曹石亞,王乾坤

(國網(wǎng)能源研究院,北京 100052)

德國《能源戰(zhàn)略2050》要點及對我國可再生能源發(fā)展的啟示

曹石亞,王乾坤

(國網(wǎng)能源研究院,北京 100052)

2010年9月28日,德國聯(lián)邦經濟與技術部發(fā)布了《能源戰(zhàn)略2050—清潔、可靠和經濟的能源系統(tǒng)》報告,提出了德國至本世紀中葉能源發(fā)展路線圖。本文梳理了該能源戰(zhàn)略的要點,重點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、可再生能源經濟性等方面深入分析了我國和德國各自的特點,以期對我國可再生能源的發(fā)展提供啟示。

德國;能源;啟示

作為經濟總量全球排名第四的歐盟國家,德國近年來在優(yōu)化調整能源結構、推進節(jié)能減排方面取得了舉世矚目的成績。2010年9月28日,德國聯(lián)邦經濟與技術部發(fā)布了《能源戰(zhàn)略2050—清潔、可靠和經濟的能源系統(tǒng)》報告,提出了德國至本世紀中葉能源發(fā)展路線圖。本文梳理了該能源戰(zhàn)略的要點,重點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、可再生能源經濟性等方面深入分析了我國和德國各自的特點,以期對我國可再生能源的發(fā)展提供啟示。

一、德國《能源戰(zhàn)略2050》概述

為了實現(xiàn)到2050年溫室氣體減排80%以上(以1990年為基準)的目標,確保本國安全、清潔、經濟的能源供應,德國《能源戰(zhàn)略2050》明確了以發(fā)展可再生能源為核心,建設適應可再生能源規(guī)?；l(fā)展的智能電網(wǎng)的未來能源戰(zhàn)略,如表1所示。

表1 德國可再生能源發(fā)展目標

二、德國《能源戰(zhàn)略2050》要點

(一)具有成本效益地發(fā)展可再生能源

經過近二十年的發(fā)展,可再生能源已經逐漸成為德國能源電力結構中的重要組成部分。該報告指出在未來發(fā)展可再生能源過程中要避免付出過大的經濟代價,將通過一系列政策措施鼓勵可再生能源的發(fā)展,具體包括:為虛擬電廠引入市場溢價或一致性獎勵;進一步發(fā)展全國范圍內的均衡機制,促進需求響應發(fā)電和使用可再生能源電力;進一步發(fā)展綠色電力市場,在不提高可再生能源附加費的情況下加強市場和系統(tǒng)的融合。

(二)加快海上電網(wǎng)的規(guī)劃與建設

海上風電被列為德國風電產業(yè)未來發(fā)展的重點,2020年、2030年海上風電裝機容量規(guī)劃目標分別達到1000萬千瓦和2500萬千瓦。為了確保海上風電的安全可靠送出,實現(xiàn)在歐洲大電網(wǎng)范圍內的消納,德國將加強與北海沿岸國家合作,加快規(guī)劃和建設海上輸電電網(wǎng)。同時,加強海上風電場群集中并網(wǎng)模式研究,降低工程成本,提高電網(wǎng)對并網(wǎng)風電的控制能力,提高技術經濟性。

(三)加快高壓電網(wǎng)的規(guī)劃與建設

目前德國電源分布大多接近負荷中心,但未來,德國將大力發(fā)展海上風電,海上風電多分布在北海和波羅的海,需要將北部風電輸送到西部和南部的負荷中心,這對電網(wǎng)的電壓等級提出了更高的要求。該報告指出,德國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。2011年,德國將制定《2050年目標電網(wǎng)規(guī)劃》,其中就包括縱貫南北的超高壓骨干網(wǎng)架規(guī)劃及示范工程建設內容。

(四)加快跨國互聯(lián)大電網(wǎng)的建設

隨著太陽能光伏發(fā)電、風電,特別是海上風電的大規(guī)模發(fā)展,德國電網(wǎng)對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性。為此,該報告將建設跨國聯(lián)絡線、融入歐洲大電網(wǎng)作為未來四十年德國電網(wǎng)規(guī)劃與建設的重點內容之一。德國跨國互聯(lián)電網(wǎng)建設的遠期目標是充分利用挪威、奧地利、瑞士等國的水電調峰資源。

(五)積極增加電網(wǎng)儲能容量

該報告提出的儲能技術發(fā)展具體措施包括:從中期看,考慮技術和經濟參數(shù),挖掘德國國內抽水蓄能的開發(fā)潛力;從長期看,要充分利用國外抽水蓄能電站的調峰能力;加強新興儲能技術的研究(如壓縮空氣儲能、儲氫、甲烷制氫、電動汽車電池),并做好其大規(guī)模商業(yè)應用的可行性研究。

