德国《能源战略2050》要点及对我国可再生能源发展的启示

曹石亚,王乾坤

(国网能源研究院,北京 100052)

德国《能源战略2050》要点及对我国可再生能源发展的启示

曹石亚,王乾坤

(国网能源研究院,北京 100052)

2010年9月28日,德国联邦经济与技术部发布了《能源战略2050—清洁、可靠和经济的能源系统》报告,提出了德国至本世纪中叶能源发展路线图。本文梳理了该能源战略的要点,重点围绕可再生能源和电网发展,从统一规划、电网建设、可再生能源经济性等方面深入分析了我国和德国各自的特点,以期对我国可再生能源的发展提供启示。

德国;能源;启示

作为经济总量全球排名第四的欧盟国家,德国近年来在优化调整能源结构、推进节能减排方面取得了举世瞩目的成绩。2010年9月28日,德国联邦经济与技术部发布了《能源战略2050—清洁、可靠和经济的能源系统》报告,提出了德国至本世纪中叶能源发展路线图。本文梳理了该能源战略的要点,重点围绕可再生能源和电网发展,从统一规划、电网建设、可再生能源经济性等方面深入分析了我国和德国各自的特点,以期对我国可再生能源的发展提供启示。

一、德国《能源战略2050》概述

为了实现到2050年温室气体减排80%以上(以1990年为基准)的目标,确保本国安全、清洁、经济的能源供应,德国《能源战略2050》明确了以发展可再生能源为核心,建设适应可再生能源规模化发展的智能电网的未来能源战略,如表1所示。

表1 德国可再生能源发展目标

二、德国《能源战略2050》要点

(一)具有成本效益地发展可再生能源

经过近二十年的发展,可再生能源已经逐渐成为德国能源电力结构中的重要组成部分。该报告指出在未来发展可再生能源过程中要避免付出过大的经济代价,将通过一系列政策措施鼓励可再生能源的发展,具体包括:为虚拟电厂引入市场溢价或一致性奖励;进一步发展全国范围内的均衡机制,促进需求响应发电和使用可再生能源电力;进一步发展绿色电力市场,在不提高可再生能源附加费的情况下加强市场和系统的融合。

(二)加快海上电网的规划与建设

海上风电被列为德国风电产业未来发展的重点,2020年、2030年海上风电装机容量规划目标分别达到1000万千瓦和2500万千瓦。为了确保海上风电的安全可靠送出,实现在欧洲大电网范围内的消纳,德国将加强与北海沿岸国家合作,加快规划和建设海上输电电网。同时,加强海上风电场群集中并网模式研究,降低工程成本,提高电网对并网风电的控制能力,提高技术经济性。

(三)加快高压电网的规划与建设

目前德国电源分布大多接近负荷中心,但未来,德国将大力发展海上风电,海上风电多分布在北海和波罗的海,需要将北部风电输送到西部和南部的负荷中心,这对电网的电压等级提出了更高的要求。该报告指出,德国将加快传输距离更大、损耗更低的超高压电网的规划与建设。2011年,德国将制定《2050年目标电网规划》,其中就包括纵贯南北的超高压骨干网架规划及示范工程建设内容。

(四)加快跨国互联大电网的建设

随着太阳能光伏发电、风电,特别是海上风电的大规模发展,德国电网对间歇性可再生能源的消纳能力日渐不足,迫切需要发挥欧洲大电网的资源优化配置作用,依靠欧洲大电网大范围平抑间歇性电源的出力波动性。为此,该报告将建设跨国联络线、融入欧洲大电网作为未来四十年德国电网规划与建设的重点内容之一。德国跨国互联电网建设的远期目标是充分利用挪威、奥地利、瑞士等国的水电调峰资源。

(五)积极增加电网储能容量

该报告提出的储能技术发展具体措施包括:从中期看,考虑技术和经济参数,挖掘德国国内抽水蓄能的开发潜力;从长期看,要充分利用国外抽水蓄能电站的调峰能力;加强新兴储能技术的研究(如压缩空气储能、储氢、甲烷制氢、电动汽车电池),并做好其大规模商业应用的可行性研究。

