德国可再生能源法再度修订,能否实现2030年目标?
 
来源:国际环保在线        发稿时间:2020-09-16 08:32:55        发稿编辑:影子
  自2000年颁布以来,德国的《可再生能源法》为可再生能源的发展和利用提供了有力的政策保障,推动了德国电力行业低碳化的快速发展。即将实施的2021版本目前正在修订,最新公布的法案草稿中针对风电光伏项目的招标,装机容量发展规模,以及负电价下的补贴方案等都提出了修改意见。这一草案引起了各方激烈讨论,包括担忧德国能否实现2030年可再生能源发电占比65%的目标。本文简单介绍了德国的电源结构和可再生能源的发展,可再生能源法案的要点和2021版本的修订提议,以及对2030年电力系统的展望。

  一、可再生能源在德国发展迅速,

占总发电量近50%

  作为欧洲的能源大国,德国在绿色转型方面也是是先行者之一。通过各项政策法规和补贴保障,和市场机制的共同作用,推动可再生能源的快速发展。2011年德国宣布在2022年前关闭所有核电站,成为首个放弃核能的主要工业大国。2019年,德国提出2038年完全退出煤电。同时,德国政府还发布了2030气候一揽子计划,立法规定了碳排放量比1990年降低55%的总目标和各个行业的减排路径,并力争在2050年实现碳中和。在交通和建筑行业实施碳价机制,并提高可再生能源占总发电量的比例,实现2030年达到65%。

  从近30年来德国的发电量结构的变化,不难看出其电力行业绿色转型的发展历程。由于能效措施的实施,德国电力需求在近年来保持平稳趋势,甚至略有下降。风力发电量从2000年的10TWh增长到2019年的126TWh。光伏发电量从2012年的12TWh上升到2019年的48TWh。在2019年,可再生能源已经占到德国总发电量的42%,比1990年的占比4%大幅提高。因为疫情削减用电需求,可再生能源占比在今年上半年高达55.8%,刷新了历史记录。

  相比之下,煤炭发电占比从1990年的近60%,逐年下降到当前的28%。天然气发电量则陆续上升,在2019年占发电量的15%。随着核电站的陆续关闭,核能发电量从1990年的152TWh水平减半到去年的75TWh。

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图1 德国1990年至2019年的发电量结构(TWh)

  装机容量的变化更是显示了这一趋势。弗劳恩霍夫研究所的数据显示,截止到2019年,德国光伏的装机容量达到48.8GW,是2009年的4倍多。风电装机在2002年只有12GW,陆续增长在2019年达到了60GW,其中包括7.5GW海上风电。生物质能发电装机也增长到8GW。与此同时,核电装机从22GW下降到10GW,并将继续关停。

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图2 德国2002年至2019年的发电装机容量结构(GW)

  二、可再生能源法的实施推动了德国能源转型

  《可再生能源法》是德国促进发展可再生能源、推动能源转型的重要工具。自 1990 年德国就开始实施的上网电价补贴政策 (Feed-in-Tariff) 保证了可再生能源能够迅速发展。并在2000年正式颁布《可再生能源法》,全称为Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG),明确了可再生能源在能源结构中的重要地位,确定了在能源市场投资保护原则中以及能源生产过程中的优先地位。随后德国政府多次对其进行修订,现行版本为2017年起正式实施的EEG-2017。

  随着可再生能源比例的提高,为控制电力成本、促进可再生能源行业的可持续发展,EEG-2017主要修改了以下方面: 全面引入可再生能源发电招标制度,正式结束基于固定上网电价的政府定价机制; 限制陆上风电扩建速度,规定可再生能源如风能、太阳能和生物质能每年的装机上限,旨在减少过剩产能,抑制绿色能源补贴费用过快上涨; 提出2025 年可再生能源发电量需占比 40%-45%, 在2035年达到55%-60%, 2022年完全退核以及 2020 年碳排放量比 1990 年减少 40%。

  德国可再生能源的补贴资金来自可再生能源附加费,分摊在电费中,最终由德国电力消费者承担。下图3中可以明显看出这一附加费(Renewables Surcharge)逐年上升的趋势,推高居民电价。在2006年,EEG附加费为每度电0.88欧分,然后上涨到2017年每度6.88欧分的高水平,在2019年略降至6.41欧分,仍占居民零售电价的21%。在2018年附加费中占比最高的是太阳能,为2.71欧分。然后是生物质发电(1.83欧分)、陆上风电(1.63欧分)和海上风电(1.04欧分)。预计EEG附加费将在2021年到达顶峰,约7欧分。之后因为2000年投入运行并享受补贴的第一批可再生能源项目的补贴期结束,附加费将开始下降。

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图3 德国居民零售电价2006至2019年税费发展趋势以及可再生能源附加费 (euro cent/KWh)

  三、2021版可再生能源法拟提高装机规模修改负电价规定

  这一法案也要随着可再生能源的发展形势而不断修订,目前德国政府正在讨论最新的可再生能源法,计划于2021年1月开始实施(EEG-2021)。近日,德国联邦经济与能源部(BMWi)公开了法案草稿,引起各界人士热议。讨论的焦点主要针对风电光伏项目的招标,装机容量预期,以及负电价的应对方案等,大致总结如下。

