eo記者 蔡譯萱 發(fā)自德國亞琛
2019年12月20日，德國聯(lián)邦電網(wǎng)署（BNetzA）通過了《2019—2030年電網(wǎng)發(fā)展計劃》（下文簡稱《計劃》），基于2030年將可再生能源發(fā)電提高到65%的目標(biāo)，并考慮到德國逐步退煤建議新增了2038年的無煤情景。
目前，聯(lián)邦議院已確認(rèn)了74項新措施，包括新建近3600公里的輸電線路。其中為了輸送位于德國北部的海上和陸上風(fēng)電，將在2030年前修建從石勒蘇益荷爾斯泰因州到北威州的高壓直流輸電通道。
該《計劃》也首次涵蓋了海上傳輸線路的規(guī)劃，并基于海上風(fēng)電的開發(fā)計劃，明確了必要的海上輸電線路及其調(diào)試年限和陸上電網(wǎng)連接站點。為實現(xiàn)到2030年海上風(fēng)電并網(wǎng)20吉瓦的目標(biāo)，《計劃》提出到2030年，將批準(zhǔn)在北海和波羅的海增加8到9條傳輸線 。
根據(jù)《計劃》做出的情景模擬估算，到2030年，德國整體用電需求達(dá)104GW。其中，本地用電需求約82GW，線網(wǎng)損失約4GW，出口到歐洲其他地區(qū)電量達(dá)18GW。以預(yù)估的裝機(jī)容量和電力負(fù)荷對比來看，2030年德國風(fēng)電總裝機(jī)74GW，預(yù)計62GW將并網(wǎng)（即裝機(jī)容量的85% ）。光伏總裝機(jī)66GW，其中并網(wǎng)8GW（約裝機(jī)容量的10%，其余多為分布式光伏項目），火電裝機(jī)僅22GW。
除新能源裝機(jī)容量比例提升外，風(fēng)光資源與負(fù)荷呈逆向分布。從區(qū)域看，風(fēng)電大部分位于北部，本地消納后，仍有24GW富余。而南部為主要負(fù)荷區(qū)，加之外送到阿爾卑斯山和法國的電力，合計則有35GW的電力缺口。
BNetzA主席Jochen Homann在通告中稱：“聯(lián)邦電網(wǎng)需求計劃中的所有規(guī)劃項目都是十分必要的，能否及時實施這些項目對德國能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要?！?
這意味著只有擴(kuò)建新的輸送通道，才能將北方清潔的風(fēng)電送往南部缺電的區(qū)域。雖然電網(wǎng)擴(kuò)建在德國可以說是一波三折，屢屢遭到社區(qū)和環(huán)保人士反對，但在能源專家和政府監(jiān)管部門看來，相比于其他替代方案，解決電網(wǎng)擴(kuò)建的問題仍是實現(xiàn)德國高比例可再生能源發(fā)展的必經(jīng)之路。
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火電退役與氣電盈利困局
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對電網(wǎng)公司來說，風(fēng)電光伏的高速發(fā)展必須有后備的電源作為依托。根據(jù)發(fā)、用電量，這些靈活機(jī)組必須在連續(xù)一個或多個小時的時間內(nèi)快速啟停，調(diào)整發(fā)電量。為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，火電靈活性改造就是方法之一。
火電靈活性包括調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時間等三個主要部分。僅從調(diào)峰能力來看，德國熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小機(jī)組出力可以低至40%；其純凝燃煤機(jī)組技術(shù)出力可以低至25%。
然而2018年底，德國已公布退煤路線圖，規(guī)定到2022年將其現(xiàn)存的約43GW的煤電裝機(jī)減少到30GW，2030年降至17GW，直至2038年煤電全部退出。因此短期內(nèi)通過靈活的煤電機(jī)組調(diào)峰固然能緩解電網(wǎng)阻塞，但也并非長久之計。
