德国加速退煤弃核 如何应对“最坏的情况”？

高电价和不稳定已经成为德国电力系统的现实问题。但除了寄希望于未来的储能和氢能，当下的德国也没有更好的解决方案。

（来源：微信公众号“能源杂志”  ID：energymagazine  作者：范珊珊）

上个月，德国联邦政府通过《气候保护法》做出必要修改的决议，对温室气体排放提出更为严苛的目标。新法案规定，德国将于2045年实现碳中和，比原计划提前5年。

根据德国煤炭淘汰方案，2038年前将关闭所有的燃煤电厂。德国能源智库Agora Energiewende认为，这一时间表将提前到来，德国或许将在2030年前淘汰燃煤电厂。由于碳中和时间表的提前，德国政府不得不加快煤炭和核电淘汰的速度。预计到2022年底，德国将关闭其最后的810万千瓦核电。到2023年，约有640万千瓦煤电产能将被关闭。2020年，可再生能源发电在德国电力消费中的份额达到51%，超过传统能源。到2030年，这一数字将会达到65%。

随着煤电、核电的退出提速，人们也开始对未来的电力供应表示担忧：随着可再生能源装机比例的不断提高，德国电力供应是否能够保障？已经位居高位的德国电价是否还会进一步上涨？

为了推进能源转型，德国联邦政府不得不为持续增长的电价和供应缺口买单。对此，德国联邦审计局发出警告，称如果这种情况维持下去，德国将陷入困境，包括面临成本失控和电力短缺的威胁。联邦审计局对能源经济部的监测和对未来供应安全的预测表示不满意。审计人员指出，政府逐步淘汰煤炭和核能，同时加强氢能生产的计划对“未来的供应安全有重大影响”。他们认为，目前缓解电网瓶颈的措施不够，并没有考虑到"最坏的情况"，也没有说明可能的解决方案。

缺电的风险？

德国一直以来都被视为能源转型的典范而随着可再生能源装机比例不断提高，人们对供电安全的担忧也与日俱增。受到资源的限制，且缺乏可用的抽水蓄能电站作为调峰电源，德国可能需要从国外进口更多的电力。

德国联邦审计局批评联邦能源经济部未能控制住能源转型的成本，且存在管理失当的行为。其实，德国的能源政策早在三年前就已经面临类似的指控。但在这次联邦审计局发布的特殊报告中，除了原有对能源转型成本控制的分析之外，还加入了对德国电力供应的安全性分析。调查结果令人震惊。研究显示，联邦政府完全低估了供应安全领域“新出现的、实实在在的危险”。用审计局的话来说，能源转型的管控“存在疏漏”。

联邦审计局认为，造成上述结果的原因归根结底在于政府没有妥善考虑放弃煤炭的后果。今年年初，德国关闭了11家硬煤电厂。由于该国淘汰燃煤的速度高于预期，造成了4.5GW的供应缺口——相当于四个大型常规发电厂的容量。审计局对此表示担忧，称在当前接受度还不是太高的情况下，想要通过扩建可再生能源、尤其是风能项目来补足缺口、进而达到电力平衡是不现实的。

随着未来几年煤电厂不断关停，高峰时段的电价将更加昂贵，并且冬季期间的电力平衡可能会变得紧张。能源转型计划的实现，令德国的供应状况和市场平衡将变得非常具有挑战性。

德语中甚至为此引入了一个新词Dunkelflaute——黑暗而死气沉沉的平静。用这个词来形容德国的冬天再合适不过。在漫长多雨的冬季，风电和光伏的出力将会大大降低；当前电力系统调峰主要依靠煤电，在煤电逐渐淘汰后，这部分缺失的负荷从何而来值得关注。

在未来几年中，德国将逐步淘汰核电，硬煤和褐煤的产能将大幅缩减。这种容量减少将导致在风能输出较低的情况下，也就是在所谓的“Dunkelflaute”情况下从邻国不断增加进口。

德国能源和水经济协会（BDEW）曾在2018年表示，德国“最迟将在2023年之前出现安全容量不足的情况”。到2023年1月1日，德国净发电量减少约11GW。但是，德国是否有能力获得所需的电力进口仍具有不确定性。到2023年，德国可能需要12-17GW的电力进口。

