歐洲是人類發展指數較高及適宜居住的大洲之一,也是全球應對氣候變化、減少溫室氣體排放行動的有力倡導者,在能源轉型上走在全球前列。
2019年12月歐盟委員會正式發布的《歐洲綠色協議》明確指出,要在2050年前建成全球首個“氣候中和”的大洲。丹麥和瑞典更是放出豪言,要在一代人之內實現無化石能源社會。歐洲社會為何能夠對能源轉型達成如此廣泛的社會共識?他們又將如何實現這些目標?
在北京國際能源專家俱樂部與亞洲開發銀行、北京大學能源研究院近日聯合舉辦的“建言‘十四五’能源發展”系列活動中,清華大學能源轉型與社會發展中心常務副主任何繼江分享了他“歐洲能源轉型萬里行”的所見所思,與多位專家共同探討歐洲轉型對我國“十四五”能源規劃的啟示。
2050年碳中和
歐洲各國競相發力
根據《歐洲綠色協議》提出的氣候目標,2030年溫室氣體排放量在1990年基礎上減少50%—55%,在2050年前歐洲建成全球首個“氣候中和”的大洲。
“氣候中和”不同于“碳中和”,北京國際能源專家俱樂部陳新華指出,“碳中和”指的是將二氧化碳排放降到最低,無法完全消除的部分通過森林碳匯、永久封存等途徑來抵消,使得進入大氣的二氧化碳總量為零。而“氣候中和”不僅包含二氧化碳,還包括其他溫室氣體,使得人類活動不再加劇氣候變暖。
基于對氣候變化問題的共識,許多歐洲國家已行動起來。法國是歐盟第一個在法律上明確“2050年碳中和”目標的國家,英國《氣候變化法案》、德國《氣候保護法》也均將應對氣候變化提升到了國家立法層面。
《歐洲綠色協議》指出,能源對溫室氣體排放的貢獻達78%。因此能源轉型至關重要。目前歐洲的能源轉型技術路線圖已經基本清晰,“轉向清潔能源”是《歐洲綠色協議》提出的首要舉措。
可再生能源占比不斷提升是歐洲能源轉型的重要標志。歐洲各國在提高可再生能源利用的實踐方面各具特色。
何繼江花了16個月時間,走訪了23個國家,從南歐炎熱的西班牙馬德里到北歐寒冷的芬蘭北極圈,乘坐飛機、輪船、火車、公交車,自駕電動車、騎自行車,行程超過24000公里,考察并體驗了歐洲各層面能源轉型的行動。
“奧地利維也納是我見過的風機最多的首都,該國政府提出了2030年可再生能源100%的目標;挪威特隆赫姆市最大的光電建筑每年光伏發電48萬度,超過了自身用電量;法國巴黎埃菲爾鐵塔下安裝了光伏智慧垃圾桶……”何繼江介紹,在歐洲多國,可再生能源已逐漸滲入到百姓生活中。
其中,北歐五國可謂是歐洲能源轉型的先鋒,其中挪威、芬蘭和瑞典政府已分別承諾在2030、2035和2045年實現碳中和。
以瑞典為例,據何繼江介紹,瑞典曾非常依賴石油,70年代石油危機后,經歷了水電擴容、核電大發展、生物質能源持續增長,近十年,風電、分布式光伏發展迅速。目前,在瑞典,電、熱領域已經基本不再使用煤炭和石油等傳統化石能源,可再生能源占比超過55%。
在最早提出“能源轉型”概念的德國,一個標志案例是柏林歐瑞府零碳能源科技園。何繼江介紹,從過去的煤氣廠轉變為如今的零碳園區,該科技園走在了低碳能源科技的最前沿,被動房、光伏、充電設施、智慧電力、無線充電等能源轉型的前沿要素在這里都有體現。
多措并舉
強化發用“耦合”穩電網、促消納
高比例的可再生能源并網勢必會對電力系統的平衡和穩定運行產生消極影響,這是各國電力系統必須考慮的問題。
那么如何提高電力系統的穩定性?何繼江介紹,歐洲國采用的重要手段之一就是電力市場。
以北歐電力市場互聯為例,通過跨國聯網調節余缺,讓水電和風電資源“打好配合”。比如,若丹麥因風車停頓、發電量驟降,導致丹麥輸送到德國的電力不足,可通過強大的電網及時調整,確保受電國家的電力供應;再比如,丹麥在風力資源優越時可向挪威輸電,在風電出力不足時則可從挪威調入水電。
