棄核、風(fēng)電、光伏、新能源、分布式……任何一個(gè)關(guān)鍵詞都指向素有歐洲心臟之稱的德國。而在被賦予新能源發(fā)展“急先鋒”、“標(biāo)桿”、“榜樣”等光環(huán)后,質(zhì)疑和批評(píng)之聲也不絕于耳。我們對(duì)正反雙方的觀點(diǎn)進(jìn)行了梳理,同時(shí)也推薦一篇很具有代表性的評(píng)論文章。
德國是世界上第一個(gè)采用固定上網(wǎng)電價(jià)機(jī)制(FIT,我國通常稱為標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià))支持新能源發(fā)展的國家。2000年,德國頒布世界上第一部《可再生能源法》,隨后又根據(jù)形勢(shì)變化,先后進(jìn)行了四次大規(guī)模修訂。德國新能源政策也對(duì)其他國家產(chǎn)生了示范效應(yīng),其影響早已超出了德國本身。然而近一段時(shí)間以來,針對(duì)德國光伏政策的批評(píng)聲音不絕于耳。
批評(píng)之一:德國光照條件極差,光伏發(fā)電不具有經(jīng)濟(jì)性
批評(píng)者認(rèn)為,德國太陽能輻射量很低,光伏發(fā)電的年滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)只有800小時(shí)左右(美國幾乎是德國的兩倍),折算成容量因數(shù)只有9%。雖然德國光伏單位造價(jià)只有美國的一半,但由于利用小時(shí)數(shù)低,最終的度電成本兩國幾乎持平,從而導(dǎo)致德國是“高裝機(jī)容量、低發(fā)電量”。由于度電成本很高,德國需要為光伏提供大量補(bǔ)貼,而這些補(bǔ)貼最終是由用戶承擔(dān),使得德國電價(jià)飆升,成為歐盟僅次于丹麥的第二高電價(jià)國家?!局С终哒J(rèn)為,以上都是事實(shí),但是有一點(diǎn),正是德國過去幾年這種近乎“自我犧牲”式的精神,才使得全球光伏發(fā)電成本快速下降,為光伏發(fā)電在其他國家的大規(guī)模發(fā)展創(chuàng)造了條件?!?/p>
批評(píng)之二:光伏發(fā)電波動(dòng)性強(qiáng),光伏補(bǔ)貼大量流向鄰國
這一條批評(píng)似曾相識(shí),沒錯(cuò),丹麥用本國得到補(bǔ)貼的高價(jià)風(fēng)電置換北歐挪威廉價(jià)水電的事實(shí)也曾受到丹麥本國某些利益團(tuán)體的批評(píng)和質(zhì)疑,正反雙方還發(fā)生過激烈的筆戰(zhàn)。德國光伏現(xiàn)在也面臨這一困境。中午是德國光伏大發(fā)時(shí)段,由于光伏在電力市場(chǎng)上邊際成本最低,并且具有優(yōu)先調(diào)度權(quán),當(dāng)中午大量光伏上網(wǎng)之后,德國電力市場(chǎng)就會(huì)供過于求,市場(chǎng)電價(jià)大幅降低,甚至在某些時(shí)段可能出現(xiàn)“負(fù)電價(jià)”。出現(xiàn)負(fù)電價(jià),意味著如果發(fā)電商想要繼續(xù)發(fā)電,就要反向給用戶付費(fèi)。在供過于求的情況下,德國電力以非常低的價(jià)格甚至負(fù)電價(jià)向周邊國家輸送,這就相當(dāng)于德國對(duì)光伏的補(bǔ)貼隨著外送電量流向鄰國?!局С终哒J(rèn)為,此話雖不假,但需要考慮是從哪個(gè)角度看。對(duì)德國而言,可能的確意味著國家財(cái)富的損失,但是對(duì)一體化進(jìn)程中的歐盟整體而言,福利是增加了呢,還是減少了呢,這個(gè)還需要進(jìn)一步研究分析?!?/p>
批評(píng)之三:光伏發(fā)電是上來了,而煤電卻在逆襲
