收入的再分配:從(cong) 承擔可再生能源附加費分攤的居民和企業(ye) 流向未承擔附加費義(yi) 務的企業(ye) 和自發自用屋頂光伏用戶。
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