德國加速退煤棄核，如何應對“最壞的情況”？

文 | 本刊記者 范珊珊

高電價和不穩(wěn)定已經成為德國電力系統(tǒng)的現(xiàn)實問題。但除了寄希望于未來的儲能和氫能，當下的德國也沒有更好的解決方案。

上個月，德國聯(lián)邦政府通過《氣候保護法》做出必要修改的決議，對溫室氣體排放提出更為嚴苛的目標。新法案規(guī)定，德國將2045年實現(xiàn)碳中和，比原計劃提前5年。

根據德國煤炭淘汰方案，2038年前將關閉所有的燃煤電廠。德國能源智庫Agora Energiewende認為，這一時間表將提前到來，德國或許將在2030年前淘汰燃煤電廠。由于碳中和時間表的提前，德國政府不得不加快煤炭和核電淘汰的速度。預計到 2022 年底，德國將關閉其最后的810萬千瓦核電。 到2023年，約有640萬千瓦煤電產能將被關閉。2020年，可再生能源發(fā)電在德國電力消費中的份額達到51%，超過傳統(tǒng)能源。到2030 年，這一數(shù)字將會達到 65%。

隨著煤電、核電的退出提速，人們也開始對未來的電力供應表示擔憂：隨著可再生能源裝機比例的不斷提高，德國電力供應是否能夠保障？已經位居高位的德國電價是否還會進一步上漲？

為了推進能源轉型，德國聯(lián)邦政府不得不為持續(xù)增長的電價和供應缺口買單。對此，德國聯(lián)邦審計局發(fā)出警告，稱如果這種情況維持下去，德國將陷入困境，包括面臨成本失控和電力短缺的威脅。聯(lián)邦審計局對能源經濟部的監(jiān)測和對未來供應安全的預測表示不滿意。審計人員指出， 政府逐步淘汰煤炭和核能，同時加強氫能生產的計劃對 “未來的供應安全有重大影響”。他們認為，目前緩解電網瓶頸的措施不夠，并沒有考慮到 "最壞的情況"，也沒有說明可能的解決方案。

缺電的風險？

德國一直以來都被視為能源轉型的典范而隨著可再生能源裝機比例不斷提高，人們對供電安全的擔憂也與日俱增。受到資源的限制，且缺乏可用的抽水蓄能電站作為調峰電源，德國可能需要從國外進口更多的電力。

德國聯(lián)邦審計局批評聯(lián)邦能源經濟部未能控制住能源轉型的成本，且存在管理失當?shù)男袨?。其實，德國的能源政策早在三年前就已經面臨類似的指控。但在這次聯(lián)邦審計局發(fā)布的特殊報告中，除了原有對能源轉型成本控制的分析之外，還加入了對德國電力供應的安全性分析。調查結果令人震驚。研究顯示，聯(lián)邦政府完全低估了供應安全領域“新出現(xiàn)的、實實在在的危險”。用審計局的話來說，能源轉型的管控“存在疏漏”。

聯(lián)邦審計局認為，造成上述結果的原因歸根結底在于政府沒有妥善考慮放棄煤炭的后果。今年年初，德國關閉了11家硬煤電廠。由于該國淘汰燃煤的速度高于預期，造成了4.5GW的供應缺口——相當于四個大型常規(guī)發(fā)電廠的容量。審計局對此表示擔憂，稱在當前接受度還不是太高的情況下，想要通過擴建可再生能源、尤其是風能項目來補足缺口、進而達到電力平衡是不現(xiàn)實的。

隨著未來幾年煤電廠不斷關停，高峰時段的電價將更加昂貴，并且冬季期間的電力平衡可能會變得緊張。能源轉型計劃的實現(xiàn)，令德國的供應狀況和市場平衡將變得非常具有挑戰(zhàn)性。

德語中甚至為此引入了一個新詞Dunkelflaute——黑暗而死氣沉沉的平靜。用這個詞來形容德國的冬天再合適不過。在漫長多雨的冬季，風電和光伏的出力將會大大降低；當前電力系統(tǒng)調峰主要依靠煤電，在煤電逐漸淘汰后，這部分缺失的負荷從何而來值得關注。

在未來幾年中，德國將逐步淘汰核電，硬煤和褐煤的產能將大幅縮減。 這種容量減少將導致在風能輸出較低的情況下，也就是在所謂的“ Dunkelflaute”情況下從鄰國不斷增加進口。

德國能源和水經濟協(xié)會（BDEW）曾在2018年表示，德國“最遲將在2023年之前出現(xiàn)安全容量不足的情況”。到2023年1月1日，德國凈發(fā)電量減少約11GW。但是,德國是否有能力獲得所需的電力進口仍具有不確定性。到2023年，德國可能需要12-17GW的電力進口。