德國煤電逆襲也是前段時(shí)間媒體熱議的話題。德國已經(jīng)決定棄核,而且并不像有些人分析的那樣以后還能改變,開弓沒有回頭箭。占國內(nèi)發(fā)電量10%以上的核電沒有了之后,靠什么來彌補(bǔ)呢?風(fēng)電和光伏等新能源是首選,但現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的事實(shí)卻是:美國大量廉價(jià)煤炭涌入歐洲,德國煤電經(jīng)濟(jì)性很好,煤電還可以承擔(dān)調(diào)峰服務(wù),因此出現(xiàn)了煤電“不降反增”的“奇觀”,由此導(dǎo)致碳排放量也上來了,發(fā)展新能源的減排量并不能抵消煤電增加的碳排放量?!具@一點(diǎn),也許是“能源轉(zhuǎn)型”戰(zhàn)略制定者也始料未及的。德國煤電的復(fù)蘇,從目前來看,是有其特殊時(shí)空條件的,但是煤電復(fù)蘇也是市場(chǎng)選擇的結(jié)果?!?/p>
當(dāng)然,對(duì)德國光伏政策批評(píng)的方面還遠(yuǎn)不止于此,比如常規(guī)電源要頻繁升降出力,導(dǎo)致運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性明顯下降,煤電煤耗增加等等。在各種文獻(xiàn)中,最有代表性的文章是美國人Ryan Carlyle所寫的《Should Other Nations Follow Germany’s Lead On Promoting Solar Power?》。該文已由國網(wǎng)能源研究院霍沫霖、孔維政兩位研究人員編譯成了中文。您可以請(qǐng)點(diǎn)擊最左下角的“閱讀原文”查看這篇文章,看看美國人眼中的德國光伏,禍兮?福兮?
我們也發(fā)現(xiàn),在對(duì)德國光伏政策進(jìn)行批評(píng)的聲音中,自然不乏德國人的自我批判,但批評(píng)德國最為激烈最為積極的是美國人。究其背后原因,恐怕與美國人崇尚自由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、反對(duì)政府通過補(bǔ)貼實(shí)施干預(yù)的理念不無關(guān)系。在美國人看來,新能源能不能發(fā)展,關(guān)鍵取決于新能源自身是否具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,一切以成本效益為導(dǎo)向。在這一點(diǎn)上,似乎就與德國所謂“社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)”理念有所區(qū)別了。光伏乃至新能源該不該發(fā)展?如何發(fā)展?德國人在反思,我國“十三五”規(guī)劃在即,我國新能源又該何去何從?無論怎樣,對(duì)能源演進(jìn)規(guī)律和歷史經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的認(rèn)識(shí)和把握,總能讓我們少一些一葉障目。
難道德國真的是光伏發(fā)展的榜樣嗎?
回答顯然是“不”。
太陽能本身是有益的技術(shù),但德國的可再生能源政策是一個(gè)災(zāi)難。因?yàn)樗鼘?duì)消費(fèi)者不利,對(duì)制造商不利,對(duì)環(huán)境不利。
僅僅家用太陽能擁有者和太陽能板安裝企業(yè)從中獲利,而德國媒體和公眾卻越來越反對(duì)和不滿光伏的發(fā)展。
我很驚訝地發(fā)現(xiàn)德國那些世界著名的能源政策是如此的無用、昂貴和低效。這對(duì)德國是一個(gè)嚴(yán)重的問題,對(duì)世界其他想要仿效德國的國家和地區(qū)更是嚴(yán)重的問題。大概在去年,政策失敗的影響開始擴(kuò)大。所以我原諒可再生能源支持者們,因?yàn)樗麄冞^去不能意識(shí)到這些問題。但是現(xiàn)在是時(shí)候?qū)?ldquo;綠色運(yùn)動(dòng)”180度轉(zhuǎn)彎了。
