德國是可再生能源發(fā)展的積極倡導者和實踐者,將大力發(fā)展可再生能源作為其能源轉(zhuǎn)型政策的核心內(nèi)容,制定了積極的可再生能源發(fā)展目標,以及核電與煤電退出計劃。
為促進可再生能源并網(wǎng)消納,德國采取的主要措施有:加強電網(wǎng)建設與跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)、跨區(qū)聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度、建設活躍的電力交易市場、合理棄風棄光以保障系統(tǒng)安全等。
裝機規(guī)模
德國是歐洲可再生能源發(fā)展規(guī)模最大的國家,近年來可再生能源發(fā)展以風電為主。
截至2019年底,德國風電裝機容量達到6082萬千瓦、太陽能發(fā)電裝機4896萬千瓦(落后于中國、美國、日本),風光發(fā)電裝機占總裝機的52.1%。2019年,德國可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量的比重達到46.0%(比1998年提升了41個百分點),其中風電發(fā)電量達到1270億千瓦時(陸上風電1026億千瓦時、海上風電244億千瓦時),占總發(fā)電量的24.6%,成為僅次于煤電(褐煤加硬煤)的第二大發(fā)電類型。
主要政策
根據(jù)《可再生能源法》(EEG2017),德國可再生能源發(fā)展目標為:可再生能源發(fā)電量占總用電量的比重在2025年達到40%~45%、2035年達到55%~60%、2050年達到80%以上,海上風電裝機到2030年達到1500萬千瓦。
在2011年德國政府宣布將于2022年關(guān)閉所有核電站之后,2019年1月德國政府再次宣布關(guān)閉煤電的時間表,將投資447億歐元、于2038年最終全面關(guān)停煤電,并分階段實施:將當前4260萬千瓦煤電裝機于2022年降到3000萬千瓦、2030年降到1700萬千瓦。
德國政府于2019年10月通過2030年氣候保護一攬子計劃,包括首部框架性氣候法《氣候行動法》和《氣候行動計劃2030》(2019年12月18日實施),在《氣候行動計劃2030》中再次明確了煤電退出時間,以及可再生能源發(fā)展目標:2030年,煤電裝機下降到1700萬千瓦,可再生能源發(fā)電量占總用電量的比重達到65%,可再生能源裝機總量達到2億千瓦,其中陸上風電裝機達到6700萬~7100萬千瓦,海上風電裝機達到2000萬千瓦,取消政府資助光伏規(guī)模上限(5200萬千瓦),光伏裝機將達到9800萬千瓦,未來年均增長450萬千瓦。
促進新能源消納的措施
發(fā)展分布式電源。德國光伏發(fā)展以小容量、接入低壓系統(tǒng)的分布式屋頂太陽能系統(tǒng)為主。根據(jù)2017年數(shù)據(jù),10千瓦以下容量的分布式光伏占比15%,10~100千瓦占比37%,100~500千瓦占比14%,大于500千瓦的分布式光伏容量占比為34%。根據(jù)2016年數(shù)據(jù),德國分布式光伏大多屬于居民、農(nóng)民和商業(yè)業(yè)主,四大電力公司(EnBW、Eon、RWE和Vattenfall)僅占0.2%。大量分布式光伏系統(tǒng)分散接入,使得系統(tǒng)更容易接納光伏發(fā)電。
給配電運營商(DSOs)賦權(quán)。德國98%的光伏系統(tǒng)都接入在低壓網(wǎng)絡。隨著大量分布式光伏接入,部分地區(qū)有時會出現(xiàn)光伏發(fā)電大于當?shù)刎摵尚枨螅斐上到y(tǒng)電壓升高進而威脅到電網(wǎng)穩(wěn)定的問題。配電運營商有義務加強配電網(wǎng)以適應大量光伏并網(wǎng),但也有權(quán)力在關(guān)鍵時刻切除部分分布式光伏系統(tǒng),以防止系統(tǒng)崩潰和設施損壞。
