光伏產(chǎn)業(yè)之殤：德國光伏就是未來

德國光伏補貼難以承受之重 從德國來講，可再生能源的發(fā)展從2000年德國能源轉(zhuǎn)型啟動以來發(fā)展得比較好，風(fēng)電的總發(fā)電量占全國電力消費總量已經(jīng)超過10%左右了，光伏發(fā)電的比例也達到了6.9%。 雖然光伏電在可再生能源電力中的比重僅為6.9%，但是超過50%的補貼卻給了光伏一家。看到下面這張圖，大家可能覺得我們已經(jīng)進入到可再生能源時代。由于光伏的發(fā)展得到長期的補貼，光伏技術(shù)不斷進展，光伏發(fā)電設(shè)備的成本急劇下降?，F(xiàn)在德國的新增屋頂電站并網(wǎng)電價只有每千瓦時十幾歐分，已經(jīng)遠低于居民電價。德國現(xiàn)在的居民電價在每千瓦時29歐分左右。 德國現(xiàn)在的電力市場平均交易電價現(xiàn)在只有約3.8歐分，也就是2.8毛或3毛錢，比現(xiàn)在中國的煤電平均上網(wǎng)電價還要低，基本上相當(dāng)于新疆煤電的水平。但是可再生能源附加費，附加在電力用戶的每一千瓦時的電費上升到了6.2歐分，也就是說發(fā)電的市場交易價比可再生能源附加費還要低。 從下圖可以看到德國居民的電費構(gòu)成中，發(fā)電成本占23.6%，而可再生能源附加費是21.4%，與發(fā)電成本基本相當(dāng)。電網(wǎng)使用費用占到24.0%。其余基本是稅，這是德國國家稅收政策的特點，德國給食品補貼、給交通運輸補貼，但不僅不給能源補貼，反而要上稅，上較重的稅。這里要強調(diào)的是，可再生能源附加費是會不斷上升的，不會下降，而現(xiàn)在能做到的僅僅是使上升速度有所減緩。 為什么德國的補貼這么高?是因為德國的補貼不是算可再生能源電力上網(wǎng)電價和煤電上網(wǎng)電價之間的差，而是算可再生能源電力上網(wǎng)電價和這些電力在電力市場上的售電價格的差。當(dāng)風(fēng)光發(fā)電功率低的時候，電力市場的價格高，而當(dāng)風(fēng)光電充裕時，電力市場的電價就會下降，經(jīng)常只能賣到1至2歐分，個別時候甚至?xí)霈F(xiàn)負電價，風(fēng)光電的平均售電價格遠低于煤電，更不要說天然氣了，這樣對給可再生能源的價格補貼當(dāng)然高了。 從下面這張圖上就可以看出，風(fēng)光電出力大的時候，電力市場的售電價格就會下降。2013年3月24日(周日，用電負荷較低)的白天，在光伏發(fā)電的高峰，電價甚至成為負的。這就意味著，光伏發(fā)電出力越大，賠得就越多。 《可再生能源法》的定期適應(yīng)性調(diào)整也對德國光伏發(fā)展造成了巨大的影響，2008年時新發(fā)布的《可再生能源法》規(guī)定在未來三年之中，光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價每年降低10%左右。由于這個期間光伏生產(chǎn)技術(shù)的進展，成本迅速急劇下降，在2009年到2012年間，德國的光伏裝機量快速增長，每年新裝機量達到7GW，也就是700萬千瓦，而德國的最高電力負荷才8600萬千瓦，平均負荷僅為6000多萬千瓦。由于新增裝機容量增長太快了，所以2012年，政府來了個急剎車，這對德國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說是一個災(zāi)難，另外也爆發(fā)了包括對中國光伏出口提出雙反的貿(mào)易摩擦，不過后來兩國政府談判解決了這個沖突。 光伏發(fā)電，消納成本將大幅上升 除了對光伏發(fā)電的直接補貼成本，還有三項補貼成本在初期的時候很容易被大家忽視，但是和相對固定的補貼不同的是，其它三項補貼成本的金額會隨著時間的推移，在光伏發(fā)電功率的比例越來越高時，會越來越多。 第一個是傳統(tǒng)電站備用能力的閑置成本，這在中國很多風(fēng)電裝機的地方已經(jīng)碰到這個問題了，比如吉林的熱電聯(lián)供和風(fēng)電在爭誰上網(wǎng)，光伏也是一樣。風(fēng)光發(fā)電量上升了，傳統(tǒng)能源發(fā)電量就要減少，但是傳統(tǒng)能源的發(fā)電能力卻必須保持，以備風(fēng)光發(fā)電出力低得時候能夠及時發(fā)電。風(fēng)光發(fā)電的波動性是不可回避的事實，這種波動性增加了傳統(tǒng)發(fā)電能力的閑置時間。 