首先我列舉一些糟糕的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
德國被廣泛地認(rèn)為是太陽能領(lǐng)域的全球領(lǐng)袖。它的太陽能裝機(jī)容量占全球的三分之一以上。德國與資源豐富、補(bǔ)貼豐厚、能源成本高的加州相比,擁有兩倍以上的人均裝機(jī)量。
德國的居民用電成本大約是$0.34/kWh,是全球最高水平之一。其中大約$0.07/kWh直接用于補(bǔ)貼可再生能源,而這甚至比歐洲的批發(fā)電價(jià)更高。(這意味著他們不如用更少的花銷從法國和丹麥購買零碳電力。)每年超過30萬戶用戶因?yàn)樨?fù)擔(dān)不起電費(fèi)而不得不停電。許多人抱怨由于商業(yè)電價(jià)免稅政策而導(dǎo)致居民電價(jià)太高,但是即便剔除這些,他們每個(gè)月頂多可以節(jié)省不到一歐元。政府預(yù)計(jì)電費(fèi)到2020年將會(huì)再增長(zhǎng)40%。
由于過高的上網(wǎng)電價(jià)和電網(wǎng)運(yùn)行管理問題,德國的供電公司和納稅人損失了大量金錢。環(huán)境部部長(zhǎng)說如果不收縮項(xiàng)目規(guī)模,在未來二十年成本將達(dá)到一萬億歐元。這個(gè)數(shù)額還沒有包括已經(jīng)花費(fèi)的幾千億。西門子估算到2050年能源轉(zhuǎn)型政策的直接成本將達(dá)到4.5萬億美元,相當(dāng)于德國50年GDP總和的2.5%。這還沒有包括高能源價(jià)格帶來的經(jīng)濟(jì)損失,這很難量化,但是一定是影響很大。
讓人氣餒的是,最新數(shù)據(jù)表明盡管經(jīng)濟(jì)發(fā)展平穩(wěn),并且人口逐漸減少,德國的碳排放和對(duì)全球氣候變暖的影響卻在增長(zhǎng)。這是因?yàn)殄e(cuò)誤的可再生能源優(yōu)先的市場(chǎng)機(jī)制,這個(gè)機(jī)制自相矛盾地推動(dòng)了煤電的發(fā)展。大規(guī)模光伏發(fā)電在沒有儲(chǔ)能設(shè)備時(shí)有一個(gè)明顯缺點(diǎn),是它每天僅工作5到10個(gè)小時(shí)。電力供需必須瞬時(shí)平衡。德國在夏季白天利用越多的太陽能,則在夜間和冬季需要越多的煤電。因?yàn)榘滋焯柲艿拇罅堪l(fā)電使得基荷核電不能運(yùn)行,并使得調(diào)峰氣電非常不經(jīng)濟(jì),甚至也使得抽水蓄能電站運(yùn)行非常不經(jīng)濟(jì)。煤電是唯一的沒有補(bǔ)貼且尚未虧本的技術(shù)。因此電力企業(yè)必須要做出選擇,煤電,或者停止供電,或者破產(chǎn)。
下面我要講述許多內(nèi)在相關(guān)的問題。
問題1:在錯(cuò)誤的地方、用錯(cuò)誤的技術(shù)開展綠色革命
可再生能源擁護(hù)者一直認(rèn)為德國是大規(guī)模屋頂光伏切實(shí)可行的成功例子。但問題是,德國的光伏政策是失敗的。德國的晴朗天氣比較少,漢諾威一年中三分之一的時(shí)間是多云,不適宜安裝太陽能電池板。
年太陽能輻射量
阿爾卑斯山脈阻擋了清晨的陽光。德國的太陽能資源情況同美國的阿拉斯加差不多,甚至比西雅圖更加差。
考慮到德國的天氣,用太陽能發(fā)電簡(jiǎn)直是最糟糕的選擇。
許多人認(rèn)為,如果德國在太陽能上進(jìn)行大量投資,美國也應(yīng)該安裝大量的太陽能電池板。我認(rèn)為應(yīng)該反過來思考,即使配有豐厚的補(bǔ)貼、世界上最好的太陽能資源,美國的太陽能利用還進(jìn)展得如此緩慢,那么德國的太陽能利用就更應(yīng)該少一點(diǎn)。正因?yàn)榈聡氖袌?chǎng)被嚴(yán)重地扭曲,所以他們才追求如此不理想的能源政策。
