本文首發《國際石油經濟》2016年5月，發表時有刪節。這裏發布的是未刪節版。

　　【摘要】從(cong) 當前積極推進能源轉型的國家看，德國和美國是兩(liang) 個(ge) 具有典型性的國家。本文從(cong) 能源轉型的核心動機，轉型方向，轉型成本，轉型的過渡能源選擇。以及電力係統轉型等五個(ge) 方麵對兩(liang) 國當前的能源轉型進程進行了比較分析。分析表明，德國和美國能源轉型既有共同點，也有差異性，其差異性主要源於(yu) 能源轉型的核心動機差異和治理結構差異。

　　近年來，在應對全球氣候變化成為(wei) 國際主流議題的大背景下，以大力發展可再生能源替代化石能源為(wei) 主要內(nei) 容的能源轉型(energy transition)已成為(wei) 很多國家能源政策的重要內(nei) 容。而德國和美國無疑是其中的兩(liang) 個(ge) 有代表性的國家。德國和美國推動的新一輪能源轉型實踐表明，國家能源轉型路徑不存在唯一性，不同國家的能源轉型既有共同點，也有差異性。我國近年來頒布了一係列促進可可再生能源發展的政策，可再生能源發展規模和速度均居世界各國前列，但與(yu) 德國和美國的相比，無論是在能源轉型的戰略重視程度，還是能源轉型政策的係統性等方麵都還存在很大差距。因此，深入理解和把握德國和美國能源轉型的共同點和差異性，對我國製定一個(ge) 既反映國家能源轉型一般規律，又充分體(ti) 現中國國情的國家能源轉型戰略有著不可替代的作用。

　　一、能源轉型的核心動機有所不同

　　一個(ge) 國家主動推進能源轉型的“動機”，通常有確保能源安全、改善環境問題，或創造新的工業(ye) 競爭(zheng) 優(you) 勢，等等。然而，哪一個(ge) 是能源轉型的“最核心”動機呢?從(cong) 德國和美國能源轉型實踐看，美國能源轉型的核心動機一直非常明確，那就是改善能源安全，降低對進口能源的依賴，環境保護等其他動機的地位是次於(yu) 能源安全動機的;相反，德國能源轉型動機中，環境保護一直明顯居於(yu) 最主要地位，盡管能源安全動機對德國也非常重要。

　　1. 德國能源轉型的核心動機是大氣與(yu) 環境保護

　　2011年6月6日，德國聯邦議院決(jue) 定將德國能源政策的三個(ge) 政策目標——能源安全、負擔得起的能源、與(yu) 環境兼容的能源供應——作為(wei) 指導其能源轉型的指南。因此，理論上，能源供應的安全、可負擔和環境兼容均可視為(wei) 德國能源轉型的重要動機。

　　然而，從(cong) 2000年以來德國能源轉型進程看，能源供應安全動機當然一直是重要動機，但環境友好的能源供應近年來已經逐漸超過供應安全動機成為(wei) 能源轉型的核心動機。

　　為(wei) 了使能源轉型與(yu) 環境兼容、安全並且可負擔，德國製定了能源轉型的總體(ti) 目標和分層目標，並把大力發展可再生能源和提高能源效率作為(wei) 推進德國能源轉型的兩(liang) 大支柱。2000年以來，德國可再生能源在能源結構中地位日益提升：可再生電力消費的比重從(cong) 2000年的6.2%增加到2014年的27.8%，終端能源消費中可再生能源占比提高到12%。

　　顯然，大力可再生能源發展既與(yu) 環境保護動機有關(guan) ，也與(yu) 能源供應安全動機有關(guan) 。一方麵，與(yu) 化石能源相比，可再生能源沒有汙染物和溫室氣體(ti) 排放;另一方麵，可再生能源都是本地化能源，對石油和天然氣主要依靠進口的德國來說，用可再生能源替代化石能源有明顯的“能源安全”效應。可以想象的是，當2050年德國實現終端能源消費中60%來自可再生能源時，能源安全狀況必然大為(wei) 改觀。

　　如果說大力發展可再生能源是環境保護與(yu) 能源安全雙重動機驅動的，那麽(me) 德國決(jue) 定2022年之前完全淘汰核能的政策走向隻能理解為(wei) 環境動機日益重要，並成為(wei) 能源轉型核心動機作用的結果。因為(wei) 核能發展對改善德國能源對外依賴程度明顯有積極作用。也就是說，德國政府和公眾(zhong) 把與(yu) 降低核事故和核廢料處理的事故風險有關(guan) 的環境問題放到了比“供應安全”問題具有更為(wei) 優(you) 先的位置。

