全面邁向可再生，為何擴(kuò)建電網(wǎng)是唯一出路？

　　2019年12月20日，德國(guó)聯(lián)邦電網(wǎng)署（BNetzA）通過(guò)了《2019—2030年電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)劃》），基于2030年將可再生能源發(fā)電提高到65%的目標(biāo)，并考慮到德國(guó)逐步退煤建議新增了2038年的無(wú)煤情景。

　　目前，聯(lián)邦議院已確認(rèn)了74項(xiàng)新措施，包括新建近3600公里的輸電線(xiàn)路。其中為了輸送位于德國(guó)北部的海上和陸上風(fēng)電，將在2030年前修建從石勒蘇益荷爾斯泰因州到北威州的高壓直流輸電通道。

　　該《計(jì)劃》也首次涵蓋了海上傳輸線(xiàn)路的規(guī)劃，并基于海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，明確了必要的海上輸電線(xiàn)路及其調(diào)試年限和陸上電網(wǎng)連接站點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)到2030年海上風(fēng)電并網(wǎng)20吉瓦的目標(biāo)，《計(jì)劃》提出到2030年，將批準(zhǔn)在北海和波羅的海增加8到9條傳輸線(xiàn) 。

　　根據(jù)《計(jì)劃》做出的情景模擬估算，到2030年，德國(guó)整體用電需求達(dá)104GW。其中，本地用電需求約82GW，線(xiàn)網(wǎng)損失約4GW，出口到歐洲其他地區(qū)電量達(dá)18GW。以預(yù)估的裝機(jī)容量和電力負(fù)荷對(duì)比來(lái)看，2030年德國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)74GW，預(yù)計(jì)62GW將并網(wǎng)（即裝機(jī)容量的85% ）。光伏總裝機(jī)66GW，其中并網(wǎng)8GW（約裝機(jī)容量的10%，其余多為分布式光伏項(xiàng)目），火電裝機(jī)僅22GW。

　　除新能源裝機(jī)容量比例提升外，風(fēng)光資源與負(fù)荷呈逆向分布。從區(qū)域看，風(fēng)電大部分位于北部，本地消納后，仍有24GW富余。而南部為主要負(fù)荷區(qū)，加之外送到阿爾卑斯山和法國(guó)的電力，合計(jì)則有35GW的電力缺口。

　　BNetzA主席Jochen Homann在通告中稱(chēng)：“聯(lián)邦電網(wǎng)需求計(jì)劃中的所有規(guī)劃項(xiàng)目都是十分必要的，能否及時(shí)實(shí)施這些項(xiàng)目對(duì)德國(guó)能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。”

　　這意味著只有擴(kuò)建新的輸送通道，才能將北方清潔的風(fēng)電送往南部缺電的區(qū)域。雖然電網(wǎng)擴(kuò)建在德國(guó)可以說(shuō)是一波三折，屢屢遭到社區(qū)和環(huán)保人士反對(duì)，但在能源專(zhuān)家和政府監(jiān)管部門(mén)看來(lái)，相比于其他替代方案，解決電網(wǎng)擴(kuò)建的問(wèn)題仍是實(shí)現(xiàn)德國(guó)高比例可再生能源發(fā)展的必經(jīng)之路。

　　火電退役與氣電盈利困局

　　對(duì)電網(wǎng)公司來(lái)說(shuō)，風(fēng)電光伏的高速發(fā)展必須有后備的電源作為依托。根據(jù)發(fā)、用電量，這些靈活機(jī)組必須在連續(xù)一個(gè)或多個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)快速啟停，調(diào)整發(fā)電量。為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，火電靈活性改造就是方法之一。

　　火電靈活性包括調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時(shí)間等三個(gè)主要部分。僅從調(diào)峰能力來(lái)看，德國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組最小機(jī)組出力可以低至40%；其純凝燃煤機(jī)組技術(shù)出力可以低至25%。

　　然而2018年底，德國(guó)已公布退煤路線(xiàn)圖，規(guī)定到2022年將其現(xiàn)存的約43GW的煤電裝機(jī)減少到30GW，2030年降至17GW，直至2038年煤電全部退出。因此短期內(nèi)通過(guò)靈活的煤電機(jī)組調(diào)峰固然能緩解電網(wǎng)阻塞，但也并非長(zhǎng)久之計(jì)。