第二是輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的額外投資成本，這也是大家容易忽視的。國網(wǎng)不愿意為為風(fēng)電站建專門的輸電網(wǎng)也很簡單，輸送煤電的話，電網(wǎng)每年的折算滿負荷輸電時間可以達到5000~6000小時，而輸風(fēng)電只有2000多小時。而如果僅僅輸光伏電，則還不到2000小時。這樣一來，輸電成本就成倍上升了。 第三個，也是最重要的，是光伏過剩發(fā)電量的消納成本。這一點我們在前面德國發(fā)的情況中已經(jīng)講過了，光伏發(fā)電功率高了以后，造成光伏的市場售電價格下降，這使得光伏發(fā)電的收益急劇下降，可謂水落船低。德國的風(fēng)力發(fā)電量占全國總發(fā)電量的比例超過10%，棄風(fēng)率只有0.3%左右，但是在中國，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量雖然僅占全國總發(fā)電量的2%，但棄風(fēng)率已達10%左右。按現(xiàn)在的趨勢發(fā)展下去，在不久的將來，棄風(fēng)損失將會超過風(fēng)力發(fā)電補貼。而在光伏發(fā)電時段，如果消納的措施沒有跟上，中國光伏就會重蹈風(fēng)電棄風(fēng)的覆轍，出現(xiàn)大規(guī)模的光伏棄光。而現(xiàn)在，在西部地區(qū)，這種情況已經(jīng)出現(xiàn)了。 消納問題造成的成本不光存在于光伏地面電站上，也同樣存在于分布式光伏所在的配電網(wǎng)上。 如果分布式光伏局部裝多了，在分布式光伏所在的電網(wǎng)級別光伏電用不完，分布式光伏電力就會從末端的低壓電網(wǎng)逐層向高壓電網(wǎng)傳送，如果一個地方光伏板裝多了，當(dāng)該地區(qū)的發(fā)電量消納不了時，向上傳輸電力時，電網(wǎng)末端安裝的光伏發(fā)電設(shè)備輸電就會造成電壓升高，這樣一級一級地傳遞上去，低壓電網(wǎng)中的電壓就高得不得了，會把低壓電網(wǎng)中的電器損壞。在這個時候變壓器的圈數(shù)就要調(diào)整，需要變成可調(diào)壓的變壓器，這樣設(shè)備更新成本就上去了，配電網(wǎng)的建設(shè)也要投入大筆成本。 多余的風(fēng)電光伏電怎么用 這就是德國能源轉(zhuǎn)型2.0版要解決的關(guān)鍵問題。正在爭論的路線主要有兩條： 路線一 繼續(xù)但逐漸減弱至今為止的《可再生能源法》的可再生能源電力并網(wǎng)模式——固定電價優(yōu)先并網(wǎng)。鼓勵和增強可再生能源電力參與市場交易的模式;通過補貼確保足夠的傳統(tǒng)發(fā)電能力。 路線二 對現(xiàn)行的《可再生能源法》做根本性的修改，立即停止固定電價優(yōu)先并網(wǎng)模式，新增可再生能源電力與傳統(tǒng)電力一樣全部在市場上交易，可再生能源發(fā)電商也要與傳統(tǒng)能源發(fā)電商一樣承擔(dān)電網(wǎng)安全和電力消納的責(zé)任。 在具體的剩余電量消納方式上，德國也提供了很多可借鑒的經(jīng)驗。我們舉幾個例子。 首先是我們今天經(jīng)常說的微網(wǎng)。在柏林有一個很有名的歐洲能源園——EUREFEnergyCampus，這個園區(qū)是按照2050年的二氧化碳排放標準設(shè)計的。2050年二氧化碳相對于1990年要減排80%，關(guān)于這個這個園區(qū)有句口號：2050年的德國，你今天見得到。在這個園區(qū)中有風(fēng)光電(光伏和小風(fēng)電)。微網(wǎng)最重要的一點是，在電多的時候，要想辦法把發(fā)的電吃進去，例如啟動熱泵制熱，盡力不把多余的電力輸入到電網(wǎng)，因為當(dāng)微網(wǎng)中電力過多的時候，整個電網(wǎng)的電力也過多。如果電力不夠的時候，就使用熱電聯(lián)供供電或者使用以前存儲的熱力，不開熱泵。 其次是電變氣，到了2030年的時候，電力過剩的時間會增加，到了2050年的時候，低電價的時段占了50%以上，將來的電價可能是每千瓦時1至2歐分。這時候電解氫就劃算了，電解出的氫和二氧化碳合成天然氣，現(xiàn)在的技術(shù)就能夠做到了。大家知道LNG、CNG在機動車上都用得很普遍了，另外如果到了燃料電池發(fā)展的時候就直接用氫就可以了，但是現(xiàn)在氫動力成熟估計需要經(jīng)過十年或二十年。