2013年12月05日08:47
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這一次，筆者將介紹德國(guó)智能電網(wǎng)實(shí)證（E-Energy）6個(gè)項(xiàng)目之一的“RegModHarz”。前兩次，筆者介紹了面朝波羅的海的港口城市庫(kù)克斯港的“eTelligence”項(xiàng)目，作為地方示范項(xiàng)目，RegModHarz的地位與之不相上下。
德國(guó)力爭(zhēng)在2050年使可再生能源電力達(dá)到80％
德國(guó)已經(jīng)決定在2022年之前停用所有核電站，提出了到2030年，使可再生能源占到總發(fā)電量的50％，到2050年占到80％以上的國(guó)家目標(biāo)（資料1）。因?yàn)楦鞯貐^(qū)的可再生能源資源參差不齊，所以，在可再生能源資源豐富的地方，這一比例要達(dá)到100％甚至更高。
擴(kuò)大可再生能源發(fā)電的開發(fā)意味著增加資源量豐富的風(fēng)力以及太陽(yáng)能的發(fā)電量。但二者的發(fā)電量受天氣影響，如果可再生能源達(dá)到100％，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)電量超過(guò)或是大幅低于當(dāng)?shù)匦枨蟮那闆r。這就需要從境外輸入電力，或向境外輸出。
地區(qū)的電力消費(fèi)量減去地區(qū)利用風(fēng)力及太陽(yáng)能生產(chǎn)的發(fā)電量，剩下的部分稱為“剩余電力”（residue power），而風(fēng)力及太陽(yáng)能發(fā)電會(huì)有變動(dòng)，因此要想提高可再生能源的比例，剩余電力就必須是能夠吸收風(fēng)力等發(fā)電量變化的靈活電源，而且還需要具備足夠應(yīng)對(duì)天氣變化的容量。天然氣與生物質(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP：Combined Heat & Power）可滿足這個(gè)條件。抽水和蓄電池雖然靈活，但自身無(wú)法發(fā)電，而且容量有限。
為提高可再生能源的比例生物質(zhì)備受期待。德國(guó)等歐洲各國(guó)擁有豐富的森林資源，而且牧畜業(yè)繁榮，牲畜糞便的排放量大。而且種植著大量的玉米等燃料作物。作為生物燃料，木質(zhì)有木片等固體燃料，牲畜糞便和玉米等則通過(guò)微生物發(fā)酵生成沼氣。
但開發(fā)生物質(zhì)發(fā)電也面臨著不少課題。作為風(fēng)力和太陽(yáng)能的剩余電力，生物質(zhì)發(fā)電不僅有可能得不到有效利用，而且還需要照顧與熱需求之間的平衡。這些課題需要逐一解決，并吸引足夠的投資。
借助100％的可再生能源重振哈爾茨地區(qū)
“RegModHarz”（Regenerative Model Region Harz）項(xiàng)目顧名思義，是把哈爾茨作為樣板，利用能源重振地區(qū)的嘗試。哈爾茨地區(qū)位于德國(guó)中心偏北的山區(qū)（資料2）。原本是一個(gè)擁有24萬(wàn)人口的完整區(qū)域，但受到東西德分裂的影響，這里如今分屬3個(gè)州。為了實(shí)現(xiàn)宏偉的能源目標(biāo)，德國(guó)準(zhǔn)備在這里，對(duì)自然資源豐富的地區(qū)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的作用及系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行驗(yàn)證和模擬。
讓我們先來(lái)通過(guò)2008年的實(shí)際數(shù)據(jù)，來(lái)大致了解哈爾茨地區(qū)的電力供需情況（資料3）。地區(qū)內(nèi)的電力消費(fèi)量為1300吉瓦時(shí)（1吉為10億），占德國(guó)整體的0.2％。發(fā)電容量為191兆瓦（1兆為100萬(wàn)）。發(fā)電量為467吉瓦時(shí)，其中，水力占5％，風(fēng)力占67％，太陽(yáng)能占2％，生物燃?xì)庹?％，生物質(zhì)占2％，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)占18％。除以地區(qū)內(nèi)的消費(fèi)量1300吉瓦時(shí)，推定自給率為36％，其中30％是可再生能源。但是，在這樣的情況下，風(fēng)力及太陽(yáng)能發(fā)電輸出功率的變化仍然會(huì)造成過(guò)�；蚴嵌倘�。以15分鐘為單位進(jìn)行估算，從地區(qū)外輸入電力的比例為65％，向地區(qū)外輸出的比例為2％。
