德國:能源轉(zhuǎn)型和氣候減排的模范生?

時間:2021-09-27

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導(dǎo)語:德國,可能是國人比較熟悉的國家,滿大街的奔馳、寶馬、奧迪和大眾汽車基本上就等于德國,還有貝多芬、足球和數(shù)不過來的科學(xué)家、哲學(xué)家等等。

  作為世界第四大經(jīng)濟體和高度發(fā)達的工業(yè)化國家,德國是世界主要能源消費大國之一,2010年推出“能源轉(zhuǎn)型”以來取得了較好的成效,給世人的印象是氣候和減排的模范生。

  但事實上早在約50年前,德國就已碳達峰,今天能源消費仍然高度依賴傳統(tǒng)的化石能源,不斷上漲的電力價格更令人垢病。作為高度發(fā)達工業(yè)化國家德國的案例說明,人類社會要實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型任重而道遠。

  雄心勃勃的能源轉(zhuǎn)型和高調(diào)的氣候中性

  根據(jù)世界銀行和國際貨幣基金組織等機構(gòu)的數(shù)據(jù),2020年德國國內(nèi)生產(chǎn)總值為3.8萬億美元,排名美國、中國和日本之后,是世界第四大經(jīng)濟體;人口約8300萬,人均國內(nèi)生產(chǎn)總值4.57萬美元,排名世界第19位,是高度發(fā)達的工業(yè)化國家。

  德國的能源轉(zhuǎn)型,德語是Energiewende,源于2010年德國政府發(fā)布的“能源政策(Energy Concept)”文件,2011年又進行了補充完善,核心的目標是到2050年,德國的能源體系轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝У?、可再生能源主?dǎo)的低碳和無核化能源系統(tǒng),主要的目標包括三個方面:效率優(yōu)先原則下,減少所有行業(yè)的能源消費;只要有經(jīng)濟和生態(tài)意義,就直接使用可再生能源;以可再生能源為基礎(chǔ)的電力,來滿足剩余的能源需求。

  2014年12月,德國政府批準了《氣候行動計劃2020》,其中包括超過100多項措施,諸如《能源效率國家行動計劃》(NAPE)、《環(huán)境友好建設(shè)和房屋戰(zhàn)略》等。2016年,德國政府發(fā)布了《氣候行動計劃2050》,重申了“能源政策”中2050年的排放目標路徑,提出了到2050年基本實現(xiàn)溫室氣體中性(減排80-95%)的長期愿景。2019年3月,德國組成了由總理領(lǐng)導(dǎo)的氣候內(nèi)閣。2019年9月20日,德國政府發(fā)布了《氣候行動計劃2030》,并于2019年12月通過了一系列應(yīng)對氣候問題的具體政策措施。

  綜合上述有關(guān)文件,為了實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型,德國政府計劃,以2008年為基準,2020年德國一次能源消費要下降20%,2050年要下降50%;以1990年為基準,2020年德國溫室氣體排放要下降40%,2030年要下降55%,2050年要下降80-95%;來源于可再生能源的發(fā)電,2020年至少要達到35%,2030年要達到50%,2040年要達到65%,2050年要達到80%。

  為了實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型,德國政府在相關(guān)能源行業(yè)采取的主要措施有:

  淘汰煤炭。作為到2030年將能源相關(guān)碳排放減半努力的一部分,德國計劃逐步淘汰燃煤發(fā)電。為了就煤炭淘汰計劃達成廣泛的社會共識,2018年6月德國政府成立了增長、結(jié)構(gòu)變化和就業(yè)委員會,匯集了來自環(huán)境協(xié)會、科學(xué)家、工會、經(jīng)濟和能源協(xié)會的代表,以及來自受影響地區(qū)的代表。該委員會于2019年1月提交了報告,建議到2038年完全淘汰燃煤發(fā)電。

  如果條件允許,可以將淘汰時間提前到2035年,這一選擇將在2032年進行評估。作為子目標,該委員會建議到2022年關(guān)閉12.5吉瓦的燃煤電廠,到2030年關(guān)閉25.6吉瓦的燃煤電廠。此外,該委員會還提議,煤礦地區(qū)、煤礦工人、納稅人和燃煤電廠所有者將獲得數(shù)十億歐元的過渡性援助。2019年5月,根據(jù)委員會的建議,德國政府批準向受影響地區(qū)提供400億歐元的過渡性經(jīng)濟援助。

