2011年3月11日,日本宮城縣外海發生了規模9.0級地震并引起海嘯,造成福島核電站一系列堆芯熔毀、輻射釋放等災害事件,成為1986年切爾諾貝利核電站事故以來最嚴重的核事故。這次事故造成的最大的后果之一是,德國在兩個月后宣布2022年前關閉德國境內所有核電站。連日本也沒有敢下決心做的事情,德國人做了。
如果德國的核電只是一點點,那么這樣做可能并不會有多困難,可現實卻是,經過半個世紀的發展,核電已經是德國的能源支柱之一。截至2011年5月,德國一共建造了36座核反應堆(含實驗堆),其中正在運行的有17座,核能發電比例占全國總發電量的22.4%。
德國宣布棄核之初,就有巨大的爭議,很多人認為德國不可能做到完全棄核,因為這樣巨大的能源缺口難以短時間彌補。
但棄核并不是德國的權宜之計,而是德國更宏大的能源戰略計劃的一部分,當各國還在討論可再生能源的競爭力時,德國就開始思考40年后的事——怎樣才能讓德國的能源系統更加清潔、安全和經濟。
德國政府隨后系統提出了“能源轉型”戰略,根據這一戰略,不僅2022年前德國將關閉所有核電站,而且設立了硬性指標:到2050年可再生能源占到德國能源比例的80%,到2020年實現二氧化碳減排40%的目標。
不要認為這是一個模糊的遠景概念,德國根據這一遠景目標分解制定了每一個階段的具體目標和任務,并且具有法律約束力。這也就意味著,隨著這一目標的逐步實現,不僅是核電,煤炭、石油等化石能源都將逐步退出歷史舞臺,除去少量的天然氣,化石能源的時代屆時將在德國宣布結束。
這談何容易呢?可再生能源的主力軍是風電和太陽能,還有少量的生物質能和地熱,在我們的概念里,這些能源的規模與大型煤電站和核電站根本不可比擬。我們一個大型電站的規模動輒上百萬千瓦,意味著1500千瓦的風機,需要大約700個,加上發電小時數的不足,要實現一個常規百萬千瓦電站的發電量,差不多需要2000臺這樣的風機。
不過話又說回來,如果說大型電站是極少數大公司的精英領地,那么小型的可再生能源就是人民群眾的汪洋大海,在德國,一根風機立在后院里,你的能源公司就可以宣告成立了。德國用事實證明,積沙成塔,可再生能源一樣可以實現規模化。截至目前,約3萬架風機和150多萬個太陽能系統在德國運行,即使扣除水電,可再生能源裝機也已經超過了8500萬千瓦。這樣的規模,早已遠超核電頂峰時的全部裝機。可再生能源發電比例在2000年僅占德國的約6%,目前在柏林地區的供電網,可再生能源的比例已經達到了40%以上。今年7月25日,德國可再生能源的上網電量單日突破70%,創造了新的世界紀錄。
大家可能會瞪大眼睛,70%?這怎么可能,我們的電力專家不是告訴我們10%以上不穩定的可再生能源并入電網后就會導致電網的崩潰嗎?可再生能源的不穩定性不是很可怕的嗎?
當帶著這樣的疑問到德國訪問時,德國最大輸電公司之一50Hertz的首席執行官BorisSchucht熱情接待了我們。訪問那天是周六,他特意穿了條暗紅色的純棉休閑褲,配上深藍色的西裝,一看就是很潮的樣子。搞新能源,可能確實更需要年輕人的朝氣。
他饒有興趣地給我們講了個故事,今年3月的日全食在天文愛好者們眼里是個激動人心的事件,可以在歐洲觀測這次百年不遇的天象。不過德國的電力系統卻非常緊張,因為隨著太陽被月亮全部擋住后,太陽能光伏發電將會受到很大的影響,這部分減少的電力如何補充將是一個挑戰。這個數字說出來嚇我們一跳,當日全食來臨的時候,整個德國的電力損失最多達到了600萬千瓦,一下子相當于停掉了十來個常規的大規模電廠,電網供電安全能保證嗎?
Boris和他們的同事對此早有預測,對日全食的電力波動提前就有充分的預測及情況發布,由于德國已經建立了十分發達的電力交易市場,用電方和供電方也提前在交易系統中達成了臨時的供電方案,在日全食來臨時,電力供應完全正常,并沒有發生大家擔心的電網崩潰等問題。而且讓Boris這些電網企業感到長出一口氣的是,這次他們仍然是無為而治,并沒有采取任何強制調度的措施,通過市場化的行為,供電方和購電方自己就解決了問題。
Boris告訴我們,20年前當他作為年輕的畢業生剛到電網公司上班的時候,行業內的老專家告訴他,如果波動性較強的可再生能源接入電網達到5%以上的比例,電網就有崩潰的危險。今年夏天,在50Hertz的供電區平均可再生能源的上網電量已經達到了44%,比去年又提高了2個百分點,當初擔心的問題并沒有發生。50Hertz的情況具有代表性,因為它為整個德國差不多三分之一的面積供電。
在Boris給我們的演示中,他強調了供電曲線的變化幅度與可再生能源所占比例關系并不大,尤其是在40%比例以內的時候,供電負荷仍然是最主要的決定因素。與我們想象的不同,這樣新能源大規模的使用也并沒有帶來多大調峰調度的壓力,德國的自由電力交易市場解決了絕大部分的調峰問題,德國政府也專門制定了政策,有10%容量的電廠專門作為備用應急電站運行。Boris認為,我們國內熱議的儲能技術對可再生能源的用處有限,在他看來即使可再生能源比例達到70%,也并不需要儲能。
當然挑戰還是有的,居于首位的就是預測技術,不僅包括對天氣的預測,也包括了對用戶用電變化的預測,大數據會大有用武之地。在西門子公司訪問的時候,年輕的能源管理公司總裁Robert就系統展示了將能源系統數字化的構想,在這樣一個系統里,能源將具備智慧,它會不斷學習客戶的需要及可以利用的資源,最優化匹配供需的關系。
不過談到急需增加的輸電線路建設,Boris表達了對我們的無比羨慕。為了滿足德國北電南送的需要,大概要新建1000多公里高壓輸電線路,可是德國的老百姓實在太不喜歡輸電架塔矗立在自己后院,征地是最大的難題。德國政府不得不苦口婆心勸導民眾,希望大家做出些犧牲來支持國家的能源發展。新建一條輸電線路,從論證到建成,差不多要十年時間。這樣的事情在中國就不至于這么困難。現在德國已經在論證采取地下電纜的方式輸電,盡管這樣會大大提高成本。這讓我想起我們常說的一句話:“把人民的利益永遠放在第一位。”
在德國的幾天都是藍天白云,沿途總是讓人感受到寧靜祥和的氣氛。我覺得,這些應該感謝德國的能源轉型實踐,他們正在以先驅的精神開創一個范例,憑借體制創新和技術進步的力量,年輕的Boris和Robert們正在創造一個新的時代。