歐盟2030/2050年的長期能源目標

 

　　歐盟有雄心成為應對氣候變化的主導力量。2014——2020年，歐盟將預算的至少20%投向了氣候變化相關的活動，資金高達1800億歐元。歐盟范圍內的能源系統轉型，比如實施共同目標政策和推進歐盟結構化整合，被視為經濟脫碳的關鍵驅動力。

 

　　2009年10月，歐洲理事會制定了溫室氣體排放量的長期目標，2050年將比1990年減少80——95%。2014年10月，歐洲理事會同意制定更具體、更全面的2030年目標和政策目標（見下表）。這些目標旨在實現一個更具競爭力、更安全、更可持續的能源體系，并實現2050年長期溫室氣體減排目標。但是這些并不妨礙歐盟成員國實現它們自己更為宏大的目標。

 

　　表2 2030和2050年歐盟的能源目標

 

　　歐洲能源政策的最新發展：冬季“一攬子”方案

 

　　歐盟正在努力建立一個歐洲內部能源市場，以制訂總體框架滿足能源在歐盟區域內自由流動（無技術和監管障礙）。這旨在增加競爭性，匯集所有成員國不同的能力，并改善能源安全和系統穩定性。

 

　　歐盟在能源轉型中遵循輔助性原則的做法，可以作為中國面臨挑戰的范例和參照。歐盟作為中心實體，致力于制定和監測明確的共同目標，并確?？偪蚣埽ㄊ袌鼋Y構、法規、基礎設施等）能夠朝著新能源體系的方向進行穩步發展。另一方面，成員國在考慮到它們各自的區域條件時，有權利和義務執行這些有助于實現共同目標的政策。

 

　　圖7 普通立法程序后冬季“一攬子”方案的時間表

 

　　2016年11月，歐盟委員會公布了一些立法提案，總結為“面向所有歐洲人的清潔能源”一攬子計劃。這個所謂的“冬季一攬子計劃”旨在明確歐盟能源目標2030的戰略實施和推動能源聯盟。一千多頁的方案主要涉及下列主題：

 

　　能源聯盟的管理

 

　　電力市場的設計

 

　　可再生能源和能源效率

 

　　目前，歐洲議會和歐洲聯盟理事會，即各國部長，正在按照所謂的歐盟普通立法程序協商一攬子方案（另見下文立法程序概覽）。

 

　　圖8 歐盟能源體系轉型的關鍵效果指標

 

　　成就和挑戰：衡量歐盟的進展和前瞻

 

　　歐盟能源政策中3個相互關聯的目標（減少溫室氣體排放、減少歐盟對能源進口的依賴、確保增長和就業）的關鍵效果指標圖表顯示，自2000年以來，在這些目標都取得了進展。該圖表還強調了溫室氣體與經濟增長的有效解耦。

 

　　然而，考慮到為2030年和2050年制定的宏偉目標，歐盟和成員國都必須繼續加倍努力。這不僅意味著進一步支持技術發展，提高能源效率，而且意味著徹底檢查所有與排放有關的政策領域，即運輸和流動性。

 

　　參考資料：歐洲電力傳輸系統運營商網絡和歐洲電網規劃過程

 

　　隨著2009年歐洲輸電系統運營商網絡的建立，歐洲輸電系統運營商被賦予了重要任務，從而對歐洲電力市場和輸電系統的發展產生了重大影響。輸電系統運營商規劃的主要產品是（非約束性的）十年電網發展規劃，該規劃根據歐盟條例714/2009每兩年進行一次。

 

　　歐洲電力傳輸系統運營商網絡規劃過程包括3個步驟：首先，為了確定不確定性以及確定歐洲在電力傳輸基礎設施方面需要什么，開發了未來的不同方案?；谶@些情況，來自34個歐洲國家的41個電系統運營商的專家開展了共同規劃研究。規劃研究的結果是一系列的基礎設施項目。最后一步，這些項目按照歐洲批準的方法進行評估，以評估項目的成本和效益。這種評估不僅僅是純粹的經濟評估。相反地，它還考慮了項目如何支持環境、歐洲福利、供應安全等。