　　事實上，德國核能退出政策也經曆了“過山車”式的變化。2002年，作為(wei) 綠黨(dang) 關(guan) 鍵的政治要求，施羅德聯合政府與(yu) 該國四大電力公司達成協議，決(jue) 定到2022年關(guan) 閉所有核電站。2009年大選保守的自由主義(yi) 聯盟上台後，默克爾政府於(yu) 2010年10月否決(jue) 了這一協議，計劃將核電站的使用壽命延長到2036年。2011年3月，日本福島核事故後“劇情”被默克爾再次逆轉。此後，德國議會(hui) 決(jue) 定2011年8月之前關(guan) 閉8座電廠，到2022年之前完全退出。

　　同樣，出於(yu) 對大規模單一種植所導致的“生物多樣性”損失的擔憂，德國近年來對生物燃料的支持力度有所下降，比如，2006年開始，德國政府開始逐步取消生物燃料的稅收優(you) 惠政策以來，生物燃料產(chan) 量開始趨於(yu) 下降。從(cong) 2007年的曆史最高水平3180百萬(wan) 噸油當量下降到2014年2684百萬(wan) 噸油當量，下降幅度為(wei) 15.6%。

　　2. 美國能源轉型的核心動機是能源安全

　　美國可再生能源和清潔能源發展的目的一致非常明確，那就是減少對進口能源的依賴，確保能源安全。可以說，美國能源轉型的核心動機始終是追求能源獨立，確保能源安全。因此，美國政府很早就出台了生物燃料發展的鼓勵政策。比如，1978 年《能源稅收法案》就規定全國汽油中添加10%的乙醇。《1980年能源安全法案》引入貸款擔保等融資機製，鼓勵乙醇燃料和太陽能等新能源發展;同時規定從(cong) 1980年3月1日起，對石油公司利潤征收50%的暴利稅，主要用於(yu) 研究和開發新能源。卡特政府甚至更為(wei) 激進，1979年成立的“國有”的美國合成燃料集團，聯邦政府連續5年為(wei) 其提供了200億(yi) 美元作為(wei) 啟動資金，向利用煤炭和頁岩生產(chan) 氣化和液化燃料的公司提供投資和貸款保證。所有這些舉(ju) 措，目的隻有一個(ge) ，就是替代國內(nei) 石油的消費，增加國內(nei) 石油替代能源的生產(chan) ，減少對進口石油的依賴。

　　從(cong) 20世紀70年代末到現在，美國為(wei) 實現“能源獨立”而推動的能源轉型主要依靠如下四個(ge) “支柱”：一是大力發展生物燃料，以減輕交通燃料對石油產(chan) 品的依賴;二是鼓勵清潔能源和非常規化石能源的發展，包括核電、頁岩氣、煤層氣以及煤炭清潔利用等;三是提高能源效率;四是積極推動風能、太陽能等可再生能源發展。

　　總體(ti) 上，生物燃料和可再生能源都是在2000年以後才開始出現加速發展態勢。而且，在“頁岩氣革命”效果顯現之前，上述應對措施對於(yu) 降低美國石油進口依賴方麵沒有產(chan) 生實質性影響。2005年開始，作為(wei) 美國“頁岩氣革命”的結果，美國石油進口量開始觸頂回落。到2013年，美國石油進口量比2005年減少近40%，極大地改善了美國石油安全狀況。

　　事實上，正是因為(wei) 美國能源獨立和能源安全狀況有了實質性的改變，美國聯邦政府在氣候變化問題上的立場才逐漸從(cong) 消極走向積極。盡管美國不少州政府在發展可再生能源應對氣候變化問題上行動積極，但在聯邦政府層麵，直到2008年奧巴馬總統任期開始，才開始表示美國要在氣候變化方麵“擔當領導責任”。

　　奧巴馬在總體(ti) 競選期間就承諾，到2020年把美國的溫室氣體(ti) 排放減少到1990年的水平，到2050年在此基礎上再減少80%。2013 年6 月25 日，美國發布了《總統氣候行動計劃》，標誌著美國聯邦政府層麵上“氣候沉默”時代的曆史性終結。

