德国能源转型的现状与挑战

德国作为世界上最早启动能源转型的国家之一，其核心理念是可再生能源逐步替代化石能源，其中可再生能源发电和节电则是实现德国脱碳的主要重点。2010年9月，德国明确了新能源发展和温室气体减排目标：到2020年，可再生能源发电将占德国电力消耗总量的35%，到2030年达到65%，2050年进一步提高到80%；在温室气体减排方面，到2020年，德国的温室气体排放量将比1990年的水平降低40%，到2030年降低55%，2050年将降低80—95%。为推动目标实现，德国三次修订《可再生能源法》，此外，在弃核政策、去煤政策、碳排放交易机制、能效政策方面也作出了部署和调整，搭建了能源转型的整体政策框架。

1、能源转型现状、能源供需情况

过去几十年，德国能源供应结构逐渐从以煤和石油为主导向多元化转变，可再生能源占比逐渐增加，但石油和天然气仍是德国一次能源供应（TEPS）和终端能源消费（TFC）的最主要成分，煤电仍为德国的最大发电来源。2018年，德国一次能源供应量为2.98亿吨油当量，其中石油、天然气和煤共占80%（分别为33%、24%和23%），低碳能源则占22%。煤炭、核能和可再生能源主要被用于发电，石油和天然气则主要用于终端消费。

德国国内的能源供应变化体现出了德国能源转型的进展。2008—2018年期间，化石燃料产量下降了1/3，而核能产量几乎下降了一半，由于可再生能源产量上升，因此这期间德国国内能源总产量仅下降16%。德国国内的石油和天然气产量很少，主要依赖进口；煤炭产量也不足以满足需求，约有近一半的煤炭需要进口。2018年，德国国内能源总产量为1.12亿吨油当量，略高于一次能源供应总量的1/3。煤炭在国内能源总产量中占比最大，生物能源和废物利用能源产量位居第二。可再生能源产量的增长使德国的能源自给率维持在40%左右。

在能源消费方面，德国近十年的终端能源消费保持稳定，波动在6%以内。2017年，德国终端能源消费量为2.27亿吨油当量，其中化石能源占比达到2/3。41%的终端能源消费由石油供应，其次是天然气（24%）和电力（20%）。在终端用能部门中，住宅和商业部门共消费40%，工业部门消费35%，交通运输部门消费25%。在过去的五年中，交通运输部门的能源消费量增加了8%，可能无法实现到2030年能源需求比2005年减少15—20%的目标。

可再生能源政策

可再生能源是德国能源转型的核心，根据其欧盟义务以及国家政策和立法制定了一套完善的可再生能源目标，包括：到2030年可再生能源在终端能源消费中占比30%，在发电量中占比65%；到2050年可再生能源在终端能源消费中占比60%，在发电量中占比80%。

德国部署可再生能源的主要政策措施和框架主要包括在电力、供热和交通运输领域推广可再生能源的具体政策，建筑部门的能效政策，以及一般性的能源和气候变化政策框架。为推广可再生能源在终端用能部门的部署，德国作出了如下举措：电力领域在2014—2018年多次修订《可再生能源法案》；供热领域2015年修订了“市场激励计划”（MAP），推行供热市场的统一监管制度，推广热泵，建立具有季节性储热的低温热网；交通领域，将温室气体配额作为减少交通部门温室气体排放的一种手段，并推行电动汽车、生物燃料、铁路运输方面的措施。

通过上述措施，德国在可再生能源方面取得了令人瞩目的进展，特别是在电力部门，可再生能源发电量的增长一直由风能主导，且屋顶太阳能光伏和沼气发电的发展也居于世界前列。2017年，可再生能源在德国终端能源消费总量中的份额为15.5%，实现了可再生能源发电的2020年目标，还有望实现其可再生能源供热目标。但是，运输部门的差距很大。德国需要一项明确的战略来提高交通、建筑和工业中的可再生能源占比。现有的燃油和电费税收制度阻碍了可再生能源在上述部门中的发展，尤其是用于供热和制冷。随着核电和煤电的逐步淘汰，可再生能源在电力系统中占比将进一步提高，德国将需要改善电力基础设施以适应波动性可再生能源电力的持续增长。

电力转型情况

德国的电力转型进展良好，在过去十年中，可再生能源已取代了大部分核能。2017年，风能超越核能和天然气成为第二大发电来源。作为能源转型战略的核心，德国计划进一步扩大可再生能源在发电中的占比，在2018年3月将其2030年可再生能源在发电量中占比达到50%的目标提升至65%。

促进可再生能源发电的持续增长将需要采取很多措施以促进可再生能源的系统集成，包括改善税收、市场监管以及输配电基础设施。德国已采取措施改革电力市场法规，尤其是2016年通过了《电力市场进一步开发法案》，以促进波动性可再生能源发电的系统整合。然而，德国大部分风能资源位于德国北部，而大多数电力需求来自德国南部和西部的大城市和工业区。输电系统限制了电力的南北传输，北部各州面临电力过剩，而南部各州则处于电力短缺状态，随着南部和西北部最后的核电站被关闭以及北部风电并网，这种不平衡状况将进一步恶化。这种不平衡导致了南部的“重新调度”措施和北部的可再生能源发电量削减，每年要为此付出数亿欧元的成本。德国政府计划建设4条南北输电线路，但民众的反对大大减慢了新的输电线路建设，公众的反对仍然是电网基础设施选址的最主要障碍。因此，扩张电网是政府的优先事项，德国政府已经在2019年5月启动了新的计划程序，将有助于减少规划和选址流程，大大缩短工程时间。德国是欧洲电力市场的核心，过去几年德国已经与邻国建立了互联，未来还将进一步扩充。

