早在約50年前就已碳達峰，今天能源消費仍然高度依賴傳統(tǒng)的化石能源，不斷上漲的電力價格更令人垢病，德國能源轉型具有研究意義
文 | 王能全
德國，可能是國人比較熟悉的國家，滿大街的奔馳、寶馬、奧迪和大眾汽車基本上就等于德國，還有貝多芬、足球和數(shù)不過來的科學家、哲學家等等。作為世界第四大經(jīng)濟體和高度發(fā)達的工業(yè)化國家，德國是世界主要能源消費大國之一，2010年推出“能源轉型”以來取得了較好的成效，給世人的印象是氣候和減排的模范生，但事實上早在約50年前就已碳達峰，今天能源消費仍然高度依賴傳統(tǒng)的化石能源，不斷上漲的電力價格更令人垢病。作為高度發(fā)達工業(yè)化國家德國的案例說明，人類社會要實現(xiàn)能源轉型任重而道遠。
01
雄心勃勃的能源轉型和高調(diào)的氣候中性
根據(jù)世界銀行和國際貨幣基金組織等機構的數(shù)據(jù)，2020年德國國內(nèi)生產(chǎn)總值為3.8萬億美元，排名美國、中國和日本之后，是世界第四大經(jīng)濟體，人口約8300萬，人均國內(nèi)生產(chǎn)總值4.57萬美元，排名世界第19位，是高度發(fā)達的工業(yè)化國家。
德國的能源轉型，德語是Energiewende，源于2010年德國政府發(fā)布的“能源政策（Energy Concept）”文件，2011年又進行了補充完善，核心的目標是到2050年，德國的能源體系轉變?yōu)楦咝У?、可再生能源主導的低碳和無核化能源系統(tǒng)，主要的目標包括三個方面：效率優(yōu)先原則下，減少所有行業(yè)的能源消費；只要有經(jīng)濟和生態(tài)意義，就直接使用可再生能源；以可再生能源為基礎的電力，來滿足剩余的能源需求。
2014年12月，德國政府批準了《氣候行動計劃2020》，其中包括超過100多項措施，諸如《能源效率國家行動計劃》（NAPE）、《環(huán)境友好建設和房屋戰(zhàn)略》等。2016年，德國政府發(fā)布了《氣候行動計劃2050》，重申了“能源政策”中2050年的排放目標路徑，提出了到2050年基本實現(xiàn)溫室氣體中性（減排80-95%）的長期愿景。2019年3月，德國組成了由總理領導的氣候內(nèi)閣。2019年9月20日，德國政府發(fā)布了《氣候行動計劃2030》，并于2019年12月通過了一系列應對氣候問題的具體政策措施。
綜合上述有關文件，為了實現(xiàn)能源轉型，德國政府計劃，以2008年為基準，2020年德國一次能源消費要下降20%，2050年要下降50%；以1990年為基準，2020年德國溫室氣體排放要下降40%，2030年要下降55%，2050年要下降80-95%；來源于可再生能源的發(fā)電，2020年至少要達到35%，2030年要達到50%，2040年要達到65%，2050年要達到80%。
為了實現(xiàn)能源轉型，德國政府在相關能源行業(yè)采取的主要措施有：
淘汰煤炭。作為到2030年將能源相關碳排放減半努力的一部分，德國計劃逐步淘汰燃煤發(fā)電。為了就煤炭淘汰計劃達成廣泛的社會共識，2018年6月德國政府成立了增長、結構變化和就業(yè)委員會，匯集了來自環(huán)境協(xié)會、科學家、工會、經(jīng)濟和能源協(xié)會的代表，以及來自受影響地區(qū)的代表。該委員會于2019年1月提交了報告，建議到2038年完全淘汰燃煤發(fā)電。如果條件允許，可以將淘汰時間提前到2035年，這一選擇將在2032年進行評估。作為子目標，該委員會建議到2022年關閉12.5吉瓦的燃煤電廠，到2030年關閉25.6吉瓦的燃煤電廠。此外，該委員會還提議，煤礦地區(qū)、煤礦工人、納稅人和燃煤電廠所有者將獲得數(shù)十億歐元的過渡性援助。2019年5月，根據(jù)委員會的建議，德國政府批準向受影響地區(qū)提供400億歐元的過渡性經(jīng)濟援助。