　　另一常用的調(diào)峰電源——氣電，情況似乎也不樂(lè)觀(guān)。從技術(shù)上講， 燃?xì)怆姀S(chǎng)非常適合應(yīng)對(duì)波動(dòng)的負(fù)荷。結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP），天然氣發(fā)電的效率高達(dá)95％。通常簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組也相較聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）投資成本低很多。但現(xiàn)實(shí)中，燃?xì)怆姀S(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性并不高，經(jīng)營(yíng)前景也不明朗。

　　據(jù)德國(guó)經(jīng)濟(jì)與能源部電網(wǎng)擴(kuò)建主管Schoǒpe介紹，目前德國(guó)的大多數(shù)燃?xì)怆姀S(chǎng)還沒(méi)有可行的盈利模式。在現(xiàn)貨交易中，燃?xì)獍l(fā)電的價(jià)格無(wú)法與光伏等可再生能源競(jìng)爭(zhēng)，有時(shí)僅在需要電網(wǎng)出現(xiàn)臨時(shí)波動(dòng)時(shí)才被調(diào)用。電廠(chǎng)雖然會(huì)得到一定報(bào)酬，但基于市場(chǎng)規(guī)則，該報(bào)酬僅足以支付運(yùn)營(yíng)成本 。

　　2015年，德國(guó)就有兩臺(tái)高效的燃?xì)鈾C(jī)組Irsching 4和5因虧本經(jīng)營(yíng)申請(qǐng)關(guān)停。2010年投入使用的Irsching 5裝機(jī)容量為846 MW，其發(fā)電效率達(dá)59.7％；Irsching 4的裝機(jī)容量為550 MW，發(fā)電效率達(dá)60.4％，發(fā)電效率世界領(lǐng)先。

　　最初兩年，電廠(chǎng)與BNetzA協(xié)商確定了合同，對(duì)批發(fā)市場(chǎng)和備用容量的收入進(jìn)行了區(qū)分。但由于光伏等可再生能源顯著降低了電力批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格，搶占了大部分市場(chǎng)份額，低電價(jià)加之出力減少，在單一電量市場(chǎng)，燃?xì)怆姀S(chǎng)每年只能運(yùn)轉(zhuǎn)幾天，因此僅通過(guò)商業(yè)供電無(wú)法盈利。

　　RWE負(fù)責(zé)人 Schmitz在2017年表示，在德國(guó)建立容量市場(chǎng)每年將耗資約20億歐元，考慮到建立容量市場(chǎng)的花費(fèi)高昂，且其發(fā)電容量已經(jīng)超配的情況下，德國(guó)沒(méi)有引入容量市場(chǎng)，但有調(diào)頻備用市場(chǎng)。

　　而當(dāng)合同到期時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組只能通過(guò)商業(yè)供電來(lái)覆蓋其所有成本。受德國(guó)《備用電廠(chǎng)條例》約束，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商又禁止其設(shè)備停機(jī)。雖然有備用容量費(fèi)，但該法令不承認(rèn)新工廠(chǎng)產(chǎn)生的折舊費(fèi)和資本成本，規(guī)定的費(fèi)用甚至低于現(xiàn)行合同的薪酬。因此，根據(jù)該法令業(yè)主將被迫虧本經(jīng)營(yíng)。此外，對(duì)比光伏等可再生能源，燃?xì)怆姀S(chǎng)也需要付一定的碳稅。

　　近幾年，包括RWE、Uniper、Statkraft在內(nèi)的幾家在德運(yùn)營(yíng)燃?xì)怆姀S(chǎng)的公司，即使是其旗下最新最高效的機(jī)組，利潤(rùn)率也堪憂(yōu)。長(zhǎng)此以往，依靠燃?xì)怆姀S(chǎng)作為電網(wǎng)備用容量恐怕難以為繼。

