德国加速能源转型应对能源危机

俄乌冲突对欧洲能源系统无疑是一个巨大冲击。长期以来,欧洲能源系统已经过度依赖从各地进口天然气,尤其是俄罗斯。为了应对这一外部冲击,德国和欧盟出台了许多不同的长期和短期战略。尤为重要的是,德国政府现在将发展可再生能源视为 “国家安全问题”和国内政策的重中之重。能源安全问题进一步加速了清洁能源转型,以应对气候变化这一既有的紧迫现实。

在评估德国自俄乌冲突以来的能源转型进展时,最重要的一项可能离不开个人和消费者放弃使用天然气这一决策。欧盟为此设定了天然气需求量较前五年平均值减少15%的目标,而实际上在考虑到天气影响的条件下,欧洲天然气需求量的减少幅度已经超过了这一目标,其中居民家庭在减少天然气消费方面处于领先地位。尽管天然气价格高企是主要驱动因素,但同样不应忽视与之相伴的原因还有人们意识到减少天然气消耗的必要性,以及改用非化石燃料取暖所带来的益处。总的来说,欧洲在应对这场能源危机的实践和结果出乎许多能源领域分析者预料,人们长期以来一直认为家庭能源需求在这样短的时间尺度内一般没有弹性。

德国加速能源转型的实践

电力行业的政策推力:加速可再生能源发电、储能发展

德国计划到2030年80%的电力必须来自可再生能源,到2045年实现碳中和。为实现上述目标,需要进行一系列政策调整。首先是上调可再生能源目标,并更加明确每年每项发电技术必须达到的可再生能源招标量。为实现2030年陆上风电装机容量达到115吉瓦这一目标,德国每年必须新增陆上风电装机容量10吉瓦;每年需新增太阳能光伏装机容量22吉瓦。这将使德国每年的可再生能源发电量达到750太瓦时,足以实现国家目标。预计到2030年,德国的总用电量将从目前的每年600太瓦时增加到约800太瓦时,工业和交通部门的电气化将是用电量增长的原因之一。

集中式风能和太阳能光伏发电只是德国可再生能源扩建计划中的一部分,德国在分布式能源领域一直处于领先地位,包括屋顶光伏和小型的社区风力发电。最近的一份政府政策文件详细阐述了德国将如何确保分布式发电继续得到保障和发展。今年5月,德国政府最新出台了一份长达50页的《光伏战略》,其中涵盖多项新政策,用以消除光伏快速发展面临的障碍,鼓励普通消费者和企业投资太阳能光伏。政府还旨在通过减少接入楼宇供电系统的繁琐程度来鼓励阳台光伏发电;屋顶太阳能光伏电力并入电网也将获得比此前更大的补贴力度。

在风电方面,德国政府同样出台了一系列新政策,推动陆上和海上风电装机容量的增长。2022年7月,德国联邦内阁投票决定修改《陆上风电法》和《海上风电法》,并通过修改《自然保护法》减少风电和太阳能光伏发电的扩建障碍。展望未来,到2032年,德国将有2%的土地用于风电建设,目前这一数据为0.8%。德国各联邦州必须积极寻找合适的土地,并可以在一定程度上交换土地利用配额。在过去十年中,德国风力发电装机容量不断减少,主要原因是地方政府对新建风电场用地进行了限制。

尽管这些措施都是过去一年能源危机以来新出台的,但都有过去几年的发展进程作为基础。在电力行业的可再生能源设施扩建方面,稳步发展是主旋律。尽管经历了能源危机和核电彻底退役,德国在2022年仍创纪录地将可再生能源在电力结构中所占比例从前一年的41%提升到了45%。欧盟作为一个整体也比过去更快地向可再生能源过渡:今年5月,欧盟煤电和天然气发电量占比达到多年来的最低水平,天然气发电量下降了35%,煤电下降了24%,太阳能发电量增长了12%,风力发电量增长了15%。欧盟最近批准将其2030年的可再生能源发电量占比目标从32%提高到45%(目前欧盟可再生能源发电量占比为22%)。欧盟还将开始对航空领域引入可再生燃料,包括使用合成燃料(E-fuels),这将进一步刺激相关行业对可再生能源的需求。

除了新的风能和太阳能,德国还需要在电力行业进行其他调整,从而为清洁能源转型做好准备。在电价改革方面,德国的一个重要变化是从2023年1月起取消了可再生能源附加费。可再生能源附加费一方面作为一种电力税,使得可再生能源电力在供暖、交通或其他应用场景中,相比直接使用化石燃料缺乏竞争优势;另一方面它对居民家庭来说也造成了不合理的负担。另一项重要的电力行业政策是新的电网扩建计划,该计划将确保德国的电网能够支撑可再生能源为主导的电力系统,以及向碳中和目标过渡和转型。

另一个聚焦领域是储能,鉴于太阳能在德国能源结构中的作用不断提高,储能重要性日益凸显。无论是在公共领域还是私人家庭层面,德国的储能规模都在不断扩大,其中包括电池和其他解决方案。例如,德国东部的一个大型煤电厂正被改造成一个储能基地,能够提供14吉瓦时的可再生能源发电量、2~3吉瓦时的储能电量和2吉瓦的绿氢产能。在私人家庭层面,截至2022年底,德国居民家庭拥有超过65万个储能装置,其中超过1/3都是在2022年内新安装的。如今,75%的新装家用太阳能光伏系统都配备了储能装置,这既提高了太阳能光伏电力的自发自用,又减少了当地的电网负荷。事实上,德国的大部分储能系统都安装于家庭和住宅中。德国是欧洲储能市场的最大参与者,2021年和2022年,欧洲的储能设施数量大约翻了一倍。