随着核电和煤电的退出，德国不得不更多依赖电力进口。这一趋势已经开始显现，2020年德国进口的电力明显多于过去几年。根据德国能源监管机构联邦电网局发布的报告，2020年，可再生能源电力在德国电力总量中的占比提升了3.2个百分点，达到49.3%。2020年，德国电力出口总量比2019年下降了11.6%，至52.5TWH；同时，德国进口电力总量从2019年的24.2TWH猛增至33.6TWH，涨幅达38.8%。其中，从法国进口的核电增长尤为明显。

因而，如何与周边国家（法国、奥地利、波兰等）合作弥补电力缺口，是当下德国退煤弃核背景下急需解决的一个问题。一些专家指出，德国需要建设更多的天然气发电设备。据预测，在中长期内，德国将需要大约4000万千瓦的天然气装机(目前德国的最大高峰负荷为8200万千瓦，天然气装机为3000万千瓦)。德国联邦电网管理局规划2021年至2023年期间将并网共计250万千瓦的蓄电池、抽水储能和天然气发电产能。

但是，德国的天然气发电厂经营一直存在问题。现有的天然气发电站长期闲置，比如位于Irsching的燃气电厂，它曾被誉为世界上最现代化和最高效的电厂之一，但在2017年之前就几乎处于停工状态。当欧洲排放交易系统(EUETS)下的碳价以、电力批发价格在2020年开始上涨后，像Irsching燃气电厂才开始重新使用并且盈利。对于投资者来说，在德国投资燃气电厂极其慎重。

那么，对德国来说，需要怎么做才能避免缺电的风险。

解决之道

联邦审计局在报告中指出，未来电价极有可能将继续上涨。从2020年到2025年，包括电网扩建在内的电力供应额外还需要5250亿欧元的投入。而眼下，德国的家庭用电价格已经比欧洲平均水平要高出43%。报告称，长此以往，不仅德国的营商环境将遭受负面影响，家庭和企业的财政负担也会过重。

在过去20年中，德国的电价上涨了一倍以上，目前平均每度电的成本为32.10欧分。多种税费约占德国电力价格的三分之二，例如EEG征费和网络费，成为欧洲电价最高的国家。

北欧电力分析机构Energy Quantified做了一项研究发现，由于年初关停4.8GW煤电，使得德国日前电价峰值上涨约10欧元/MWh。在风力发电量非常低的时段，每小时现货价格接近100欧元/MWh。

像德国这样的大型工业化社会，如何实现由间歇性可再生能源供电的电力系统安全、平稳地运行呢？德国大部分绿色能源来自多风的北方，西方和南方的工业中心是耗能中心，这在很大程度上取决于该国输电电网的输电能力。行业内普遍对贯穿南北的输电线信心十足，但2021年4月底，最新的电力网络发展计划(NEP)根据不同的能源供需情况概述了未来对输电线路的需求，其中有五条关键的直流输电线路的完成日期，都比原计划晚两年。

尽管德国能源经济部和电网运营商认为，德国不会出现产能不足的风险，但他们都强调要保持这种状态，必须进行一项重要的变革——欧洲电网一体化。德国仍然是电力净出口国，未来将不得不更频繁地进出口电力。由于其欧洲邻国也在向更多基于可再生能源的电力系统过渡，这些国家将不得不合作，以支持彼此的供应安全。

更多专家认为，德国沉闷和黑暗的日子可能相当普遍，但在整个欧洲可能性却很小。欧洲电网的整合进程在加快，这也使德国能够从天气不同的其他国家（例如希腊、西班牙）进口太阳能和风能。德国也将很快与水电丰富的斯堪的那维亚直接相连。

2017年初，电网运营商50Hertz宣布了建设一条将与瑞典连接起来的输电线路计划。德国和挪威之间建设第一条输电线路NordLink以及连接比利时的Alegro输电线路，德国目标是2030年能够将其15%的电力生产能力跨越国界。

此外，在德国及其他地区，存储技术的研究如火如荼。公用事业公司和新开办企业的大量技术人员、工程师和其他专家，目前正在寻找储存多余可再生能源以备后用的方法。汽车制造商和公用事业公司之间的各种合作也将电动汽车电池作为大规模储能设备，可以用于平衡电网。在未来的能源系统中，小型存储技术的分散系统（例如家用电池的形式）也可能发挥重要作用。特斯拉（Tesla），戴姆勒（Daimler）和索内（Sonnen）等公司生产的电池，在屋顶装有光伏系统的家庭中已经越来越普遍。

也就是说，储能技术以及欧洲电网一体化才是保障德国未来电力系统安全的关键。