淘汰核能。2002年，德國政府決定現(xiàn)有核電站達到法定剩余發(fā)電量后，逐步停止將核能用于發(fā)電的商業(yè)用途。2009年議會選舉之后，德國政府采納了一項經(jīng)過修改的能源政策，其中包括將核能作為通向更多可再生能源的“橋梁技術”。根據(jù)2010年12月生效的《原子能法》第11號修正案，德國政府將核電站的運行壽命平均延長了12年。
2011年3月，日本福島第一核電站核事故發(fā)生后，德國政府重新評估了核能的風險，決定加快淘汰商業(yè)核電站。2011年8月，《原子能法》第13號修正案生效，撤銷了《原子能法》第11號修正案中分配給每個運行中的核電廠的額外剩余電量。此外，每個正在運行的核電站許可證都受到限制，所有設施最遲將在2022年底關閉。根據(jù)《原子能法》第16號修正案，德國聯(lián)邦憲法法院決定，為核電廠運營商提供適當?shù)呢攧昭a助。
大力發(fā)展可再生能源。2010年的“能源政策”規(guī)劃了德國可再生能源發(fā)電和總能源供應的目標。到2020年，可再生能源在德國一次能源消費中所占的份額為18%，與歐盟的目標一致。2020年以后，德國政府努力將可再生能源的份額提高到2030年的30%，2040年的45%和2050年的60%。風能和太陽能有望成為可再生能源的主要來源，其次是生物質能和水力發(fā)電。
發(fā)電方面，德國的目標是到2020年可再生能源占總用電量的至少35%。2018年，這一比例已經(jīng)上升到約38%。德國政府計劃，2030年將可再生能源在電力中的份額至少提高到50%，2040年提高到65%，2050年提高到80%。此外，2018年3月，德國政府決定，根據(jù)電網(wǎng)容量的擴展，將2030年的目標提高到可再生能源占電力的65%。
《可再生能源法》（EEG）是電力部門擴大可再生能源的核心工具?！犊稍偕茉捶ā酚?000年4月實施，根據(jù)項目規(guī)模、技術和位置，為可再生能源建立有保障的電網(wǎng)連接和接入權、優(yōu)先調(diào)度、削減補償和20年的財政支持（上網(wǎng)電價和上網(wǎng)保費）。盡管能源密集型行業(yè)可以獲得豁免，以保持國際競爭力，但電力消費的《可再生能源法》附加費為可再生能源補貼提供了資金。
隨著可再生能源支持成本的上升，《可再生能源法案》2014年法案，為超過最低門檻的新可再生能源引入了市場溢價，并最遲在2017年通過拍賣，確定對可再生能源的財政支持水平。第一次拍賣發(fā)生在2015年，地面光伏發(fā)電作為試點。
《可再生能源法》2017年法案，將可再生能源資金的模式轉變?yōu)楦吒偁幜透叩某杀拘?，從而限制了以前小型裝置的固定融資利率體系，因為風能和太陽能的部署成本迅速下降，小型裝置成本過高并且必要性已降低。包括陸上和海上風能、大型光伏系統(tǒng)和生物質能等容量最大的可再生能源，目前必須在拍賣中競爭，只有最便宜的報價才會被授予合同。
加強可再生電力的系統(tǒng)集成。德國的“能源轉型”在發(fā)電領域表現(xiàn)得最為明顯。過去十年中，核能減少了近一半，主要被生物能源、廢棄物、風能和太陽能所取代。在過去幾年里，可再生能源在電力消費中的份額穩(wěn)步增長，從2000年的約6%增長到2018年的近38%。根據(jù)《可再生能源法》，2025年，德國至少40-45%的電力消耗將來自可再生能源。
德國電力市場于1998年全面開放，此后又頒布了其他政策措施，以適應電力系統(tǒng)的最新變化。最重要的是，2016年7月通過了《電力市場進一步發(fā)展法》，對電力市場進行重大的市場化改革，目標是使電力市場適應不斷增長的可再生能源份額，并為靈活供應、靈活需求和存儲之間的競爭制定規(guī)則。按照綠皮書和白皮書的程序，德國政府決定逐步消除監(jiān)管框架中的扭曲，基于競爭的自由價格建設更先進的電力市場（即所謂的電力市場2.0）。