　　儲(chǔ)能的盈利瓶頸

　　除氣電外，配套抽水蓄能電站也可以用來(lái)調(diào)峰調(diào)頻。不過(guò)，這在德國(guó)似乎也不容易。

　　通常情況下，建造抽蓄電站土木工程量大，建設(shè)周期長(zhǎng)，對(duì)用地與環(huán)境要求也較高，而德國(guó)在歐洲來(lái)說(shuō)相對(duì)人口稠密，牽涉到征地和環(huán)境影響的大型工程更難在短期內(nèi)獲得通過(guò)。

　　當(dāng)前德國(guó)電力系統(tǒng)中的抽水蓄能裝機(jī)容量接近38 GW，額定功率約為6.4 GWh，平均效率值為70％。但抽蓄容量相對(duì)整體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)占比非常小，不能滿(mǎn)足風(fēng)電光伏的調(diào)節(jié)需求。德國(guó)四大電網(wǎng)公司之一Amprion的資產(chǎn)管理總監(jiān)Kaendler告訴eo記者，即使?jié)M發(fā)，抽蓄電站的存儲(chǔ)容量也只夠用1個(gè)月，然而對(duì)風(fēng)電等波動(dòng)性電源來(lái)說(shuō)，在風(fēng)電不飽和的情況下，需要保證在至少4—6周的時(shí)間有備用機(jī)組能即時(shí)發(fā)電 。因此，長(zhǎng)期來(lái)看，由于水壩容量不足，并不能充分調(diào)節(jié)發(fā)用電需求。

　　“如果有規(guī)劃或再建項(xiàng)目，則抽水蓄能電站的容量可以增加到約10GW。但在目前的市場(chǎng)機(jī)制下，新電廠(chǎng)很難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，（抽蓄電站的）容量在未來(lái)可提升的空間很小。”上述人士表示。

　　目前，歐洲抽水蓄能電廠(chǎng)的盈利能力取決于基本負(fù)載功率（調(diào)頻備用容量）和峰谷價(jià)差，但該利潤(rùn)并不足以保證電廠(chǎng)的盈利，抽蓄運(yùn)營(yíng)商面臨財(cái)務(wù)困境。

　　2017年6月，瑞典電力公司Vattenfall宣布重組計(jì)劃，投入6700萬(wàn)美元升級(jí)改造其在德國(guó)的抽蓄電站，并縮減運(yùn)行規(guī)模，當(dāng)時(shí)還計(jì)劃在電站裁員60%，旨在扭虧為盈。他們認(rèn)為，重組計(jì)劃是保持大部分德國(guó)抽蓄電站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的唯一機(jī)會(huì)。

　　類(lèi)似的情況也發(fā)生在電儲(chǔ)能，由于受到歐盟監(jiān)管約束，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商并不能從抽水蓄能和電儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資中獲得固定回報(bào)。此外，2018年歐盟明確規(guī)定，輸電網(wǎng)擁有者不能投資電儲(chǔ)能設(shè)施，配電網(wǎng)擁有者考慮到系統(tǒng)安全因素，確無(wú)其他投資者時(shí)，才可以在歧視性監(jiān)管下投資。

　　《清潔能源通訊》曾報(bào)道，歐洲經(jīng)濟(jì)研究中心（ZEW）的能源行業(yè)專(zhuān)家一致認(rèn)為，當(dāng)前歐盟的政治框架對(duì)促進(jìn)儲(chǔ)能的使用幾乎沒(méi)有任何作用。歐洲的電池革命亟需更多政策支持。德國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)協(xié)會(huì)的Gottke認(rèn)為，儲(chǔ)能項(xiàng)目目前的投資環(huán)境并不利于技術(shù)的發(fā)展。

　　因此，除非有了新的商業(yè)模式和價(jià)格，刺激電儲(chǔ)能發(fā)展，否則它也難以滿(mǎn)足德國(guó)大規(guī)模的可再生能源并網(wǎng)需求。

　　誰(shuí)都不愿后院“起風(fēng)”

　　對(duì)于分布式能源的支持者來(lái)說(shuō)，將可再生能源與儲(chǔ)能相結(jié)合，安裝在靠近消費(fèi)者的地方，可滿(mǎn)足區(qū)域用能，這也能大大減少對(duì)新建長(zhǎng)輸項(xiàng)目的需求。

