风能是如何改变丹麦能源系统的

文 | 丹麦绿色国度

作为开发风能资源最早的国家之一，目前，丹麦无疑在项目开发、技术研发、供应链打造等方面处于全球领先位置。丹麦风电产业从业人员已经将近3.3万，2016年的行业营业额为130亿欧元（约合人民币979亿元）。丹麦能源署的研究显示，陆上风电的价格已经低于煤炭和天然气，成为了丹麦新能源中价格最低的能源。那么，丹麦在开发风能资源方面有哪些好的做法？风能资源开发又给丹麦能源系统带来了哪些改变？

丹麦电网是欧洲电网的一部分

我们曾经有过这样的担忧，当风电发电量达到总用电量的5%时会发生什么？然后又担心这个比例接近10%时，电力系统是否能够承受？几年后，我们说20%绝对是极限了！然而，我们几乎没有想过，在2016年，丹麦风电产量与电力消耗总量相比，超出了317个小时。当年复一年，我们确定风电发电量已经增加到丹麦总用电量的33%、39%甚至42%，丹麦风电取得了非凡成就。

风电的占比及它与其他能源的有效整合是丹麦成功的基础。Energinet是丹麦的输电系统供应商。然而，丹麦如今取得的成就绝不仅仅归功于某一个体，它是风能行业、监管机构、能源部门、公民和其他方之间良好互动的结果。要平衡供电系统和大量不同的电能来源，与此同时还要保持全欧洲最高水平的供电安全，这并不是一个简单的任务。2016年中的某一个小时，丹麦电力系统的风电占比曾达到139%；某一个全天，这一比例曾达到了103%。反之，2016年中也有几天风电发电量较低，某一天机组发电量占比仅为1%。

无论产能高低，对于风电行业而言，都是成功的。丹麦人从不必为电力供应而担忧。这种成功依赖三个前提条件：（1）丹麦具有灵活高效的发电站，当地的热电联产厂、风力发电和太阳能相互作用形成一个整体的供电系统。（2）丹麦有着发达的电网，可以处理大幅波动。丹麦可以进口或出口相当于最大用电量80%左右的电力。（3）丹麦是完善的北欧和欧洲电力市场的一部分。通常在大风条件下，发电成本会下降，当发电成本低时，丹麦供应商会向邻国出售电力；在邻国提供更优惠的电力价格时，丹麦会从邻国进口电力，包括挪威水电、德国风电和太阳能电力、瑞典核能电力等。

日常的电力市场和最先进的系统运行保证了电力系统的平衡和可再生能源的高效整合。Energinet的任务是确保电力安全和高性价比的电力供应，以便消费者能持续享受经济且高度安全的电力。这需要跨境电网与贸易的持续发展，和区域性及泛欧洲的解决方案。

本地电网——高效能源系统的关键

公众很少围绕配电网开展激烈讨论。但是，配电网在协助向更清洁和更易分配的能源过渡方面起着重要作用。

现如今，丹麦有超过一半的发电量来自风电机组、热电联产厂和太阳能电池板，并直接从下级电网输送至配电网，发电量逐年增长。丹麦的配电系统运营商（DSO）为这种从下至上的分散式发电提供支持。

丹麦配电系统运营商需要采取重要的平衡措施，并转变自身的角色。系统从前是将电力从大型中心发电商输送到电网，然后单向供电给消费者，现在转变为一个不断变化的电能在许多小单元之间流动的系统，其中一部分小单元的发电依赖于市场和天气条件，这些小单元既是生产者又是消费者。

丹麦配电系统运营商已成为电力系统中的灵活“脊柱”。这是通过对配电网的创新、维护和扩展进行必要的投资而实现的。如此，配电系统运营商便可处理不同可再生能源的产出情况。随着波动电力来源的占比逐步增加，电力系统需要有更高的适应度。

