中國儲能網(wǎng)訊：進入21世紀以來，歐洲經(jīng)濟的高速發(fā)展使能源消耗也相應大幅增加?；茉匆蚱洳豢稍偕约皩Νh(huán)境的破壞性使歐洲各國將目光轉(zhuǎn)向風能、太陽能等可再生清潔能源。在歐洲，風能比太陽能發(fā)展早，風力發(fā)電因技術(shù)成熟、可靠性高、成本低且規(guī)模效益顯著在歐洲大陸得到廣泛應用。雖然光伏發(fā)電技術(shù)在歐洲大范圍應用相對較晚，但增長迅速，現(xiàn)已成為歐洲最重要的可再生能源之一。
光伏發(fā)電可直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能而不排放任何廢氣的優(yōu)點被人們寄予厚望。雖然在制造光伏組件期間會消耗一定能量，但光伏組件在其壽命周期內(nèi)卻能產(chǎn)生大于制造能耗約10倍的能量。人們希望通過光伏發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模應用來大幅減少傳統(tǒng)化石能源在能源消耗中的比重。
一些歐洲國家，如希臘、西班牙、意大利及德國，近幾年光伏發(fā)電發(fā)展迅猛。其中德國作為歐洲最早發(fā)展光伏的國家在該領(lǐng)域取得的成績更是令人矚目，政府制定的支持光伏發(fā)電發(fā)展的法案已取得明顯效果。然而，相關(guān)法案的實施也加重了德國居民的負擔，造成能源貧困的現(xiàn)象。本文利用歐洲光伏協(xié)會、彭博新能源財經(jīng)及英國石油提供的數(shù)據(jù)，介紹德國光伏的發(fā)展現(xiàn)狀、背后的激勵政策及現(xiàn)存的一些問題，最后結(jié)合中國國情探討德國光伏發(fā)電帶來的啟示。
1、德國光伏發(fā)展現(xiàn)狀
早在1991年和1999年，德國就提出“1000個屋頂計劃”和“100000個屋頂計劃”；2000年以后，德國政府可再生能源法的實施及對于溫室氣體排放的控制更是促進了光伏發(fā)電在21世紀的大規(guī)模運用。特別是在2011年日本福島核電站事故后，德國政府宣布在2022年前徹底關(guān)閉所有的核電站。這一系列舉措促進德國光伏發(fā)電近20年的蓬勃發(fā)展。
世界各國2003～2013年的光伏發(fā)電量及截至2013年光伏累計裝機量分別如圖1、圖2所示。由圖1可知，2013年，德國光伏發(fā)電量為30TWh，全球光伏發(fā)電量為124.8TWh，德國光伏發(fā)電量占全球光伏發(fā)電量的24%。然而其他光伏大國如日本、中國和美國，2013年的光伏發(fā)電量僅約為德國的1/3。
由圖2可知，德國2013年累計光伏裝機量為35.948GW，全球為139.637GW。德國光伏裝機量占全球光伏裝機量的25.7%。相比之下，其他國家如日本、中國及美國，截至2013年光伏裝機量均遠不及德國。
通過以上數(shù)據(jù)可知，截至2013年，德國光伏發(fā)電量及累計裝機量均位居世界首位且約占全球1/4，領(lǐng)先其他任何國家。而就德國電力供應而言，2013年德國國內(nèi)140萬個光伏電站產(chǎn)生的30TWh電量占全國當年用電總量的5.7%。在晴朗的工作日，光伏發(fā)電能覆蓋35%的瞬時電力供應；而在晴朗的周末及假日，光伏發(fā)電可提供最多50%的電力供應。在政策層面上，德國政府2020年可再生能源占總能源消耗35%的目標還將重點依靠光伏發(fā)電完成。因為相較于光伏發(fā)電，風力發(fā)電尤其是離岸風電，目前已落后于既定目標。
2、德國分布式光伏發(fā)電
目前在世界范圍內(nèi)，光伏發(fā)電技術(shù)主要分為大型地面式光伏電站和屋頂分布式光伏發(fā)電兩大類。相較于地面集中式光伏電站，屋頂分布式發(fā)電以其裝機量大小靈活、成本相對較低及距離用電負載近等優(yōu)點，近幾年備受人們重視。