　　不過，即使美國政府在氣候問題上的立場發生了逆轉，也不意味著美國能源轉型的核心動機變成了“環境問題”。事實上，美國能源轉型的核心動機依然是能源安全。因為(wei) 美國政府並沒有把能源轉型的“重擔”全部托付給可再生能源，相反，在其向能源轉型戰略中，天然氣、核電和煤炭清潔化仍居相當重要的地位。

　　二、能源轉型核心動機差異導致轉型方向與(yu) 路徑不同

　　德國和美國不同能源轉型戰略的形成當然與(yu) 其能源資源條件密切相關(guan) ，但從(cong) 實踐看，這種各具特色的能源轉型首先是不同核心動機推動的結果。同時，考慮到這種差異性，如果用不同“標準”來衡量兩(liang) 國能源轉型的進展，我們(men) 會(hui) 得到隻用“可再生能源發展”這一單一標準評價(jia) 更為(wei) 豐(feng) 富的結論。

　　1. 向可再生能源轉型與(yu) 向清潔能源轉型

　　從(cong) 能源轉型目標看，德國與(yu) 美國的能源轉型區別非常明顯。德國政府明確提出“大力發展可再生能源”作為(wei) 能源轉型的方向，提出2050年終端能源消費中60%，總發電量中80%來自可再生能源，並希望最終實現100%可再生能源。相比之下，美國雖然不斷有研究機構發布研究成果稱，2050年美國有望實現“100%可再生能源”供能，[①]美國能源部和一些州也在一些小鎮做“100%可再生能源供能”的小範圍實驗，但美國政府至今沒有提出以“可再生能源”作為(wei) 唯一或最主要方向的能源轉型戰略。

　　迄今為(wei) 止，美國政府最為(wei) “大膽”的能源轉型目標，是奧巴馬總統在2011年國情谘文演講中提出的，即到2035年，美國80%的電力將來自可再生能、天然氣和核能共同構成的清潔能源。基於(yu) 此，我們(men) 認為(wei) ，德國能源轉型核心特征是“可再生能源轉型”，美國能源轉型則是“清潔能源轉型”。

　　德國和美國的差異化能源轉型戰略首先是不同核心動機驅動的結果。在“環境問題”(包括氣候變化)這一核心動機的驅動下，德國可再生能源發展的速度遠遠超過美國和其他國家。而且，在環境動機驅使下，德國政府甚至在2011年做出2022年前關(guan) 閉所有核電站的政策選擇。而在美國政府那裏，能源安全動機始終是其能源轉型的首要和核心動機。20世紀80年代以來，美國始終圍繞降低對石油進口依賴，改善能源安全為(wei) 目標，製定稅收和補貼政策，大力推動國內(nei) 非常規油氣開發和風電、太陽能、地熱等可再生能源發展，走出了有美國特色“清潔能源”轉型之路。

　　2. 從(cong) 非水電可再生能源發展看，德國能源轉型進展遠超美國

　　如果用可再生能源發展程度為(wei) 度量尺度，德國能源轉型的“成效”非常明顯，其進展遠遠超過美國。各國度量可再生能源發展經常用的指標是“非水電可再生能源占總發電量比重”，[②]這或許是因為(wei) 可再生能源利用的最核心方式就是發電。不過，我們(men) 認為(wei) ，從(cong) 能源轉型的含義(yi) 看，用“非水電可再生能源在一次能源消費中的比重”這一指標更能客觀反映2000年以來兩(liang) 國能源轉型的進展。

　　從(cong) 圖1可知，相對指標看，2000年德國和美國非水電可再生能源發展的起點基本相同：德國一次能源消費中非水電可再生能源份額為(wei) 0.84%，同年美國為(wei) 0.76%。但此後由於(yu) 兩(liang) 國關(guan) 於(yu) 可再生能源發展的政策力度和實施方式不同，美國與(yu) 德國的差距迅速拉大。2014年，德國一次能源消費中，非水電可再生能源比重迅速增加到10.2%，十四年增加了11倍多，而同期美國這一比重僅(jin) 為(wei) 2.8%，增加了2.7倍。美國與(yu) 德國在這一指標上的差距擴大到7.4個(ge) 百分點。

