德国能源结构转型升级的原因为什么不包括煤炭资源的枯竭
德国：能源转型评价及启示
能源评论
2022年8月4日17:01
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前不久，德国联邦网络管理局（能源监管机构）发出警告：没有俄罗斯天然气，德国熬不过冬天。如果北溪一号天然气管道不能恢复正常供气或继续限制流量，德国能源形势可能会进一步恶化。这意味着因天然气紧缺带来的价格猛涨必然传导到终端用户。作为主要调节电源的燃气发电受阻，难以配合新能源发电项目运行，电力的稳定供应将面临很大风险。更为悲观的预测是，能源短缺的状况会持续3~5年，成本继续上升，德国正面临由能源危机而引发的国家危机，欧洲最大的经济体将走向衰退。不难发现，这与德国长期以来致力于能源清洁低碳转型的目标背道而驰，令人扼腕叹息。
多年来，德国的能源转型被津津乐道，似乎已成为国际上的样板，我国新能源补贴政策的研究制定也不难看到德国的影子。但自俄乌冲突发生以来，包括德国在内的欧洲国家经历了能源供给短缺、价格飙升的困局，也暴露了能源转型的复杂性和长期性。纵观德国的能源转型历史，并对其实践成果进行分析评估，能为我国的能源电力高质量发展提供有益镜鉴。
能源转型的先行者
德国是欧洲第一大经济体，一次能源消费总量从2005年的4.8亿吨标煤降至2019年的4.3亿吨标准煤（国际能源署数据），目前能源进口依存度（净进口量与可用总能源的比率）约为64%，尤其在原油和矿物油产品方面，德国的进口依存度高达97%，天然气则为89%，煤炭为44%。自20世纪90年代起，德国推行能源转型政策，2020年可再生能源发电量占比达到46%，在大国中位居前列。
德国能源转型的动因主要源于三方面，一是20世纪70年代的石油危机使德国不堪重负，发展可再生能源可以实现就近供应，减轻经济负担；二是应对气候变化，降低温室气体排放量；三是降低化石能源的进口依存度。
经过30多年的转型实践，德国的能源转型取得了显著进展，成为欧洲乃至世界的先行示例。
德国的电力结构发生了重大变化，可再生能源发电量比例已由2000年的6%上升到2020年的46%，其中风电和太阳能发电量占2020年总发电量比重大于31%。德国还制定了2030年将可再生能源发电量提升至65%的目标。
在需求侧，德国一直推进能效提升行动，特别是在建筑领域，采取技术创新和政策措施等综合手段持续改进能效。有数据表明，德国在过去30年将能效提升了近30%。
风电和光伏发电迅猛增长
德国能源转型成功的标志是风电和光伏发电得到了迅猛增长，占比持续上升，这主要取决于三个因素。
首先，此成果离不开政府的强力推动。德国于2000年首次颁布《可再生能源法》，后根据执行情况和效果进行了8次修订，内容涉及新能源上网电价调整、补贴分摊、并网技术管理要求以及如何参与电力市场竞争等。2022年7月8日，德国政府审议通过了包括《可再生能源法》在内的能源政策一揽子法案修订，旨在加快可再生能源发展，强化联邦政府应对天然气发电不足紧急调用备用电力（比如煤电）的政策选择等。持续的修订是由于法律在实施的不同阶段暴露出一些问题，比如过度补贴造成资金入不敷出和消费者负担上升过快的问题、新能源发电新增规模与电网发展不匹配问题、全额保障收购带来的效率损失问题等。政府通过制定出台《可再生能源法》和滚动修订来从法律上激励风电和光伏发电的开发，在相当长时期内以固定价格收购其上网电量并实行全额收购，有力促进了新能源发展。
其次，公众对能源转型的认同度高，也能够承受较高的电价。德国社会对于生态环境有着强烈的危机意识，大多数人对于摆脱化石能源持支持态度，并愿意为此付出经济代价。