由圖3可知，截至2013年，相較于保加利亞、西班牙等國大型地面集中式光伏電站占光伏裝機量80%以上，以德國為代表如瑞士和奧地利等國屋頂分布式光伏發(fā)電裝機占比近80%。具體就德國而言，居民屋頂分布式光伏電站占總裝機量的12%，商業(yè)屋頂分布式光伏電站占53%，工業(yè)屋頂分布式光伏電站占10%，大型地面集中式電站只占25%。
3、德國可再生能源法案
3.1、可再生能源法案主要內(nèi)容
德國為了保持其國內(nèi)能源的持續(xù)供應力及改善國內(nèi)自然環(huán)境，于2000年實施了可再生能源法。2014年8月最新修訂的法案規(guī)定，截至2025年德國國內(nèi)40%～45%的電力消耗由可再生能源提供，截至2035年這一數(shù)字為55%～65%，截至2050年這一數(shù)字將達到80%。該法案被看作是德國光伏發(fā)電發(fā)展的原動力，主要內(nèi)容包括：優(yōu)先接入電網(wǎng)的權(quán)利、長期的高于市場價的固定上網(wǎng)電價，以及對用戶收取可再生能源法附加費以進行發(fā)電成本的再分擔。
據(jù)2014年8月德國修訂后的該案，包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源繼續(xù)享有在經(jīng)濟允許的范圍內(nèi)優(yōu)先接入電網(wǎng)的權(quán)利[7]。由于并網(wǎng)型光伏發(fā)電技術(shù)的主要收益來自于接入電網(wǎng)所獲得的上網(wǎng)電價，所以優(yōu)先上網(wǎng)權(quán)為光伏發(fā)電在德國的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?？稍偕茉捶ò敢?guī)定光伏電站從并網(wǎng)發(fā)電開始20年內(nèi)享有高于市場價格的固定上網(wǎng)電價，具體的上網(wǎng)電價則根據(jù)電站裝機容量及電站開始運營時的上網(wǎng)電價衰減情況而定。上網(wǎng)電價由德國政府制定，逐年逐季度逐月衰減下降。下降的目的在于刺激光伏發(fā)電成本的下降及鼓勵新技術(shù)的運用。電站開始運營時所適用的上網(wǎng)電價即為此后20年的上網(wǎng)電價。表1為2013-01-01～2014-01-01德國光伏發(fā)電固定上網(wǎng)電價情況。
從表1可看出，2013年德國光伏發(fā)電上網(wǎng)電價隨時間推移逐步衰減下降。這樣的衰減模式可促使人們更積極建設光伏電站，實現(xiàn)并網(wǎng)越早收益越高。此外，隨著光伏電站裝機量的增加，上網(wǎng)電價也呈下降趨勢，這是由于裝機量相對較大的光伏電站每度電的發(fā)電成本比小型電站要低，因此上網(wǎng)電價也相對較低。在2014年8月該法案的修訂版中，光伏發(fā)電20年固定上網(wǎng)電價政策將繼續(xù)保留，這對于吸引更多資本進入光伏發(fā)電行業(yè)有決定性作用。高于市場價的上網(wǎng)電價可保證光伏投資者獲得收益，20年不變的固定電價可確保投資者在光伏電站壽命周期內(nèi)的大部分時間內(nèi)擁有穩(wěn)定收益。如此一來，投資者可使用更加準確的經(jīng)濟輸入條件來確定光伏電站的經(jīng)濟收益，以決定是否進行投資。而可再生能源法附加費是指電力公司在向電力終端用戶征收電費時，會額外收取一部分電費用于對可再生能源的補貼。