　　因此，從(cong) 可再生能源發展看，德國毫無疑問是能源轉型成功的“典範”，並成為(wei) 世界很多國家學習(xi) 的樣板。

　　3. 從(cong) 清潔能源發展看，德國近年來開始落後於(yu) 美國

　　德國能源消費中可再生能源份額迅速增加，並遠遠領先於(yu) 美國，說明德國能源轉型戰略實施的成功，戰略目標與(yu) 實施路徑及相關(guan) 政策匹配度高。不過，用可再生能源發展程度來衡量能源轉型進展，結論顯然對德國有利。因為(wei) 德國能源轉型就是以“可再生能源發展”為(wei) 導向的。因此，如果我們(men) 用與(yu) 描述美國能源轉型戰略的“清潔能源”發展程度指標來比較兩(liang) 國能源轉型進展，結論會(hui) 有什麽(me) 樣的變化呢?(圖2)

　　首先，兩(liang) 國一次能源消費中，清潔能源的比重都呈現上升趨勢，但美國的增長幅度超過德國：美國清潔能源份額從(cong) 2000年的37.2%上升到2014年43.9%，增加了6.7%;德國清潔能源份額從(cong) 2000年的35.5%上升到2014年的39.3%，增加了3.8%。

　　其次，2000-2014年，美國和德國清潔能源發展曾經交替領先。2000-2003年年間，美國一次能源中清潔能源份額領先德國;2003-2010年德國清潔能源份額繼續上升，並領先於(yu) 美國，而美國同期經曆了先降後升的變化;2010年後，美國清潔能源份額領先德國。

　　第三，2010年以後，美國與(yu) 德國清潔能源發展開始再次出現分化：美國份額加速上升，而德國初步顯示出緩慢下降的態勢，兩(liang) 者差異有進一步擴大趨勢。2014年德國清潔能源份額比美國低4.6個(ge) 百分點。

　　總之，從(cong) “清潔能源”標準看，美國能源轉型進展快於(yu) 德國。這同樣說明了美國清潔能源轉型戰略及其實施的成功。美國清潔能源份額增長的原因主要有兩(liang) 個(ge) ：一是是2006年以後美國“頁岩氣革命”成功;二是在此期間美國非水電可再生能源的加速發展，特別是風電和地熱。

　　三、“過渡能源”選擇是國家能源轉型的必備要件

　　從(cong) 當前全球能源轉型的大背景和動機看，能源轉型的終極目標是實現能源體(ti) 係從(cong) 基於(yu) 不可再生的化石能源和核能的體(ti) 係轉向可再生、可持續能源體(ti) 係。對世界多數國家而言，這一終極目標的實現需要相當長的時間內(nei) 能源轉型的持續推進，可能需要上百年的時間，一些國家可能需要更長的時間。因此，在通向終極目標的進程中，選擇恰當的、符合本國實際的過渡能源就成為(wei) 能源轉型的一個(ge) 必備“要件”。過渡能源的選擇不僅(jin) 關(guan) 係到一個(ge) 國家能源轉型順利推進，而且對能源轉型的成本高低有著重要影響。

　　1. 美國能源轉型明確以核能和天然氣為(wei) 過渡能源

　　美國的“清潔能源”轉型戰略，明確將天然氣和核能作為(wei) 通向“可再生、可持續”能源體(ti) 係的過渡能源。這是美國現階段以清潔能源為(wei) 導向的能源轉型戰略下的一個(ge) 必然選擇，同時是美國在能源安全動機驅動下，長期鼓勵“非常規能源”的開發的結果。

　　2000年以來，天然氣和核能在美國向“清潔能源”中起到了非常重要的作用。2000-2014年年間，天然氣份額從(cong) 26%增加到30.2%，增長了4.2%;核能份額從(cong) 7.8%增加到8.3%;非水電可再生能源從(cong) 0.76%增加到2.83%，增加了2.09%。同期煤炭和石油的份額穩步下降，其中石油份額從(cong) 38.2下降到36.4%，煤炭從(cong) 24.6%下降到19.7%(見圖3)。因此，美國在水電份額有所下降，非水電可再生能源增加份額也不大的情況下，天然氣份額的大幅上升和核電份額的穩中有升，確保了美國清潔能源轉型戰略的順利推進。同時，較低價(jia) 格的天然氣份額增加對於(yu) 降低美國能源轉型成本和推進難度起到了關(guan) 鍵作用。

　　2. 德國取消核能作為(wei) 過渡能源妨礙了煤炭和石油下降趨勢

　　相比之下，德國能源轉型戰略是全力推進可再生能源發展，並力圖在2050年前使可再生能源成為(wei) 主導能源。其能源轉型戰略中不存在明確的“過渡能源”安排。然而，無論是否選擇，“過渡能源”都是能源轉型過程中的現實“需要”。因此，在沒有確定“過渡能源”及其配套政策，同時核能發展又被明確排除在外的情況下，市場會(hui) 主動選擇“性價(jia) 比”最好，但卻未必符合能源轉型大方向的過渡能源。