歡迎你不同意我的觀點(diǎn),那最簡(jiǎn)單的證據(jù)是容量因數(shù)。受日照小時(shí)數(shù)影響,光伏的容量因數(shù)低于50%,而且如果考慮云層、黎明、黃昏和非最優(yōu)的安裝,美國大陸的平均容量因數(shù)是18%。與之對(duì)比,德國2011年太陽能容量因數(shù)小于9%。
目前德國居民太陽能電池板安裝成本大約是$2.25/ 瓦,而美國是$5/瓦。但是德國的光伏年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)少于美國的一半,所以美國和德國的太陽能發(fā)電成本幾乎持平。加州和德國的投資回收期基本一樣。許多人抱怨美國的成本高導(dǎo)致裝機(jī)量太少,但是僅僅經(jīng)濟(jì)性原因并不能解釋裝機(jī)增速的不同。
為什么德國的人均裝機(jī)量是美國的16倍呢?原因是在德國獲取裝機(jī)許可比較容易。我不認(rèn)為德國民眾比世界其他民眾擁有更多的環(huán)保意識(shí)。對(duì)于寒冷、光照弱、極少白天空調(diào)需求的德國,太陽能并不是適合的能源技術(shù)。在美國的菲尼克斯和亞利桑那州,太陽能技術(shù)是合適的,但是在法蘭克福不合適。因此我的結(jié)論是德國太陽能快速發(fā)展是受政治扭曲的影響。太陽能發(fā)展沒有做好經(jīng)濟(jì)性論證,在沒有大量政治干預(yù)的情況下它不可能繼續(xù)。
許多人驚訝于德國的太陽能發(fā)電其實(shí)僅占全部發(fā)電量的4.6%,占全部能源供應(yīng)量的2.0%。因?yàn)樗械男侣勵(lì)^條都報(bào)道夏季高峰時(shí)段太陽能發(fā)電量占到50%。所以說光伏太陽能是一種低效的大規(guī)模供電方式。用相同的成本,人們可以利用最新核電技術(shù)產(chǎn)生至少四倍的電量,且同樣零碳排放。出于很多的原因,核能是一個(gè)更好的選擇。
未來五年,隨著新增光伏機(jī)組的補(bǔ)貼逐漸減少,太陽能增長(zhǎng)趨勢(shì)將開始扭轉(zhuǎn)。裝機(jī)增速已經(jīng)達(dá)到頂峰,正在開始下降。盡管組件和安裝成本降低,當(dāng)補(bǔ)貼停止的時(shí)候大部分新項(xiàng)目也將會(huì)停止。光伏已經(jīng)進(jìn)入了下降通道。
所有的光伏支持者在繪制光伏發(fā)展曲線時(shí)候,只繪制到2011年。因?yàn)?011年是光伏快速發(fā)展的最后一年。根據(jù)2013年的數(shù)據(jù)和官方預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),光伏曲線已經(jīng)不再是一條快速發(fā)展曲線。和所有其他技術(shù)一樣,它變成S曲線,畢竟世界上沒有無限快速增長(zhǎng)的技術(shù)。
需要注意的是裝機(jī)量與實(shí)際發(fā)電量歷史曲線的不同。綠色媒體只報(bào)道光伏的裝機(jī)容量或者夏季晴朗天氣發(fā)電比重。這兩個(gè)值需要除以10得到全年的情況才算客觀。
事實(shí)上,盡管太陽能獲得了更多的政府支持,但它相對(duì)于傳統(tǒng)能源的增長(zhǎng)更緩慢。這幅圖顯示每種能源技術(shù)達(dá)到總能源供應(yīng)1%以后第一個(gè)十年發(fā)展情況。(注:縱坐標(biāo)是每種能源技術(shù)供能量占總能源供應(yīng)的比重,三種技術(shù)均從1%起始;橫坐標(biāo)是到達(dá)1%后的年份,從第一年到第十年,天然氣的起始年份是1965年,核能的起始年份是1974年,太陽能的起始年份是2001年)