另一常用的調(diào)峰電源——氣電，情況似乎也不樂觀。從技術(shù)上講， 燃?xì)怆姀S非常適合應(yīng)對波動的負(fù)荷。結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP），天然氣發(fā)電的效率高達(dá)95％。通常簡單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組也相較聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）投資成本低很多。但現(xiàn)實中，燃?xì)怆姀S的經(jīng)濟(jì)性并不高，經(jīng)營前景也不明朗。
據(jù)德國經(jīng)濟(jì)與能源部電網(wǎng)擴(kuò)建主管Schoǒpe介紹，目前德國的大多數(shù)燃?xì)怆姀S還沒有可行的盈利模式。在現(xiàn)貨交易中，燃?xì)獍l(fā)電的價格無法與光伏等可再生能源競爭，有時僅在需要電網(wǎng)出現(xiàn)臨時波動時才被調(diào)用。電廠雖然會得到一定報酬，但基于市場規(guī)則，該報酬僅足以支付運營成本 。
2015年，德國就有兩臺高效的燃?xì)鈾C(jī)組Irsching 4和5因虧本經(jīng)營申請關(guān)停。2010年投入使用的Irsching 5裝機(jī)容量為846 MW，其發(fā)電效率達(dá)59.7％；Irsching 4的裝機(jī)容量為550 MW，發(fā)電效率達(dá)60.4％，發(fā)電效率世界領(lǐng)先。
最初兩年，電廠與BNetzA協(xié)商確定了合同，對批發(fā)市場和備用容量的收入進(jìn)行了區(qū)分。但由于光伏等可再生能源顯著降低了電力批發(fā)市場價格，搶占了大部分市場份額，低電價加之出力減少，在單一電量市場，燃?xì)怆姀S每年只能運轉(zhuǎn)幾天，因此僅通過商業(yè)供電無法盈利。
RWE負(fù)責(zé)人 Schmitz在2017年表示，在德國建立容量市場每年將耗資約20億歐元，考慮到建立容量市場的花費高昂，且其發(fā)電容量已經(jīng)超配的情況下，德國沒有引入容量市場，但有調(diào)頻備用市場。
而當(dāng)合同到期時，兩臺機(jī)組只能通過商業(yè)供電來覆蓋其所有成本。受德國《備用電廠條例》約束，電網(wǎng)運營商又禁止其設(shè)備停機(jī)。雖然有備用容量費，但該法令不承認(rèn)新工廠產(chǎn)生的折舊費和資本成本，規(guī)定的費用甚至低于現(xiàn)行合同的薪酬。因此，根據(jù)該法令業(yè)主將被迫虧本經(jīng)營。此外，對比光伏等可再生能源，燃?xì)怆姀S也需要付一定的碳稅。
近幾年，包括RWE、Uniper、Statkraft在內(nèi)的幾家在德運營燃?xì)怆姀S的公司，即使是其旗下最新最高效的機(jī)組，利潤率也堪憂。長此以往，依靠燃?xì)怆姀S作為電網(wǎng)備用容量恐怕難以為繼。
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儲能的盈利瓶頸
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除氣電外，配套抽水蓄能電站也可以用來調(diào)峰調(diào)頻。不過，這在德國似乎也不容易。
通常情況下，建造抽蓄電站土木工程量大，建設(shè)周期長，對用地與環(huán)境要求也較高，而德國在歐洲來說相對人口稠密，牽涉到征地和環(huán)境影響的大型工程更難在短期內(nèi)獲得通過。
當(dāng)前德國電力系統(tǒng)中的抽水蓄能裝機(jī)容量接近38 GW，額定功率約為6.4 GWh，平均效率值為70％。但抽蓄容量相對整體系統(tǒng)來說占比非常小，不能滿足風(fēng)電光伏的調(diào)節(jié)需求。德國四大電網(wǎng)公司之一Amprion的資產(chǎn)管理總監(jiān)Kaendler告訴eo記者，即使?jié)M發(fā)，抽蓄電站的存儲容量也只夠用1個月，然而對風(fēng)電等波動性電源來說，在風(fēng)電不飽和的情況下，需要保證在至少4—6周的時間有備用機(jī)組能即時發(fā)電 。因此，長期來看，由于水壩容量不足，并不能充分調(diào)節(jié)發(fā)用電需求。
“如果有規(guī)劃或再建項目，則抽水蓄能電站的容量可以增加到約10GW。但在目前的市場機(jī)制下，新電廠很難實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行，（抽蓄電站的）容量在未來可提升的空間很小?！鄙鲜鋈耸勘硎尽?