　　德國能源轉型戰略的三個(ge) 特征非常明顯：一是可再生能源份額增長迅速。一次能源消費中非水電可再生能源份額從(cong) 2000年的0.84%快速增長到2014年的10.2%;二是核能從(cong) 2011年宣布2022年前永久棄核之後，核能份額迅速下降。2000年核能占一次能源消費份額為(wei) 11.5%，2010年下降到9.9%，2011年快速減少到7.9%，2014年進一步減少到7.1%。三是天然氣的份額從(cong) 上升轉為(wei) 下降：從(cong) 2000年的21.5%增加到2005年的23.4%，然後轉為(wei) 趨勢性下降。2014年天然氣份額占一次能源消費比重為(wei) 20.5%。[③]

　　然而，德國可再生能源發展取得很大成績的同時，非清潔能源煤炭和石油的份額近年來卻有抬頭的趨勢。石油份額從(cong) 2000年從(cong) 38.9%穩步下降到2007年的34.6%之後，石油份額開始止跌反彈到2009年的37%。此後，2010-2014年，石油份額在2013年的34.8%至2014年的35.9%區間小幅反彈波動區間。煤炭份額從(cong) 2000年的25.6%下降到2009年的23.3%後開始止跌反彈。2014年份額雖然在2012年的近期高點25.4%基礎上再次有所下降，但2014年份額為(wei) 24.9%，仍高於(yu) 2009年的水平。可見，德國在加速向可再生能源轉型的過程中，由於(yu) 沒有選擇適當的過渡能源，同時將核能排除在未來能源結構之外，導致能源轉型過程中煤炭和石油等“非清潔”能源下降趨勢受阻。

　　德國能源轉型沒有主動選擇恰當“過渡”能源的不利影響還表現在褐煤發電難以下降，對德國電力清潔化和碳減排產(chan) 生不良影響。如圖5所示，2000-2014年，德國總發電量中非水電可再生能源份額從(cong) 5.4%快速增加到2014年的26.3%，同期，雖然硬煤發電下降較快(從(cong) 24.8%下降到17.8%)，但核能因為(wei) 政策原因也呈現快速下降趨勢(從(cong) 29.4%下降到15.8%)，天然氣發電份額從(cong) 2010年開始也停止增長勢頭轉而下降：從(cong) 2010年的14.1%下降到2014年的9.5%，四年下降了4.6個(ge) 百分點。

　　作為(wei) 清潔能源的核能和天然氣2010年以後加速下降，所帶來的缺口當然主要非水電可再生能源快速增加來彌補，還有褐煤發電份額反彈也彌補了部分缺口。從(cong) 2006年開始，褐煤發電下降勢頭趨於(yu) 平緩，到2010年褐煤發電份額甚至出現了明顯的反彈。2014年褐煤發電份額依然保持25.4%高位，超過2005年(24.8%)褐煤發電份額。

　　四、可再生能源政策強力推進程度與(yu) 居民電價(jia) 成正比

　　目前，無論是德國和美國，還是其他國家，發展可再生能源的一個(ge) 共同經驗是：通過法律或政策強力推動最有有效。這種強製政策大致分為(wei) 兩(liang) 類：一類是以德國為(wei) 代表的固定電價(jia) 上網政策(FIT)，即法律規定電網運營商有按照規定的電價(jia) 優(you) 先全額收購可再生能源電力並網的義(yi) 務;另一類是以美國為(wei) 代表的可再生能源配額製(RPS)，即法律規定電網運營商必須收購一定份額的可再生能源電力，但運營商可以選擇直接購買(mai) 可再生能源電力，也可以向其他購買(mai) 了超過可再生能源規定額度購買(mai) 可再生能源配額來滿足法律規定。

　　從(cong) 2000年德國第一部《可再生能源法》頒布，可再生能源強製上網(FIT)政策就在全國得到推廣實施。此後經曆多次修改，根據可再生能源發展進展不斷降低上網價(jia) 格和補貼額度。以FIT政策為(wei) 核心可再生能源促進政策極大地推動了德國非水電類可再生能源的發展。從(cong) 2000年到2014年，德國非水電可再生能源占德國發電量的比重從(cong) 5.4%迅速上升到26.3%，增加將近21個(ge) 百分點。