德國的大部分風力發(fā)電能力位于北部，而大部分需求來自南部和西部的大都市和工業(yè)區(qū)，由于電網(wǎng)限制，阻止了從北方到南方的輸電，北方各州面臨著電力過剩，而南方各州則面臨著電力短缺，這種不平衡將隨著德國最后一座商業(yè)核電站的關閉和海上風力發(fā)電的上線而進一步惡化。發(fā)電和電力消費的這種不平衡，導致了德國南方的“重新調(diào)度”（電網(wǎng)運營商命令發(fā)電站提高發(fā)電量，以補償采購到的無法進入南方的風電），北方的削減措施（電網(wǎng)運營商命令風電關閉，以避免擁堵），德國消費者為此每年花費數(shù)億歐元，這種不平衡還造成了德國的鄰國不得不投資電網(wǎng)建設和特殊變壓器，以維持電力供應的安全。
德國將風電從北向南輸送的電網(wǎng)不足，公眾對南北高壓輸電線路的反對，使得地下互聯(lián)線路的建設成本更高，而公眾的反對仍然是目前電力基礎設施選址的障礙。到目前為止，電網(wǎng)擴展的延遲已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的阻塞管理成本。因此，電網(wǎng)擴建是德國政府“能源轉型”的一個優(yōu)先事項。
持續(xù)提高能源效率。在提高能源效率、實現(xiàn)能源需求與經(jīng)濟增長脫鉤方面，德國取得了進展。盡管如此，德國仍未能如期實現(xiàn)“能源政策”文件，即2020年將一次能源消耗較基準年2008年減少20%。
《國家能效計劃》（NAPE），于2014年生效，標志著朝著減少能源需求的方向邁出了重要的一步。第一個重點領域，是向消費者提供關于能源效率的信息和建議；第二個重點領域是通過激勵措施，促進能源效率方面的定向投資；第三個重點領域是要求采取更多行動，包括要求對大公司進行能源審計，并對家電和新建建筑采用新標準。
目前，德國政府正在制定一項覆蓋所有部門的新能源效率戰(zhàn)略，原則是“效率第一”。德國計劃為2021-30年制定具體的能效措施，以實現(xiàn)2030年的目標，這是一項新的《國家能效計劃2.0》的一部分，也是為了遵守歐盟的能效指令。此外，德國政府計劃準備一個路線圖，以支持到2050年將一次能源消費減半（與2008年相比）的國家目標，其中特別關注供暖部門和建筑的能源需求。
02
與氣候無關的二氧化碳排放達峰和高度依賴傳統(tǒng)的化石能源
正是由于起步早和較大的宣傳力度，在世人的印象里，德國是能源轉型的模范生，是氣候減排“政治正確”的典型國家，但是，從冷冰的統(tǒng)計數(shù)字中，我們看到的卻是德國的另一面。
從統(tǒng)計數(shù)字看，德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放量最高的年份，是49年前的1973年，為11.164億噸，自此之后就再也沒有超過這個數(shù)字。因此，可以說，早在約50年前德國就已經(jīng)實現(xiàn)了碳達峰，德國能源消費的二氧化碳達峰，與后來逐漸大熱的氣候問題和減排，沒有任何直接的關系。
從1973年至1990年的18年里，除1979年為11.042億噸外，德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放保持在10億噸略多一點。從1991年開始，德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放跌破10億噸，1997年跌破9億噸，2009年跌破8億噸，2019年跌破7億噸，2020年為6.048億噸，是1965年有統(tǒng)計數(shù)字以來的最低水平。