　　但是這對(duì)于農(nóng)村社區(qū)來(lái)說(shuō)可能是可行的，但是在較大的城市和工業(yè)化地區(qū)卻不現(xiàn)實(shí)。

　　eo記者在德國(guó)走訪(fǎng)時(shí)，有一個(gè)有趣的例子，多數(shù)能源專(zhuān)家曾拿“種土豆”作喻：發(fā)展分布式能源就像你在家里的園子里種土豆，這確實(shí)可以自給自足。但你種的土豆也總有產(chǎn)量過(guò)剩或短缺的時(shí)候，那你就需要去超市購(gòu)買(mǎi)（從電網(wǎng)買(mǎi)電），或送給鄰居（外輸或賣(mài)給電網(wǎng)）。因此即使發(fā)展分布式電源，也需要依托大電網(wǎng)做調(diào)節(jié)。

　　而目前在德國(guó)，發(fā)展分布式也遇到了一些阻礙。應(yīng)用生態(tài)研究所（ǒko-Institut）的首席作者Felix Matthes對(duì)區(qū)域電網(wǎng)的研究顯示，高昂的儲(chǔ)能成本和可再生能源的土地征用是分布式發(fā)展的瓶頸，“且不說(shuō)德國(guó)南部風(fēng)速較低，那些說(shuō)我們不需要南北輸電線(xiàn)的人可能也難以接受在南部新建陸上風(fēng)電機(jī)組。”

　　根據(jù)其研究，德國(guó)南部和大都市區(qū)附近的陸上風(fēng)電潛力是有限的。在這些地區(qū)，新建風(fēng)電機(jī)組就像擴(kuò)建電網(wǎng)一樣，也遭到了公眾的抵制。支持風(fēng)電是一回事，在自己家門(mén)口樹(shù)立百米高的風(fēng)機(jī)，又是另一回事了。

　　過(guò)去兩年，德國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的審批程序耗時(shí)翻了3倍，達(dá)700到800天，據(jù)德國(guó)陸上風(fēng)電署統(tǒng)計(jì)，該國(guó)目前有超過(guò)1000個(gè)居民組織與風(fēng)電場(chǎng)有法律糾紛，遭到來(lái)自鄉(xiāng)鎮(zhèn)和環(huán)保人士的抗議抵制，幾乎每一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)過(guò)程中都遭遇訴訟。

　　2019年前三季度，德國(guó)新增并網(wǎng)風(fēng)機(jī)數(shù)僅148臺(tái)，新增發(fā)電容量?jī)H0.51GW，同比暴跌82%，這種趨勢(shì)在短期內(nèi)也很難看到扭轉(zhuǎn)的跡象。

　　電網(wǎng)是電力公司“搖錢(qián)樹(shù)”？

　　盡管耗時(shí)漫長(zhǎng)、過(guò)程曲折，在德國(guó)政府部門(mén)和電網(wǎng)專(zhuān)家看來(lái)，解決德國(guó)境內(nèi)電力平衡的主要出路仍是擴(kuò)建電網(wǎng)。

　　早在1958年歐洲大陸國(guó)家間已開(kāi)始相互連接電網(wǎng)，他們認(rèn)識(shí)到電力系統(tǒng)覆蓋范圍越大，越可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的電力互補(bǔ)，相互提供幫助，外加成熟的電力交易市場(chǎng)，就可以實(shí)現(xiàn)電力在區(qū)域內(nèi)的有效配置。

　　但德國(guó)南北電網(wǎng)阻塞嚴(yán)重，如果將大量電能從北部傳輸?shù)侥喜?，?huì)造成電纜負(fù)荷極大，甚至超載。因此輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商必須對(duì)此加以干預(yù)。他們?cè)诙唐诓扇〉姆椒ㄊ侵匦抡{(diào)度，即干預(yù)發(fā)電廠(chǎng)出力，讓南部原本未發(fā)電或發(fā)電量極小的傳統(tǒng)發(fā)電廠(chǎng)出力，或下調(diào)北部機(jī)組發(fā)電量。

