丹麥能源轉(zhuǎn)型：2050年完全淘汰化石能源
根據(jù)丹麥政府制訂的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，到2050年,丹麥將實(shí)現(xiàn)100%應(yīng)用可再生能源,這意味著到2050年，丹麥的可再生能源生產(chǎn)將滿足電力、供熱、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)娜婺茉葱枰?br>
丹麥零化石燃料的2050愿景以及帶有里程碑的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展路線圖,對(duì)于能源轉(zhuǎn)型的規(guī)劃工作至關(guān)重要。
2015年11月6日，在國(guó)家能源局與國(guó)際能源署合辦的國(guó)際能源變革論壇上，丹麥發(fā)布了《丹麥能源轉(zhuǎn)型路線圖》，丹麥能源署署長(zhǎng)貝墨通作主題發(fā)言，對(duì)此進(jìn)行釋讀。
本文摘錄該報(bào)告的一部分內(nèi)容。
丹麥實(shí)行積極的能源政策有著悠久的傳統(tǒng),最初源于1973年為了應(yīng)對(duì)第一次石油危機(jī)。多年來,丹麥議會(huì)達(dá)成廣泛共識(shí),促進(jìn)丹麥能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)減少能源消耗,增加分布式能源產(chǎn)量,提高可再生能源的利用。一致、堅(jiān)定和長(zhǎng)期的政治目標(biāo)形成了丹麥能源行業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。
2007年,丹麥成立了氣候變化政策委員會(huì),確保丹麥以具有成本效益的方式實(shí)現(xiàn)向未來低碳能源的轉(zhuǎn)變。丹麥能源署通過詳細(xì)的情景分析支持該委員會(huì)的工作,具體探討了技術(shù)可能性,并研究了丹麥社會(huì)在2050年前實(shí)現(xiàn)低碳能源體系目標(biāo)相應(yīng)的成本。這項(xiàng)分析表明,有可能經(jīng)濟(jì)高效地設(shè)計(jì)出不同能源系統(tǒng),所有這些系統(tǒng)均能在2050年前達(dá)到低碳能源的目標(biāo)。所有情景均顯示出巨大的節(jié)能效果,成為實(shí)現(xiàn)低碳能源系統(tǒng)戰(zhàn)略的組成部分。分析將一種常規(guī)發(fā)展模式作為參考情景,經(jīng)分析表明,不論風(fēng)能和生物質(zhì)能發(fā)展情景,相比于化石燃料發(fā)展,其額外成本均不超過10%。
低碳轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)包括三個(gè)方面:能效、可再生能源、以及電氣化等系統(tǒng)集成。
轉(zhuǎn)型成效顯著
明確的政治方向,造就了一蹴而就的丹麥能源系統(tǒng):丹麥的經(jīng)驗(yàn)表明,通過一貫積極的能源政策,注重提高能效,以具有成本效益的方式大力發(fā)展可再生能源,既能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)顯著增長(zhǎng),又能減少對(duì)化石燃料的依賴,同時(shí)保護(hù)氣候和環(huán)境。
相比生產(chǎn)總值,丹麥經(jīng)濟(jì)的能源消耗處于全球最低位。丹麥已成為世界上能效最高的經(jīng)濟(jì)體之一。1990年以來,丹麥的GDP增長(zhǎng)近40%。在此期間,國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)量卻下降了7%,而調(diào)整后的碳排放量減少了30%以上。通過降低能源成本,免受化石燃料價(jià)格大幅波動(dòng)的影響,這種發(fā)展模式不僅惠及丹麥企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,也促進(jìn)了新的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。
