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    復雜外部環境下的德國能源市場發展機遇

    中國電力企業管理發布時間:2022-10-14 15:43:43

      德國于本世紀初開始大力推行“能源轉型”(Energiewende)戰略,計劃從以煤炭、石油和核能占主導地位的傳統能源結構,向利用可再生能源的低碳和“無核”經濟轉型。其長期目標為到2050年實現二氧化碳排放量減少80%,并將可再生能源在總能耗中的占比提高到60%。為了實現上述目標,海上風電、光伏、電網擴建和儲能項目的投資,以及建設能夠平衡可再生能源供應波動的新型智能能源基礎設施,對德國來說都是必要的,能源效率將發揮核心作用。

      幾十年來,德國一直是應用可再生能源和環境技術的全球先鋒,但另一方面,德國一直保持著高庫存的石油和天然氣來保證電力的安全供應。自然資源的匱乏導致德國的石油和天然氣幾乎完全依靠進口。這種依賴造成了兩方面的不穩定情況。首先,全球價格變化嚴重影響德國的能源進口商和終端用戶。其次,市場發展在很大程度上取決于德國與某些國家的國際關系,而俄羅斯在其中發揮著關鍵作用。同時,既定能源計劃中的逐步淘汰核能、煤炭,將加大德國對天然氣的依賴,因此通過進口液化天然氣等方式繼續努力擴大天然氣供應多樣性,對德國而言變得越來越重要。

      能源消耗和發電量

      能源消耗。德國是歐洲最大的能源消費國,其次是法國和英國。截至2021年,一次能源消費達12193皮焦耳,其中化石能源消費占75%以上,可再生能源消費占16.1%,核能消費占6.2%,能源消費仍明顯低于新冠肺炎疫情暴發前。能源市場的價格上漲也導致了消費的顯著減少。2022年底全面淘汰核能、逐步淘汰煤炭、持續推進可再生能源等政策導向,改變了2021年德國的能源結構。石油仍然是最重要的能源來源,占32.3%;其次是天然氣,占26.8%;褐煤占9.2%,硬煤占8.5%;核能貢獻率為6.1%。由于風力減弱和天氣變冷,可再生能源在能源消費總量的占比略有下降,為15.9%。

      電力生產。2021年,德國生產并輸入電網的電力主要來自傳統能源,占總發電量的57.6%。褐煤發電的凈產量增加到990億千瓦時;核電的凈發電量為654億千瓦時;燃氣發電約為510億千瓦時;硬煤發電為464億千瓦時??稍偕茉窗l電和并網的比例為42.4%,下降了7.6%。由于天氣原因,可再生能源在凈發電量中的份額從2020年的50.0%下降到45.7%。風力發電約為1135億千瓦時,占23.1%,再次成為最重要的電力來源;德國的光伏發電量約為484億千瓦時,其中約446億千瓦時接入公共電網,38億千瓦時為自用電量;水電發電量為194億千瓦時;在裝機容量幾乎沒有任何變化的情況下,2021年生物質發電略有增加,為430億千瓦時。2021年,可再生能源發電量約為2250億千瓦時,比2020年降低約6%。

      能源政策。德國聯邦經濟事務和氣候行動部(BMWK)負責監督國家的能源政策并監管能源部門。德國能源政策和政治的關鍵所在即所謂的“能源轉型”(Energiewende)。德國的目標是到2035年通過可再生能源供應滿足其所有電力需求,而此前的目標是到2045年放棄化石燃料。德國計劃在2030年將可再生能源在最終消費中的份額提高到30%,旨在到2030年將溫室氣體排放量減少65%,到2045年實現碳中和。該政策包括在2022年之前逐步淘汰核電,并將逐步淘汰煤炭和褐煤的時間提前到2030年。

      德國能源轉型戰略的兩大支柱是可再生能源和能源效率。其法律背景是規范可再生能源電力部門的《可再生能源法》(EEG)和《可再生能源供熱法》(EEWärmeG),旨在促進新建筑中可再生能源供熱的增加。德國《可再生能源法》的另一修正案已經準備就緒。到2030年,風能和太陽能發電占比應達到80%。屆時,德國陸上風電裝機容量將翻一番,達到1.1億千瓦,海上風電裝機容量將達到3000萬千瓦,太陽能裝機容量將增加兩倍以上,達到2億千瓦。