隨著核電和煤電的退出，德國不得不更多依賴電力進口。這一趨勢已經開始顯現(xiàn)，2020年德國進口的電力明顯多于過去幾年。根據德國能源監(jiān)管機構聯(lián)邦電網局發(fā)布的報告，2020年，可再生能源電力在德國電力總量中的占比提升了3.2個百分點，達到49.3%。2020年，德國電力出口總量比2019年下降了11.6%，至52.5 TWH；同時，德國進口電力總量從2019年的24.2 TWH猛增至33.6TWH，漲幅達38.8%。其中，從法國進口的核電增長尤為明顯。

因而，如何與周邊國家（法國、奧地利、波蘭等）合作彌補電力缺口，是當下德國退煤棄核背景下急需解決的一個問題。一些專家指出，德國需要建設更多的天然氣發(fā)電設備。據預測， 在中長期內，德國將需要大約4000萬千瓦的天然氣裝機(目前德國的最大高峰負荷為 8200萬千瓦，天然氣裝機為 3000萬千瓦)。 德國聯(lián)邦電網管理局規(guī)劃 2021年至 2023年期間將并網共計 250 萬千瓦的蓄電池、抽水儲能和天然氣發(fā)電產能。

但是，德國的天然氣發(fā)電廠經營一直存在問題?，F(xiàn)有的天然氣發(fā)電站長期閑置，比如位于 Irsching 的燃氣電廠，它曾被譽為世界上最現(xiàn)代化和最高效的電廠之一，但在2017 年之前就幾乎處于停工狀態(tài)。當歐洲排放交易系統(tǒng)(EU ETS)下的碳價以、電力批發(fā)價格在 2020 年開始上漲 后，像Irsching燃氣電廠才開始重新使用并且盈利。 對于投資者來說，在德國投資燃氣電廠極其慎重。

那么，對德國來說，需要怎么做才能避免缺電的風險。

解決之道

聯(lián)邦審計局在報告中指出，未來電價極有可能將繼續(xù)上漲。從2020年到2025年，包括電網擴建在內的電力供應額外還需要5250億歐元的投入。而眼下，德國的家庭用電價格已經比歐洲平均水平要高出43%。報告稱，長此以往，不僅德國的營商環(huán)境將遭受負面影響，家庭和企業(yè)的財政負擔也會過重。

在過去20年中，德國的電價上漲了一倍以上，目前平均每度電的成本為32.10歐分。多種稅費約占德國電力價格的三分之二，例如EEG征費和網絡費，成為歐洲電價最高的國家。

北歐電力分析機構EnergyQuantified做了一項研究發(fā)現(xiàn)，由于年初關停4.8GW煤電，使得德國日前電價峰值上漲約10歐元/MWh。在風力發(fā)電量非常低的時段，每小時現(xiàn)貨價格接近100歐元/ MWh。

像德國這樣的大型工業(yè)化社會，如何實現(xiàn)由間歇性可再生能源供電的電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)地運行呢？德國大部分綠色能源來自多風的北方，西方和南方的工業(yè)中心是耗能中心，這在很大程度上取決于該國輸電電網的輸電能力。行業(yè)內普遍對貫穿南北的輸電線信心十足，但2021 年 4 月底，最新的電力網絡發(fā)展計劃(NEP)根據不同的能源供需情況概述了未來對輸電線路的需求，其中有五條關鍵的直流輸電線路的完成日期，都比原計劃晚兩年。

盡管德國能源經濟部和電網運營商認為，德國不會出現(xiàn)產能不足的風險，但他們都強調要保持這種狀態(tài)，必須進行一項重要的變革——歐洲電網一體化。德國仍然是電力凈出口國，未來將不得不更頻繁地進出口電力。由于其歐洲鄰國也在向更多基于可再生能源的電力系統(tǒng)過渡，這些國家將不得不合作，以支持彼此的供應安全。

更多專家認為，德國沉悶和黑暗的日子可能相當普遍，但在整個歐洲可能性卻很小。歐洲電網的整合進程在加快，這也使德國能夠從天氣不同的其他國家（例如希臘、西班牙）進口太陽能和風能。德國也將很快與水電豐富的斯堪的那維亞直接相連。

2017年初，電網運營商50Hertz宣布了建設一條將與瑞典連接起來的輸電線路計劃。德國和挪威之間建設第一條輸電線路NordLink以及連接比利時的 Alegro輸電線路，德國目標是 2030年能夠將其15% 的電力生產能力跨越國界。

此外，在德國及其他地區(qū)，存儲技術的研究如火如荼。公用事業(yè)公司和新開辦企業(yè)的大量技術人員、工程師和其他專家，目前正在尋找儲存多余可再生能源以備后用的方法。汽車制造商和公用事業(yè)公司之間的各種合作也將電動汽車電池作為大規(guī)模儲能設備，可以用于平衡電網。在未來的能源系統(tǒng)中，小型存儲技術的分散系統(tǒng)（例如家用電池的形式）也可能發(fā)揮重要作用。特斯拉（Tesla），戴姆勒（Daimler）和索內（Sonnen）等公司生產的電池，在屋頂裝有光伏系統(tǒng)的家庭中已經越來越普遍。

也就是說，儲能技術以及歐洲電網一體化才是保障德國未來電力系統(tǒng)安全的關鍵。