具體做法為：首先，德國電力公司會依據(jù)高于市場價的固定上網(wǎng)電價無條件購買可再生能源產(chǎn)生的所有電；其次，德國4大輸電系統(tǒng)運營商向電力公司購買電力并對電力公司進行補償；最后，根據(jù)2009年修訂后的可再生能源法案規(guī)定，德國4大輸電系統(tǒng)運營商將電力放到歐洲能源交易所的即期市場，面對最終消費者的能源供應公司，通過能源交易所即期市場以相對較低成本取得電力并最終賣給終端消費者。由于德國4大輸電系統(tǒng)運營商在這一系列環(huán)節(jié)中主要承擔可再生能源發(fā)電成本，因此面對終端消費者征收的可再生能源法附加費由這4家公司制定并由能源供應公司執(zhí)行。值得一提的是，對于能耗密集型電力消費者（如大工廠及大型企業(yè)）所需支付的可再生能源法附加費，輸電系統(tǒng)運營商設置了繳費上限或直接予以免除。
3.2、可再生能源法案帶來的問題
可再生能源法案的實施在促進德國光伏發(fā)電迅速發(fā)展的同時，也給德國社會帶來一些負面影響，其中最主要的影響來自于對終端電力消費者可再生能源法附加費的征收。在德國光伏發(fā)電行業(yè)中，政府規(guī)定征收附加費的初衷在于降低光伏發(fā)電成本，但實際上這種做法將光伏發(fā)電成本直接轉(zhuǎn)嫁給電力終端消費者。另外，德國輸電系統(tǒng)運營商對于能耗密集型電力消費者可再生能源法附加費的減免，等于是普通居民消費者需支付更高的附加費以分擔光伏發(fā)電的成本。
事實上，德國居民正在承受著全歐洲最昂貴的電價。根據(jù)歐盟統(tǒng)計局2013年歐洲各國電價統(tǒng)計結(jié)果顯示，德國居民電價為0.292歐元/kWh，工業(yè)電價為0.143歐元/kWh；相比之下，歐盟28個成員國平均居民電價為0.199歐元/kWh，工業(yè)電價為0.120歐元/kWh。通過數(shù)據(jù)可看出，德國居民承受著比歐盟平均水平高出一半的居民電價，而德國工業(yè)電價只有居民電價一半左右，這種居民電價與工業(yè)電價的差異正是由于可再生能源附加費的征收與減免導致的。
據(jù)調(diào)查顯示，16%的德國居民正在經(jīng)歷著能源貧困。能源貧困定義為居民花費在能源消耗上的支出占其凈收入的10%以上。德國政府為了鼓勵可再生能源尤其是光伏發(fā)電的發(fā)展，對居民收取的可再生能源附加費正是造成能源貧困的重要原因。事實上，這種能源貧困正在德國蔓延并加劇。德國可再生能源附加費在2014年為6.420歐分/kWh，相較于2013年的5.277歐分/kWh增長了21%。然而，扶持可再生能源的成本在2014年比2013年只增長了6.3%。德國收取的6.420歐分/kWh的附加費中只有2.54歐分真正用于補貼可再生能源發(fā)電成本。通過以上數(shù)據(jù)可看出，德國收取的可再生能源附加費已偏離其降低包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源技術(shù)發(fā)電成本的初衷。
可再生能源附加費在2014年大幅增長的主要原因為：1）光伏發(fā)電的大量并網(wǎng)導致零售電價的下跌。光伏發(fā)電技術(shù)在運行周期內(nèi)沒有燃料成本。根據(jù)價格秩序效應，光伏發(fā)電接近零的發(fā)電邊際成本降低了整個市場的電價。電價的下降促使德國輸電系統(tǒng)運營商需征收更高的附加費以填補電價下跌帶來的虧損。2）擁有可再生能源附加費豁免權(quán)的企業(yè)數(shù)量正在增加。2011年德國只有603家企業(yè)擁有豁免權(quán)，而這一數(shù)字在2013年增加為1691家。3）德國在2013年1月引入了上網(wǎng)電價市場溢價模型。目前有10%的光伏電站利用這一模型以高于固定上網(wǎng)電價的價格并網(wǎng)發(fā)電。這一部分的差價最終也要通過可再生能源附加費的增加來彌補。
4、德國光伏發(fā)電前景
