近日，德國國際合作機(jī)構(gòu)(GIZ)發(fā)布了《關(guān)于德國能源轉(zhuǎn)型的十二個(gè)見解（中文版報(bào)告）》（以下簡稱《報(bào)告》）。該報(bào)告第一個(gè)見解的大標(biāo)題，就是“太陽能和風(fēng)能決定一切”?？v觀德國可再生能源，風(fēng)能和太陽能是“能源轉(zhuǎn)型”的兩大關(guān)鍵支柱。德國有關(guān)部門測(cè)算，到2022年，該國風(fēng)能和太陽能發(fā)電量將占可再生能源總發(fā)電量的70%，隨后，其占比將持續(xù)上升達(dá)到80~90%。

德國“能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃”的主要設(shè)計(jì)者RainerBaake表示，德國希望在接下來的40年內(nèi)將其電力行業(yè)從依賴核能和煤炭全面轉(zhuǎn)向可再生能源，德國能源系統(tǒng)的這一轉(zhuǎn)變被稱為“能源轉(zhuǎn)型（Energiewende）”。

“當(dāng)然這些見解不僅適用于德國，這是因?yàn)轱L(fēng)能和太陽能在世界大多數(shù)地區(qū)都能大量獲取，生產(chǎn)成本也正在迅速下降。風(fēng)能和太陽能光伏將成為許多國家未來低碳能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也會(huì)給這些國家?guī)眍愃频聡壳懊媾R的挑戰(zhàn)。”RainerBaake說。

風(fēng)光是未來潛力最大的技術(shù)

德國歷來比歐洲其他國家更青睞綠色能源，對(duì)核能也有種天生的恐懼。有人將這歸結(jié)為浪漫主義情懷，又或是因?yàn)樗麄兩钤谝粋€(gè)人口稠密、自然資源稀缺的國家。

《報(bào)告》也指出，由德國《可再生能源法》引發(fā)的技術(shù)競(jìng)賽中已出現(xiàn)了兩個(gè)勝者———風(fēng)能和太陽能光伏———可預(yù)見的未來中潛力最大、最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。

《報(bào)告》顯示，隨著德國《可再生能源法》制定的上網(wǎng)電價(jià)下降以及風(fēng)電和光伏技術(shù)成本的進(jìn)一步削減，到2015年，新建風(fēng)能和太陽能光伏發(fā)電廠發(fā)電成本將可能維持在7~10歐分/千瓦時(shí)范圍內(nèi)。

“由于風(fēng)能和太陽能都不是隨時(shí)能獲取的，因此依賴這兩種能源的任何電力系統(tǒng)也都必須備有后備電廠，而目前這些發(fā)電廠將持續(xù)主要依賴化石燃料。

短期來看，現(xiàn)有發(fā)電廠將承擔(dān)起這一后備功能（目前交易電價(jià)約5歐分/千瓦時(shí)）。中期來看，將需要投資建設(shè)新型火力發(fā)電廠，以便甚至在可再生能源完全不能發(fā)電時(shí)滿足需求。”RainerBaake表示，由于新型燃?xì)夂腿济弘姀S的發(fā)電成本約7~10歐分/千瓦時(shí)，并且峰值電能需求同樣相對(duì)便宜，因此預(yù)計(jì)到2015年，基于新的風(fēng)能、太陽能光伏發(fā)電廠和靈活的火力發(fā)電廠的系統(tǒng)發(fā)電成本，將與使用傳統(tǒng)煤炭或燃?xì)獾碾娏ο到y(tǒng)的成本相當(dāng)。

德國“能源轉(zhuǎn)型”正式起步才兩年，它的一舉一動(dòng)卻受到歐洲乃至全世界的關(guān)注。一直以“謹(jǐn)慎”著稱的德國人因此更加小心翼翼。相比官方的說辭，《報(bào)告》似乎更實(shí)際，從技術(shù)與政策兩方面對(duì)“能源轉(zhuǎn)型”提出了改進(jìn)建議。報(bào)告指出，“能源轉(zhuǎn)型”所面臨的核心挑戰(zhàn)將是如何實(shí)現(xiàn)波動(dòng)中的風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠電力生產(chǎn)與消費(fèi)者需求的持續(xù)平衡。這將需要展現(xiàn)電力系統(tǒng)的靈活度———在供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)均是如此。