 

　　每年，歐盟委員會都會更新一份歐洲重要項目的清單，即所謂的“共同感興趣的項目”。這張清單以其過去十年網絡發展規劃為出發點。這些項目必須遵守有關透明度和利益相關者參與的某些規則，從而能夠更快地獲得歐盟的許可和財政支持。

 

　　3

 

　　丹  麥

 

　　經濟增長與能源消費和溫室氣體排放解耦

 

　　丹麥經濟和能源部門的總趨勢表明，丹麥能夠在發展經濟的同時降低能源消費和溫室氣體排放（見下圖）。分析數據顯示，制造業的外遷其實對丹麥經濟增長與能源消費和溫室氣體排放的影響微乎其微，真正使得他們解耦的重要因素是可再生能源結構調整，包括熱電聯產（CHP）和地區供熱的擴大，以及可再生能源使用的急劇增加。

 

　　圖9 丹麥能源系統轉型的關鍵效果指標

 

　　在丹麥的能源板塊，發生最急劇的變化是在可再生能源發電領域，可再生能源占2016年總能源消費的31%。而在20世紀90年代初，丹麥可再生能源發電量占發電總量的不到5%。2016年，數據60%是因為丹麥對陸上和海上風力發電潛力進行了大量勘探（42%），并伴隨著燃料轉型—從煤炭和天然氣轉變向生物燃料（14%）。

 

　　丹麥式可再生能源的整合—靈活與開放的能源市場

 

　　為了應對丹麥50%發電量的波動（風電和光伏），丹麥輸電系統運營商（TSO） Energinet.dk已經實施了一些倡議和系統解決方案。主要因素是：

 

　　•規劃和預測：

 

　　丹麥TSO開發了先進的監測系統來預測風電和光伏等能源的預期發電量，以便改進以小時為單位發電的計劃，從而減少對備用能力的需要。

 

　　•發電站的靈活性和備用能力：

 

　　備用容量加上大多數傳統發電站將發電量調整到其額定容量的50%以下的技術能力，意味著可再生能源成為丹麥系統的基荷能源。

 

　　•有效和透明的電力市場：

 

　　風電和光伏的整合得到了北歐日前電力市場的支持。風力發電和光伏發電的邊際成本非常低，這意味著它們在“效果排序”中被市場“分派”到傳統能源之前。

 

　　•強大的國內輸電網絡和跨境互聯：

 

　　為了平衡和市場目的，丹麥與北方鄰國（挪威和瑞典）和南部國家（德國和荷蘭）實現了充分的能源相互連接，使丹麥在電力不足（或盈余）從鄰國獲?。ɑ蚪o予鄰國），以實現平衡。尤其是挪威和瑞典以水電為主，水電是平衡間歇性風電和光伏的理想選擇。這些都是通過耦合的電力市場實現的，目前從芬蘭到南歐的電力市場都是如此。

 

　　• TSO在可再生能源的購買彈性：

 

　　大型風電項目已被證明在大風條件下具有非常有效的平衡能力。風電站的響應時間很短，啟動成本也很低。在適當的激勵和“虛擬電廠控制系統”的幫助下，大型風電項目可以在一般電力市場價格較低時，參與到特定的均衡電力市場中，獲得具有吸引力的電價。

 

　　展望未來，為了應對丹麥波動的電力能源系統，進一步規劃基礎設施（電網）和保持系統的高度穩定和電力價格的競爭性至關重要。與鄰國和歐盟電力系統的進一步整合和互聯也是答案的一部分。此外，還在探索通過熱轉換器等其他部門儲存和使用電力的能力，未來的交通電氣化也都是這個計劃的一部分。丹麥能源規劃與歐盟建立更深入一體化密切相關的能源聯盟計劃。