2019年，德国可再生能源发电量达到242.6TWh，占全部发电量的40.1%。2019年，德国海上风电以及光伏产业得到快速发展。数据显示，2019年，德国海上风电新增装机量首次超过陆上风电装机。德国光伏成本也在不断下降，2020年上半年一轮招标结果显示，中标光伏项目价格约为50欧元/兆瓦时（约合人民币0.38元/千瓦时），较前一轮的56.9欧元/兆瓦时（约合人民币0.43元/千瓦时）降幅明显。

德国2019年全年发电量

德国能源巨头易昂（E.on）的一份最新报告显示，德国2020年1—11月的太阳能发电量已超过去年全年规模。根据该报告测算，德国太阳能发电量已达430亿千瓦时，较去年全年太阳能发电量之和多出10亿千瓦时。除太阳能发电量外，德国整体绿色电能产量也创下纪录。2020年，风能、太阳能、生物质能、水力发电以及其他可再生能源已提供了1950亿千瓦时电力，与去年同期相比增长了4%。2020年产生的太阳能可以满足德国所有私人家庭每年电力需求的近两倍。但目前最大的电力消耗者仍是工业企业。根据弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）的计算，2020年是可再生能源创纪录的一年：从2020年1—11月，风能，太阳能，生物质能和水力发电厂共创造了公共净产量的52.5%。

能源技术创新

为了推动能源转型战略的发展，德国持续增加对能源技术研发的公共投入。2017年，德国投入10.1亿美元用于能源相关的研究、开发和示范（RD&D），占其GDP的0.031%。其中，可再生能源技术占能源RD&D总预算的29%，主要用于太阳能和风能研究；其次是能效（主要用于提高工业能效）和核能（包括核聚变），分别占22%和21%；其他电力和储能技术占到13%，化石燃料仅占5%，其中一半以上用于碳捕集和利用的研究。此外，德国各州也投入资金支持能源技术研究，2016年德国各州的支出总额超过了2.48亿欧元。

德国政府实施长期的能源研究计划作为能源技术创新的指导原则和配套政策，2018年公布了“第七期能源研究计划”，计划在2018—2022年间共投入64亿欧元预算支持能源研究，预算资金主要来源于联邦预算和能源与气候基金。“第七期能源研究计划”的资助重点从单项技术转向解决能源转型面临的跨部门和跨系统问题，重点关注如下领域研究：

◆ 终端用能部门的能源转型，如提升能效，降低能源消耗，增加可再生能源份额；

◆ 运输部门技术，如电池、燃料电池和生物燃料；

◆ 发电技术，包括各种可再生能源发电和火电技术；

◆ 可再生能源的系统集成，包括电网开发、储能和部门融合；

◆ 跨领域技术，如数字化、资源管理和碳利用技术；

◆ 核安全技术，重点关注到2022年核电厂的安全运行及其退役和放射性废物处置管理。

2、能源转型面临挑战

用能成本显著上升。德国零售电价包含批发价格、电网并网费、增值税、碳税、可再生能源附加费等要素。可再生能源附加费是用来补偿可再生能源电力的上网电价超过市场批发电价的差额，这一差额主要由德国居民用户分摊。根据德国能源和水业协会（BDEW）的数据，2019年，德国居民电价为30.22欧分/千瓦时（约合人民币2.32元/千瓦时），其中，包含可再生能源附加费6.41欧分/千瓦时（约合人民币0.49元/千瓦时），占到居民电价的21%。目前，德国已成为欧盟电价最高的国家之一，居民电价比欧盟平均水平高出近50%。随着各类可再生能源电力规模的继续扩张，未来向可再生能源转型所累积的这一笔成本相当惊人。德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）2015年发布的一项研究显示，为实现2050年德国相比1990年减碳80%的能源转型目标的累计总成本，在零碳价和化石燃料价格稳定的假定下为5.34万亿欧元，考虑到未来实际碳价不可能为零，则实际成本将更高。

影响可再生能源发展的决定因素是成本。风电和光伏发电除了依靠有竞争力的供应链和技术进步持续降低发电成本之外，还需综合考虑整个发电系统的成本，包括电网建设和储能成本等，以此来提高民众对这两种能源的接受程度。

能源转型总体成效有待提高。据德国能源智库AG Energiebilanzen的报告显示，德国2019年碳排放总量约为8.11亿吨，较1990年减少约35%。这一切主要归功于发电领域。有专家指出，仅依靠电力为建筑和交通提供能源支持是不现实的，因此，相关领域亟待展开技术和政策的创新，以在减排方面发挥应有的效用。

能源转型市场化作用亟待增强。德国在2016年7月通过了新的能源法案，从2017年起大型风电光伏需要竞价，在一定的容量限额内报出最低价的开发商才可以实施项目，这是德国逐步在能源转型中引入市场机制的重要一步。根据欧洲风能行业协会发布的数据，2019年德国共举行了6次陆上风电招标活动，总规划装机容量为3.6GW，最终中标规模仅为1.8GW。其中，前5次招标活动均以投标不足而告终，而2020年2月德国新一轮900MW的陆上风电招标仅吸引了527MW投标量。