电力系统完全摆脱对化石燃料的依赖是一场重大的变革。要应对这一变革，配电系统运营商必须利用其电网运营的专业知识和最新装机技术参与创新项目。电网公司对新概念的测试，例如，加强客户与灵活电力消耗的联系等，对于将科研成果引入实际应用至关重要。因此，丹麦配电系统运营商处在转型的最前沿。

配电系统运营商在引入新的创新理念中起着关键作用，它们可以改善电网，开发智能能源系统，使客户受益。由于配电系统运营商为自然垄断，因此，创新概念的开发需要在监管框架内进行。

受监管的公司必须有效运行，而监管必须留出发展余地。如果只鼓励配电系统运营商进行短期的成本削减，那么它们将变得停滞不前，社会将会把这一纸高额账单传给下一代。如今坚决不能以牺牲可再生能源的最佳解决方案为代价，去实现短期的效率提升。

图1 与配电网直接相连的电力生产占比

密切合作是降低风能成本的关键

多年来，降低成本一直是风电产业的一个指导原则。创建更智能、更强大、更具创新性的产品和解决方案，可以提高风电机组的效率，从而降低风力发电的价格。丹麦拥有世界领先的风电机组制造商和供应商。总共有大约500家风电公司的总部坐落在丹麦，它们覆盖了风电产业所有领域，从而建立了一个全球独一无二的供应链和紧密联系的全能服务型网络。然而，让丹麦风电产业脱颖而出的，不仅是创新和降低成本的能力，还有产业在整个供应链内彼此开展合作的独特能力。多年来，风电产业已形成了在各方面互相协作的强大传统，这将有助于进一步降低风能价格。

在丹麦，尤其是在日德兰半岛，数百家公司距离很近，注重风能研究的公司聚集程度令人惊叹。在中日德兰大区，每25个私营部门的雇员中就有1个在风电行业工作，可见行业规模巨大。

“少即是多”的理念如今也体现在供应商的数量选择上。这一新趋势促使了丹麦供应商将服务和产品汇集到实际的系统中。通过向风电机组制造商或风电场所有者等终端消费者提供完整的技术系统或成套解决方案，合作公司可以巩固其战略地位。这就需要丹麦风电机组制造商和子供应商之间更紧密的合作，提高科技创新和降低成本的能力。

风电产业从其他行业中引入了很多标准和最佳实践。最近几年来，丹麦风电产业的标准化已经有了重大飞跃，商业组织正在一起制定专门针对风电产业应用的标准。通过遵循共同的标准，供应商可以减少制造和质量监控流程，从而减少产品故障。标准化可以扩展到风电产业的许多领域，预计未来几年内，标准的开发和部署将有所增加。在这个过程中，丹麦强大的合作传统将起到重要作用。有一个完善的供应链是至关重要的，它使风能在与最新、最好、最有竞争力的产品竞争时更具有竞争力。

先进的测试和演示设备为全球创新保驾护航

力求创新是丹麦整个风电产业的不懈追求。为了测试各种想法的可行性，以及新解决方案的耐用性，企业会进行全面的测试。目标是提出一种比以前更好的解决方案，同时降低发电成本，确保为消费者提供具有竞争力的海上和陆上风电。通过全方位测试风电机组中的每个组件并通过局部模块和机组整体测试，企业能够在产品最终交付之前及时发现并修正潜在的设计或生产误差。

在早期测试阶段找出并消除设计和生产误差，与在风电机组投入量产和安装之后再消除误差相比，更加经济可行。因此，先进测试设施有助于降低风能的平准化电力成本（LCOE）。

Østerild的近郊地区安装了7台大型试验型风电机组，充分展现了丹麦风电产业的雄厚实力。Østerild是目前世界上唯一一个可以测量风电机组高度达到250米的地区。在偏往南部的Funen岛上，风电机组制造商可以在LORC（Lindoe 海上可再生能源中心），模拟摇晃和较恶劣的条件，测试机舱的生命周期。