與此同時,靈活的電價機制則可讓發電方“多發盡賣”,減少棄風棄光。據了解,北歐電力市場的電價以15分鐘為一個時間單位進行調整。對天氣的預測能力對于衡量可再生能源,尤其是新能源電廠經營水平的就顯得尤為重要。
在城市層面的需求側,大量工商業用戶的終端負荷集成、電動汽車低谷負荷、智能家居以及大量儲能設施需求響應等均為電網提供了靈活的分布式資源。
此外,“更加靈活的電源、更大的電網、用戶側響應以及儲能,是德國應對風電、光伏對電網帶來波動的四個主要手段。”中德可再生能源合作中心執行主任陶光遠介紹。
“制氫也是歐洲解決風電、光伏季節性差異的方案。”何繼江補充說。
以歐為鑒,“十四五”要以
“提升系統靈活性”為核心
與會專家指出,明確的目標、強大的共識、靈活的市場機制均是我國可以向歐洲借鑒的經驗。
“但與此同時,我國無論是國家規模還是發展水平、地區差異都與歐洲有很大差別,如何找到最符合我國國情的能源轉型方案確實具有挑戰。”北京大學能源研究院副院長楊雷指出。
楊雷認為,“十四五”時期能源生產關系的重要變化,要以“提升系統靈活性”為核心。要促使氫、儲熱、儲能、新能源汽車、動力電池等靈活性資源發揮作用,就要借助市場的力量,讓參與方得到實惠以提高參與積極性。
何繼江指出,借鑒歐洲經驗,我國的電動汽車、綠色建筑、工業負荷與電網、波動性電源的良好互動,可以很好地解決可再生能源電力的間歇性、不穩定性問題。長遠看,大規模的可再生電力將具有比煤電更高的競爭力,煤電退出將成為可能,從而成為碳達峰、碳中和最主要的助推力。
“要實現高比例可再生能源的目標,資源和電價都將不是問題,關鍵是靈活性資源如何獲得。需求側可以提供更大的靈活性,但目前其市場潛力還未被完全激發出來。”何繼江指出,“十四五”規劃應特別強調發揮好靈活性資源的市場作用,加強電力靈活性資源市場、能源金融市場等建設。
陶光遠亦建議,要將對風光電的補償消納作為“十四五”規劃的一個重要內容,鼓勵發展靈活性資源促進新能源消納的示范工程,并建立市場機制,加速靈活性資源的應用。
2019年12月歐盟委員會正式發布的《歐洲綠色協議》明確指出,要在2050年前建成全球首個“氣候中和”的大洲。丹麥和瑞典更是放出豪言,要在一代人之內實現無化石能源社會。歐洲社會為何能夠對能源轉型達成如此廣泛的社會共識?他們又將如何實現這些目標?
在北京國際能源專家俱樂部與亞洲開發銀行、北京大學能源研究院近日聯合舉辦的“建言‘十四五’能源發展”系列活動中,清華大學能源轉型與社會發展中心常務副主任何繼江分享了他“歐洲能源轉型萬里行”的所見所思,與多位專家共同探討歐洲轉型對我國“十四五”能源規劃的啟示。
2050年碳中和
歐洲各國競相發力
根據《歐洲綠色協議》提出的氣候目標,2030年溫室氣體排放量在1990年基礎上減少50%—55%,在2050年前歐洲建成全球首個“氣候中和”的大洲。
“氣候中和”不同于“碳中和”,北京國際能源專家俱樂部陳新華指出,“碳中和”指的是將二氧化碳排放降到最低,無法完全消除的部分通過森林碳匯、永久封存等途徑來抵消,使得進入大氣的二氧化碳總量為零。而“氣候中和”不僅包含二氧化碳,還包括其他溫室氣體,使得人類活動不再加劇氣候變暖。
基于對氣候變化問題的共識,許多歐洲國家已行動起來。法國是歐盟第一個在法律上明確“2050年碳中和”目標的國家,英國《氣候變化法案》、德國《氣候保護法》也均將應對氣候變化提升到了國家立法層面。
《歐洲綠色協議》指出,能源對溫室氣體排放的貢獻達78%。因此能源轉型至關重要。目前歐洲的能源轉型技術路線圖已經基本清晰,“轉向清潔能源”是《歐洲綠色協議》提出的首要舉措。
可再生能源占比不斷提升是歐洲能源轉型的重要標志。歐洲各國在提高可再生能源利用的實踐方面各具特色。