      德國嚴重依賴化石燃料進口,因其國內資源已基本耗盡,或者開采成本過高。歐洲能源價格上漲和戰爭因素導致德國的能源和外交政策發生了永久性轉變。作為歐洲的主要經濟體,德國需要減少對俄羅斯天然氣的依賴,但2030年前逐步淘汰煤電、2022年底前關閉核電站的計劃,使其沒有選擇的余地。加快可再生能源產能擴張,投資液化天然氣和氫氣基礎設施,將是德國減少對俄羅斯化石燃料供應依賴的關鍵因素。

      此外,2021年生效的《歐洲氣候法》設定了一個具有法律約束力的目標,即到2050年實現溫室氣體凈零排放。歐盟機構和成員國均有義務在歐盟和國家層面采取必要措施來實現這一目標。

      市場進入策略和樂觀預期

      德國是歐洲最大的電力市場,年發電量約為6250億千瓦時,容量約為2億千瓦。一千多家市場參與者活躍在完全自由化的市場中,即便未擁有電廠或供電網絡的“新市場參與者”也成功地參與了市場交易。德國聯邦網絡局(Bundesnetzagentur)是電力、天然氣、電信、郵政和鐵路市場的監管機構,該機構還負責確保第三方無歧視接入電網。

      能源基礎設施。盡管波動的可再生能源占比越來越大,德國的電網仍是世界上最可靠的電網系統之一。德國政府已將擴展電網作為優先事項,以保持電網高水平的復原力。德國的能源轉型給輸電帶來了全新的挑戰,因為發電結構正在發生變化。越來越多的電力是由分布式風能和太陽能產生的,其中一些設施距離終端消費者較遠。

      因此,德國計劃對輸配電網絡進行重大投資。電網領域的新技術——例如超導體、高溫線路和局部電源變壓器正在試點項目中進行測試。智能電網從“消費主導型發電”向“發電優化型消費”轉變,使波動的可再生能源發電和消費得到最優管理。信息通信技術(ICT)將在聯通能源系統不同模塊方面發揮核心作用。智能ICT解決方案將使智能電網與“智能電表”一起有效管理發電、消費和儲能。ICT解決方案為電網安全運行提供了重要的信息基礎。除了太陽能儲能電池,大規模儲能解決方案在平衡能源市場中發揮著越來越大的作用。由于能源、熱能和移動儲能領域的密切聯系,氫能也發揮著重要作用。

      高壓線路和擴建電網投資。德國輸電線路的總長度約為3.5萬千米,傳輸的最高電壓等級為220千伏或380千伏,大部分電力線路使用交流電。但計劃于2025年之前建成的德國北部和南部之間的新輸電線路將使用更高效的高壓直流技術。目前,德國只有0.4%的輸電網鋪設在地下。為了應對公眾對陸上電纜和電線塔的抗議,新的立法優先考慮了地下電纜,盡管這種技術的安裝和維護成本更高。根據德國聯邦網絡局的數據,要成功實現能源轉型,大約需要超過1.2萬千米的新電線。目前新規劃的電網線路中只完成了約1739千米。

      根據電力供應商E.ON委托進行的一項研究,2050年前,德國需要約1175億美元來擴大和升級電網。到2030年,將需要約340億美元。更多的太陽能和風能必須被整合到電網中,電動汽車的充電設施、熱泵和儲能等相關設施規模都需要擴大。如果沒有這些投資,每年可能產生44億美元的“后續成本”,因為過載的電網無法吸收可再生能源產生的電力。

      儲能。近年來,德國儲能市場經歷了大規模的增長,同時整個歐洲對儲能的需求都在增長。但德國仍然是歐洲的主要目標市場,其獨特的市場環境、行業發展平臺和出口地位,是尋求進入這一快速發展行業的公司首選。儲能系統將在可再生能源接入能源基礎設施中發揮根本作用。德國的地理環境限制了其抽水蓄能的發展,因此需要智能電網和新的儲能技術。

      小型商用電池系統。在過去的25年里,德國已經安裝了大約170萬個太陽能電站,總容量約為4500萬千瓦。大約有100萬個是住宅屋頂裝置。目前,德國只有8%的屋頂光伏系統配備了小型電池,到2030年,這一比例將遠遠超過80%。