德國的“能源轉型”起自2010年，當年德國能源消費排放的二氧化碳為7.832億噸，2020年為6.048億噸，這也就是說大力開展能源轉型的10年里，德國能源消費排放的二氧化碳減少了1.784億噸，僅占自1973年達峰以來二氧化碳減少總量的34.87%。
與能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放基本一致的是，早在1979年，德國的能源消費就已經(jīng)實現(xiàn)了達峰，為15.75艾焦爾（Exajoules，EJ，1exajoule = 1 quintillion joules，即10的18次方焦耳，100億億焦耳）。從1991年開始，德國的能源消費就基本上處于不斷下降的過程中，2009年為13.15艾焦爾，2019年為13.05艾焦爾。
2020年，德國一次能源消費總量為12.11艾焦爾，排名中國、美國、印度、俄羅斯和日本之后，是世界第六大能源消費國，占世界一次能源消費總量的2.2%。
具體細分，德國的能源消費高度依賴傳統(tǒng)的化石能源。2020年，德國一次能源消費結構中，石油是第一大能源來源，占比34.76%；天然氣第二，占比25.76%；可再生能源第三，占比18.25%；煤炭第四，占比15.19%；核能第五，占比4.71%；水電第六，占比1.4%。
作為傳統(tǒng)的化石能源，石油、天然氣和煤炭合計，占2020年德國一次能源消費總量的75.71%，是德國能源消費的主要來源。如果再加上傳統(tǒng)的核能和水電，傳統(tǒng)能源在德國2020年一次能源消費結構中所占的比重，更高達81.75%。
將時間線拉長，就在實現(xiàn)碳達峰時的1973年，當時的聯(lián)邦德國，即我們通常所稱的西德一次能源消費結構中，石油、煤炭和天然氣是絕對主體，還沒有可再生能源的統(tǒng)計數(shù)字。正式提出能源轉型的2010年，石油、煤炭和天然氣仍是德國能源消費的絕對主體，核能排在第四的位置，可再生能源排名第五。到了2020年，可再生能源排名雖然上升到了第三位，但石油、煤炭和天然氣三大化石能源仍占據(jù)著德國一次能源消費的主體地位，與2010年對比，可再生能源搶占的更多是煤炭和核能的市場份額。
德國的能源消費還高度依賴進口，特別是來源于俄羅斯的石油和天然氣。作為能源消費大國，除風、光等可再生能源和核能、水電外，德國基本上不生產(chǎn)石油，2020年天然氣產(chǎn)量僅45億立方米，煤炭產(chǎn)量僅1億噸。因此，德國一次能源消費總量的約70%依賴進口，其中石油全部依賴進口，天然氣消費的約97%依賴進口，煤炭消費的約88%依賴進口。俄羅斯是德國最大的石油和天然氣進口來源國，其中德國石油消費的約31.5%和天然氣消費的約57%，都來源于俄羅斯。
2020年，德國人均一次能源消費144.6吉焦，是世界平均水平的2倍，大大低于美國、俄羅斯和加拿大等國，與日本人均一次能源消費的134.7吉焦基本相當，僅高出9.9吉焦。從簡單的數(shù)字對比可以看出，作為世界上第三和第四大經(jīng)濟體，同時也是經(jīng)濟高度依賴出口和能源高度依賴進口的國家，德國和日本的人均一次能源消費數(shù)量驚人地趨同。
03
不斷增長的可再生電力與不斷攀升的電力價格并存
通過多年的努力，德國能源轉型最有成效的領域，應該是在發(fā)電行業(yè)。2020年，來自可再生能源產(chǎn)生的電力，是德國發(fā)電第一大能源來源，占比40.64%；煤炭是第二大能源來源，占比23.57%；天然氣是第三大能源來源，占比16.07%。此外，還有核能、水電和石油等。
不過，從總的分類來看，由煤炭、石油和天然氣構成的傳統(tǒng)化石能源，占2020年德國發(fā)電用能源的比重，為40.39%，與可再生能源產(chǎn)生的電力基本上相當。