目前，歐洲抽水蓄能電廠的盈利能力取決于基本負(fù)載功率（調(diào)頻備用容量）和峰谷價差，但該利潤并不足以保證電廠的盈利，抽蓄運營商面臨財務(wù)困境。
2017年6月，瑞典電力公司Vattenfall宣布重組計劃，投入6700萬美元升級改造其在德國的抽蓄電站，并縮減運行規(guī)模，當(dāng)時還計劃在電站裁員60%，旨在扭虧為盈。他們認(rèn)為，重組計劃是保持大部分德國抽蓄電站長期運營的唯一機(jī)會。
類似的情況也發(fā)生在電儲能，由于受到歐盟監(jiān)管約束，電網(wǎng)運營商并不能從抽水蓄能和電儲能項目的投資中獲得固定回報。此外，2018年歐盟明確規(guī)定，輸電網(wǎng)擁有者不能投資電儲能設(shè)施，配電網(wǎng)擁有者考慮到系統(tǒng)安全因素，確無其他投資者時，才可以在歧視性監(jiān)管下投資。
《清潔能源通訊》曾報道，歐洲經(jīng)濟(jì)研究中心（ZEW）的能源行業(yè)專家一致認(rèn)為，當(dāng)前歐盟的政治框架對促進(jìn)儲能的使用幾乎沒有任何作用。歐洲的電池革命亟需更多政策支持。德國儲能行業(yè)協(xié)會的Gottke認(rèn)為，儲能項目目前的投資環(huán)境并不利于技術(shù)的發(fā)展。
因此，除非有了新的商業(yè)模式和價格，刺激電儲能發(fā)展，否則它也難以滿足德國大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)需求。
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誰都不愿后院“起風(fēng)”
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對于分布式能源的支持者來說，將可再生能源與儲能相結(jié)合，安裝在靠近消費者的地方，可滿足區(qū)域用能，這也能大大減少對新建長輸項目的需求。
但是這對于農(nóng)村社區(qū)來說可能是可行的，但是在較大的城市和工業(yè)化地區(qū)卻不現(xiàn)實。
eo記者在德國走訪時，有一個有趣的例子，多數(shù)能源專家曾拿“種土豆”作喻：發(fā)展分布式能源就像你在家里的園子里種土豆，這確實可以自給自足。但你種的土豆也總有產(chǎn)量過剩或短缺的時候，那你就需要去超市購買（從電網(wǎng)買電），或送給鄰居（外輸或賣給電網(wǎng)）。因此即使發(fā)展分布式電源，也需要依托大電網(wǎng)做調(diào)節(jié)。
而目前在德國，發(fā)展分布式也遇到了一些阻礙。應(yīng)用生態(tài)研究所（ǒko-Institut）的首席作者Felix Matthes對區(qū)域電網(wǎng)的研究顯示，高昂的儲能成本和可再生能源的土地征用是分布式發(fā)展的瓶頸，“且不說德國南部風(fēng)速較低，那些說我們不需要南北輸電線的人可能也難以接受在南部新建陸上風(fēng)電機(jī)組?！?
根據(jù)其研究，德國南部和大都市區(qū)附近的陸上風(fēng)電潛力是有限的。在這些地區(qū)，新建風(fēng)電機(jī)組就像擴(kuò)建電網(wǎng)一樣，也遭到了公眾的抵制。支持風(fēng)電是一回事，在自己家門口樹立百米高的風(fēng)機(jī)，又是另一回事了。
過去兩年，德國風(fēng)電場的審批程序耗時翻了3倍，達(dá)700到800天，據(jù)德國陸上風(fēng)電署統(tǒng)計，該國目前有超過1000個居民組織與風(fēng)電場有法律糾紛，遭到來自鄉(xiāng)鎮(zhèn)和環(huán)保人士的抗議抵制，幾乎每一個風(fēng)電場的建設(shè)過程中都遭遇訴訟。
2019年前三季度，德國新增并網(wǎng)風(fēng)機(jī)數(shù)僅148臺，新增發(fā)電容量僅0.51GW，同比暴跌82%，這種趨勢在短期內(nèi)也很難看到扭轉(zhuǎn)的跡象。
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電網(wǎng)是電力公司“搖錢樹”？
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盡管耗時漫長、過程曲折，在德國政府部門和電網(wǎng)專家看來，解決德國境內(nèi)電力平衡的主要出路仍是擴(kuò)建電網(wǎng)。