可再生能源中只有四分之一是太陽能(主要是生物質(zhì)能、風(fēng)能和垃圾焚燒)。所以2001-2011年太陽能真實(shí)增長(zhǎng)速度只有1974-1984年核能增速的1/4,只有1965-1975年天然氣增速的1/6。
當(dāng)一個(gè)新能源技術(shù)比舊技術(shù)更好時(shí),它會(huì)快速發(fā)展。但是太陽能沒有做到,即便它已經(jīng)獲得大量政府支持。
所有這些意味著如果沒有政府支持,光伏不可能是并網(wǎng)發(fā)電的主要電源。目前德國向其他能源技術(shù)征稅,以便給太陽能提供大量補(bǔ)貼,使得太陽能具備了經(jīng)濟(jì)性。電力企業(yè)被迫以數(shù)倍于市場(chǎng)電價(jià)的價(jià)格從分布式光伏發(fā)電用戶購買電力,這產(chǎn)生了大量的損失。德國可再生能源法案僅僅在2013年8月就給電網(wǎng)公司造成直接經(jīng)濟(jì)損失5.40億歐元。(譯者注:此處是可再生能源附加費(fèi)不足造成的電網(wǎng)公司虧損,根據(jù)德國可再生能源政策,將在下一年度通過提高可再生能源附加費(fèi)來彌補(bǔ)電網(wǎng)公司虧損。)這是巨額的財(cái)富轉(zhuǎn)移。從電力公司(電網(wǎng)運(yùn)行管理和傳統(tǒng)電源存在經(jīng)濟(jì)損失)和所有沒有安裝屋頂光伏的人們的口袋中轉(zhuǎn)移財(cái)富到擁有或者安裝太陽能電池板的人們口袋里。所以這不僅僅是一個(gè)巨大的市場(chǎng)扭曲,還是對(duì)窮人的征稅。
政府設(shè)計(jì)了一個(gè)意圖很好但是不利的轉(zhuǎn)移機(jī)制,即財(cái)富從沒有太陽能電池板的人轉(zhuǎn)移到擁有太陽能電池板的人。這相當(dāng)于對(duì)沒有南面屋頂、或者不能初始投資、或者租賃房屋的人們征稅。面對(duì)迅速飛漲的能源價(jià)格和政府幾乎可以忽略的努力,福利申請(qǐng)者和老年人已經(jīng)深受打擊。甚至貧困群體不得不生活在黑暗中,以節(jié)省電費(fèi)。能源轉(zhuǎn)型不利于社會(huì)公平。
問題2:光伏供電的波動(dòng)性
太陽能快速增長(zhǎng)所帶來的最有諷刺意味的問題是:供給過剩。當(dāng)然這是匪夷所思的,因?yàn)樘柲馨l(fā)電量占全部發(fā)電量低于5%,但是卻要為電力過剩負(fù)責(zé)。在夏天陽光充足的下午,相比發(fā)電成本,德國光伏發(fā)電實(shí)際上是虧本的:2012年歐洲平均出口電價(jià)為0.056歐元/千瓦時(shí),[18]但2000-2011年裝機(jī)的光伏發(fā)電平均度電成本為0.165歐元/千瓦時(shí)。[14](最樂觀的條件是,光伏組件有40年使用壽命和10%的容量系數(shù),則大約0.2歐元/千瓦時(shí))在夏天陽光充足的日子,火電的發(fā)電商不得不在高成本維持鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn),因而得到補(bǔ)償。
你可以說多余的太陽能發(fā)電是免費(fèi)的,但是因?yàn)樘柲芏喟l(fā)而降低出力或關(guān)停的火電卻是費(fèi)用高昂的。這意味著大規(guī)模光伏接入使得其他電源單位發(fā)電運(yùn)行成本更高。多余的太陽能發(fā)電對(duì)電力經(jīng)濟(jì)有很強(qiáng)的拉動(dòng)作用(譯者注:此句為作者反語)。因?yàn)槟惚緛碇挥弥Ц兑环N發(fā)電電源,而現(xiàn)在卻需要支付兩次——一次在陰天時(shí)傳統(tǒng)能源的峰值發(fā)電時(shí),一次在晴天時(shí)太陽能發(fā)電的峰值發(fā)電時(shí)——而后出口這些過剩的電力而獲得微薄的收益。