與石油和天然氣等不同的是，德國是電力的凈出口國。德國是歐洲電力市場的核心，與許多鄰國相連，使國際電力貿(mào)易成為可能。隨著可再生能源的快速發(fā)展，德國已成為一個電力凈出口國。2018年，德國出口了80太瓦時的電力，進口了32太瓦時的電力，電力的凈出口量為49太瓦。德國凈出口電力的最大份額流向了荷蘭、奧地利和波蘭，而進口主要來自法國。
雖然通過多年的艱苦努力，德國的能源轉型在電力行業(yè)取得了較可喜的成績，但是，當前德國能源轉型最令人垢病的地方也在電力行業(yè)，就是高昂的電力價格。
我們知道的是，為了推進能源轉型，德國花費了巨額的財政支出，其中自2000年以來，德國在能源轉型過程中的稅收減免和可再生能源補貼總支出就超過了2430億歐元。羊毛當然是出在羊身上，這些巨額的財政支出最終都轉嫁給了德國的普通百姓。因為征稅、收費和稅收，包括用于支付可再生能源補貼的稅收，德國消費者支付的電價在國際能源署成員國中是最高的。2018年，盡管能源密集型行業(yè)的價格大幅下降，但德國在國際能源署成員國中工業(yè)電價排名第三，其中稅收占整個工業(yè)電價的48%，是國際能源署成員國中最高的；家庭用戶支付的總電價中，大約一半是公共費用，僅次于丹麥，排名第二。
與幾個鄰國相比，德國的電價在過去十年中上漲幅度最大。盡管2015年電價下降，但德國工業(yè)和家庭用戶的電價在過去10年里上漲了約10%。2018年，工業(yè)用戶平均支付的電價為145美元/兆瓦時，比2008年增長13%；家庭用戶支付的電價為353美元/兆瓦時，比2008年增長9%。德國的高電價主要由高稅收導致，其中《可再生能源法》的負擔主要由家庭來承擔，2018年《可再生能源法》附加費的總額就高達256億歐元。
根據(jù)歐盟官方的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年，家庭電價和工業(yè)電價最高的國家都是德國，分別為0.3043歐元/千瓦時和0.18歐元/千瓦時。
進入2021年以來，德國的電價更是創(chuàng)出了歷史新高。2021年7月，德國的批發(fā)電價躍升至83.67歐元/兆瓦時，8月初已經(jīng)超過90歐元/兆瓦時，今年以來的漲幅已經(jīng)超過了60%。
從具體的數(shù)字看，雖然德國超過40%的電力來自可再生能源，但進入平價階段的“風光”等電力顯然沒有在拉低電價方面發(fā)揮作用，因為隨著大規(guī)模波動性的可再生能源并網(wǎng)，為了維持電網(wǎng)供需平衡，必須打造一個更加靈活、頻繁爬坡調(diào)節(jié)、更多備用發(fā)電資產(chǎn)的電網(wǎng)系統(tǒng)，對德國而言，過快的能源轉型和過慢的電網(wǎng)擴建加大了經(jīng)濟成本和風險。正因為如此，面對歐洲消費者越來越大的電價負擔，有評論指出，能源轉型是為了更清潔的未來，但不應以增加國民生活壓力為前提，高電價正在將歐洲拉入“能源貧困”的境地，有可能影響到整個歐洲的能源轉型進程。
通過以上的分析，我們看到的是，德國二氧化碳排放達峰并非來自當下不斷高漲的氣候壓力，而是二戰(zhàn)經(jīng)濟恢復后的20世紀70年代初期，并在20世紀70年代末期實現(xiàn)了能源消費的達峰，這一切都為進入21世紀后德國應對氣候和減排奠定了非常好的基礎。進入21世紀以來高調(diào)的能源轉型，為德國贏得了“政治正確”并站在了道德制高點，但帶來的卻是國內(nèi)不斷攀升的高電價這一令人垢病的問題。作為世界性的經(jīng)濟大國，高電價不至于會使德國陷入“能源貧困”，但對于作為最大的發(fā)展中國家的我國來說，德國的能源轉型過程及其出現(xiàn)的問題，值得我們進行深入的研究并應盡最大的努力加以避免。