  淘汰核能。2002年,德國政府決定現(xiàn)有核電站達到法定剩余發(fā)電量后,逐步停止將核能用于發(fā)電的商業(yè)用途。2009年議會選舉之后,德國政府采納了一項經(jīng)過修改的能源政策,其中包括將核能作為通向更多可再生能源的“橋梁技術(shù)”。根據(jù)2010年12月生效的《原子能法》第11號修正案,德國政府將核電站的運行壽命平均延長了12年。

  2011年3月,日本福島第一核電站核事故發(fā)生后,德國政府重新評估了核能的風(fēng)險,決定加快淘汰商業(yè)核電站。2011年8月,《原子能法》第13號修正案生效,撤銷了《原子能法》第11號修正案中分配給每個運行中的核電廠的額外剩余電量。此外,每個正在運行的核電站許可證都受到限制,所有設(shè)施最遲將在2022年底關(guān)閉。根據(jù)《原子能法》第16號修正案,德國聯(lián)邦憲法法院決定,為核電廠運營商提供適當?shù)呢攧?wù)補助。

  大力發(fā)展可再生能源。2010年的“能源政策”規(guī)劃了德國可再生能源發(fā)電和總能源供應(yīng)的目標。到2020年,可再生能源在德國一次能源消費中所占的份額為18%,與歐盟的目標一致。2020年以后,德國政府努力將可再生能源的份額提高到2030年的30%,2040年的45%和2050年的60%。風(fēng)能和太陽能有望成為可再生能源的主要來源,其次是生物質(zhì)能和水力發(fā)電。

  發(fā)電方面,德國的目標是到2020年可再生能源占總用電量的至少35%。2018年,這一比例已經(jīng)上升到約38%。德國政府計劃,2030年將可再生能源在電力中的份額至少提高到50%,2040年提高到65%,2050年提高到80%。此外,2018年3月,德國政府決定,根據(jù)電網(wǎng)容量的擴展,將2030年的目標提高到可再生能源占電力的65%。

  《可再生能源法》(EEG)是電力部門擴大可再生能源的核心工具?!犊稍偕茉捶ā酚?000年4月實施,根據(jù)項目規(guī)模、技術(shù)和位置,為可再生能源建立有保障的電網(wǎng)連接和接入權(quán)、優(yōu)先調(diào)度、削減補償和20年的財政支持(上網(wǎng)電價和上網(wǎng)保費)。盡管能源密集型行業(yè)可以獲得豁免,以保持國際競爭力,但電力消費的《可再生能源法》附加費為可再生能源補貼提供了資金。

  隨著可再生能源支持成本的上升,《可再生能源法案》2014年法案,為超過最低門檻的新可再生能源引入了市場溢價,并最遲在2017年通過拍賣,確定對可再生能源的財政支持水平。第一次拍賣發(fā)生在2015年,地面光伏發(fā)電作為試點。

  《可再生能源法》2017年法案,將可再生能源資金的模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒偁幜透叩某杀拘?,從而限制了以前小型裝置的固定融資利率體系,因為風(fēng)能和太陽能的部署成本迅速下降,小型裝置成本過高并且必要性已降低。包括陸上和海上風(fēng)能、大型光伏系統(tǒng)和生物質(zhì)能等容量最大的可再生能源,目前必須在拍賣中競爭,只有最便宜的報價才會被授予合同。

  加強可再生電力的系統(tǒng)集成。德國的“能源轉(zhuǎn)型”在發(fā)電領(lǐng)域表現(xiàn)得最為明顯。過去十年中,核能減少了近一半,主要被生物能源、廢棄物、風(fēng)能和太陽能所取代。在過去幾年里,可再生能源在電力消費中的份額穩(wěn)步增長,從2000年的約6%增長到2018年的近38%。根據(jù)《可再生能源法》,2025年,德國至少40-45%的電力消耗將來自可再生能源。

  德國電力市場于1998年全面開放,此后又頒布了其他政策措施,以適應(yīng)電力系統(tǒng)的最新變化。最重要的是,2016年7月通過了《電力市場進一步發(fā)展法》,對電力市場進行重大的市場化改革,目標是使電力市場適應(yīng)不斷增長的可再生能源份額,并為靈活供應(yīng)、靈活需求和存儲之間的競爭制定規(guī)則。按照綠皮書和白皮書的程序,德國政府決定逐步消除監(jiān)管框架中的扭曲,基于競爭的自由價格建設(shè)更先進的電力市場(即所謂的電力市場2.0)。