  1.大幅提高风电和光伏每年新增装机容量

  为了实现2030年可再生能源发电占比65%的目标,草稿中建议光伏装机容量应该从目前的52GW水平上升到2030年的 100GW。陆上风电装机要在2030年增长到71GW,海上风电则需要提高到20GW,生物质能在2030年要达到8.4GW。这一装机目标比去年的2030气候一揽子计划中的目标更高。也意味着从2021年开始,德国每年至少要新增5GW的光伏装机,陆上风电新增装机容量则需要达到2GW,从2025年逐步增加到每年4GW-5GW。海上风电每年新增装机平均要达到1GW。为了推动地区平衡,还规定了2021-2023年的风电新增容量必须有15%建在南部。

  2. 拟订修改负电价相关规定

  法案草稿中另一重大改动就是修改了第51条有关负电价的规定。提出如果连续15分钟为负电价,那么可再生能源发电方就不再享受补贴。这一新规则只适用于2021年后新建的项目,已运营的项目不受此条约束。而在现行的EEG-2017法案中,只有当负电价持续6个小时以上,可再生能源项目才得不到补贴。新的法案也调低了适用的最低装机容量,为0.1MW,远低于现行法案中规定的风电项目3MW 以及其他项目0.5MW的下限。

  近年来,随着可再生能源尤其是风电比例的提高,德国电力市场负电价的小时数越来越多,成因则是需求较低的时段遇上风力光伏出力强劲,供过于求。2013年全年只有64个小时为负电价,陆续增加到近两年每年近150小时。今年前八个月,德国就已经有近200个小时的日前市场电价为负值,如图4所示。分时电价水平也明显和风电光伏总功率相关性很高,而负电价大多出现在风光出力超过35GW的时段。

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图4 2020年1至8月份德国日前分时电价分布以及和风电光伏总出力功率的相关性

  毫无疑问,如此多小时的负电价,对电力系统的稳定性带来了挑战,提高了系统成本,也反映了融合高比例可再生能源的困难。草案提出优化发展灵活性电源的迫切需要,要促进可再生能源和储能的协调发展,以及合理利用远期市场来规避项目风险。然而,市场分析的角度来看,这一对负电价规则的修改,有可能会促使风电场在低需求时段主动停机减少出力功率,就很可能因为减少了电力供给而消除了负电价。这一结果对于稳定电力系统和风电的消纳有积极作用,可是很可能会带来平均零售电价的上升,这个也是有悖政策初衷的。所以如何在过度补贴和市场机制之间取得平衡,还有待继续商讨。

  3. 建议对小型光伏项目设立补贴过渡期

  该草稿还提出了对于100kW以下的小型光伏项目的过渡期补助方案。这些项目大多建于2000年EEG实施初期,即将面临20年补贴期限到期的风险。所以EEG-2021草稿提议这些光伏项目将继续享受返款补贴至2027年,以避免因收入锐减而过度亏损。到2025年将有16GW旧风电场被关闭,但这些项目的规模大多高于100kW,所以不享有这一过渡期优惠。预期这些风电场仍将保持对其他电源的相对成本优势,所以应该仍然可以通过电力现货市场售电获取足够收入。

  四、德国要实现2030年可再生能源目标仍有挑战

  EEG-2021草案目前正在德国各部之间商讨,然后于9月底由内阁讨论,再交由国会最终投票,最终在年底前正式通过新版可再生能源法。总发展目标仍然是争取在2027年消除补贴,完全通过市场机制推进可再生能源项目。然而考虑到补贴的日益下降和可再生能源并网难度的提高,能否实现风电和光伏装机每年分别新增5-6GW,还有很大挑战。弃核和退煤进程的发展,将在今后5年内削减近20GW的装机容量,这对电力系统的灵活性提出了更高的要求。行业协会也指出,EEG-2021中预测2030年的电力需求为580 TWh,这和目前的水平接近,但是低估了氢能发展,电动汽车以及电供热等等转变对电力需求的提高。所以草案规划的可再生能源装机规模,很难达到2030年65%的可再生能源比例目标。

  法案中还提出进一步建设电网来消纳快速增长的可再生能源。德国联邦网络管理局(BNetzA)在去年发布了长期电网计划,根据2030可再生能源目标和2038退煤路线图,设计的核心场景为风电装机在2030年达到陆上风电81.5GW,海上风电17GW,光伏91.3GW。所以相比之下,EEG-2021大致相似,但是提出的光伏目标更高,陆上风电略低。电网计划确认了74项新措施,包括新建近3600公里的输电线路,其中目的之一就是为了输送位于德国北部的海上和陆上风电。这些项目的顺利实施,能帮助满足大规模的可再生能源并网需求,但要保证实现2030的65%可再生能源目标,还需要加大电力系统灵活性以及对储能设施的投资等来协助。

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图5 德国2010年,2019年和两个场景下的2030年发电装机结构(GW)

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