“基本負(fù)荷”發(fā)電廠將全部消失

在《報(bào)告》描繪的未來情景中，為建立風(fēng)能和太陽能光伏為基礎(chǔ)的電力供應(yīng)體系，必須徹底改變未來電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電力系統(tǒng)中其他部分都圍繞風(fēng)能和太陽能進(jìn)行優(yōu)化，淘汰后剩余的傳統(tǒng)化石燃料電廠將主要作為備用容量存在，只在幾乎沒有陽光和風(fēng)時(shí)才需要發(fā)電，所謂的“基本負(fù)荷”電廠將成為歷史。

“當(dāng)然，這一情景也面臨著全新的挑戰(zhàn)，即系統(tǒng)如何增加足夠的靈活性以適應(yīng)可再生能源發(fā)電出力的波動(dòng)特性？”中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專委會(huì)秘書長秦海巖提出。

針對(duì)這一點(diǎn)，《報(bào)告》指出，當(dāng)前提供足夠靈活性的技術(shù)解決方案已經(jīng)具備，問題的關(guān)鍵不是技術(shù)問題，而在于用合適的激勵(lì)機(jī)制創(chuàng)造公平的競(jìng)爭環(huán)境，確保成本效益最佳的技術(shù)方案得到優(yōu)先使用。系統(tǒng)的靈活性，可通過供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)雙方向的各種靈活性方案以及電網(wǎng)擴(kuò)容和儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)，而目前來看，提高火電廠的靈活性是除電網(wǎng)擴(kuò)容之外最有效的方式之一。

秦海巖告訴記者，火力發(fā)電機(jī)組具有提升靈活性的巨大潛力。通過技術(shù)改造和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，白煤和褐煤發(fā)電廠的最小負(fù)荷可以分別從目前占裝機(jī)容量的40%和60%，降到20%和40%。一個(gè)百萬千瓦規(guī)模的火電廠，5分鐘內(nèi)的最大負(fù)荷變化可以從目前的幾萬千瓦提升到20萬~30萬千瓦，冷啟動(dòng)的時(shí)間可以從目前的10分鐘降低到4分鐘至6分鐘。

電網(wǎng)比儲(chǔ)能系統(tǒng)成本低

在增加系統(tǒng)靈活性的方式選擇上，《報(bào)告》認(rèn)為，在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，與新的儲(chǔ)能技術(shù)相比，通過擴(kuò)容電網(wǎng)將可再生能源電力并入電力系統(tǒng)的成本更低。

“目前新的儲(chǔ)能技術(shù)造價(jià)高昂，且在中期內(nèi)將居高不下，加之利用率偏低，從系統(tǒng)成本控制的角度看，其經(jīng)濟(jì)性較差，所以應(yīng)該優(yōu)先使用其他經(jīng)濟(jì)性更好的辦法。”按照《報(bào)告》的測(cè)算，只有當(dāng)可再生能源電力占比超過70%時(shí)，新的儲(chǔ)能技術(shù)才會(huì)對(duì)德國電力系統(tǒng)的成本控制起到正向作用。

德國國際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）能源領(lǐng)域負(fù)責(zé)人穆思文也指出，儲(chǔ)能技術(shù)可以是研發(fā)的重要領(lǐng)域，但并不一定是當(dāng)務(wù)之急。擴(kuò)大電網(wǎng)的連接和調(diào)度范圍，不僅可以充分利用可再生能源的區(qū)域資源差異，緩釋可再生能源電力的波動(dòng)性，也能將電網(wǎng)作為“間接儲(chǔ)能系統(tǒng)”，通過市場(chǎng)調(diào)節(jié)使電力在發(fā)電成本高低不同的區(qū)域之間自由買賣。

此外，該報(bào)告還提出，將電力與供熱相結(jié)合，將大幅提升系統(tǒng)的靈活性。與電能相比，熱能更易于存儲(chǔ)，損耗也更低。在冬季風(fēng)電大發(fā)的季節(jié)，也是熱能需求的高峰，這是兩者天然有利的聯(lián)系。而根據(jù)電能和熱能兩方面的需求，對(duì)現(xiàn)有發(fā)電設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造并不是什么難題，德國很多電力公司已經(jīng)在安裝“電轉(zhuǎn)熱”和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。