何繼江花了16個月時間,走訪了23個國家,從南歐炎熱的西班牙馬德里到北歐寒冷的芬蘭北極圈,乘坐飛機、輪船、火車、公交車,自駕電動車、騎自行車,行程超過24000公里,考察并體驗了歐洲各層面能源轉型的行動。
“奧地利維也納是我見過的風機最多的首都,該國政府提出了2030年可再生能源100%的目標;挪威特隆赫姆市最大的光電建筑每年光伏發電48萬度,超過了自身用電量;法國巴黎埃菲爾鐵塔下安裝了光伏智慧垃圾桶……”何繼江介紹,在歐洲多國,可再生能源已逐漸滲入到百姓生活中。
其中,北歐五國可謂是歐洲能源轉型的先鋒,其中挪威、芬蘭和瑞典政府已分別承諾在2030、2035和2045年實現碳中和。
以瑞典為例,據何繼江介紹,瑞典曾非常依賴石油,70年代石油危機后,經歷了水電擴容、核電大發展、生物質能源持續增長,近十年,風電、分布式光伏發展迅速。目前,在瑞典,電、熱領域已經基本不再使用煤炭和石油等傳統化石能源,可再生能源占比超過55%。
在最早提出“能源轉型”概念的德國,一個標志案例是柏林歐瑞府零碳能源科技園。何繼江介紹,從過去的煤氣廠轉變為如今的零碳園區,該科技園走在了低碳能源科技的最前沿,被動房、光伏、充電設施、智慧電力、無線充電等能源轉型的前沿要素在這里都有體現。
多措并舉
強化發用“耦合”穩電網、促消納
高比例的可再生能源并網勢必會對電力系統的平衡和穩定運行產生消極影響,這是各國電力系統必須考慮的問題。
那么如何提高電力系統的穩定性?何繼江介紹,歐洲國采用的重要手段之一就是電力市場。
以北歐電力市場互聯為例,通過跨國聯網調節余缺,讓水電和風電資源“打好配合”。比如,若丹麥因風車停頓、發電量驟降,導致丹麥輸送到德國的電力不足,可通過強大的電網及時調整,確保受電國家的電力供應;再比如,丹麥在風力資源優越時可向挪威輸電,在風電出力不足時則可從挪威調入水電。
與此同時,靈活的電價機制則可讓發電方“多發盡賣”,減少棄風棄光。據了解,北歐電力市場的電價以15分鐘為一個時間單位進行調整。對天氣的預測能力對于衡量可再生能源,尤其是新能源電廠經營水平的就顯得尤為重要。
在城市層面的需求側,大量工商業用戶的終端負荷集成、電動汽車低谷負荷、智能家居以及大量儲能設施需求響應等均為電網提供了靈活的分布式資源。
此外,“更加靈活的電源、更大的電網、用戶側響應以及儲能,是德國應對風電、光伏對電網帶來波動的四個主要手段。”中德可再生能源合作中心執行主任陶光遠介紹。
“制氫也是歐洲解決風電、光伏季節性差異的方案。”何繼江補充說。
以歐為鑒,“十四五”要以
“提升系統靈活性”為核心
與會專家指出,明確的目標、強大的共識、靈活的市場機制均是我國可以向歐洲借鑒的經驗。
“但與此同時,我國無論是國家規模還是發展水平、地區差異都與歐洲有很大差別,如何找到最符合我國國情的能源轉型方案確實具有挑戰。”北京大學能源研究院副院長楊雷指出。
楊雷認為,“十四五”時期能源生產關系的重要變化,要以“提升系統靈活性”為核心。要促使氫、儲熱、儲能、新能源汽車、動力電池等靈活性資源發揮作用,就要借助市場的力量,讓參與方得到實惠以提高參與積極性。
何繼江指出,借鑒歐洲經驗,我國的電動汽車、綠色建筑、工業負荷與電網、波動性電源的良好互動,可以很好地解決可再生能源電力的間歇性、不穩定性問題。長遠看,大規模的可再生電力將具有比煤電更高的競爭力,煤電退出將成為可能,從而成為碳達峰、碳中和最主要的助推力。
“要實現高比例可再生能源的目標,資源和電價都將不是問題,關鍵是靈活性資源如何獲得。需求側可以提供更大的靈活性,但目前其市場潛力還未被完全激發出來。”何繼江指出,“十四五”規劃應特別強調發揮好靈活性資源的市場作用,加強電力靈活性資源市場、能源金融市場等建設。
陶光遠亦建議,要將對風光電的補償消納作為“十四五”規劃的一個重要內容,鼓勵發展靈活性資源促進新能源消納的示范工程,并建立市場機制,加速靈活性資源的應用。