最后一个因素是用好了市场这只无形的手。自2017年起，德国政府不再以指定价格收购绿色电能，而是采用拍卖竞价机制来确定每年能享受补贴的新能源开发规模和投资者。这不仅推动了新能源技术进步、成本降低和效率提升，也减轻了消费者的负担。
由于风电和光伏发电固有的间歇性，很多专家担心用户的供电质量和可靠性指标会有所下滑。但实际上，德国多年来全国负荷趋于稳定，2020年最高负荷为7600万千瓦，仅常规电源装机总量就达到1.1亿千瓦，加上跨国联络线2000万~3000万千瓦的交换能力，合计远超过最高负荷，确保德国即使不计新能源发电量，也能支撑起全社会用电需求。在调度管理上，长期以来德国实行“自下而上”的“自平衡”运行模式，全国有2700个平衡单元，实时运行中各平衡单元偏差由四大输电网运营商统筹负责，从而显著降低整个系统的平衡压力。
根据德国联邦网络管理局的公开资料，2020年电网终端用户平均停电时间创造2006年以来的最短纪录，为10.73分钟。由此可见，随着可再生能源占比持续增加，在分布式新能源加快发展的背景下，其供电可靠性并未受到影响。
转型之路突遇“寒冬”
2021年，国际上包括一次能源在内的大宗商品价格大幅上涨，给世界各国的经济社会运行带来较大冲击。特别是俄乌冲突爆发以来，欧洲国家饱受能源短缺和价格飙升之苦，德国也是深受其害，预计今年冬天天然气大量短缺，届时大量工厂将很可能暂停运转。近日，德国副总理兼经济和气候保护部长罗伯特·哈贝克在接受媒体采访时表示，德国企业将不得不停止生产、解雇工人，供应链将崩溃，人们不得不贷款支付取暖费。
此轮能源危机深受地缘政治冲突的影响，其结果是欧洲蒙受的损失不可估量，德国首当其冲，危机何时结束，尚有很大的不确定性。回顾德国的转型之路，从能源转型的“样板”到如今深陷能源危机的局面，有三点教训值得正在经历能源转型的大国汲取。
一是德国的能源战略不够成功。德国早在2013年就宣布将于2022年关闭所有核电站，2019年宣布2038年前淘汰煤电，腾出的空间由新能源发电和气电弥补。但目前核电和煤电发电量总计超过三分之一，这样的激进战略致使德国在当前的能源危机面前举步维艰。一方面，失去俄罗斯气源使德国气电出力大打折扣，冬季取暖能源缺口很大；另一方面，增加的新能源发电弥补不了核电和煤电激进退出所造成的缺口。
据最新报道，德国和欧洲其他多国计划重启煤电度过这场危机。可以说，德国的能源战略忽略了国家的能源安全和外部抗风险能力，短期目标和中长期目标脱节，远水解不了近渴，不能说是成功的战略。
二是新能源补贴政策难以为继。德国的补贴政策虽然刺激了光伏发电和风电的快速发展，但羊毛出在羊身上，高额补贴同样带来高电价问题。2015年，德国居民用电量占比为26%左右，其平均价格为2~2.4元/千瓦时，在西欧国家中是最高的，其中新能源补贴附加在居民电价中占比达到20%以上，家庭用电负担沉重，后来的补贴退坡政策也是不得已而为之。
三是电网基础设施滞后问题始终未能解决。德国的新能源早期主要采用分散开发的模式，考验的是配电网的适应水平和接纳能力。近年来，随着北海及波罗的海风电的规模化开发，北电南送问题逐步显现。新建南北直流输电通道的方案进展缓慢，主要是由建设输电走廊涉及征地难度大、环保政策制约、周期长、干扰多等因素造成的。从某种意义上讲，电网基础设施滞后是影响德国新能源继续大规模增长的主要瓶颈。
激进转型必有代价
通观德国能源转型，我国也能从中得到三点启示。