  德國的大部分風(fēng)力發(fā)電能力位于北部,而大部分需求來自南部和西部的大都市和工業(yè)區(qū),由于電網(wǎng)限制,阻止了從北方到南方的輸電,北方各州面臨著電力過剩,而南方各州則面臨著電力短缺,這種不平衡將隨著德國最后一座商業(yè)核電站的關(guān)閉和海上風(fēng)力發(fā)電的上線而進一步惡化。

  發(fā)電和電力消費的這種不平衡,導(dǎo)致了德國南方的“重新調(diào)度”(電網(wǎng)運營商命令發(fā)電站提高發(fā)電量,以補償采購到的無法進入南方的風(fēng)電),北方的削減措施(電網(wǎng)運營商命令風(fēng)電關(guān)閉,以避免擁堵),德國消費者為此每年花費數(shù)億歐元,這種不平衡還造成了德國的鄰國不得不投資電網(wǎng)建設(shè)和特殊變壓器,以維持電力供應(yīng)的安全。

  德國將風(fēng)電從北向南輸送的電網(wǎng)不足,公眾對南北高壓輸電線路的反對,使得地下互聯(lián)線路的建設(shè)成本更高,而公眾的反對仍然是目前電力基礎(chǔ)設(shè)施選址的障礙。到目前為止,電網(wǎng)擴展的延遲已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的阻塞管理成本。因此,電網(wǎng)擴建是德國政府“能源轉(zhuǎn)型”的一個優(yōu)先事項。

  持續(xù)提高能源效率。在提高能源效率、實現(xiàn)能源需求與經(jīng)濟增長脫鉤方面,德國取得了進展。盡管如此,德國仍未能如期實現(xiàn)“能源政策”文件,即2020年將一次能源消耗較基準年2008年減少20%。

  《國家能效計劃》(NAPE),于2014年生效,標志著朝著減少能源需求的方向邁出了重要的一步。第一個重點領(lǐng)域,是向消費者提供關(guān)于能源效率的信息和建議;第二個重點領(lǐng)域是通過激勵措施,促進能源效率方面的定向投資;第三個重點領(lǐng)域是要求采取更多行動,包括要求對大公司進行能源審計,并對家電和新建建筑采用新標準。

  目前,德國政府正在制定一項覆蓋所有部門的新能源效率戰(zhàn)略,原則是“效率第一”。德國計劃為2021-30年制定具體的能效措施,以實現(xiàn)2030年的目標,這是一項新的《國家能效計劃2.0》的一部分,也是為了遵守歐盟的能效指令。此外,德國政府計劃準備一個路線圖,以支持到2050年將一次能源消費減半(與2008年相比)的國家目標,其中特別關(guān)注供暖部門和建筑的能源需求。

  與氣候無關(guān)的二氧化碳排放達峰和高度依賴傳統(tǒng)的化石能源

  正是由于起步早和較大的宣傳力度,在世人的印象里,德國是能源轉(zhuǎn)型的模范生,是氣候減排“政治正確”的典型國家,但是從冷冰的統(tǒng)計數(shù)字中,我們看到的卻是德國的另一面。

  從統(tǒng)計數(shù)字看,德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放量最高的年份,是49年前的1973年,為11.164億噸,自此之后就再也沒有超過這個數(shù)字。因此,可以說,早在約50年前德國就已經(jīng)實現(xiàn)了碳達峰,德國能源消費的二氧化碳達峰,與后來逐漸大熱的氣候問題和減排,沒有任何直接的關(guān)系。

  從1973年至1990年的18年里,除1979年為11.042億噸外,德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放保持在10億噸略多一點。從1991年開始,德國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放跌破10億噸,1997年跌破9億噸,2009年跌破8億噸,2019年跌破7億噸,2020年為6.048億噸,是1965年有統(tǒng)計數(shù)字以來的最低水平。

