德國：能源轉型評價(jià)及啟示

前不久，德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò )管理局（能源監管機構）發(fā)出警告：沒(méi)有俄羅斯天然氣，德國熬不過(guò)冬天。如果北溪一號天然氣管道不能恢復正常供氣或繼續限制流量，德國能源形勢可能會(huì )進(jìn)一步惡化。這意味著(zhù)因天然氣緊缺帶來(lái)的價(jià)格猛漲必然傳導到終端用戶(hù)。作為主要調節電源的燃氣發(fā)電受阻，難以配合新能源發(fā)電項目運行，電力的穩定供應將面臨很大風(fēng)險。更為悲觀(guān)的預測是，能源短缺的狀況會(huì )持續3~5年，成本繼續上升，德國正面臨由能源危機而引發(fā)的國家危機，歐洲最大的經(jīng)濟體將走向衰退。不難發(fā)現，這與德國長(cháng)期以來(lái)致力于能源清潔低碳轉型的目標背道而馳，令人扼腕嘆息。

（來(lái)源：微信公眾號“能源評論•首席能源觀(guān)”作者：張運洲）

多年來(lái)，德國的能源轉型被津津樂(lè )道，似乎已成為國際上的樣板，我國新能源補貼政策的研究制定也不難看到德國的影子。但自俄烏沖突發(fā)生以來(lái)，包括德國在內的歐洲國家經(jīng)歷了能源供給短缺、價(jià)格飆升的困局，也暴露了能源轉型的復雜性和長(cháng)期性?？v觀(guān)德國的能源轉型歷史，并對其實(shí)踐成果進(jìn)行分析評估，能為我國的能源電力高質(zhì)量發(fā)展提供有益鏡鑒。

能源轉型的先行者

德國是歐洲第一大經(jīng)濟體，一次能源消費總量從2005年的4.8億噸標煤降至2019年的4.3億噸標準煤（國際能源署數據），目前能源進(jìn)口依存度（凈進(jìn)口量與可用總能源的比率）約為64%，尤其在原油和礦物油產(chǎn)品方面，德國的進(jìn)口依存度高達97%，天然氣則為89%，煤炭為44%。自20世紀90年代起，德國推行能源轉型政策，2020年可再生能源發(fā)電量占比達到46%，在大國中位居前列。德國能源轉型的動(dòng)因主要源于三方面，一是20世紀70年代的石油危機使德國不堪重負，發(fā)展可再生能源可以實(shí)現就近供應，減輕經(jīng)濟負擔；二是應對氣候變化，降低溫室氣體排放量；三是降低化石能源的進(jìn)口依存度。經(jīng)過(guò)30多年的轉型實(shí)踐，德國的能源轉型取得了顯著(zhù)進(jìn)展，成為歐洲乃至世界的先行示例。德國的電力結構發(fā)生了重大變化，可再生能源發(fā)電量比例已由2000年的6%上升到2020年的46%，其中風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電量占2020年總發(fā)電量比重大于31%。德國還制定了2030年將可再生能源發(fā)電量提升至65%的目標。在需求側，德國一直推進(jìn)能效提升行動(dòng)，特別是在建筑領(lǐng)域，采取技術(shù)創(chuàng )新和政策措施等綜合手段持續改進(jìn)能效。有數據表明，德國在過(guò)去30年將能效提升了近30%。

風(fēng)電和光伏發(fā)電迅猛增長(cháng)

德國能源轉型成功的標志是風(fēng)電和光伏發(fā)電得到了迅猛增長(cháng)，占比持續上升，這主要取決于三個(gè)因素。

首先，此成果離不開(kāi)政府的強力推動(dòng)。德國于2000年首次頒布《可再生能源法》，后根據執行情況和效果進(jìn)行了8次修訂，內容涉及新能源上網(wǎng)電價(jià)調整、補貼分攤、并網(wǎng)技術(shù)管理要求以及如何參與電力市場(chǎng)競爭等。2022年7月8日，德國政府審議通過(guò)了包括《可再生能源法》在內的能源政策一攬子法案修訂，旨在加快可再生能源發(fā)展，強化聯(lián)邦政府應對天然氣發(fā)電不足緊急調用備用電力（比如煤電）的政策選擇等。持續的修訂是由于法律在實(shí)施的不同階段暴露出一些問(wèn)題，比如過(guò)度補貼造成資金入不敷出和消費者負擔上升過(guò)快的問(wèn)題、新能源發(fā)電新增規模與電網(wǎng)發(fā)展不匹配問(wèn)題、全額保障收購帶來(lái)的效率損失問(wèn)題等。政府通過(guò)制定出臺《可再生能源法》和滾動(dòng)修訂來(lái)從法律上激勵風(fēng)電和光伏發(fā)電的開(kāi)發(fā)，在相當長(cháng)時(shí)期內以固定價(jià)格收購其上網(wǎng)電量并實(shí)行全額收購，有力促進(jìn)了新能源發(fā)展。