(六)加快推进智能电网建设

该报告提出的智能电网建设具体措施包括:政府将推动智能电表安装,确保采用最新技术和工艺;修改智能电表接入条例,要求联邦网络署确定最低技术标准和智能电表接口;推进智能电网示范项目,研究和测试基于信息通信技术的能源系统。

(七)保障电网企业可持续发展能力

德国能源署研究表明,为保证未来大规模风电输送要求,需要新建3600公里的高压输电线路,并对原有输电线路进行升级改造,初步预计未来10年至少需要投资130亿欧元。为了确保电网运营商拥有充足的资金用于电网扩建项目,并保护其投资电网建设的积极性,德国政府将考虑修改完善相关管理办法,提高电网运营商的收益。该报告指出,政府将充分认可电网运营商进行电网扩建所付出的成本;提高超高压电网及应用新技术的投资收益率;制定质量准则和惩罚措施,奖励电网的创新发展,激励对电网的升级改造。

三、德国《能源战略2050》对我国可再生能源发展的启示

(一)加强统一规划,使可再生能源与电力系统协调发展

1.在可再生能源与电源的统一规划方面,《德国能源战略2050》提出在未来必须审查可再生能源供应商是否能够提供单一发电功能之外的其他系统辅助服务,以满足大规模可再生能源并网的调峰需求;同时,提高常规电源运行的灵活性,促进采用CCS技术的高效化石燃料发电厂的建设,并优先发展热电联产电站。近年来,为适应可再生能源发电装机规模和发电量的不断提高,德国不断优化电源结构,积极发展具有深度调峰能力的燃气机组、抽水蓄能等快速调节机组。截至2009年底,德国具备良好调峰性能的装机容量达到 3860万千瓦,占总装机容量的比重为25.2%,其中气电2310万千瓦,水电 1030万千瓦,油电520万千瓦。煤电装机比重为33.7%。

反观我国,截至2010年底,火电装机容量达到7.07亿千瓦,占总装机容量的73.4%。具备良好调峰性能的抽水蓄能电站等装机容量较低。由于可再生能源发电出力特性不如常规电源,其装机规模需要与其他电源的调节能力以及系统调峰电源的规模相匹配。因此,我国必须优化电源结构,在保障系统安全稳定运行的前提下,充分利用其他电源的调节能力,以解决可再生能源大规模发展带来的系统调峰问题。在东北、华北、华东、华中、南方电网覆盖地区,大力发展抽水蓄能电站;在西北电网覆盖地区,加大抽水蓄能站址普查力度,选择开发技术经济条件较好的抽水蓄能电站进行开发。在天然气供应有保障、电价承受能力强的地区,建设一定规模的燃气电站。在不具备抽水蓄能和燃气电站规模化发展的地区,建设高效燃煤机组,参与系统调峰。

2.在可再生能源与电网的统一规划方面,《德国能源战略2050》提出所有电网运营商每年提交发展计划,以形成全国电网十年升级改造计划,并且基于该计划,政府将提交联邦电网规划。德国能源署开展了“电网研究Ⅰ、Ⅱ”,针对2015年和2020年及以后风电等可再生能源的发展规划分两期对电网的适应性和建设改造进行了系统研究,重点研究可再生能源大规模发展情况下电网的中、长期规划和应对可再生能源发电并网的措施等。

我国可再生能源发展偏重以资源定规划,在鼓励大规模开发可再生能源的同时,对其送出和消纳问题重视不够。可再生能源发电并网迫切要求加快建设具有大容量、高效率、远距离输电能力,依托信息、控制和储能等先进技术的坚强智能电网,使可再生能源电力在更大范围内应用。因此,我国应加强可再生能源发电与电网的统一规划和有序开发,突出坚强智能电网建设的引领作用。坚强智能电网能够显著提高我国电网对风电等间歇性能源接入的适应性以及运行控制的灵活性,增强电网优化配置资源能力和抵御事故风险能力。

3.在可再生能源与需求侧的统一规划方面,德国非常重视电力需求侧管理。《德国能源战略2050》提出进一步发展全国范围内的均衡机制,促进需求响应发电和使用可再生能源电力;进一步发展绿色电力市场,在不提高可再生能源附加费的情况下加强市场和系统的融合;推动智能电表安装,并确保采用最新技术和统一标准。