為什么德國要賠本出口電力呢?因?yàn)榭稍偕茉捶ú辉试S電網(wǎng)棄光。電網(wǎng)被強(qiáng)制支付光伏發(fā)電用戶高于市場(chǎng)價(jià)格的電價(jià),同時(shí),鄰國享受了整個(gè)歐盟的低電價(jià),更沒有動(dòng)力去建設(shè)清潔能源了。這確實(shí)是一個(gè)浪費(fèi)的扭曲的能源政策。
電能的生產(chǎn)和消費(fèi)必須是同時(shí)的。大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)目前并不成熟,成本過高。小規(guī)模的抽水蓄能電站可以很多,但歐洲和美國適合建抽蓄的廠址已經(jīng)用光了。目前唯一的大規(guī)模儲(chǔ)能計(jì)劃是使用電動(dòng)汽車。但是要滿足大規(guī)模光伏波動(dòng),目前電動(dòng)汽車的量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如果人們?cè)谙掳嗪蠼o汽車充電,一般太陽已經(jīng)落山了,此時(shí)電力供需不匹配的情況會(huì)更糟糕。加州電網(wǎng)運(yùn)營商最近表示日落是光伏發(fā)展的最大障礙。最典型的體現(xiàn)就是“鴨圖”(形狀像鴨子一樣的曲線)。圖中顯示傍晚時(shí),光伏發(fā)電出力急劇下降,此時(shí)需要傳統(tǒng)電源以很大的爬坡率支撐負(fù)荷。(譯者注:“鴨圖”選自美國加州電網(wǎng)公司的報(bào)告Flexibility Resource Adequacy Criteria and Must-Offer Obligation,Dec 13 2012。圖中曲線由上至下代表加州2012年至2020年逐年的凈負(fù)荷,加州電網(wǎng)預(yù)測(cè)2015年可再生能源發(fā)電會(huì)有大幅增長(zhǎng)。凈負(fù)荷=用電負(fù)荷-風(fēng)電發(fā)電功率-光伏發(fā)電功率)
人們總是抱怨風(fēng)電不可靠,但當(dāng)在相當(dāng)大的區(qū)域有足夠的風(fēng)電場(chǎng)時(shí),從電網(wǎng)的層面總體來看,風(fēng)電出力是平滑的。但是所有太陽能電池板將在同一時(shí)刻發(fā)電,意味著夜晚同時(shí)斷電,白天同時(shí)過剩。至少在炎熱的國家,白天空調(diào)負(fù)荷是與光伏發(fā)電時(shí)間匹配的。但是在德國并沒有大量使用空調(diào),大規(guī)模光伏成了電網(wǎng)調(diào)度的噩夢(mèng)。由于能源轉(zhuǎn)型,德國電網(wǎng)的頻率/電壓的故障風(fēng)險(xiǎn)提高了三級(jí)。
德國不得不依靠鄰國的電網(wǎng)來消納本國的太陽能發(fā)電,以維持電網(wǎng)平衡。夜晚光伏發(fā)電出力下降的速率快于其他電源出力上升的速率,這意味著人們下班后可能會(huì)停電,或者使用的電能來源于鄰國。下圖是德國一天的太陽能發(fā)電曲線,顯示了德國凈進(jìn)出口電力隨著光伏波動(dòng)而變化。(注:凈進(jìn)出口電力在最靠近橫坐標(biāo)的位置)
如果德國鄰國也有那么多的太陽能電池,則所有國家的電力將同時(shí)過?;蚨倘保罱K導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。歐盟電網(wǎng)整個(gè)的光伏接納能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于德國、西班牙目前達(dá)到的光伏接入水平。
