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德国能源转型启示:关键建立智能电网系统

时间:2018-05-21 10:27来源:能源杂志 作者:李佩聪
《环球表计》信息站播报:

  随着气候变化问题引发全球关注,清洁低碳成为新一轮全球能源转型的主要方向。从世界经验看,各国在发展过程中都经历了能源转型,但是不同国家所走过的道路不尽相同。其中,德国作为能源转型先行国之一,其发展模式被多国效仿。如何借鉴德国经验,亦是中国一直在思考的问题。

  近日,中国科学院科技战略咨询研究院邀请了有着近15年任职经验的德国能源署前总裁斯蒂芬˙科勒对德国能源转型的背景、过程以及存在问题进行了介绍并深度探讨对中国的启示。

  “能源转型一定是要以二氧化碳减排为目标的转型,转型不要谈方法,而是要目标管理。”斯蒂芬在其题为《能源转型2.0:德国面临的机遇挑战及对中国的启示》的演讲中表示。

德国能源转型启示:关键建立智能电网系统

  以德国为鉴,斯蒂芬认为德国能源转型过程中存在几方面的问题可供中国探究。

  政策--可再生能源法

  实际上,德国能源转型不是从退出化石能源、减排二氧化碳开始的,而是源于反核的诉求。其在能源转型过程中发展出了两大目标,一是退出核电,预计2022年最后一个核电站退出现役。二是以1990年为基准,到2050年将二氧化碳排放量减排80%至95%。

  在此过程中,政策因素在能源转型中发挥了重要作用。德国颁布了《可再生能源法》,使得可再生能源领域的投资成为无风险、高利润的投资领域,为可再生能源份额的提高提供了法律保障。

  据了解,德国在2000年时,可再生能源比例仅有5%,而当下可再生能源比例已高达33%,其中光伏表现尤为强势。

  不过,在斯蒂芬看来,《可再生能源法》同时带来了德国能源转型所遇到的最大的挑战。一方面,可再生能源优先上网、其余能源竞价上网对电站造成负担,发电多时其余能源难上网,用电不足时煤电等电力资源又供不上。

  另一方面,负电价的出现使得在电多的情况下,拿走多余的电则需要国家倒贴。这些问题意味着电力市场不再是一个完整的市场化、智能化的系统,无法调动人们生产、使用可再生能源的积极性。

  “国家用法律形式保障做电站的业主能将电能卖出去,所以没有人关心这些电是浪费了,还是对电网产生了压力。”斯蒂芬认为,虽然《可再生能源法》现已修订,但在当时可再生能源固定电价20年不变,无条件优先上网,而非竞价上网,是非常大的错误。

  对此,中国社会科学院工业经济研究所副研究员朱彤认为,德国所面临的负电价等问题是可再生能源份额提高到一定程度后才出现的问题,但是其可再生能源比例之所以能达到如此高的份额,恰恰离不开《可再生能源法》的推进,中国则与之相反。中国的问题在于相关可再生能源法实行几年后被搁置,没有强制上网的推进使得风、光等电力资源在现行市场内缺乏竞争力。

  波动性及电网建设

  “我们的网络没有建好,使得有相当数量的可再生能源不能及时输送出去。”斯蒂芬表示,德国犯下的一大错误是电网建设没有与风光电的发展同步。

  能源转型下,由传统化石能源转向可再生能源,而光伏、风电两大电力波动性尤为剧烈,波动性是目前可再生能源并网建设、政策制定和行业运营最大的挑战。为适应其波动性,也需要电网的配合与改造。

  如何解决波动性及电网难题?“要么电多时能存起来,要么电多时多用,电少时少用。”斯蒂芬表示,解决这一问题的两条路径,一条在存储侧,一条在用户侧。其中的关键是建立智能电网系统、智能用电系统。

  以电动汽车为例,电动汽车功率大,如果所有电动汽车在同一时间充电则会对城市电网造成压力,这就需要电动汽车智能充电,避免同时充电。并且需要能够在电多时多充,电少时少充,解决电力过剩或不足的问题,这些就是智能电网所能做到的。

  国家发改委能源研究所研究员刘虹认为,能源转型是一项系统工程,供应端的波动性需要灵活性的网络,网络和能源系统都要智能化。其表示:“未来转型之路还很长,可再生能源会越来越从整体性、系统性和长期性下手,这是中国可以学习的经验。”

  未来能源形态

  供应端的波动性与需求端的灵活性之间的调节需要系统化的配合,除电网建设外,斯蒂芬认为,可再生、易储存的氢能会是未来能源形态上解决能源问题的主力。

  “氢气与二氧化碳可以合成天然气,进入天然气网络。沼气、氢气、天然气这三种气体燃料是未来的重要能源,都可作为存储能源。”斯蒂芬表示,电力和气体会是未来能源的两大支柱。

  目前氢能应用面临的问题是,从制造到储存,再到使用,氢能的价格仍处于较高水平,难以推广普及。

  中国能源转型过程中逐步形成以电力为转换中心的能源供给结构,计划在终端能源结构中,电力占比将由2015年的22%逐步提高到2030年的30%,2050年进一步提到38%左右。同时大力加强天然气供给能力。

  “未来的能源形态,一定是混合型的能源形态。但是具体走哪一条路,每个国家都会有差别。”朱彤认为,中国未来能源系统无疑是多元的,但是由于各个国家起点、技术、设施等条件不一样,选择也会不一样。

  针对中国能源转型,斯蒂芬建议:中国能源转型需要以二氧化碳排放的减少作为衡量一切的标准。以此为中心,配合跟上必备的智能电网、智能用电等建设。同时,能源转型需要全民的参与,一定要发挥民众的积极性和力量。

  不过,与德国成熟的经济体、法律、预算相比,中国是发展中的经济体,供应端、需求端、能源及消费都在不断变化,如何转型需要深思。同时,中国的能源转型有着清洁低碳、经济高效以及安全可靠的高质量能源体系追求,到2050年如何才能做到将短期与长期规划结合起来向高质量迈进?

  “能源转型只是刚刚开始,艰巨的事情还在后面,能源转型没那么简单。”斯蒂芬表示,希望有创意的科学家、工程师能够共同利用创新解决这些问题。

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