第一，能源安全始终是首要目标。推动能源清洁低碳转型、应对气候变化是人类的共同使命，大力开发风电及太阳能发电是加快能源转型的战略性举措，必须长期坚持。然而，能源转型必须建立在确保能源安全的基础之上，先立后破，不能急于求成。德国能源战略的失误源于激进的弃核弃煤政策。其传统能源的供应主要来源于外部，由于俄乌冲突何时结束难以预料，德国的能源危机注定会持续几年，德国寻求俄罗斯能源替代方案的经济代价预计会更高，加之新冠肺炎疫情和通胀冲击，若出现经济衰退就不足为奇了。相比之下，我国政府一直高度重视能源安全问题，反复强调立足国情推动煤炭清洁低碳高效开发利用，抓住机遇大力发展可再生能源，截至目前成功地应对了此轮全球性能源危机。这充分证明了我国政府高水平的战略预判能力和宏观调控能力。
第二，长远来看，发展新能源能够明显降低能源供应风险。据英国石油公司统计，2021年全球化石能源消费占比仍达到82%左右，石油、天然气和煤炭跨国贸易主要依靠美国、俄罗斯、中东等国家及地区，存在因政治、经济、军事干预而中断的风险，给世界能源安全带来持久的忧患。另外，风电和太阳能发电资源丰富，分布相对均衡，随着技术进步和成本下降，开发潜力巨大，就地就近分散供应是减少化石能源集中配置风险的有效对策。经历本轮能源危机，国际上也得到了新能源发展步伐还需进一步加快的启示。我国也应从中汲取教训，加大新能源的发展力度，提高抵抗能源风险的能力。
第三，应树立系统思维，推动新能源高比例融合发展。按照目前的趋势，我国新能源在未来相当长时期内将保持高速增长。新能源出力具有间歇性的特点，而用户的可靠性指标又不能降低，这给电力系统保供带来的挑战不可低估。实际上，国内专业机构对新型电力系统发电的构建和运行规律的认知尚处于初级阶段，比如，构建一个区域级高比例新能源发电（电量占比为30%~60%）的仿真型电力系统，并进行电力电量平衡仿真研究、稳定特性解析的案例至今没有出现，在这方面德国的现有经验值得借鉴。
下一步，我国应抓紧研究论证，坚持以电力为中心推进能源转型，坚持电力系统源网荷储整体协同配置，坚持电源的多元化路径，坚持电源与电网协调发展。一边发展，一边探索，不断解决暴露出来的问题，为我国的能源转型提供有力支撑，助力“双碳”目标顺利实现。
（作者系国网能源研究院原院长）
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用户ya1pyck
太阳能电池板
江苏网友
8月6日
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用户ya1pyck
每家每户安装独立的太阳能电池板，多余的电卖给国家电网
江苏网友
8月6日
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因为他们很有可能要发展新能源技术。在很早之前他们就已经开始大力发展新能源技术了，现如今德国开始加大可再生能源投入，加上新燃煤发电厂投入运行，德国电力市场在2010年前后出现明显了电力供应过剩现象，为了改变这种现状他们必须开始调整。现如今受到各种因素影响，加上岛国地区核武器污染严重，已经让他们开始越来越恐惧核电，加上切尔诺贝利核爆炸、核废料运输车厢污染事件事故严重发生后，德国人在人民生命安危上一向是很严谨，所以才不得不考虑放弃核电，毕竟核电危害实在是太大了，一般人根本承受不起。
在民众压力之下，德国最终计划于2021年前彻底放弃核电。虽然德国地区核电技术一直很成熟，但是还是有全国多数民众反对扩大核电建设，他们更加害怕核电站爆炸后引发更多危害，导致人民无法健康生活下去，所以才不得不放弃核电，在众多民众压力之下，放弃核电站。虽然现如今德国对于核电还是比较依赖，但是他们已经在找许多应对方法了，争取找到方法可以替代核电。
为了人民健康安全着想，即到2022年，德国成为世界上首个不再使用核能工业大国。彻底放弃核电，也给德国造成了一定经济影响，对于他们来说损失一定是巨大，还面临着能源公司诉讼赔偿问题，但是他们依旧不坚持选择，可见他们在这方面已经是下定决心要放弃了，未来可再生能源将成为德国电力市场主宰，用另外一种能源替代核电，持续加大对可再生能源投入。在这一点上，我们许多人需要向德国学习这种精神，大力发生新能源也是对环境有好处。