其次，公眾對能源轉型的認同度高，也能夠承受較高的電價(jià)。德國社會(huì )對于生態(tài)環(huán)境有著(zhù)強烈的危機意識，大多數人對于擺脫化石能源持支持態(tài)度，并愿意為此付出經(jīng)濟代價(jià)。

最后一個(gè)因素是用好了市場(chǎng)這只無(wú)形的手。自2017年起，德國政府不再以指定價(jià)格收購綠色電能，而是采用拍賣(mài)競價(jià)機制來(lái)確定每年能享受補貼的新能源開(kāi)發(fā)規模和投資者。這不僅推動(dòng)了新能源技術(shù)進(jìn)步、成本降低和效率提升，也減輕了消費者的負擔。

由于風(fēng)電和光伏發(fā)電固有的間歇性，很多專(zhuān)家擔心用戶(hù)的供電質(zhì)量和可靠性指標會(huì )有所下滑。但實(shí)際上，德國多年來(lái)全國負荷趨于穩定，2020年最高負荷為7600萬(wàn)千瓦，僅常規電源裝機總量就達到1.1億千瓦，加上跨國聯(lián)絡(luò )線(xiàn)2000萬(wàn)~3000萬(wàn)千瓦的交換能力，合計遠超過(guò)最高負荷，確保德國即使不計新能源發(fā)電量，也能支撐起全社會(huì )用電需求。在調度管理上，長(cháng)期以來(lái)德國實(shí)行“自下而上”的“自平衡”運行模式，全國有2700個(gè)平衡單元，實(shí)時(shí)運行中各平衡單元偏差由四大輸電網(wǎng)運營(yíng)商統籌負責，從而顯著(zhù)降低整個(gè)系統的平衡壓力。根據德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò )管理局的公開(kāi)資料，2020年電網(wǎng)終端用戶(hù)平均停電時(shí)間創(chuàng )造2006年以來(lái)的最短紀錄，為10.73分鐘。由此可見(jiàn)，隨著(zhù)可再生能源占比持續增加，在分布式新能源加快發(fā)展的背景下，其供電可靠性并未受到影響。

轉型之路突遇“寒冬”

2021年，國際上包括一次能源在內的大宗商品價(jià)格大幅上漲，給世界各國的經(jīng)濟社會(huì )運行帶來(lái)較大沖擊。特別是俄烏沖突爆發(fā)以來(lái)，歐洲國家飽受能源短缺和價(jià)格飆升之苦，德國也是深受其害，預計今年冬天天然氣大量短缺，屆時(shí)大量工廠(chǎng)將很可能暫停運轉。近日，德國副總理兼經(jīng)濟和氣候保護部長(cháng)羅伯特·哈貝克在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，德國企業(yè)將不得不停止生產(chǎn)、解雇工人，供應鏈將崩潰，人們不得不貸款支付取暖費。此輪能源危機深受地緣政治沖突的影響，其結果是歐洲蒙受的損失不可估量，德國首當其沖，危機何時(shí)結束，尚有很大的不確定性?；仡櫟聡霓D型之路，從能源轉型的“樣板”到如今深陷能源危機的局面，有三點(diǎn)教訓值得正在經(jīng)歷能源轉型的大國汲取。一是德國的能源戰略不夠成功。德國早在2013年就宣布將于2022年關(guān)閉所有核電站，2019年宣布2038年前淘汰煤電，騰出的空間由新能源發(fā)電和氣電彌補。但目前核電和煤電發(fā)電量總計超過(guò)三分之一，這樣的激進(jìn)戰略致使德國在當前的能源危機面前舉步維艱。一方面，失去俄羅斯氣源使德國氣電出力大打折扣，冬季取暖能源缺口很大；另一方面，增加的新能源發(fā)電彌補不了核電和煤電激進(jìn)退出所造成的缺口。據最新報道，德國和歐洲其他多國計劃重啟煤電度過(guò)這場(chǎng)危機?？梢哉f(shuō)，德國的能源戰略忽略了國家的能源安全和外部抗風(fēng)險能力，短期目標和中長(cháng)期目標脫節，遠水解不了近渴，不能說(shuō)是成功的戰略。二是新能源補貼政策難以為繼。德國的補貼政策雖然刺激了光伏發(fā)電和風(fēng)電的快速發(fā)展，但羊毛出在羊身上，高額補貼同樣帶來(lái)高電價(jià)問(wèn)題。2015年，德國居民用電量占比為26%左右，其平均價(jià)格為2~2.4元/千瓦時(shí)，在西歐國家中是最高的，其中新能源補貼附加在居民電價(jià)中占比達到20%以上，家庭用電負擔沉重，后來(lái)的補貼退坡政策也是不得已而為之。三是電網(wǎng)基礎設施滯后問(wèn)題始終未能解決。德國的新能源早期主要采用分散開(kāi)發(fā)的模式，考驗的是配電網(wǎng)的適應水平和接納能力。近年來(lái)，隨著(zhù)北海及波羅的海風(fēng)電的規?；_(kāi)發(fā)，北電南送問(wèn)題逐步顯現。新建南北直流輸電通道的方案進(jìn)展緩慢，主要是由建設輸電走廊涉及征地難度大、環(huán)保政策制約、周期長(cháng)、干擾多等因素造成的。從某種意義上講，電網(wǎng)基礎設施滯后是影響德國新能源繼續大規模增長(cháng)的主要瓶頸。