 

　　新的能源協議正在制定

 

　　在歐盟2030年能源目標的基礎上，圍繞新的能源協議的政治談判已經開始。新的能源協議將為丹麥能源部門設定2020年后的發展方向和目標，議程的重點將是進一步擺脫以化石燃料為基礎的能源來源，進一步提高能源效率，建立一個以市場為基礎的能源部門，為消費者和企業進行成本效益的改革，從而使能源價格具有競爭性。政府正在努力實現可再生能源到2030年，占到丹麥能源消費總量達到50%的目標。為了實現這個目標，歐盟法規和丹麥專家的建議都指出了更多競爭性的支持方案，如用于部署海上風力的投標系統。

 

　　4

 

　　德  國

 

　　“Energiewende”—能源轉型源于德國

 

　　德國所謂的能源轉型是一項長期的能源和氣候戰略，旨在建立一個以發展可再生能源和提高能源效率為基礎的低碳能源系統。它被認為是一個雄心勃勃的工業項目，需要在德國國內和整個歐洲進行技術和社會轉型。能源轉型基于四個主要目標：應對氣候變化、避免核風險、改善能源安全以及保障經濟競爭力和增長。Energiewende是一個綜合政策框架，涵蓋能源和經濟的所有部門。它包括降低二氧化碳排放、發展可再生能源、到2022年逐步淘汰核能以及提高能源效率的目標和政策措施。

 

　　表3 德國能源轉型的關鍵目標

 

　　雖然能源轉型取得了一定的進展，但仍然有很長的路要走

 

　　近幾十年來，德國以推動可再生能源為目標，實現電力結構的多樣化（可再生能源發電量從1990年的4%增至2017年的35%以上），包括2000——2010年期間公民擁有的可再生能源項目急劇增加。然而，可再生能源在其他部門（交通運輸和供暖/供冷）中的占比并未實現按比例增加。

 

　　由于法律、政治和監管方面存在很多挑戰，輸電電網必要的擴張是一個漫長的過程，因此在整個電力系統管理中，輸電電網建設相關的延期現象越發明顯：電網阻塞頻率增加，此外可再生能源電站的進一步發展使其越來越容易暴露于電網結構問題的風險之中。除輸配電網的擴張以外，通過鼓勵新技術和新流程（例如需求側管理、儲能技術、P2X技術、系統管理數字化）以提高電力系統的靈活性。

 

　　盡管光伏發電上網電價補貼（FIT）退坡計劃已經導致光伏價格從2004年的50ct/kWh以上降至現在的約100ct/kWh，但是可再生能源的拍賣為未來提供了客觀的價格預期：最近的拍賣導致平均價格降至4.91ct/kWh。最近的陸上風電拍賣的平均價格為3.82ct/kWh，最近的海上風電拍賣（將于21世紀20年代中期建造）的價格從0——6ct/kWh（平均加權價格0.44 ct/kWh，另外1.5ct/kWh為并網需要支付的費用）?？傮w而言，可再生能源價格大幅下跌，預計將進一步下降。

 

　　圖10 德國能源系統轉型的關鍵效果指標

 

　　展望：提高能源系統的靈活性和數字化

 