優(yōu)先接網(wǎng)與優(yōu)先調(diào)度。德國法律要求電網(wǎng)運營商以最短直線距離將可再生能源裝機接入適當電壓等級電網(wǎng)系統(tǒng),可再生能源發(fā)電企業(yè)只承擔從發(fā)電廠到接網(wǎng)點的直連線路及相關(guān)成本。電網(wǎng)運營商承擔電網(wǎng)優(yōu)化、補強和擴容成本,且電網(wǎng)運營商有義務優(yōu)先采購和運輸可再生能源電力。
加強輸電網(wǎng)絡建設。德國風力發(fā)電主要位于北部地區(qū),而要關(guān)停的核電和太陽能發(fā)電位于南部地區(qū)、主要負荷中心位于南部和西部地區(qū)的大都市和工業(yè)區(qū)。由于電網(wǎng)發(fā)展落后于可再生能源發(fā)展,德國北—南輸電通道經(jīng)常出現(xiàn)電力傳輸瓶頸。為保障電網(wǎng)安全運行,每年需要投入數(shù)十億歐元進行潮流控制/重新分配,即輸電運營商(TSOs)可以干預基于市場機制形成的發(fā)電廠運行計劃,改變潮流,預防電網(wǎng)線路的電力擁堵。
2019年4月,德國輸電運營商50Hertz、 Amprion、TenneT、TransnetBW提交了德國電網(wǎng)發(fā)展計劃2030年的初稿和修改稿,在征求公眾意見后提交德國聯(lián)邦網(wǎng)路管理局(FNA)批準。主要內(nèi)容包括:增加大量投資以擴展德國電網(wǎng)容量,加強7600~8500千米的既有電纜線路,建設3800千米新線路;增加330千米的跨國聯(lián)絡線(比利時、丹麥、挪威、瑞典),總?cè)萘?00萬千瓦,2030年建成2800千米的海上風電線路,容量740萬千瓦,到2035年拓展到3700千米,容量達到1140萬千瓦。
建立透明活躍的日間交易市場。根據(jù)德國《可再生能源法》的規(guī)定,風能、太陽能、波浪能以及水能等可再生能源都享有優(yōu)先調(diào)度權(quán)??稍偕茉窗凑瞻l(fā)電成本參與優(yōu)先排序,風電和光電的成本最低。這是因為德國有一個高效運轉(zhuǎn)的日間電力市場,電力在需求當日進行交易,調(diào)度卻不是按照每日、每月或每年合同來確定。德國2006年啟動日間電力市場交易,而且隨著可再生能源電力的不斷增長,交易量也持續(xù)增長。2011年,日間市場從每小時交易一次改為每15分鐘交易一次,日間電力市場交易量已經(jīng)增長了近一倍。
構(gòu)建跨區(qū)跨國平衡市場。為了盡量減少動用平衡資源,自2010年,德國的四大輸電運營商在電網(wǎng)控制合作(GCC)機制下聯(lián)合工作,形成共同平衡市場。自2011年起,來自奧地利、比利時、捷克、丹麥、法國、德國、荷蘭和瑞士的輸電運營商構(gòu)建了國際電網(wǎng)控制合作組織(IGCC)。共同平衡市場的建立為德國節(jié)省了資金,促進了可再生能源并網(wǎng)。此后,盡管可再生能源發(fā)電迅速增長,采購平衡資源的成本依然下降了一半。IGCC被歐洲輸電商聯(lián)盟(ENTSO-E)選作應對未來的歐盟平臺。
加強跨國聯(lián)網(wǎng)。德國電網(wǎng)與10個鄰國電網(wǎng)互聯(lián),聯(lián)網(wǎng)容量超過2000萬千瓦,如圖4所示。2018年凈輸出電量487億千瓦時,占總發(fā)電量7.6%。與周邊國家電網(wǎng)互聯(lián)是跨國平衡市場構(gòu)建的基礎(chǔ),有力促進了德國可再生能源的并網(wǎng)消納。