丹麦丰富的风能知识吸引了国际风电产业一批有影响力的参与者。其中有来自中国的制造商，如远景能源和金风科技，它们都在丹麦设立了研发部门。远景能源也在Østerild地区安装了风电机组，与GE-Alstom、西门子-歌美飒、维斯塔斯和MHI-维斯塔斯海上风电的风电机组为邻。

与大多数其他国家的科研机构相比，丹麦科技大学在风能研究方面有悠久的历史。在20世纪70年代后期，在这个行业的兴起阶段，Risoe国家实验室（现名为 DTU风能中心）就建立了风电机组测试设备。

丹麦政府委派Risoe来审验风电机组的原型设计，合格之后才能投入丹麦市场。这是产学在测试和改进设计与研究方面密切合作的早期例子。如今，科研与工业的密切合作仍在继续，双方都获益于对方的能力和资源。丹麦的研究环境与风电产业并肩发展。尽管其他国家也形成了强大的研究环境，但丹麦研究机构仍然位居世界前列。

极大拉动就业、增长及出口

随着丹麦、欧洲和其他地区风能利用的增长，风电产业也在发展壮大。今天，风电产业对就业、经济增长、出口和经济做出了巨大贡献。根据欧洲风能行业组织WindEurope的数据，如今欧洲风电产业的雇员达到30万人，年营业额达720亿欧元（5350亿丹麦克朗）。

根据丹麦风能协会的数据，该国风电产业雇用将近3.3万人，相当于全国私营部门就业人数的2.2%。风电产业提供技术型工作岗位，大部分工作都位于首都地区之外。事实上，80%的风电产业工作位于丹麦西部，主要是边远地区。

安装风电机组可创造就业机会，而风电机组的运行和维护则可提供长期工作机会。每安装容量为10万千瓦的海上风电机组，就可以创造1800个就业岗位。

2017年，丹麦风能技术出口额超过73亿欧元（544亿丹麦克朗），相当于该国商品出口总额的 6.7%。

根据丹麦能源工业联合会的数据，2016年，能源技术出口总额占丹麦商品出口总额的11.8%。这是欧盟国家中的最高技术出口占比。它证明了丹麦具有不凡实力，并擅长出口包括风能技术在内的能源解决方案。

近年来，丹麦的能源技术出口增长强劲，风能技术成为其中的重要驱动力量。政府和能源行业共同的愿景是到2030年让丹麦的能源技术出口额翻番，达到 190亿欧元（1400亿丹麦克朗）。

总的来说，风电的增长会创造更多本行业和相关部门的就业机会。风电装机项目在安装阶段会为当地创造就业岗位，在整个项目生命周期内会创造运行和维护岗位。由于丹麦风电产业规模大，风力发电设备在全国范围内的安装需求量大，丹麦存在许多此类工作岗位。国际经验表明，无论是在安装阶段还是后续阶段，风力发电项目都能够为当地带来就业机会和增长。

制定招标程序标准

在丹麦，海上风电场的招标模式是一个协商过程，其中包括资格预审和与潜在投标人及投资者的初步技术对话。海上风电场Horns Rev 和Kriegers Flak 的招标程序同时启动，但程序分别在2015年春季和2016年秋季完成。在这两次招标中，丹麦能源署（DEA）都是招标人。

在选择风电场的适宜区域以及编制招标文件时，DEA一直与其他相关部门就共同感兴趣的任何项目主题展开持续对话。对话范围包括电网连接、国防、海运和商业船运交通、自然环境保护、原材料提取以及渔业和海洋考古方面。对话降低了选定地区的利益冲突风险。

建立海上风电场是一个复杂的投资项目。持续的技术发展和经济变化对招标文件框架条件的设计提出了很高的要求。为了确保潜在投标人能够对框架条件提出意见和看法，为创造更有吸引力和更具活力的市场做出贡献，DEA开展了相应的技术对话。这意味着 DEA根据选定的主题向市场提出具体问题，同时，DEA邀请潜在投标者自愿提供补充意见和建议。