　　目前能源部門的政治辯論涉及幾個議題。其中包括關于增加可再生能源裝機容量的討論，特別是關于公民接受的討論。不過，裝機容量的增加，主要是陸上風電裝機容量的增加，而且仍然很高。重點還在于光伏發電的自我消費，這對家庭和商業消費者都有吸引力。在這方面，儲能系統的開發和安裝變得越來越重要，因為它們允許最大限度地提高自我消費，并提高系統的靈活性。目前辯論的另一個重要部分是數字化問題，這是能源轉型成功的關鍵要素。間歇性可再生能源（光伏、風電）需要一個將發電、消費者和電網相結合的連接網絡。能源系統需要始終提供靈活性，以平衡間歇性可再生能源發電。只有在發電和（靈活）需求能夠使用安全和數字化的連接渠道的情況下，才有可能做到這一點。因此，2016年，德國政府批準了一項關于"能源轉型數字化"的法律。最后特別是，實現所有部門（能源、交通運輸、建筑、工業）高度連接所產生的協同作用是能源轉型議程上的優先事項。隨著2018年的聯盟條約，Energiewende問題仍然是政府政治議程的優先事項。2020年的減排目標不可能實現。然而，基督教民主人士聯盟（CDU/CSU）和社會民主黨（SPU）的目標是實現這些目標，并致力于實現2030年的目標。為此，他們將電力部門2030年的可再生能源目標提高到65%。

 

　　基于市場的可再生能源整合以作為應對能源轉型復雜性的具有成本效益的方法

 

　　德國的Energiewende就是一個例子，說明高度工業化的經濟體如何能夠在確保能源安全的同時，將其電力系統向氣候友好型、經濟競爭力的體系過渡。間歇性可再生能源市場和系統整合措施的經驗表明，與作為協調行為者的監管機構進行基于市場的整合，同時考慮到所有相關利益相關方，能夠實現成本的大幅度下降。此外，事實證明，長期和中期目標的制訂有助于使具有政策的長期目標獲得短期效果?？紤]到從德國能源轉型學到的經驗，中國有機會解決空氣污染問題，建立同樣允許經濟增長的氣候友好型能源體系。

 

　　5

 

　　美  國

 

　　在美國，能源的發展主要受到技術創新、市場競爭以及標準和政策（特別是州和地方層面）的影響。

 

　　技術標準和政策通過在進入市場的早期明顯地降低可再生能源的價格支持了可再生能源技術的競爭空間。據統計，州和地方可再生能源組合標準（RPS）刺激了2000——2015年間60％的可再生能源發展，并通過增加裝機容量降低了可再生能源的成本。公司平均燃料經濟性（CAFE）標準推動了汽車燃料效率的創新，例如啟停系統的內燃機等。激勵措施可以降低和減輕早期使用者在這些轉變過程中的成本和不確定性負擔，有針對性的研發投資可以解決投資者的特定問題和技術限制。

 

　　市場對美國能源轉型和碳減排產生了主導影響。盡管新的基礎設施（如傳輸和運營）的建設和監管對成本有重要影響，但當前政府采用可再生能源技術面臨的成本仍比十年前要低得多。風電，光伏和儲能等先進技術的全球共享使可再生能源產生了巨大的跨越式發展。今天可再生能源技術的發展已經不再面臨早期發展中的市場動蕩問題。雖然天然氣的出現使得能源轉型的發展很難預見，但政府還是在確保公平、有效、起作用的市場平臺方面發揮了作用。政府的這些平臺能夠可靠地整合所有形式的能源，提高能源安全性、降低成本，并實現既定的社會目標和環境目標。

 

　　圖11 美國能源系統轉型的主要效果指標

 

　　展望：能源系統的結合和市場模式

 

　　隨著可再生能源技術的提高和成本的降低，美國能源轉型的焦點將開始集中到可靠性、彈性和電力系統的靈活性等方面，包括各種發電形式的結合、通過可靠的和物理的基礎設施傳輸電力、以安全且經濟的方式管理負荷。傳感器和先進計量的大規模應用為以前無法獲得的大數據提供了重要的新機會。能源部門的這種數字化可以為人工智能和機器學習提供改進途徑，以增加主要電力系統的管理能力、減少公用事業的損失和降低消費者的成本。

 

　　同樣地，這些技術進步也可能對具有能源生產和消費控制能力的分布式能源系統產生重大影響。隨著分布式發電和儲能技術的發展和大規模應用，能源消費者的可選擇性和參與度也隨之提高，此時，監管機構和公用事業將在保證電網的技術、經濟可行性方面發揮重要作用。