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  德國的“能源轉(zhuǎn)型”起自2010年,當年德國能源消費排放的二氧化碳為7.832億噸,2020年為6.048億噸/這也就是說大力開展能源轉(zhuǎn)型的10年里,德國能源消費排放的二氧化碳減少了1.784億噸,僅占自1973年達峰以來二氧化碳減少總量的34.87%。

  與能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放基本一致的是,早在1979年,德國的能源消費就已經(jīng)實現(xiàn)了達峰,為15.75艾焦爾(Exajoules,EJ,1exajoule = 1 quintillion joules,即10的18次方焦耳,100億億焦耳)。從1991年開始,德國的能源消費就基本上處于不斷下降的過程中,2009年為13.15艾焦爾,2019年為13.05艾焦爾。

  2020年,德國一次能源消費總量為12.11艾焦爾,排名中國、美國、印度、俄羅斯和日本之后,是世界第六大能源消費國,占世界一次能源消費總量的2.2%。

  具體細分,德國的能源消費高度依賴傳統(tǒng)的化石能源。2020年,德國一次能源消費結(jié)構(gòu)中,石油是第一大能源來源,占比34.76%;天然氣第二,占比25.76%;可再生能源第三,占比18.25%;煤炭第四,占比15.19%;核能第五,占比4.71%;水電第六,占比1.4%。

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  作為傳統(tǒng)的化石能源,石油、天然氣和煤炭合計,占2020年德國一次能源消費總量的75.71%,是德國能源消費的主要來源。如果再加上傳統(tǒng)的核能和水電,傳統(tǒng)能源在德國2020年一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重,更高達81.75%。

  將時間線拉長,就在實現(xiàn)碳達峰時的1973年,當時的聯(lián)邦德國,即我們通常所稱的西德一次能源消費結(jié)構(gòu)中,石油、煤炭和天然氣是絕對主體,還沒有可再生能源的統(tǒng)計數(shù)字。正式提出能源轉(zhuǎn)型的2010年,石油、煤炭和天然氣仍是德國能源消費的絕對主體,核能排在第四的位置,可再生能源排名第五。到了2020年,可再生能源排名雖然上升到了第三位,但石油、煤炭和天然氣三大化石能源仍占據(jù)著德國一次能源消費的主體地位,與2010年對比,可再生能源搶占的更多是煤炭和核能的市場份額。

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  德國的能源消費還高度依賴進口,特別是來源于俄羅斯的石油和天然氣。作為能源消費大國,除風(fēng)、光等可再生能源和核能、水電外,德國基本上不生產(chǎn)石油,2020年天然氣產(chǎn)量僅45億立方米,煤炭產(chǎn)量僅1億噸。

  因此,德國一次能源消費總量的約70%依賴進口,其中石油全部依賴進口,天然氣消費的約97%依賴進口,煤炭消費的約88%依賴進口。俄羅斯是德國最大的石油和天然氣進口來源國,其中德國石油消費的約31.5%和天然氣消費的約57%,都來源于俄羅斯。

  2020年,德國人均一次能源消費144.6吉焦,是世界平均水平的2倍,大大低于美國、俄羅斯和加拿大等國,與日本人均一次能源消費的134.7吉焦基本相當,僅高出9.9吉焦。從簡單的數(shù)字對比可以看出,作為世界上第三和第四大經(jīng)濟體,同時也是經(jīng)濟高度依賴出口和能源高度依賴進口的國家,德國和日本的人均一次能源消費數(shù)量驚人地趨同。

  不斷增長的可再生電力與不斷攀升的電力價格并存

  通過多年的努力,德國能源轉(zhuǎn)型最有成效的領(lǐng)域,應(yīng)該是在發(fā)電行業(yè)。2020年,來自可再生能源產(chǎn)生的電力,是德國發(fā)電第一大能源來源,占比40.64%;煤炭是第二大能源來源,占比23.57%;天然氣是第三大能源來源,占比16.07%。此外,還有核能、水電和石油等。

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  不過,從總的分類來看,由煤炭、石油和天然氣構(gòu)成的傳統(tǒng)化石能源,占2020年德國發(fā)電用能源的比重,為40.39%,與可再生能源產(chǎn)生的電力基本上相當。

  與石油和天然氣等不同的是,德國是電力的凈出口國。德國是歐洲電力市場的核心,與許多鄰國相連,使國際電力貿(mào)易成為可能。隨著可再生能源的快速發(fā)展,德國已成為一個電力凈出口國。2018年,德國出口了80太瓦時的電力,進口了32太瓦時的電力,電力的凈出口量為49太瓦。德國凈出口電力的最大份額流向了荷蘭、奧地利和波蘭,而進口主要來自法國。