为了进一步降低参与各方的风险，DEA积极寻求投资者面临的市场挑战相关信息。这意味着潜在的错误可以在招标过程的初始阶段以及合同通知与合同文件发布之前得到纠正。对流程变更的所有意见和建议均以匿名方式发布，以帮助建立和确定最终合同文件中包含的框架条件。

丹麦能源署负责协调和授予海上风电场调试和运行所需的所有必要许可证和执照。由单一机构进行协调就是所谓的一站式服务理念。丹麦海上风场项目招标的唯一授标标准是首个5万满负荷小时的价格（丹麦克朗/千瓦时），大致相当于 11～12年的补贴期。海上风电场的预计寿命为25年，在度过补贴期的剩余时间内，电力按市场价出售。

图2 2000-2016年丹麦能源技术出口在总出口额中的占比

小贴士

OECD对混合金融的定义是，有策略地使用发展融资和慈善基金，以调动私人资本流向新兴和前沿市场。混合融资有意将私人投资引向有长远发展意义的领域，同时提供具有吸引力的风险调整回报。丹麦气候投资基金是一个极好的示范。其他混合融资优秀示范还有IFC-加拿大气候适应项目、全球环境基金和丹麦农业综合企业基金。

公私合作融资模式使在高风险市场投资可再生能源成为可能

由于高风险和缺乏特定国家的相关知识，纯私人投资可行性太低。然而，混合融资模式通过丹麦气候投资基金（KIF）使这些投资成为可能。KIF为发展中国家和亚洲、非洲、拉丁美洲和欧洲部分地区的新兴市场的气候投资提供风险资本和建议。KIF在肯尼亚图尔卡纳湖的一个风电场进行了首笔大规模投资，金额达1160万欧元（8700万丹麦克朗）。该风电项目将建造撒哈拉以南非洲地区最大的风电场，装机规模为31万千瓦，将以非常经济的价格生产占肯尼亚当前装机容量的20%左右的电力，并将替代大约每年1.2亿欧元（9亿丹麦克朗）的燃料进口。

KIF的资本承诺来自丹麦政府、IFU——丹麦发展中国家投资基金，以及机构投资者PKA、PBU和丹麦养老基金。通过 KIF，丹麦养老基金承诺了2700万欧元（2亿丹麦克朗）的投资。丹麦的出口信贷机构EKF同时提供了约1.35亿欧元（10亿丹麦克朗）的贷款担保EKF的担保减轻了资金提供者的风险，从而使得机构投资者能够参与进来。

该基金由IFU管理。自50年前成立以来，该基金一直与丹麦贸易界和工业界合作，参与了对100多个国家、地区的1200项投资。因此，KIF和IFU具备丰富的融资经验、深厚的当地商业条件知识和广泛的国际关系网。

在通过丹麦气候投资基金投资的项目中，公众和资本会通力协作，承诺为机构投资者带来丰厚回报，并通过在丹麦下订单为丹麦公司带来收益。丹麦公司维斯塔斯为图卡尔纳湖地区提供365台机组。

图3 丹麦能源署提供的一站式许可程序

图4 丹麦海上风电场的中标价格

摄影：王世全

简而言之，混合融资可以使新兴和前沿经济体中的此类投资获得收益。这个概念有三个关键特征：（1）杠杆效应：利用发展融资和慈善基金吸引私人资本进入交易；（2）影响：投资可推动社会、环境和经济进步；（3）回报：私人投资者的财务收益基于真实风险和感知风险，与市场利率相一致。

混合融资模式可以促进环境友好型项目的私人融资，从而在整个经济中推广气候友好型技术。同时，混合融资模式可以启动那些在正常情况下对私人投资者而言风险程度过高的项目，使项目获得盈利并实现财务可持续性。值得一提的是，混合融资模式能够降低政治风险和监管风险，这是该模式所具备的一个关键特性。由于该基金会与当地投资者共同对项目投资，预计KIF将吸引约10亿～12亿欧元（70亿～90亿丹麦克朗）的投资额。

（摘编自绿色国度发布的《绿色转型白皮书》）