德国西北部为温带海洋性气候，往东部和南部逐渐过渡成温带大陆性气候，气候多变，盛行西风。德国气温适中，气温变化不大，最冷的1月份平均在0摄氏度左右，山区约零下10摄氏度，12月至3月为冬季，阿尔卑斯山区冬季一直到5月，夏季平均在20摄氏度，最热月份为6月至8月。由于它的最的最低温度也在0摄氏度左右，这样就可以有效避免太阳能热水器可能在低温下被冻裂的缺点。德国位居高纬度，日照时间不长（大概1528小时/年），太阳能资源并不丰富，这使得德国太阳能系统的效率相对较低，但德国却是太阻能应用的先驱。德国太阻能光伏发电装机容量则从1990年的2兆瓦增加到2000年的100兆瓦，2008到达5311兆瓦。因为这个国家非常重视环境保护，毕竟是工业大国，在工业革命的时候，环境污染很严重，所以政府和人民都很努力地希望从其他方面来保护环境，特别体现在它对可再生能源的利用上。
太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量来源。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，尽管太阳辐射到地球大气层外界的能量仅为其总辐射能量(约为3.75×10^14tw)的22亿分之一，但其辐射通量已高达1.73×10^5tw，即太阳每秒钟投射到地球上的能量相当5.9×10^6吨煤。地球上绝大部分能源皆源自于太阳能。风能、水能、生物质能、海洋温差能、波浪能和潮汐能等均来源于太阳。
德国人受到二战的影响，所以德国一直反对核能，德国对二战的反思比邻国日本要深刻得多。核能虽然是和平利用核能，但也有制造原子弹的可能。此外，上世纪美苏冷战在全球范围内制造了核危机。所以德国的作为核大国之一，就将核能视为威胁。
德国如何解决国内的发电问题？
德国可再生能源主要通过使用大型太阳能发电厂和生物质发电厂来解决，它们可以将电能直接转化为热能，然后输送到德国的主要发电厂和德国使用的常规电力。电网直接竞争因此使电能的使用更安全、更高效。此外，德国还鼓励和支持完善发电设施设备，在核电投资上更加谨慎。此外，德国也意识到，核电不仅可以减少德国的碳排放，对德国的环境保护也有一定的促进作用。
德国迫于压力才选择关闭核电。
自从日本福岛核电站爆炸后，核电成为人们关注的焦点。虽然发展核电在一定程度上有利于国家的长远发展，但目前对核裂变的控制技术并不完善，没有办法消除核辐射的影响。因此，为了安全起见，许多国家开始拒绝使用核能。特别是在欧洲，出现了反核复兴，德国被迫选择停止发展核电。
德国放弃核电选择什么发电？
德国放弃核电后，转而选择使用火电。火电厂燃烧的煤炭会产生大量二氧化碳，带来严重的空气污染问题，而核电厂相对清洁。德国作为世界上最早进入现代化的国家之一，科技实力雄厚，工业生产需要大量电力。德国在如何发电方面也存在问题。尽管有多种发电方式。但在世界范围内，使用燃煤电厂是一种高污染、高能耗的方式，正逐渐被发达国家所摒弃，而核电则被纳入清洁能源范畴。
根据该报告，未来10年间，德国的户用屋顶光伏将新增装机140吉瓦左右，占德国新增发电装机总量的80%以上。
德国电力公司表示，近年来，可再生能源电力在德国越来越受重视，并逐渐成为德国能源产业未来发展的重点。在可再生能源电力占比不断提高的趋势下，未来要满足新增的电力需求，很需要增加大量可再生能源电力。