  雖然通過多年的艱苦努力,德國的能源轉(zhuǎn)型在電力行業(yè)取得了較可喜的成績,但是,當前德國能源轉(zhuǎn)型最令人垢病的地方也在電力行業(yè),就是高昂的電力價格。

  我們知道的是,為了推進能源轉(zhuǎn)型,德國花費了巨額的財政支出,其中自2000年以來,德國在能源轉(zhuǎn)型過程中的稅收減免和可再生能源補貼總支出就超過了2430億歐元。羊毛當然是出在羊身上,這些巨額的財政支出最終都轉(zhuǎn)嫁給了德國的普通百姓。因為征稅、收費和稅收,包括用于支付可再生能源補貼的稅收,德國消費者支付的電價在國際能源署成員國中是最高的。

  2018年,盡管能源密集型行業(yè)的價格大幅下降,但德國在國際能源署成員國中工業(yè)電價排名第三,其中稅收占整個工業(yè)電價的48%,是國際能源署成員國中最高的;家庭用戶支付的總電價中,大約一半是公共費用,僅次于丹麥,排名第二。

  與幾個鄰國相比,德國的電價在過去十年中上漲幅度最大。盡管2015年電價下降,但德國工業(yè)和家庭用戶的電價在過去10年里上漲了約10%。2018年,工業(yè)用戶平均支付的電價為145美元/兆瓦時,比2008年增長13%;家庭用戶支付的電價為353美元/兆瓦時,比2008年增長9%。德國的高電價主要由高稅收導(dǎo)致,其中《可再生能源法》的負擔(dān)主要由家庭來承擔(dān),2018年《可再生能源法》附加費的總額就高達256億歐元。

  根據(jù)歐盟官方的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2020年,家庭電價和工業(yè)電價最高的國家都是德國,分別為0.3043歐元/千瓦時和0.18歐元/千瓦時。

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  進入2021年以來,德國的電價更是創(chuàng)出了歷史新高。2021年7月,德國的批發(fā)電價躍升至83.67歐元/兆瓦時,8月初已經(jīng)超過90歐元/兆瓦時,今年以來的漲幅已經(jīng)超過了60%。

  從具體的數(shù)字看,雖然德國超過40%的電力來自可再生能源,但進入平價階段的“風(fēng)光”等電力顯然沒有在拉低電價方面發(fā)揮作用,因為隨著大規(guī)模波動性的可再生能源并網(wǎng),為了維持電網(wǎng)供需平衡,必須打造一個更加靈活、頻繁爬坡調(diào)節(jié)、更多備用發(fā)電資產(chǎn)的電網(wǎng)系統(tǒng)。

  對德國而言,過快的能源轉(zhuǎn)型和過慢的電網(wǎng)擴建加大了經(jīng)濟成本和風(fēng)險。正因為如此,面對歐洲消費者越來越大的電價負擔(dān),有評論指出,能源轉(zhuǎn)型是為了更清潔的未來,但不應(yīng)以增加國民生活壓力為前提,高電價正在將歐洲拉入“能源貧困”的境地,有可能影響到整個歐洲的能源轉(zhuǎn)型進程。

  通過以上的分析,我們看到的是,德國二氧化碳排放達峰并非來自當下不斷高漲的氣候壓力,而是二戰(zhàn)經(jīng)濟恢復(fù)后的20世紀70年代初期,并在20世紀70年代末期實現(xiàn)了能源消費的達峰,這一切都為進入21世紀后德國應(yīng)對氣候和減排奠定了非常好的基礎(chǔ)。

  進入21世紀以來高調(diào)的能源轉(zhuǎn)型,為德國贏得了“政治正確”并站在了道德制高點,但帶來的卻是國內(nèi)不斷攀升的高電價這一令人垢病的問題。作為世界性的經(jīng)濟大國,高電價不至于會使德國陷入“能源貧困”。但對于作為最大的發(fā)展中國家的我國來說,德國的能源轉(zhuǎn)型過程及其出現(xiàn)的問題,值得我們進行深入的研究并應(yīng)盡最大的努力加以避免。


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