大力發展風電、光伏等新能源,加快清潔能源替代化石能源,是世界各國應對氣候變化挑戰的重要舉措。德國的能源轉型長期處于國際領先地位,是新能源滲透率最高、分布式能源使用最廣泛的國家之一,其分布式能源的發展經驗值得我國學習借鑒。
01.發展分布式能源是德國推動能源轉型的重要抓手
德國是歐洲乃至全球倡導能源轉型最積極的國家。近年來,在氣候變化、能源安全和反核運動的綜合推動下,德國能源綠色低碳轉型進程進一步加速。2020年,德國可再生能源發電量占比達到49.3%,大幅超出原定的“可再生能源占比達35%”的目標。2022年12月,歐盟委員會批準了德國政府對《可再生能源法》的修訂,以及總預算約為280億歐元的支持計劃,旨在實現德國2030年可再生能源發電占比達到80%、2045年實現碳中和的發展目標。
德國將發展分布式能源作為促進能源轉型的重點布局方向,其中,開發利用分布式光伏是發展分布式能源的主要方式。德國政府自2009年起鼓勵用戶安裝光伏發電系統實現自發自用,到2017年,德國已有1/3的家庭在房頂上安裝太陽能電池板。近年來,受俄烏沖突等地緣政治因素影響,全球能源市場價格波動加劇,歐洲國家電價大幅上漲,終端用戶對保持用電成本長期穩定、實現用能自給自足等提出更高訴求,驅動分布式光伏產業迅猛發展。相關數據顯示,過去四年,德國戶用光伏儲能系統安裝量增長了5倍,獨立戶用光伏系統安裝量增長了4倍;截至2023年5月,德國已安裝超過300萬套光伏發電系統,光伏總裝機容量超過70GW,光伏發電可以滿足超過10%的電力需求。
02.德國支持分布式能源發展的主要做法
德國在發展新能源方面處于歐洲領先地位,是全球推廣分布式光伏發電最成功的國家之一。為支持分布式光伏發展,德國在價格補貼、市場機制、商業模式、土地利用等方面提供了諸多有益經驗,具有很強的借鑒意義。
(一)價格支持政策
德國政府為分布式能源發展提供長期、穩定的價格支持,先后實施固定上網電價補貼(FIT)、溢價補貼(FIP)、可再生能源發電招投標機制等激勵政策,有效促進了分布式能源快速發展。自1990年起,德國政府長期為戶用光伏提供穩定的資金補貼支持;2000年,形成了以固定上網電價為主的可再生能源激勵機制,以長周期(最長20年)補貼機制推動德國光伏產業長足發展;2009年起,德國政府鼓勵用戶發電自用,對自用電量進行補貼;2013年,為支持光伏儲能項目建設,德國政府出臺了光伏儲能補貼政策,為儲能設備提供投資額30%的補貼。此外,德國允許通過低息貸款、現金補助等方式支持戶用光伏配儲,為分布式光伏電站提供更多融資渠道。
(二)市場支持政策
德國形成了以平衡結算單元(又稱“平衡基團”)為核心的電力電量平衡機制和調度交易模式,一個平衡結算單元可以包括發電企業、售電公司、電力用戶等,市場成員優先與平衡結算單元內的其他主體進行交易。一個平衡結算單元內,由平衡責任主體(BRP)負責確保每15分鐘內電力的供需平衡。當平衡結算單元內部無法平衡時,可以和其他平衡結算單元進行電力交易,否則就要接受對導致電網供需不平衡的罰款。目前德國共有1.1萬個平衡結算單元,平衡責任主體通常由售電公司、發電企業、負荷聚合商等擔任。輸電系統運營商(TSO)通過組織平衡市場、實施“再調度”等方式調節不平衡電量,以保證系統供需平衡和運行安全,充分促進分布式發電資源就近消納。
(三)商業模式創新支持政策