　　相比之下，美國以RPS為(wei) 核心的可再生能源政策，由於(yu) 不存在聯邦層麵統一的RPS，目前隻有30多個(ge) 州出台了各自的RPS政策。也就是說，美國RPS政策無論是政策實施的範圍和執行力度均弱於(yu) 德國FIT政策。因而非水電可再生能源發展與(yu) 德國相比，差距較大。2014年，美國非水電可再生能源電力占總發電量比重僅(jin) 為(wei) 6.3%。

　　然而，由於(yu) 光伏發電等可再生能源成本高於(yu) 市場價(jia) 格，政府政策強力推動可再生能源滲透率提高必然伴隨著補貼成本的增加。這方麵德國是一個(ge) 典型例子。德國迅速推進可再生能源導致的成本增加甚至比歐洲其他國家之和還多。根據金融時報的計算，德國可再生能源補貼的成本自2000-2014年累計高達1490億(yi) 歐元。2014年，消費者所承擔的可再生能源附加費從(cong) 2013年的5.3歐分/千瓦時增加到6.3歐分/千瓦時，增長近19%。如果以美國電價(jia) 度量，2014年德國電力的可再生能源附加費占同年美國居民零售平均電價(jia) 的68%。[④]

　　而且，以可再生能源附加費或其他形式存在的補貼最終將通過終端用戶電價(jia) 的上漲反映出來。

　　如圖6所示，2006-2014年年間，德國居民電價(jia) 從(cong) 18.9歐分/千瓦時上漲到29.4歐分/千瓦時，上漲幅度為(wei) 50%。而同期美國居民電價(jia) 從(cong) 10.4美分/千瓦時上漲到12.5美分/千瓦時，上漲幅度為(wei) 20%。從(cong) 電價(jia) 上漲幅度看，德國居民顯然承受了更多的能源轉型成本。

　　當然，居民電價(jia) 上漲程度與(yu) 一些特定因素有關(guan) ，比如傳(chuan) 輸網投資的增加，頁岩氣革命後，美國低價(jia) 天然氣發電份額上升等。但最基本的原因還是可再生能源份額上升導致補貼成本增加和電力市場扭曲程度增加。

　　美國曼哈頓研究所的羅伯特·布萊斯(Robert Bryce)的一項研究進一步證實，強製性的可再生能源政策的確會(hui) 增加能源轉型成本。該研究比較了采取可再生能源配額製(RPS)——即要求電網運營商購買(mai) 最低數量的可再生能源電力(包括風電和太陽能發電)——和沒有采用RPS的電價(jia) 和利率。研究發現，采用RPS製度的州多數表現出高電力成本模式。2010年，實施RPS製度的州居民電力平均價(jia) 格比未實施RPS製度的州高31.9%，商業(ye) 電價(jia) 高27.4%，工業(ye) 電價(jia) 高30.7%。2001-2010年的10年間，多數都實施了RPS製度的州的居民和商業(ye) 電價(jia) 增長速度都快於(yu) 為(wei) 實施RPS的州。 此外，對現有數據的分析還表明，多數實施RPS製度的州利率高於(yu) 未實施RPS製度的州。這在依賴煤炭的州表現更為(wei) 突出：2001-2010年年間，七個(ge) 實施PRS製度的州利率飆升了54.2%，是沒有實施RPS且同樣依賴煤炭的另外七個(ge) 州利率平均增幅的兩(liang) 倍多。而且，RPS強製執行速度越快的州，如俄勒岡(gang) 、加利福尼亞(ya) 和安大略州等，利率水平上漲越快。[⑤]

　　五、電力係統轉型對國家能源轉型至關(guan) 重要

　　無論是美國的“清潔能源”轉型，還是德國的“可再生能源”轉型，一個(ge) 主要的發展趨勢是：以風電和太陽能發電為(wei) 主的可再生能源比重日益增加，大量位於(yu) 用電側(ce) 的分布式小型發電設施出現。因此，傳(chuan) 統電力係統必須實現轉型，從(cong) 完全基於(yu) 化石燃料和集中控製的大型係統架構向包括大量小型燃料和分散控製的係統架構轉型，適應和容納波動性和間歇性的風電和太陽能發電。從(cong) 這個(ge) 角度看，電力係統轉型對能源轉型至關(guan) 重要，甚至決(jue) 定能源轉型的進程。