      大型電池系統。為了將大量的風能和太陽能安全地接入現有電網,大型電池系統將在德國未來的能源基礎設施中發揮重要作用。目前,已有多個示范和商業項目投入運營,對于尋求投資合作的企業來說,這一領域有大量的潛在合作伙伴可進行技術改造、商業化方面的合作。

      國家氫戰略與氫進出口。鑒于德國擁有重要的天然氣市場,氫能是其清潔能源未來的關鍵。2020年6月,德國聯邦政府通過了國家氫能戰略(NWS)。德國的目標是成為清潔氫能技術的“世界第一”,政府將投資96億美元,其中74億美元將用于發展氫能和氫能相關項目或儀器。另外21億美元的財政支持將提供給國際合作伙伴,該國家戰略只涉及和支持可再生氫能源。

      政府氫能發展戰略包括兩個階段行動計劃。第一個“加速”階段:到2023年,為國內氫能市場的良好運作奠定基礎,這其中包括發展氫及其衍生產品的運輸和分銷基礎設施。第二階段:進一步擴大市場,參與建立歐洲和國際層面的氫能市場。該戰略還設定了電解綠氫產能的目標。但德國的大部分綠氫需求將通過進口得以滿足。其中,北海和波羅的海周邊的歐洲國家,以及南歐國家將是德國潛在的綠氫供應國。此外,德國還計劃與非歐洲國家合作。

      氫市場、氫能相關技術和系統仍在發展之中。目前的階段可以說是一個上升階段,因為許多解決方案、基礎設施、標準和規范仍在開發中,隨著市場規模的擴大,其潛在機遇肯定會增多。德國政府預計,到2030年將需要約900~1100 億千瓦時的氫氣;預計到2050年需求量將在1500~5500億千瓦時。

      2022年1月底,歐盟批準德國政府出資9.6億美元建設“H2Global”綠氫進口項目。該項目致力于促進非歐洲國家的氫氣生產,其產品將被進口到歐盟。H2Global基金會將根據長期合同,通過拍賣在海外購買綠氫,預計首批氫氣預計將于2024年運抵德國。

      歐盟現已確認,有意愿參與投標的可再生氫和氫衍生物生產商,必須遵守修訂后的可再生能源指令(RED II)中規定的溫室氣體減排目標,即2021年1月以后新建的項目減少70%的溫室氣體排放,同時還必須滿足社會和環境可持續性方面的要求。德國和挪威計劃在2022年對綠氫輸送管道建設進行可行性研究,北海氫氣收集管道的開發將為陸上綠氫輸送提供有利條件,其裝機容量為1000萬千瓦。

      液化天然氣。德國目前還沒有自己的液化天然氣再氣化終端,其天然氣進口需要通過鄰國的終端輸入,尤其是比利時和荷蘭。戰爭形勢導致德國決定投資并建設液化天然氣基礎設施。鑒于氫能將長期發揮關鍵作用,德國政府也表示,他們希望確保任何液化天然氣基礎設施都能與氫氣兼容。

      除了位于Wilhelmshaven和Brunsbuettel的兩處浮動式液化天然氣接收站,德國政府計劃在短期內租賃浮式儲存再氣化裝置(FSRU),其中一個最早可能在今年冬季(2022~2023年)安裝。由于俄烏戰爭影響,租賃浮式儲存再氣化裝置面臨著較為激烈的國際競爭,而目前全球只有不到50艘。

      德國的第一座浮式液化天然氣接收站將于今年底在Wilhelmshaven投入使用,其年產能為75億立方米,相當于德國天然氣總需求的8.5%。第二座浮式設施將建在漢堡西北部的Brunsbuettel,預計將于明年投入使用,年產能為50億立方米。

      2021年,德國的天然氣進口總量為1420億立方米,其中約1/3來自俄羅斯。德國的目標是到2024年夏季將俄羅斯天然氣供應量占比減少到10%。2022年3月,美國表示從2023年開始將對歐洲的液化天然氣出口量擴大到每年500億立方米。然而,德國的長期轉型目標——到2035年所有的電力都來自可再生能源,與使用液化天然氣相悖。對于天然氣出口國來說,從中期來看,向德國出口液化天然氣存在可能性,但德國對進口合同期限的承諾仍存爭議。(來源:美國貿易署官網德國國家商業指南)

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