(六)加快推進智能電網(wǎng)建設

該報告提出的智能電網(wǎng)建設具體措施包括:政府將推動智能電表安裝,確保采用最新技術和工藝;修改智能電表接入條例,要求聯(lián)邦網(wǎng)絡署確定最低技術標準和智能電表接口;推進智能電網(wǎng)示范項目,研究和測試基于信息通信技術的能源系統(tǒng)。

(七)保障電網(wǎng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力

德國能源署研究表明,為保證未來大規(guī)模風電輸送要求,需要新建3600公里的高壓輸電線路,并對原有輸電線路進行升級改造,初步預計未來10年至少需要投資130億歐元。為了確保電網(wǎng)運營商擁有充足的資金用于電網(wǎng)擴建項目,并保護其投資電網(wǎng)建設的積極性,德國政府將考慮修改完善相關管理辦法,提高電網(wǎng)運營商的收益。該報告指出,政府將充分認可電網(wǎng)運營商進行電網(wǎng)擴建所付出的成本;提高超高壓電網(wǎng)及應用新技術的投資收益率;制定質量準則和懲罰措施,獎勵電網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展,激勵對電網(wǎng)的升級改造。

三、德國《能源戰(zhàn)略2050》對我國可再生能源發(fā)展的啟示

(一)加強統(tǒng)一規(guī)劃,使可再生能源與電力系統(tǒng)協(xié)調發(fā)展

1.在可再生能源與電源的統(tǒng)一規(guī)劃方面,《德國能源戰(zhàn)略2050》提出在未來必須審查可再生能源供應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,以滿足大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)的調峰需求;同時,提高常規(guī)電源運行的靈活性,促進采用CCS技術的高效化石燃料發(fā)電廠的建設,并優(yōu)先發(fā)展熱電聯(lián)產電站。近年來,為適應可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模和發(fā)電量的不斷提高,德國不斷優(yōu)化電源結構,積極發(fā)展具有深度調峰能力的燃氣機組、抽水蓄能等快速調節(jié)機組。截至2009年底,德國具備良好調峰性能的裝機容量達到 3860萬千瓦,占總裝機容量的比重為25.2%,其中氣電2310萬千瓦,水電 1030萬千瓦,油電520萬千瓦。煤電裝機比重為33.7%。

反觀我國,截至2010年底,火電裝機容量達到7.07億千瓦,占總裝機容量的73.4%。具備良好調峰性能的抽水蓄能電站等裝機容量較低。由于可再生能源發(fā)電出力特性不如常規(guī)電源,其裝機規(guī)模需要與其他電源的調節(jié)能力以及系統(tǒng)調峰電源的規(guī)模相匹配。因此,我國必須優(yōu)化電源結構,在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下,充分利用其他電源的調節(jié)能力,以解決可再生能源大規(guī)模發(fā)展帶來的系統(tǒng)調峰問題。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,選擇開發(fā)技術經濟條件較好的抽水蓄能電站進行開發(fā)。在天然氣供應有保障、電價承受能力強的地區(qū),建設一定規(guī)模的燃氣電站。在不具備抽水蓄能和燃氣電站規(guī)?；l(fā)展的地區(qū),建設高效燃煤機組,參與系統(tǒng)調峰。

2.在可再生能源與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃方面,《德國能源戰(zhàn)略2050》提出所有電網(wǎng)運營商每年提交發(fā)展計劃,以形成全國電網(wǎng)十年升級改造計劃,并且基于該計劃,政府將提交聯(lián)邦電網(wǎng)規(guī)劃。德國能源署開展了“電網(wǎng)研究Ⅰ、Ⅱ”,針對2015年和2020年及以后風電等可再生能源的發(fā)展規(guī)劃分兩期對電網(wǎng)的適應性和建設改造進行了系統(tǒng)研究,重點研究可再生能源大規(guī)模發(fā)展情況下電網(wǎng)的中、長期規(guī)劃和應對可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的措施等。

我國可再生能源發(fā)展偏重以資源定規(guī)劃,在鼓勵大規(guī)模開發(fā)可再生能源的同時,對其送出和消納問題重視不夠。可再生能源發(fā)電并網(wǎng)迫切要求加快建設具有大容量、高效率、遠距離輸電能力,依托信息、控制和儲能等先進技術的堅強智能電網(wǎng),使可再生能源電力在更大范圍內應用。因此,我國應加強可再生能源發(fā)電與電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和有序開發(fā),突出堅強智能電網(wǎng)建設的引領作用。堅強智能電網(wǎng)能夠顯著提高我國電網(wǎng)對風電等間歇性能源接入的適應性以及運行控制的靈活性,增強電網(wǎng)優(yōu)化配置資源能力和抵御事故風險能力。