分布式能源單體容量小、數量多、布點分散,出力間歇性、波動性、隨機性顯著,雖具有靈活性潛力,但難以直接為系統提供調節服務。為促進分布式能源高效消納,德國基于以平衡結算單元為核心的市場模式,充分發揮虛擬電廠的作用,為提升系統靈活性、優化分布式能源發電管理提供解決方案。在德國,參與虛擬電廠的主體包括連接到配電網或終端用戶附近的中小型分布式能源,以分布式發電為主,也包括需求側資源、儲能等。虛擬電廠通過整合氣象預測數據、負荷數據等,進行出力功率預測、負荷預測并開展智能決策,將獨立的分布式能源資源捆綁到發電資產組合中,通過中央信息技術系統實現對分布式能源的有效聚合和集中調控。當前,德國虛擬電廠的商業模式已經較為成熟,以德國最大的虛擬電廠運營商——Next Kraftwerke為例,其盈利渠道包括向可再生能源發電企業提供出力監測等服務、向電網側提供調峰或調頻服務、實施需求響應以獲取收益等。
(四)土地利用支持政策
德國致力于為分布式光伏項目建設爭取足夠的土地資源。2022年,德國聯邦經濟和氣候保護部(BMWK)公布專項支持計劃以推動可再生能源發展,提出利用農用土地和農用沼澤地發展光伏發電。比如,優先考慮利用封閉或被污染的空地(如某些工業和軍事用地以及高速公路和軌道路基兩側的小塊閑置土地)來安裝光伏發電設施;鼓勵在農用土地上安裝農地光伏設備,在確保生態環境不受損害的前提下,使農業用地在發揮農耕作用的同時也可以用來發電,實現“一地兩用”;將部分農用沼澤地納入建設光伏發電的用地范疇等。
03.對我國分布式能源高質量發展的啟示
近年來,我國分布式能源發展迅速,分布式光伏已經成為新能源增長的“主力軍”。作為應用場景最靈活、最豐富的新能源利用方式,分布式能源必將在我國碳達峰碳中和進程中扮演更加重要的角色。當前,分布式能源發展仍面臨可開發空間不足、并網接入消納困難、尚未形成成熟的市場機制和穩定的盈利模式等難題,需要進一步完善相關政策,推動分布式能源高質量發展。
(一)發揮價格信號作用,推動屋頂光伏等分布式能源形成有序發展格局
綜合考慮工商業分布式光伏、戶用光伏、分散式風電等不同分布式能源所處的發展階段,差異化實施并動態調整補貼政策,探索通過競爭性拍賣等方式確定分布式能源補貼強度。建立健全分布式光伏、分散式風電等新能源上網電量市場化價格形成機制,初期推動以差價合約(CFD)方式參與市場,保證分布式能源獲得合理、可預期的投資收益。將分布式光伏、分散式風電納入綠電綠證市場,充分體現新能源的環境價值。
(二)加強平衡責任管理,強化局部電網投資,確保分布式新能源有效消納
完善分布式光伏、分散式風電等新能源參與市場的交易規則,妥善處理大規模分布式新能源接入后的就地就近平衡責任。對于分布式新能源產生的發用電偏差,以及由此帶來的電力平衡成本,由供應方或需求方根據市場價格進行責任補償。有序推進配電網改造升級,實施局部電網擴容改造,提升關鍵斷面送出能力,滿足分布式新能源的規模化接入和高效消納。
(三)鼓勵商業模式創新,培育專業化的市場運營商以保障系統安全穩定運行
積極推動商業模式創新孵化,培育多元化的盈利模式和運營機制,推動以虛擬電廠、聚合商等方式整合分布式發電、儲能、可調節負荷等各類資源。聚合體內部可結合資源特性、用戶需求等,個性化定制內部交易品種,允許雙邊交易、摘掛牌等交易方式,對內提供靈活多樣的供需資源匹配服務。同時,聚合體對外作為單一市場主體參與批發市場,包括參與現貨電能量交易、開展需求側響應、提供電力輔助服務等。
(四)創新土地利用機制,推動分布式能源開發建設土地集約化、高效化利用
統籌土地利用和新能源開發,引導分布式能源開發建設因地制宜、因業制宜。有效利用建筑屋頂、院落空地、田間地頭、設施農業用地、集體閑置土地等,挖掘更多可開發利用空間。積極推動分布式能源與農業、漁業活動等有機結合,在顯著提高土地利用效率、保障生態環境不受影響的同時,為用戶提供相對穩定的額外收入來源,推動構建分布式能源綜合利用新業態,形成多元產業互補發展的良好格局。
(南方電網公司政策研究部魏俊杰、周楊、王彬、歐陽邵杰,南網能源院尚楠對本文亦有貢獻)