无限“风光”在未来

　　最近读到《德国能源转型的十二个见解》，文中表达了关于德国在2050年完成能源转型的十二个颇有见地的观点，指出坚定不移地发展以风能和太阳能为主的可再生能源是德国能源转型的无可替代的选择。现实中，我们也看到，德国为实现可再生能源发展目标制定了清晰的路径，坚定不移地将之付诸实施。2011年6 月，德国议会通过了关于能源转型目标的提案，在接下来的40年里其电力行业将从依赖核能和煤炭全面转向可再生能源，核电站将在2022年底之前逐步关停。 2011年，德国可再生能源电力占整个电力消费的20%左右，按照德国设定的目标，未来每十年比例就将提高15个百分点，2020年这一比例要达到35% 以上，2030年达到50%以上，2040年超过65%，到2050年，可再生能源电力占比将达80%以上。而在可再生能源电力中，风能和太阳能光伏发电，作为最经济、最成熟的可再生能源发电技术，将奠定德国能源转型的基础。德国有关部门测算，到2022年，风能和太阳能光伏发电将占可再生能源发电的 70%，其后这一比例将继续攀升，直至达到90%以上。按照该篇文章作者的说法，未来“风能和太阳能决定一切”。

　　在文章描绘的未来情景中，为建立风能和太阳能光伏为基础的电力供应体系，必须彻底改变未来电力系统结构，使电力系统中其他部分都围绕风能和太阳能进行优化，淘汰后剩余的传统化石燃料电厂将主要作为备用容量存在，在没有阳光和不刮风时才运行，所谓的“基本负荷”电厂将成为历史。 当然，这一情景也面临着全新的挑战，即系统如何增加足够的灵活性以适应可再生能源发电出力的波动特性。针对这一点，作者指出，当前提供足够灵活性的技术解决方案已经具备，问题的关键不是技术问题，而在于用合适的激励机制创造公平的竞争环境，确保成本效益最佳的技术方案得到优先使用。系统的灵活性，可通过供应侧和需求侧双方向的各种灵活性方案以及电网扩容和储能来实现，而目前来看，提高火电厂的灵活性是除电网扩容之外最有效的方式之一。通过技术改造和优化组织结构，白煤和褐煤发电厂的最小负荷可以分别从目前占装机容量的40%和60%降到20%和40%，一个百万千瓦规模的火电厂，5分钟内的最大负荷变化可以从目前的几万千瓦提升到20万-30万千瓦，冷启动的时间可以从目前的10分钟降低到4分钟和6分钟。火力发电机组具有提升灵活性的巨大潜力。

　　在增加系统灵活性的方式选择上，作者认为，在未来相当长一段时间内，与新的储能技术相比，通过扩容电网将可再生能源电力并入电力系统的成本更低。目前新的储能技术造价高昂，且在中期内将居高不下，加之利用率偏低，从系统成本控制的角度看，其经济性较差，所以应该优先使用其他经济性更好的办法。按照文章的测算，只有当可再生能源电力占比超过70%时，新的储能技术才会对德国电力系统的成本控制起到正向作用。储能技术可以是研发的重要领域，但并不一定是当务之急。扩大电网的连接和调度范围，不仅可以充分利用可再生能源的区域资源差异，缓释可再生能源电力的波动性，也能将电网作为“间接储能系统”，通过市场调节使电力在发电成本高低不同的区域之间自由买卖。

　　此外，该文还提出，将电力与供热相结合，将大幅提升系统的灵活性。与电能相比，热能更易于存储，损耗也更低。在冬季风电大发的季节，也是热能需求的高峰，这是两者天然有利的联系。根据电能和热能两方面的需求对现有发电设施进行升级改造并不是什么难题，德国很多电力公司已经在安装“电转热”和储热系统。

　　德国能源转型战略的目标和实施策略是具有启发意义的。能源行业决策的实施需要几十年的时间，今天的行动需要诺干年后才能初见效果，所以，我们必须从国家战略的高度规划我国可再生能源发展的具体路径，及早决策，及早实施。如果还是按照既定思维去规划未来的发展，将来转型的代价将更大，我们要以时不我待的精神去推动各项工作，唯有如此，才不会错失我国能源转型的历史机遇。