　　智能電網是電力係統轉型的重中之重。智能電網的建立不僅(jin) 是電力係統實現轉型的關(guan) 鍵，同時也為(wei) 電力行業(ye) 新型高效商業(ye) 模式轉變提供了技術基礎。通過可互操作的智能電網，從(cong) 發電、傳(chuan) 輸、配送、消費各環節的設施實現互聯，每個(ge) 與(yu) 電網連接的設備或裝置都如即插即用的應用程序一般被添加到控製係統中，形成具有全新結構和功能的綜合數據和電力網絡。並且，網絡中的各個(ge) 單元能夠靈活地實現重新“組合”和“匹配”，以實現高效、安全、可靠的電力服務。

　　德國和美國都充分認識電力係統轉型對能源轉型的重要性，以及智能電網在其中的核心作用。德國早在2008年就啟動了一個(ge) “E-Energy”項目，該項目希望探索一個(ge) 以ICT為(wei) 基礎的未來高效能源係統，通過實現能源的智能生產(chan) 、智能網絡、智能消費到智能儲(chu) 存，來應對能源和氣候問題。

　　圍繞E-Energy項目，德國啟動示範工程對智能電網的不同層麵進行了展示和研究。比如，在曼海姆，200家電力用戶對未來能源供應狀況進行了測試，並於(yu) 2010年底開始使用“能源管家”，對電力消耗進行調控，以實現省錢和環保兩(liang) 大目標。在庫克斯港，生產(chan) 型企業(ye) 和地方上的用電大戶積極參與(yu) 示範項目。如大型冷庫和遊泳場如果通過風力渦輪機發電，將會(hui) 節省大量電力，減輕電網負擔。在哈爾茨，新型的太陽能和風能預測係統得到應用，能對分散的可再生能源發電設備與(yu) 抽水蓄能式水電站進行協調，使其效果達到最優(you) 。項目參與(yu) 者認為(wei) ，盡管風力發電站的數量在不斷上升，但預計到2020年，該地區不需要再繼續建新的電網。在亞(ya) 琛，地區性的供電公司積極參與(yu) 示範項目。借助智能電表，500多家用戶能夠獲悉他們(men) 所用電力的來源和價(jia) 格，從(cong) 而進行最優(you) 選擇。

　　美國電力科學院早在1998年就提出要打造高可靠、完全自動化的美國電網。2002年，電科院正式提出“智能電網架構”研究項目，要求智能電網在功能上要適應未來數字化信息社會(hui) 對電能的高可靠性、高質量的要求;適應靈活的發、用電方式，滿足分布式、可再生能源發電接入和靈活的用戶供、用的需求;電網具有自適應糾正和自愈能力。2003年4月，美國能源部發布“Grid 2030”的遠景規劃，至2030年要使100%的電力通過智能電網輸送的目標。2004年1月，美國能源部發布“Grid 2030路線圖”，描繪美國未來電網的技術戰略。美國能源部提出的智能電網主要包括：分布式發電;可再生能源等;電力電子應用;電力市場;大係統安全穩定分析、控製;大係統優(you) 化;配網自動化;廣域信息量測、傳(chuan) 輸等。

　　2007年12月，美國國會(hui) 頒布了專(zhuan) 門的“智能電網法令”。[⑥]此後，美國智能電網發展上升到國家法律層麵，並有望獲得國家資金的持續支持。2008年11月，美國前副總統戈爾提出“統一國家智能電網”提案。2009年2月，美國國會(hui) 頒布“經濟複蘇與(yu) 再投資法案”，宣布未來兩(liang) 三年向電力傳(chuan) 輸部門投資110億(yi) 美元，主要用於(yu) 智能電網項目資助、標準製定、人員培養(yang) 、能源資源評估、需求預測與(yu) 電網分析等，並將智能電網項目配套資金的資助力度由2007年的20%提高到50%。2009年7月，美國能源部向國會(hui) 遞交了第一部“智能電網係統報告”，提出了一個(ge) 由20項指標組成的評價(jia) 指標體(ti) 係，分析了美國智能電網發展的現狀及麵臨(lin) 的挑戰。2009年9月，美國商務部長駱家輝在GridWeek大會(hui) 上宣布了NIST標準製定進展情況，明確了需要優(you) 先製定14個(ge) 方麵智能電網標準。