光伏支持者總是說用戶需要改變他們的用電行為以匹配光伏發(fā)電,而不是讓光伏發(fā)電匹配用電行為。這也許可行,通過改變用電大戶比如電解鋁廠的用電行為,大約20%的負(fù)荷是可以轉(zhuǎn)移的。但是現(xiàn)代人有自己的作息規(guī)律,而且很難改變,大規(guī)模負(fù)荷很難轉(zhuǎn)移。不可能要求人們晚上不做飯或看電視,或者等待太陽落山后三個(gè)小時(shí)再打開電燈。周末的用電負(fù)荷與工作日的用電負(fù)荷肯定會(huì)截然不同。
總之,光伏發(fā)電與負(fù)荷在時(shí)間上不匹配,這在很大程度上限制了電網(wǎng)接入光伏的比例。德國能接入光伏的比例上限大約是4%。他們現(xiàn)在正在尋找能夠更進(jìn)一步提高比例的措施。
問題3:光伏置換了錯(cuò)誤的能源
你可以注意到在日發(fā)電曲線圖中,當(dāng)光伏大發(fā)時(shí),風(fēng)電壓低出力。用戶側(cè)的光伏相對(duì)地區(qū)內(nèi)的風(fēng)電具有優(yōu)先發(fā)電權(quán)。太陽能發(fā)電實(shí)際上首先取代的是其他可再生能源發(fā)電。其次是取代燃?xì)獍l(fā)電和核電。
注意鋸齒狀的灰色代表傳統(tǒng)能源(煤、氣)發(fā)電,太陽能發(fā)電部分取代了每天承擔(dān)基荷的發(fā)電,看上去是取代了化石能源,但是長(zhǎng)期來看,是起到了相反的作用。(譯者注:按照德國政府目前的承諾,2020年德國將關(guān)停幾乎所有核電)
一般來說煤電和核電承擔(dān)基荷,他們單機(jī)容量大、效率高、成本低。但是基荷發(fā)電機(jī)加出力和減出力非常困難,而且成本很高。核電不可能隨著光伏的增減出力速度而相應(yīng)調(diào)節(jié)。需要許多天才能關(guān)停或重啟一個(gè)核電站,除法國以外,其他國家的核電并不參與調(diào)峰,所以核電出力不可能隨著太陽能發(fā)電變化而波動(dòng)。供給不能匹配需求,最終導(dǎo)致供電短缺和過剩時(shí)有發(fā)生。
許多人以為德國因?yàn)楦u核事故正在減少核電比例,可惜德國沒有選擇。他們正在強(qiáng)迫停止使用核電,并用太陽能取代,這是一個(gè)非常非常大的問題——德國的核電發(fā)電量是太陽能發(fā)電的四倍,所以太陽能并不能馬上補(bǔ)上核電的缺口。德國必須開發(fā)其他電源以彌補(bǔ)核電。
一般通過燃?xì)獍l(fā)電機(jī)來調(diào)峰。但是德國燃?xì)赓Y源較少,并且燃?xì)庹{(diào)峰成本也高,所以德國建立了更多的燃煤電廠,并重新開啟老的燃煤電廠。煤電很貴且效率低,但卻可以運(yùn)行一整夜并在需要減出力的時(shí)候減下去。煤電比核電具有很好的跟蹤負(fù)荷能力。德國的綠黨從70年代開始就在反對(duì)核電,并最終取得勝利。核電沒了,煤電又來了。
用煤電取代核電對(duì)環(huán)境保護(hù)而言必然是一個(gè)錯(cuò)誤的決定。核電比煤電清潔安全是無可置疑的。福島核電事故可以認(rèn)為是核電最嚴(yán)重的事故——一次超強(qiáng)的地震、前所未有的海嘯,七個(gè)反應(yīng)堆堆芯融化,三個(gè)氫站爆炸——但是沒有一個(gè)人員傷亡由核輻射導(dǎo)致的預(yù)期壽命下降率幾乎為零。甚至驚人的核災(zāi)難也對(duì)公眾幾乎無害。研究表明因撤退時(shí)的恐懼致死的人比呆在原地受輻射致死的比例還高。
對(duì)比來看,煤炭每年約殺死100萬人,它使得海洋里面充滿汞和砷,釋放更多的二氧化碳,也是工業(yè)化過程中破壞環(huán)境的最重要的原因。