激進(jìn)轉型必有代價(jià)

通觀(guān)德國能源轉型，我國也能從中得到三點(diǎn)啟示。

第一，能源安全始終是首要目標。推動(dòng)能源清潔低碳轉型、應對氣候變化是人類(lèi)的共同使命，大力開(kāi)發(fā)風(fēng)電及太陽(yáng)能發(fā)電是加快能源轉型的戰略性舉措，必須長(cháng)期堅持。然而，能源轉型必須建立在確保能源安全的基礎之上，先立后破，不能急于求成。德國能源戰略的失誤源于激進(jìn)的棄核棄煤政策。其傳統能源的供應主要來(lái)源于外部，由于俄烏沖突何時(shí)結束難以預料，德國的能源危機注定會(huì )持續幾年，德國尋求俄羅斯能源替代方案的經(jīng)濟代價(jià)預計會(huì )更高，加之新冠肺炎疫情和通脹沖擊，若出現經(jīng)濟衰退就不足為奇了。相比之下，我國政府一直高度重視能源安全問(wèn)題，反復強調立足國情推動(dòng)煤炭清潔低碳高效開(kāi)發(fā)利用，抓住機遇大力發(fā)展可再生能源，截至目前成功地應對了此輪全球性能源危機。這充分證明了我國政府高水平的戰略預判能力和宏觀(guān)調控能力。

第二，長(cháng)遠來(lái)看，發(fā)展新能源能夠明顯降低能源供應風(fēng)險。據英國石油公司統計，2021年全球化石能源消費占比仍達到82%左右，石油、天然氣和煤炭跨國貿易主要依靠美國、俄羅斯、中東等國家及地區，存在因政治、經(jīng)濟、軍事干預而中斷的風(fēng)險，給世界能源安全帶來(lái)持久的憂(yōu)患。另外，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電資源豐富，分布相對均衡，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和成本下降，開(kāi)發(fā)潛力巨大，就地就近分散供應是減少化石能源集中配置風(fēng)險的有效對策。經(jīng)歷本輪能源危機，國際上也得到了新能源發(fā)展步伐還需進(jìn)一步加快的啟示。我國也應從中汲取教訓，加大新能源的發(fā)展力度，提高抵抗能源風(fēng)險的能力。第三，應樹(shù)立系統思維，推動(dòng)新能源高比例融合發(fā)展。按照目前的趨勢，我國新能源在未來(lái)相當長(cháng)時(shí)期內將保持高速增長(cháng)。新能源出力具有間歇性的特點(diǎn)，而用戶(hù)的可靠性指標又不能降低，這給電力系統保供帶來(lái)的挑戰不可低估。實(shí)際上，國內專(zhuān)業(yè)機構對新型電力系統發(fā)電的構建和運行規律的認知尚處于初級階段，比如，構建一個(gè)區域級高比例新能源發(fā)電（電量占比為30%~60%）的仿真型電力系統，并進(jìn)行電力電量平衡仿真研究、穩定特性解析的案例至今沒(méi)有出現，在這方面德國的現有經(jīng)驗值得借鑒。

下一步，我國應抓緊研究論證，堅持以電力為中心推進(jìn)能源轉型，堅持電力系統源網(wǎng)荷儲整體協(xié)同配置，堅持電源的多元化路徑，堅持電源與電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展。一邊發(fā)展，一邊探索，不斷解決暴露出來(lái)的問(wèn)題，為我國的能源轉型提供有力支撐，助力“雙碳”目標順利實(shí)現。

（作者系國網(wǎng)能源研究院原院長(cháng)）