德國的光伏發(fā)電發(fā)展勢頭良好。但目前由于可再生能源法案的實施將光伏發(fā)電的成本轉(zhuǎn)嫁給了居民，使居民陷入能源貧困的境地。對此，德國政府需找到切實可行的方法實現(xiàn)光伏發(fā)電成本的合理分配，德國光伏發(fā)電前景在可預見的未來是光明的。
歐洲光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布的一份關(guān)于全球光伏市場未來展望的報告中一共采用了3種不同的預測模型，不同國家根據(jù)其光伏發(fā)電發(fā)展情況適用于不同模型。其中歐洲各國只有德國與英國兩個國家適用于最有利于光伏發(fā)電發(fā)展的模式——轉(zhuǎn)移模型。在這種模型下所有政策與技術(shù)障礙都被移除，并且預計截至2020年全歐洲12%的電力供應來自于光伏發(fā)電。根據(jù)此模型預測，截至2020年德國光伏發(fā)電年均裝機量將達5.9GW，光伏發(fā)電裝機總量將可達80GW。相比之下，德國政府根據(jù)國內(nèi)自身光伏發(fā)電發(fā)展情況制定的可再生能源計劃行動2020年目標相對偏低。根據(jù)此行動計劃，2020年德國光伏發(fā)電裝機總量為51.8GW。歐洲光伏行業(yè)協(xié)會根據(jù)德國目前光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀對這份計劃進行了評估，認為德國光伏發(fā)電發(fā)展勢頭良好，預計在2016～2020年間德國將會實現(xiàn)該計劃目標。
5、德國光伏發(fā)電帶來的啟示
德國的光伏發(fā)電發(fā)展在全世界范圍內(nèi)起到了示范性的作用。具體來講，德國光伏發(fā)電發(fā)展路線為：在光伏發(fā)電早期，整個光伏發(fā)電行業(yè)由政府主導，政府通過立法強制補貼等措施通過保障光伏發(fā)電從業(yè)者的利益并促進整個行業(yè)發(fā)展；之后隨著技術(shù)的進步，光伏發(fā)電的成本逐年降低，政府通過對相關(guān)法案的修訂將補貼逐年降低，使整個行業(yè)逐步實現(xiàn)市場化。另外，通過表1中精細化的電價可看出，德國光伏發(fā)電主要向分布式發(fā)電傾斜（容量低的光伏電站補貼高）。作為同樣大力發(fā)展光伏發(fā)電的中國，德國的成功經(jīng)驗可帶來很多啟示。
首先，光伏行業(yè)發(fā)展初期，政府應起主導作用。國家政策的導向是決定一個行業(yè)興衰的關(guān)鍵。德國正是由于其2000年可再生能源法案的實施才推動了整個光伏行業(yè)的發(fā)展。在這一點上，中國政府也做了很多工作。中國政府近幾年也開始明確光伏發(fā)電作為國家重要的戰(zhàn)略性新興發(fā)電的地位。國家能源局在2014年9月、10月連續(xù)兩個月發(fā)文確立了光伏發(fā)電在發(fā)電升級、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及防治大氣污染方面的重大戰(zhàn)略意義。中國政府對于光伏發(fā)電的發(fā)展明確地表達支持態(tài)度，起到了應有的主導作用。
其次，由于光伏發(fā)電技術(shù)尚未成熟，導致發(fā)電成本相對于傳統(tǒng)能源較高，政府應提供強有力的補貼政策來促進行業(yè)的發(fā)展。德國可再生能源法案規(guī)定的20年固定上網(wǎng)電價就是對光伏發(fā)電行業(yè)最強有力的補貼政策。中國政府在2009～2012年期間，由財政部、科技部及國家能源局發(fā)起的“金太陽示范工程”承諾政府會在光伏電站建設期間根據(jù)裝機容量給予適當補貼[13]。2013年至今，國家能源局實施在分布式光伏建設期間不進行補貼、但對分布式光伏電站按發(fā)電量進行0.42元/kWh的補貼政策。