　　目前，美國已經開展了一些智能電網的試點項目和示範工程，一些企業(ye) 積極參與(yu) 其中。比如，在丹佛西北的小城伯爾德(Boulder)2008年成為(wei) 美國第一個(ge) 智能電網試點城市。該項目由Xcel能源公司牽頭，聯合另外7家科技、工程和軟件公司組成了“智能電網聯合會(hui) ”(Smart Grid Consortium)，共同投資1億(yi) 美元運作，采用風險和利益共享的自負盈虧(kui) 模式。主要內(nei) 容和特點包括：(1)通過即時讀表、及時反饋信息、分時計價(jia) 等幹預手段，觀察消費者用電行為(wei) 的變化;(2)讓消費者根據分時定價(jia) 的消息預設家用電器;(3)通過網絡由電力公司根據需要，遠程控製用戶家的空調和電熱水器的溫度。西弗吉尼亞(ya) 州的阿勒格尼電力公司(Al-legheny Energy)實施的“超級電路”項目(Super Circuit project)在電網中利用先進的監測、控製和保護技術，整合了生物柴油發電、能量儲(chu) 存及先進的計量基礎設施(智能儀(yi) 表)和通信網絡，以實現迅速地預測、確定並幫助解決(jue) 網絡問題。加州完成的第一階段試驗性200萬(wan) 戶小區先進電表係統(advanced metering infrastructure，AMI)的安裝，初步分析顯示，節省電力可達16%～30%。

　　從(cong) 德國和美國能源轉型實踐看，兩(liang) 國智能電網均處於(yu) 發展試點階段，重點是示範項目，標準製定。麵對波動性和間歇性大的光伏發電並網規模越來越大的現實，德國和美國主要還是通過管理和智能技術手段，提高電網局部靈活性和智能化程度來解決(jue) 可再生能源發展對電網的衝(chong) 擊。比如，德國的主要采取各種措施充分提高電力係統的靈活度，包括提高光伏和風力發電站以外其他發電廠的靈活性，利用歐洲電網互聯發揮其他國家電網間接儲(chu) 能作用，綜合利用儲(chu) 能、電動汽車、熱泵、智能電表等手段提高需求側(ce) 靈活性，必要時擴建電網等方式。

　　參考文獻：

　　德國聯邦經濟與(yu) 技術部：《德國的能源轉型：攜帶安全的、可支付的和環保的能源進入 2050 年》，2012年

　　郭基偉(wei) 、汪曉露：《德國能源轉型的經驗、挑戰及其啟示》，《全球科技經濟瞭望》，2014年1月，第72-76頁。

　　張小鋒、張斌：《淺析德國可再生能源法》，《中國能源報》，2014年4月28日，第5版。

　　蘇彤：《美國能源獨立戰略實施及其影響》，吉林大學2014年碩士論文

　　傑弗裏•法蘭(lan) 克爾、彼得•奧薩格：《美國90年代的經濟政策》，中信出版社，2004年

　　張揚：《解讀美國最新的智能電網政策》，《能源技術經濟》，2011年9月

　　薑南：《可再生能源配額製研究》，山東(dong) 大學碩士2007年學位論文，第15-16頁。

　　Robert Bryce. Maintaining the Advantage: Why the US Should Not Follow the EU's Energy Policies. Manhattan Institute.

　　https://www.manhattan-institute.org/html/eper_13.htm.

　　Robert Bryce. THE HIGH COST OF RENEWABLE-ELECTRICITY MANDATES. Manhattan Institute. https://www.manhattan-institute.org/html/eper_13.htm.

　　[①] 比如，美國落基山研究所發布《重塑能源》(盧安武著)一書(shu) 提出，美國到2050年可以實現能源100%來自可再生能源和天然氣，而且天然氣比重大大減少。2015年6月，斯坦福大學MarkZ.Jacobson教授領導的課題組在《能源與(yu) 環境科學》發布的研究成果指出，2050年美國實現100%可再生供能是可能的，並且在研究中給出了一份詳盡的“清潔化”路線圖。

　　[②]非水電可再生能源包括風能、太陽能、生物質能(含垃圾發電、汙水發電等)、地熱能等。

　　[③]2005-2014年趨勢性下降期間除了2010年一個(ge) 年份天然氣份額(23.2%)增加外。

　　[④] Robert Bryce. Maintaining the Advantage: Why the US Should Not Follow the EU's Energy Policies. Manhattan Institute. https://www.manhattan-institute.org/html/eper_13.htm.

　　[⑤] Robert Bryce. THE HIGH COST OF RENEWABLE-ELECTRICITY MANDATES. Manhattan Institute. https://www.manhattan-institute.org/html/eper_13.htm.

　　[⑥]作為(wei) 2007美國“能源獨立與(yu) 安全法案”的一部分。