　　為提高公眾對(duì)新建電網(wǎng)的接受度，德國(guó)政府于2015年決定優(yōu)先考慮鋪設(shè)地下輸電纜。包括A-Nord、Suedlink和SuedOstlink項(xiàng)目的四條大型南北直流電線(xiàn)路將大部分位于地下，這將使成本增加30億至80億歐元，并且必須重新啟動(dòng)部分規(guī)劃過(guò)程。但即使采用地下電纜，與重新調(diào)度的措施相比，電網(wǎng)擴(kuò)建還是具有經(jīng)濟(jì)性。德國(guó)電網(wǎng)公司50Hertz能源市場(chǎng)發(fā)展部主任 Johannes Henkel曾在接受eo記者采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，他們運(yùn)營(yíng)的一條南北輸電線(xiàn)造價(jià)2億歐元，但是在兩年內(nèi)就節(jié)省了3.5億歐元。

　　東巴伐利亞技術(shù)大學(xué)（雷根斯堡分校）電氣工程教授Oliver Brückl一直專(zhuān)注研究經(jīng)過(guò)巴伐利亞的南北輸電線(xiàn)的替代方案。巴伐利亞位于德國(guó)南部，是德國(guó)制造業(yè)發(fā)展重鎮(zhèn)，毗鄰?qiáng)W地利，用電需求在德國(guó)各州中常年位居第一。

　　Brückl指出，該州通過(guò)燃?xì)怆姀S(chǎng)、從國(guó)外進(jìn)口電力以及新建可再生能源和建造大型長(zhǎng)期儲(chǔ)能設(shè)施來(lái)確保電力供應(yīng)。但他經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，與新建輸電線(xiàn)相比，每年、每一個(gè)替代選擇還會(huì)額外產(chǎn)生15億至60億歐元不等的花費(fèi)。

　　公眾和環(huán)保人士對(duì)新建電網(wǎng)項(xiàng)目之所以持懷疑態(tài)度，還有一個(gè)原因，就是他們認(rèn)為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商會(huì)從新建項(xiàng)目中獲得“驚人回報(bào)”。

　　當(dāng)前德國(guó)的大型電力公司，尤其是E.ON和RWE，由于其發(fā)電收入減少，因此受監(jiān)管的電網(wǎng)業(yè)務(wù)成為了他們急需的“搖錢(qián)樹(shù)”。2018年3月，E.ON和RWE宣布了拆分計(jì)劃，很多分析師表示E.ON獲得了最有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的業(yè)務(wù)——配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。

　　在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商看來(lái)，運(yùn)營(yíng)商需要得到回報(bào)，避免投資擱淺。四大電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商TenneT 的公共事務(wù)主管Garmer曾在2018年柏林一次會(huì)議指出，如果電網(wǎng)公司修建的線(xiàn)路十年后棄置不用或利用率太低，電網(wǎng)公司是得不到回報(bào)的。

　　Amprion的Kaendler堅(jiān)稱(chēng)，與水務(wù)或電信等其他受監(jiān)管業(yè)務(wù)相比，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的回報(bào)率并不高。他指出，在德國(guó)電費(fèi)構(gòu)成中，電網(wǎng)成本比發(fā)電成本低得多，以每度電30歐分為例，電網(wǎng)通常只能拿到其中的1.5歐分。

　　2016年BNetzA曾將電網(wǎng)的固定收益率從9.5％降至6.91％，此舉遭到電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商反對(duì)，后經(jīng)杜塞爾多夫法院裁定，監(jiān)管機(jī)構(gòu)將電力線(xiàn)路資本投資的固定收益率定得太低，因此判決聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局重新設(shè)定，新的收益率是在兩者之間的數(shù)字。

　　就算不考慮到2030年那么遠(yuǎn)，不解決電網(wǎng)擴(kuò)建的問(wèn)題，德國(guó)的電力供應(yīng)也將面臨重大考驗(yàn)。到2022年，巴伐利亞州的Isar2核電站即將關(guān)閉，該核電站的發(fā)電量為1100萬(wàn)兆瓦時(shí)，占該州發(fā)電量的12％。無(wú)核后的德國(guó)，挑戰(zhàn)就已經(jīng)很?chē)?yán)峻了。（eo記者 蔡譯萱 發(fā)自德國(guó)亞?。?/p>