這個解決以后電變氣效益非常大。 最后是智能供電。2012年德國曾經(jīng)對工業(yè)、服務(wù)業(yè)和家庭用電做了調(diào)查，并估算出可推移的用電負荷。 這個可移動用電負荷在企業(yè)怎么應(yīng)用呢?拿一個啤酒廠來舉例子，德國啤酒好喝的原因是冷藏發(fā)酵時間長達45天到60天(注：中國是10天就出來了，其中個別的企業(yè)7天出來了)。發(fā)酵是發(fā)熱的過程，需要用制冷機產(chǎn)出的冷量將熱量帶走。由于冷藏發(fā)酵時間很長，所以不斷地要把熱量帶走。冷藏發(fā)酵的溫度是攝氏負1.5度±0.5度，允許正負0.5度的波動。啤酒廠就把這個溫度波動利用起來了。缺電/電價高的時候不制冷，于是啤酒的溫度最高可升到負1.0度，而電力富裕/電價便宜的時候就多制冷，啤酒的溫度可以降到負2.0度，通過這樣的方式調(diào)節(jié)企業(yè)用電負荷。 另外，蓄熱罐現(xiàn)在在德國很流行，就是熱電聯(lián)供站把供熱和供電分離開來，白天發(fā)電量多的時候，多余的電就轉(zhuǎn)化成熱能儲存在儲熱罐里，晚上發(fā)電需求功率低時，燃氣發(fā)電機組不發(fā)電，用儲熱罐存的熱來供熱。 智能供電不僅僅可以通過上述方式，而且我們還希望通過高能耗的重化工生產(chǎn)工藝的改革來消納波動電量。解決可再生能源電波動性的最簡單的方法是發(fā)展儲能，但是儲電是非常貴的，如果可以通過重化工和生產(chǎn)工藝的改革來波動地使用電力，就可以實現(xiàn)變相儲能，這就可以極大地降低儲電成本。 此前，在某省參觀考察玻璃制造企業(yè)時，我們就提出過一個可能的生產(chǎn)方案是電加熱，大家知道玻璃窯電加熱的熱效率非常高，比天然氣高一倍。用天然氣熱效率只有35到40%，電加熱可以到70%到80%，而且可以再加一道出爐玻璃熱回收的工藝，回收大約30%的熱能，這樣就可以讓熱效率提高到超過100%的水平，就是把玻璃帶出去的熱再回用。但是這全部都取決于市場上是否存在波動的風(fēng)光電價格。 歸根結(jié)底，就是要用很好的市場機制來激發(fā)技術(shù)創(chuàng)新，消納波動的風(fēng)光電是未來風(fēng)光電發(fā)展的核心問題，而消納創(chuàng)新機制需要從現(xiàn)在就開始建立，以促進各個工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進步。 最后一問：萬億光伏補貼是否夸大其詞 陶老師表示：大家可以參考一下中國的光伏裝機容量和補貼比例，簡單算一筆賬。國家能源局數(shù)據(jù)顯示，僅2015年上半年全國新增光伏發(fā)電裝機容量773萬千瓦，如果按照每千瓦時4毛錢的補貼額度計算，每千瓦光伏年發(fā)電1250千瓦時，那么這半年新增裝機容量所需的年補貼金額就是約300多億人民幣。更何況國家與各地方對于光伏的補貼加起來，遠不止4毛錢，而且補貼一給就是二十年。 參照光伏并網(wǎng)補貼的累計效應(yīng)，支付和準備支付的補貼會越來越多，而且補貼一旦發(fā)生不可中止，每年都得給新增的光伏給予新的補貼，否則將會有大量光伏企業(yè)倒閉。詳細內(nèi)容請參考陶光遠老師發(fā)表在財新網(wǎng)的文章《光伏發(fā)電補貼將成中國不可承受之重》。 除此之外還有附加成本，例如配電網(wǎng)、輸電網(wǎng)的改造投入。德國在光伏補貼上大概投入了幾百億歐元，相當(dāng)于幾千億人民幣，所以中國的電網(wǎng)改造需要萬億光伏補貼也不是不可能的事情。 其實，提出萬億光伏的問題更重要的是想提醒大家，即便是將來光伏發(fā)電成本降低了，如果系統(tǒng)成本問題——關(guān)鍵是波動的風(fēng)光電消納問題解決不了，光伏的成本依舊降不下來。當(dāng)光伏發(fā)電的比例升高后，其它三項成本也就上升了。所以我們要算清一筆賬，光伏發(fā)電的成本到底有哪些?到底有多少?不是說上萬億的補貼不應(yīng)該給，而是說，不能給中央給老百姓一本糊涂賬。因此，第一，補貼要優(yōu)化，要盡量降低補貼額，另外要算清，到底要給多少補貼;第二要找好解決波動的風(fēng)光電的消納辦法，這也是能算出究竟未來多少補貼的關(guān)鍵;不能不算就這么瞎干。在風(fēng)電上犯的錯誤還沒糾正，在光伏上又要重犯。否則，光伏補貼未來就成為一個誰也補不起的大窟窿。德國在光伏領(lǐng)域的經(jīng)驗教訓(xùn)已經(jīng)清楚地說明了這一點。