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    光伏发电

    转型阵痛:看光伏在德国如何上位?
    来源:本站 发布日期:2016-11-7 点击次数:1440

    2011311日,日本宫城县外海发生了规模9.0级地震并引起海啸,造成福岛核电站一系列堆芯熔毁、辐射释放等灾害事件,成为1986年切尔诺贝利核电站事故以来最严重的核事故。这次事故造成的最大的后果之一是,德国在两个月后宣布2022年前关闭德国境内所有核电站。连日本也没有敢下决心做的事情,德国人做了。

    如果德国的核电只是一点点,那么这样做可能并不会有多困难,可现实却是,经过半个世纪的发展,核电已经是德国的能源支柱之一。截至20115月,德国一共建造了36座核反应堆(含实验堆),其中正在运行的有17座,核能发电比例占全国总发电量的22.4%

    德国宣布弃核之初,就有巨大的争议,很多人认为德国不可能做到完全弃核,因为这样巨大的能源缺口难以短时间弥补。

    但弃核并不是德国的权宜之计,而是德国更宏大的能源战略计划的一部分,当各国还在讨论可再生能源的竞争力时,德国就开始思考40年后的事——怎样才能让德国的能源系统更加清洁、安全和经济。

    德国政府随后系统提出了能源转型战略,根据这一战略,不仅2022年前德国将关闭所有核电站,而且设立了硬性指标:到2050年可再生能源占到德国能源比例的80%,到2020年实现二氧化碳减排40%的目标。

    不要认为这是一个模糊的远景概念,德国根据这一远景目标分解制定了每一个阶段的具体目标和任务,并且具有法律约束力。这也就意味着,随着这一目标的逐步实现,不仅是核电,煤炭、石油等化石能源都将逐步退出历史舞台,除去少量的天然气,化石能源的时代届时将在德国宣布结束。

    这谈何容易呢?可再生能源的主力军是风电和太阳能,还有少量的生物质能和地热,在我们的概念里,这些能源的规模与大型煤电站和核电站根本不可比拟。我们一个大型电站的规模动辄上百万千瓦,意味着1500千瓦的风机,需要大约700个,加上发电小时数的不足,要实现一个常规百万千瓦电站的发电量,差不多需要2000台这样的风机。

    不过话又说回来,如果说大型电站是极少数大公司的精英领地,那么小型的可再生能源就是人民群众的汪洋大海,在德国,一根风机立在后院里,你的能源公司就可以宣告成立了。德国用事实证明,积沙成塔,可再生能源一样可以实现规模化。截至目前,约3万架风机和150多万个太阳能系统在德国运行,即使扣除水电,可再生能源装机也已经超过了8500万千瓦。这样的规模,早已远超核电顶峰时的全部装机。可再生能源发电比例在2000年仅占德国的约6%,目前在柏林地区的供电网,可再生能源的比例已经达到了40%以上。今年725日,德国可再生能源的上网电量单日突破70%,创造了新的世界纪录。

    大家可能会瞪大眼睛,70%?这怎么可能,我们的电力专家不是告诉我们10%以上不稳定的可再生能源并入电网后就会导致电网的崩溃吗?可再生能源的不稳定性不是很可怕的吗?

    当带着这样的疑问到德国访问时,德国最大输电公司之一50Hertz的首席执行官BorisSchucht热情接待了我们。访问那天是周六,他特意穿了条暗红色的纯棉休闲裤,配上深蓝色的西装,一看就是很潮的样子。搞新能源,可能确实更需要年轻人的朝气。

    他饶有兴趣地给我们讲了个故事,今年3月的日全食在天文爱好者们眼里是个激动人心的事件,可以在欧洲观测这次百年不遇的天象。不过德国的电力系统却非常紧张,因为随着太阳被月亮全部挡住后,太阳能光伏发电将会受到很大的影响,这部分减少的电力如何补充将是一个挑战。这个数字说出来吓我们一跳,当日全食来临的时候,整个德国的电力损失最多达到了600万千瓦,一下子相当于停掉了十来个常规的大规模电厂,电网供电安全能保证吗?

    Boris和他们的同事对此早有预测,对日全食的电力波动提前就有充分的预测及情况发布,由于德国已经建立了十分发达的电力交易市场,用电方和供电方也提前在交易系统中达成了临时的供电方案,在日全食来临时,电力供应完全正常,并没有发生大家担心的电网崩溃等问题。而且让Boris这些电网企业感到长出一口气的是,这次他们仍然是无为而治,并没有采取任何强制调度的措施,通过市场化的行为,供电方和购电方自己就解决了问题。

    Boris告诉我们,20年前当他作为年轻的毕业生刚到电网公司上班的时候,行业内的老专家告诉他,如果波动性较强的可再生能源接入电网达到5%以上的比例,电网就有崩溃的危险。今年夏天,在50Hertz的供电区平均可再生能源的上网电量已经达到了44%,比去年又提高了2个百分点,当初担心的问题并没有发生。50Hertz的情况具有代表性,因为它为整个德国差不多三分之一的面积供电。

    Boris给我们的演示中,他强调了供电曲线的变化幅度与可再生能源所占比例关系并不大,尤其是在40%比例以内的时候,供电负荷仍然是最主要的决定因素。与我们想象的不同,这样新能源大规模的使用也并没有带来多大调峰调度的压力,德国的自由电力交易市场解决了绝大部分的调峰问题,德国政府也专门制定了政策,有10%容量的电厂专门作为备用应急电站运行。Boris认为,我们国内热议的储能技术对可再生能源的用处有限,在他看来即使可再生能源比例达到70%,也并不需要储能。

    当然挑战还是有的,居于首位的就是预测技术,不仅包括对天气的预测,也包括了对用户用电变化的预测,大数据会大有用武之地。在西门子公司访问的时候,年轻的能源管理公司总裁Robert就系统展示了将能源系统数字化的构想,在这样一个系统里,能源将具备智慧,它会不断学习客户的需要及可以利用的资源,最优化匹配供需的关系。

    不过谈到急需增加的输电线路建设,Boris表达了对我们的无比羡慕。为了满足德国北电南送的需要,大概要新建1000多公里高压输电线路,可是德国的老百姓实在太不喜欢输电架塔矗立在自己后院,征地是最大的难题。德国政府不得不苦口婆心劝导民众,希望大家做出些牺牲来支持国家的能源发展。新建一条输电线路,从论证到建成,差不多要十年时间。这样的事情在中国就不至于这么困难。现在德国已经在论证采取地下电缆的方式输电,尽管这样会大大提高成本。这让我想起我们常说的一句话:把人民的利益永远放在第一位。

    在德国的几天都是蓝天白云,沿途总是让人感受到宁静祥和的气氛。我觉得,这些应该感谢德国的能源转型实践,他们正在以先驱的精神开创一个范例,凭借体制创新和技术进步的力量,年轻的BorisRobert们正在创造一个新的时代。

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