光伏發(fā)電占電能總需求1-2%時(shí),將意味著核電減少,火電增加。由此產(chǎn)生的環(huán)境損害可能完全超過光伏自身帶來的環(huán)境收益。各國需要避免建設(shè)大量的光伏,以免減少其他清潔能源的使用。當(dāng)光伏已經(jīng)發(fā)展到“鴨圖”階段時(shí),有些事情開始變得糟糕了??赡茏罱K的結(jié)果還不如開始什么都不做,就好像德國已經(jīng)在光伏發(fā)展中陷入兩難境地。
所以整個(gè)事情都很失敗。德國光伏正在傷害民眾和地球,而且還會(huì)加劇。
問題4:生物質(zhì)能源問題
以上圖中的生物質(zhì)能發(fā)電,實(shí)際上都是在燃煤電站中燃燒木材。德國38%的“可再生能源”來自于森林砍伐和從別國進(jìn)口木材。我們好像回到了中世紀(jì)。由于激進(jìn)的可再生能源目標(biāo),以及歐盟的碳稅中認(rèn)為木材是碳中性的(譯者注:即樹木生命周期中,所吸收的二氧化碳和燃燒所排放的二氧化碳可以相抵),歐洲正在以一定的速度砍伐森林并把木材作為可再生能源燃燒。
環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)花了將近200年的時(shí)間對(duì)抗工業(yè)化過程中的森林退化,但這一目標(biāo)瞬間被虛偽的二氧化碳排放計(jì)算公式所打敗。公式中考慮是樹木整個(gè)的生長(zhǎng)周期,吸收和排放二氧化碳不是同時(shí)的,先吸收后排放。而不幸的是,現(xiàn)在燃燒木材使得樹木無法吸收二氧化碳而且還排放二氧化碳,其實(shí)燃燒木材比煤炭對(duì)環(huán)境的危害更大。未來的幾十年是人們減少二氧化碳排放,應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵時(shí)期,顯然砍伐樹木的想法是愚蠢的。
德國不得不為了達(dá)到可再生能源的發(fā)展目標(biāo)而破壞環(huán)境。他們已經(jīng)使得可再生能源不可持續(xù)。真是一部悲喜?。?/p>
總結(jié):德國能源轉(zhuǎn)型的方式是非常不可取的,對(duì)錯(cuò)誤發(fā)電能源的激進(jìn)的目標(biāo)同時(shí)傷害了居民、商業(yè)和環(huán)境。
我并不是說我們應(yīng)該反對(duì)光伏,光伏應(yīng)該是我們發(fā)電電源中的一種。由于不適宜的氣候和扭曲的政策,德國在低光伏穿透率時(shí)就面對(duì)了諸多的問題,而其他國家可能要面對(duì)很高的穿透率。即便我們忽略發(fā)電成本,在電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理方面,光伏仍然有許多問題亟待解決。如:
不能夠建設(shè)太多光伏電站,因?yàn)槠渌娫吹呐榔侣薀o法跟上光伏的變化率。唯一針對(duì)大規(guī)模光伏能夠起作用的儲(chǔ)能技術(shù)還是一種非常不成熟的技術(shù),不知道什么時(shí)候才能商業(yè)化。要達(dá)到50%的光伏穿透率基本是一個(gè)幻想,我們需要更現(xiàn)實(shí)地面對(duì)這一問題。
你不能強(qiáng)迫人們僅僅因?yàn)樗强稍偕亩ベ徺I不需要的能源。制造光伏的能源和材料也是一種浪費(fèi),并非純綠色。
我們必須吸取這些教訓(xùn),不能對(duì)失敗視而不見。對(duì)可再生能源的一貫支持使得德國成為了世界可再生能源發(fā)展的引領(lǐng)者,他們重新定義了環(huán)保運(yùn)動(dòng)。不過德國的進(jìn)展事與愿違,而且給了反對(duì)者證據(jù)。我們必須停止夸贊德國為能源轉(zhuǎn)型榜樣,而應(yīng)該摸索更好的利用可再生能源的道路。
Ryan Carlyle
BSChE, Subsea Hydraulics Engineer
?。ㄗ髡呤茄┓瘕埵凸镜乃裸@井工程師。畢業(yè)于密蘇里哥倫比亞大學(xué),化學(xué)工程專業(yè)。)