而在各类可再生能源电源中，光伏将成为德国电力系统的“干将”。《光伏杂志》援引德国行业咨询机构Energy Brainpool的观点指出，目前，户用屋顶光伏是德国最流行、接受度最高的可再生能源电力形式，并将在德国未来的电力系统中扮演重要角色，是决定德国能源转型成功与否的关键所在。据测算，德国户用屋顶光伏发电项目的潜在可开发规模能达到上百吉瓦。
德国电力公司同样强调，未来10年，装机规模在100千瓦以下的户用屋顶光伏将是德国新增发电装机的主力，将助力德国实现气候变化目标，同时防止德国出现电力供应短缺的情况。
德国联邦能源与水业协会发布的最新数据显示，2019年上半年，德国可再生能源发电占比已经高达44%，创下新的 历史 纪录。而按照2019年德国政府发布的能源转型目标，到2030年，德国可再生能源发电占比需要达到65%。有批评人士指出，如果德国政府再不进行改革，很可能错失完成这一目标的机会。
在此背景下，今年德国政府动作不断：先是在上半年取消光伏发电上限限制，还允许因新冠肺炎疫情导致建设受阻的光伏项目延期完成；后又在9月初公布新版光伏发展规划，要在2021—2028年间，对总装机规模为18.8吉瓦的光伏发电项目进行公开招标，每年光伏发电项目招标规模最低为1.9吉瓦，最高为2.8吉瓦。
不过，Energy Brainpool依然认为，目前的规划不足以让德国顺利实现气候变化目标。据德国联邦网络管理局的数据，2018—2019年，德国光伏发电新增装机规模分别为3吉瓦和4吉瓦左右；而今年前7个月，德国光伏发电新增装机只有2.8吉瓦左右。对照未来10年德国对清洁电力新增装机的需求，近年来德国光伏发电装机量的增速远远不够。
Energy Brainpool表示，德国应该上调光伏发电新增装机目标，从目前的每年5吉瓦提升至6—12吉瓦区间；2030年后，这一增量至少需在14吉瓦以上。
为此，Energy Brainpool建议德国政府出台强制性执行政策，要求在所有新建建筑上安装屋顶光伏系统。同时，该机构还呼吁加强智能电表等电力配套设施的更新换代，简化100千瓦以下规模屋顶光伏系统的余电上网销售流程，以及适时推进无补贴屋顶光伏项目的开发工作。
德国之所以全面弃核主要是为了安全着想，将风险降到最低。
核能到底安不安全？核能俗称原子能，它是原子核里的核子（中子或质子），重新分配和组合时释放出来的能量。铀是目前最重要的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤。然而陆地上铀的储藏量并不丰富，且分布极不均匀。
核能有巨大威力。1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能，核聚变反应释放的能量则更巨大。核能一方面能为人类提供生活所需的能量，但如果发生事故的话，那也是非常危险的。具体的可以参考2011年的福岛核灾事故。
2011年3月11日日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震，继发生海啸，该地震导致福岛第一核电站、福岛第二核电站受到严重的影响，福岛第一核电厂的放射性物质泄漏到外部。这次事故对福岛核电厂以及周边的环境造成十分重要影响，福岛地区确诊患癌的有159人，34人疑似患癌；福岛周围寸草不生，人类只要靠近那个地方都会影响身体健康，海底生物也陆续出现基因变异，模样怪异。当地政府到现在都没有处理好这次事故的收尾。
而在事故发生后的2个月，德国就已经宣布关闭全国一半的核电站，毕竟不是哪个国家能随随便便承担起如此大的核电事故。德国总理默克尔说：“核能的风险不是人类可以控制的，能认清这一点的人都必须完全废核。”正是基于这个原因，德国在2022年关闭所有核电站，实现全面废核。
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