早在1958年歐洲大陸國家間已開始相互連接電網(wǎng)，他們認(rèn)識到電力系統(tǒng)覆蓋范圍越大，越可以實現(xiàn)區(qū)域間的電力互補，相互提供幫助，外加成熟的電力交易市場，就可以實現(xiàn)電力在區(qū)域內(nèi)的有效配置。
但德國南北電網(wǎng)阻塞嚴(yán)重，如果將大量電能從北部傳輸?shù)侥喜?，會造成電纜負(fù)荷極大，甚至超載。因此輸電網(wǎng)運營商必須對此加以干預(yù)。他們在短期采取的方法是重新調(diào)度，即干預(yù)發(fā)電廠出力，讓南部原本未發(fā)電或發(fā)電量極小的傳統(tǒng)發(fā)電廠出力，或下調(diào)北部機(jī)組發(fā)電量。
為提高公眾對新建電網(wǎng)的接受度，德國政府于2015年決定優(yōu)先考慮鋪設(shè)地下輸電纜。包括A-Nord、SuedLink和SuedOstLink項目的四條大型南北直流電線路將大部分位于地下，這將使成本增加30億至80億歐元，并且必須重新啟動部分規(guī)劃過程。但即使采用地下電纜，與重新調(diào)度的措施相比，電網(wǎng)擴(kuò)建還是具有經(jīng)濟(jì)性。德國電網(wǎng)公司50Hertz能源市場發(fā)展部主任 Johannes Henkel曾在接受eo記者采訪時稱，他們運營的一條南北輸電線造價2億歐元，但是在兩年內(nèi)就節(jié)省了3.5億歐元。
東巴伐利亞技術(shù)大學(xué)（雷根斯堡分校）電氣工程教授Oliver Brückl一直專注研究經(jīng)過巴伐利亞的南北輸電線的替代方案。巴伐利亞位于德國南部，是德國制造業(yè)發(fā)展重鎮(zhèn)，毗鄰?qiáng)W地利，用電需求在德國各州中常年位居第一。
Brückl指出，該州通過燃?xì)怆姀S、從國外進(jìn)口電力以及新建可再生能源和建造大型長期儲能設(shè)施來確保電力供應(yīng)。但他經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，與新建輸電線相比，每年、每一個替代選擇還會額外產(chǎn)生15億至60億歐元不等的花費。
公眾和環(huán)保人士對新建電網(wǎng)項目之所以持懷疑態(tài)度，還有一個原因，就是他們認(rèn)為電網(wǎng)運營商會從新建項目中獲得“驚人回報”。
當(dāng)前德國的大型電力公司，尤其是E.ON和RWE，由于其發(fā)電收入減少，因此受監(jiān)管的電網(wǎng)業(yè)務(wù)成為了他們急需的“搖錢樹”。2018年3月，E.ON和RWE宣布了拆分計劃，很多分析師表示E.ON獲得了最有經(jīng)濟(jì)價值的業(yè)務(wù)——配電網(wǎng)運營。
在電網(wǎng)運營商看來，運營商需要得到回報，避免投資擱淺。四大電網(wǎng)運營商TenneT 的公共事務(wù)主管Garmer曾在2018年柏林一次會議指出，如果電網(wǎng)公司修建的線路十年后棄置不用或利用率太低，電網(wǎng)公司是得不到回報的。
Amprion的Kaendler堅稱，與水務(wù)或電信等其他受監(jiān)管業(yè)務(wù)相比，電網(wǎng)運營商的回報率并不高。他指出，在德國電費構(gòu)成中，電網(wǎng)成本比發(fā)電成本低得多，以每度電30歐分為例，電網(wǎng)通常只能拿到其中的1.5歐分。
2016年BNetzA曾將電網(wǎng)的固定收益率從9.5％降至6.91％，此舉遭到電網(wǎng)運營商反對，后經(jīng)杜塞爾多夫法院裁定，監(jiān)管機(jī)構(gòu)將電力線路資本投資的固定收益率定得太低，因此判決聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局重新設(shè)定，新的收益率是在兩者之間的數(shù)字。
就算不考慮到2030年那么遠(yuǎn)，不解決電網(wǎng)擴(kuò)建的問題，德國的電力供應(yīng)也將面臨重大考驗。到2022年，巴伐利亞州的Isar2核電站即將關(guān)閉，該核電站的發(fā)電量為1100萬兆瓦時，占該州發(fā)電量的12％。無核后的德國，挑戰(zhàn)就已經(jīng)很嚴(yán)峻了。