RegModHarz項(xiàng)目進(jìn)行模擬的對(duì)象是2008年實(shí)際數(shù)據(jù)、2020年方案以及100％可再生能源方案，其中，風(fēng)力和太陽(yáng)能的輸出功率將大幅增加。風(fēng)力將按照151兆瓦→248兆瓦→630兆瓦，太陽(yáng)能將按照10兆瓦→90兆瓦→708兆瓦的速度擴(kuò)大。隨著兩種發(fā)電方式的比例增加，發(fā)電量的變化隨之增大，輸入輸出的規(guī)模也會(huì)擴(kuò)大。而且，在不同的季節(jié)和時(shí)段，發(fā)電量會(huì)發(fā)生變化，電力價(jià)格也會(huì)發(fā)生變化。二者的權(quán)重越大，生物質(zhì)這種靈活電源就愈發(fā)重要。
在電力交易市場(chǎng)上直接買賣可再生能源發(fā)電
對(duì)于生物質(zhì)發(fā)電，德國(guó)采取了怎樣的引導(dǎo)措施？其關(guān)鍵詞是與市場(chǎng)直接交易（Direct Marketing）。
德國(guó)政府于2009年1月修改固定價(jià)格收購(gòu)制度（FIT：Feed in Tariff），使可再生能源發(fā)電可直接在電力交易市場(chǎng)上銷售。按照固定價(jià)格收購(gòu)制度的規(guī)定，輸配電企業(yè)要在20年的時(shí)間里，以固定的優(yōu)惠價(jià)格收購(gòu)可再生能源發(fā)電，但隨著制度的修改，發(fā)電方也可選擇直接向市場(chǎng)銷售。但是，因?yàn)槭袌?chǎng)價(jià)格一般低于收購(gòu)價(jià)格，所以市場(chǎng)銷售不受青睞。
2012年1月，德國(guó)實(shí)行“市場(chǎng)溢價(jià)”，給直接市場(chǎng)交易提供了機(jī)會(huì)。這是在市場(chǎng)價(jià)格低于收購(gòu)價(jià)格時(shí)補(bǔ)齊差價(jià)的制度。協(xié)議以月為單位簽訂，國(guó)家按月均市場(chǎng)價(jià)格減去固定價(jià)格的差額給予補(bǔ)償。如果在高價(jià)位時(shí)段銷售的電量多，利潤(rùn)也會(huì)相應(yīng)增加。
直接交易需要企業(yè)提供銷量與銷售時(shí)間的預(yù)期，偏離預(yù)期需支付違約金。為了彌補(bǔ)風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)家將向企業(yè)支付“管理溢價(jià)”。隨著預(yù)測(cè)精度的提高，溢價(jià)逐漸縮小。并且，對(duì)于生物燃?xì)獍l(fā)電，由于要按照供需調(diào)整輸出，運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)受到限制，因此為了彌補(bǔ)損失，國(guó)家將向企業(yè)支付“彈性溢價(jià)”。
生物質(zhì)與火力發(fā)電一樣使用燃料，輸出功率有望保持穩(wěn)定。能夠按照預(yù)定進(jìn)行輸出和供電，可以較高的市場(chǎng)價(jià)格出售。通過(guò)推測(cè)次日市場(chǎng)的價(jià)格和自身的發(fā)電容量，精確上報(bào)利潤(rùn)最高的時(shí)間和銷量。因此，能夠享受較高的市場(chǎng)溢價(jià)，以及各種溢價(jià)。
此次制度修訂雖然也給風(fēng)力等變動(dòng)電源帶來(lái)了相應(yīng)的好處，但生物質(zhì)得到的實(shí)惠最大，成為了一大投資誘因。因?yàn)槿藗兛梢宰鞒雠袛�，靈活的可再生能源發(fā)電具有相當(dāng)高的價(jià)值。在政策支持下，生物質(zhì)更容易得到融資，這也起到了刺激追加投資的作用。
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