核电退役

德国的能源转型也包括逐步淘汰核能,2023年4月,德国最后三座核电站正式停止运行。这项工作自21世纪初以来一直在进行,在德国国内和世界其他国家都引起了广泛的讨论和质疑。切尔诺贝利核事故后,德国民众意识到核电站的寿命有限,并决定不再新建核电站,从那时候起就可预计德国核电在某个时间点将全部退役。核电站的关停工作在21世纪初就已开始,在福岛核泄漏事故后速度加快。与此同时,德国就最后一座核电站的最终关闭时间已达成一致。在俄乌冲突之前,核电在德国电力生产中所占的比例从2000年的30%下降到2020年的11%。目前,风能和太阳能所占的份额已超过任何时期核电在德国电力结构中的比重。与此同时,德国煤电的比例从2011年的41%下降到2022年的33%。

由于逐步淘汰核电是在政策层面上决定的,因此有一种观点认为,如果没有这样的政策,核电可继续运行,也许还会运行很长时间。然而老旧核电厂可靠性下降,需要大量的长期投资和规划才能保持其运行的安全可靠。即使在关停之后,这些设施也需要支付大量的长期成本——甚至报废核电站也是一个耗费巨大的过程,需要多年的提前规划。因此,我们无法将核电比作衣橱中的一件旧衣服,在需要的时候拿出来穿上。对于气候变化而言,当务之急仍然是加快扩大可再生能源规模,这也是德国选择的路径。

提高需求侧能效以减少对天然气的需求

尽管大部分的能源危机都会将公众的注意力集中在能源供应上,但需求侧的政策也同等重要,而且长远来看往往更具经济性。德国将节能视为实现碳中和的支柱之一。为实现2045年碳中和目标,德国政府将节能目标提高为:2030年一次能源消费量比2008年减少40%,2045年实现减少50%。考虑到需求侧各种节能措施的重要性,欧盟和德国制定了“能效优先原则”(Energy Efficiency First Principle),并写进法律。该原则不仅适用于能源系统,也适用于国家发展的多个层面。

在建筑节能方面,德国联邦政府通过出台《建筑能源法》和高能效建筑资助计划(BEG)的改革,进一步淘汰老旧门窗和燃气供热设备,大力推进建筑节能改造及低碳供热技术。

在工业节能领域,德国通过碳排放权交易和强制性企业能源审计,以及对通用技术和生产工艺节能改造激励等措施,继续推动企业提高能效、降低成本。

交通和供热的电气化进程加速

包括德国和中国在内的大多数国家,清洁能源转型的初期往往聚焦在电力行业,下一阶段则需关注交通和供热领域的碳减排。德国过去一年在这两个领域取得了重大进展,相关政策为其提供了部分但非全部的驱动力。

在供热转型领域,德国下一步将扩大热泵市场。2022年,德国热泵市场增长了53%,这一趋势在2023年有所加速,今年一季度德国热泵销量同比增长超过110%。总体而言,德国热泵销量较俄乌冲突之前的年均销量增长了两倍。如果不是因为疫情导致生产商遇到各种供应链问题,德国的热泵销售可能会更加强劲。不过,由于德国目前大多数新的供暖系统仍以天然气为燃料,热泵的市场份额约为1/3,供热转型还有许多工作待开展。

在政策引导方面,德国目前已经出台一些重要新规,并且已经对热泵的需求产生作用。此外,德国联邦政府已经通过并提交议会(编者注:已于9月8日通过)的《建筑能源法》修正案要求自2024年起,所有新安装的供暖设备的可再生能源使用占比至少要达到65%。虽然这部分可再生能源或可涵盖绿氢,但这一技术路径在大多数情况下不太可能具备成本优势,也就是说热泵或区域集中供热将成为主要的解决方案。

在交通领域,德国交通行业的二氧化碳排放量约占德国年排放总量的1/4,其中大部分来自公路运输。交通领域的电气化发展已进入重要拐点。去年12月,由于汽车购置者急于在插电式混合动力汽车购置补贴截止前获得补贴,德国插电式汽车(包括纯电动汽车EV和插电式混合动力汽车PHEV)的市场份额一度超过50%。目前补贴主要针对纯电动汽车,随着插电式混合动力汽车份额的缩小,德国纯电动汽车市场将继续增长。

德国向纯电动汽车的转型主要由德国车企推动,德国品牌的电动汽车占国内销售份额的60%。大众汽车的目标是到2030年实现电动汽车销量占总销量的80%,为实现这一目标,该公司已将投资计划增加到近2000亿欧元,其中包括对电池、上游矿产和充电网络的投资。

德国政府的政策重点落在消除阻碍电动汽车推广的最大障碍上,尤其是充电领域。2022年,德国充电桩数量增长了35%,总充电容量增长了40%。慢速充电规模也在扩大——政府将要求雇主为多达1/4的员工停车点提供充电服务。

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文章信息

*本文刊载于《中国电力企业管理》(上旬刊)2023 年第 8 期,由德国国际合作机构中德能源与能效合作伙伴尹玉霞,原德国国际合作机构Anders Hove等人共同汇整信息和撰写。

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