3.在可再生能源與需求側的統(tǒng)一規(guī)劃方面,德國非常重視電力需求側管理?！兜聡茉磻?zhàn)略2050》提出進一步發(fā)展全國范圍內的均衡機制,促進需求響應發(fā)電和使用可再生能源電力;進一步發(fā)展綠色電力市場,在不提高可再生能源附加費的情況下加強市場和系統(tǒng)的融合;推動智能電表安裝,并確保采用最新技術和統(tǒng)一標準。

我國在需求側管理方面已開展了一些工作,但需求側管理的長效發(fā)展機制尚未建立,對電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶等需求側實施主體的激勵政策不足。借鑒國外經驗,我國應進一步加強需求側管理,健全法律法規(guī),完善財政、稅收、投融資政策;綜合考慮電網(wǎng)企業(yè)促進節(jié)能節(jié)電所產生的社會效益,推動電網(wǎng)企業(yè)實施需求側管理的積極性;通過技術手段、激勵政策等指導用戶合理使用可再生能源電力,由此實現(xiàn)可再生能源發(fā)電與整個電力系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展。

(二)加快堅強智能電網(wǎng)建設,適應大規(guī)?？鐓^(qū)輸電和可再生能源發(fā)電并網(wǎng)

目前德國電源分布大多接近負荷中心,隨著距離負荷較近的優(yōu)質可再生能源資源(主要指風能資源)開發(fā)殆盡,德國風能資源開發(fā)也有遠離西部和南部負荷中心的趨勢,未來風電發(fā)展將通過更高電壓線路輸送,需要全國堅強電網(wǎng)的支持?！兜聡茉磻?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;加強北海電網(wǎng)及近海電網(wǎng)互聯(lián);將德國電網(wǎng)與歐洲電網(wǎng)互聯(lián)。

我國可再生能源資源分布集中度高、與負荷中心呈逆向分布,而且本地消納規(guī)模有限。目前,我國電力供需以分省“分區(qū)平衡”為主,跨區(qū)輸電能力不能適應可再生能源大范圍消納的需要。“三北”地區(qū)風電、西南地區(qū)水電等可再生能源必須依托跨區(qū)電網(wǎng)遠距離外送,擴大消納范圍、增加開發(fā)規(guī)模。研究表明,2020年全國風電開發(fā)規(guī)模1.5億千瓦左右;新疆、甘肅、內蒙古、吉林的開發(fā)規(guī)模約8000萬千瓦,其中跨省區(qū)外送約6200萬千瓦,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,形成若干條采用先進特高壓技術的跨區(qū)域輸電通道,推進堅強智能電網(wǎng)建設,全面支撐大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)展。

(三)進一步提高可再生能源發(fā)電競爭力

可再生能源發(fā)展到一定規(guī)模后,除了技術問題,還需要考慮經濟性。《德國能源戰(zhàn)略2050》提出具有成本效益地擴大可再生能源,包括上網(wǎng)電價激勵政策、全國范圍內的成本分攤機制等。

我國可再生能源發(fā)展從起步階段向規(guī)模發(fā)展邁進,“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比重11.4%的約束性指標。因此,如何通過政策激勵等手段,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題。目前全額保障性收購可再生能源的實施細則尚未出臺,需要加快明確與完善,以保障電力系統(tǒng)的安全性與整體經濟性。此外,目前我國對可再生能源開發(fā)的激勵政策側重于發(fā)電環(huán)節(jié),對輸電環(huán)節(jié)、常規(guī)電源輔助服務激勵不足,對其他電源為風電等可再生能源發(fā)電提供的輔助服務(調峰、調頻等)還沒有建立完善的定價和補償機制等。建議政策制定者應關注可再生能源發(fā)電對電網(wǎng)建設運行成本、對其他電源的效率和效益的影響等問題。

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

[2]張運洲,白建華.發(fā)展清潔能源——構建現(xiàn)代能源產業(yè)體系重要一步[N].人民日報,2011-02-14(23).

[3]尹明.中德風電發(fā)展的比較與分析[J].電工技術學報,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,國網(wǎng)能源研究院工程師;王乾坤,男,國網(wǎng)能源研究院工程師。

(責任編輯:李瀟雨)