我国在需求侧管理方面已开展了一些工作,但需求侧管理的长效发展机制尚未建立,对电网企业和电力用户等需求侧实施主体的激励政策不足。借鉴国外经验,我国应进一步加强需求侧管理,健全法律法规,完善财政、税收、投融资政策;综合考虑电网企业促进节能节电所产生的社会效益,推动电网企业实施需求侧管理的积极性;通过技术手段、激励政策等指导用户合理使用可再生能源电力,由此实现可再生能源发电与整个电力系统的协调发展。

(二)加快坚强智能电网建设,适应大规模跨区输电和可再生能源发电并网

目前德国电源分布大多接近负荷中心,随着距离负荷较近的优质可再生能源资源(主要指风能资源)开发殆尽,德国风能资源开发也有远离西部和南部负荷中心的趋势,未来风电发展将通过更高电压线路输送,需要全国坚强电网的支持。《德国能源战略2050》提出加快传输距离更大、损耗更低的超高压电网的规划与建设;加强北海电网及近海电网互联;将德国电网与欧洲电网互联。

我国可再生能源资源分布集中度高、与负荷中心呈逆向分布,而且本地消纳规模有限。目前,我国电力供需以分省“分区平衡”为主,跨区输电能力不能适应可再生能源大范围消纳的需要。“三北”地区风电、西南地区水电等可再生能源必须依托跨区电网远距离外送,扩大消纳范围、增加开发规模。研究表明,2020年全国风电开发规模1.5亿千瓦左右;新疆、甘肃、内蒙古、吉林的开发规模约8000万千瓦,其中跨省区外送约6200万千瓦,占78%。因此,亟需加快大型可再生能源发电基地外送电工程建设,形成若干条采用先进特高压技术的跨区域输电通道,推进坚强智能电网建设,全面支撑大规模可再生能源发展。

(三)进一步提高可再生能源发电竞争力

可再生能源发展到一定规模后,除了技术问题,还需要考虑经济性。《德国能源战略2050》提出具有成本效益地扩大可再生能源,包括上网电价激励政策、全国范围内的成本分摊机制等。

我国可再生能源发展从起步阶段向规模发展迈进,“十二五”规划纲要明确提出2015年非化石能源占一次能源消费比重11.4%的约束性指标。因此,如何通过政策激励等手段,使可再生能源降低发电成本、提高发电利用水平是需要研究的重要问题。目前全额保障性收购可再生能源的实施细则尚未出台,需要加快明确与完善,以保障电力系统的安全性与整体经济性。此外,目前我国对可再生能源开发的激励政策侧重于发电环节,对输电环节、常规电源辅助服务激励不足,对其他电源为风电等可再生能源发电提供的辅助服务(调峰、调频等)还没有建立完善的定价和补偿机制等。建议政策制定者应关注可再生能源发电对电网建设运行成本、对其他电源的效率和效益的影响等问题。

[1]Federal Ministry of Economics and Technology.Energy Concept for an Environmentally Sound,Reliable and Affordable Energy Supply[R],2010.

[2]张运洲,白建华.发展清洁能源——构建现代能源产业体系重要一步[N].人民日报,2011-02-14(23).

[3]尹明.中德风电发展的比较与分析[J].电工技术学报,2010(9).

German Energy Concept 2050 and Inspiration to China's Renewable Energy Development

CAO Shi-ya,WANG Qian-kun
(State Grid Energy Research Institute,Beijing 100052,China)

On September 28,2010,the German Federal Ministry of Economics and Technology published a report named by"Energy Concept for an Environmentally Sound,Reliable and Affordable Energy Supply",to present to the energy development road map for Germany in the middle of this century.This paper introduces the main points of the report,analyzes the characteristics of China and Germany from the unified planning,power grid construction and renewable energy economy,in order to provide the inspiration for renewable energy development in China.

Germany;energy;inspiration

D920.4

A

1008-2603(2011)05-0019-04

2011-05-21

曹石亚,女,国网能源研究院工程师;王乾坤,男,国网能源研究院工程师。

(责任编辑:李潇雨)