1990年至2013年間,在丹麥能源總消耗量降低的7%中,主要得益于化石燃料的消耗量減少了24%,在能源消耗總量的替代中,生物燃料的使用增加了12%,另外增加的5%來自風(fēng)能。2013年可再生能源占丹麥能源消耗總量的24%。在此同期,能量轉(zhuǎn)換效率得到了顯著提高,轉(zhuǎn)換損耗降低了28%,相當(dāng)于總能耗的7%。這種改進(jìn)的主要原因是由于大規(guī)模增加了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(CHP)和和風(fēng)電機(jī)阻的裝機(jī)容量。這兩種發(fā)電能力的提升相當(dāng)于同期總耗電量的10%。隨著丹麥國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值從1990年至2013年提高了40%,加上凈能耗保持不變,最終用戶的能源效率也得到了顯著提高。例如,制造業(yè)帶動(dòng)了25%的總增加值,但期間最終能耗卻下降了20%。在此期間丹麥家庭的實(shí)際消費(fèi)支出增加了40%,但凈能源消耗卻減少了1%。
對(duì)于與能源相關(guān)的二氧化碳排放量,自1990年以來丹麥排放量下降31%，其中主要來自46%的能源轉(zhuǎn)換(發(fā)電和供熱),這主要?dú)w功于可再生能源發(fā)電、提高電廠效率和熱電聯(lián)產(chǎn)這三大貢獻(xiàn)。商品生產(chǎn)和居民消費(fèi)分別貢獻(xiàn)了減排量的36%和53%。對(duì)于電力生產(chǎn)而言,由于減少了化石燃料使用和發(fā)電廠的優(yōu)化,與1990年相比,丹麥的二氧化碳排放量減少了22%。
提高能效：丹麥在家庭、制造業(yè)和能源生產(chǎn)提高能效方面已經(jīng)取得了明顯的成效。例如,1975年以來,每平方米建筑能耗已降低了45%。過去十年內(nèi),制造業(yè)能源強(qiáng)度的年降幅超過2%。
可再生能源：雖然幾乎沒有任何水電資源,丹麥卻成功地成為了可再生能源發(fā)電的全球領(lǐng)導(dǎo)者。1980年以來,可再生能源在丹麥終端能源消費(fèi)中的比例一直在穩(wěn)步增長(zhǎng)。今天（指2014年）,丹麥的最終能源消費(fèi)中有25%以上來自可再生能源。僅從電力供應(yīng)角度來看,丹麥目前的可再生能源占國(guó)內(nèi)發(fā)電量的接近50%,主要來自風(fēng)力發(fā)電。目前丹麥有4,893MW3風(fēng)電裝機(jī)容量,其中1,271MW3來自海上風(fēng)力發(fā)電(2014年末)。當(dāng)風(fēng)力充足時(shí),丹麥風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量超過了國(guó)內(nèi)的用電需求。
1990年到2013年,來自電力生產(chǎn)的二氧化碳排放量下降了50%3,與1990年相比,2013年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值排放量減少了一半,人均排放量下降了37%。
得益于新型可再生能源技術(shù),丹麥的能源系統(tǒng)和電網(wǎng)發(fā)生了根本性的改變。丹麥的經(jīng)驗(yàn)表明,傳統(tǒng)發(fā)電的靈活性,結(jié)合強(qiáng)有力的輸配電網(wǎng)絡(luò),以及為了擴(kuò)大平衡區(qū)與周邊國(guó)家進(jìn)行更多的電力交易,成為克服這些挑戰(zhàn)的重要組成部分。
根據(jù)最近的一項(xiàng)研究結(jié)果,由于在過去十年油價(jià)的上漲,能效方面取得的成就使得丹麥的制造業(yè)成本競(jìng)爭(zhēng)力提高了9%。
今天,丹麥在新增裝機(jī)容量時(shí),即使不考慮傳統(tǒng)化石燃料的發(fā)電方案的間接成本,陸上風(fēng)電儼然已成為最廉價(jià)的發(fā)電技術(shù)。這些間接成本主要涉及到CO2、SOx和NOx排放的負(fù)面成本。
丹麥的工業(yè)電價(jià)在歐盟中是較低的。
丹麥對(duì)2050目標(biāo)越來越有信心
1990年以來,丹麥調(diào)整后的溫室氣體排放量已經(jīng)降低了30%以上。按照目前的措施,丹麥能源署預(yù)計(jì),2020年溫室氣體排放量將降低37%以上。
丹麥的非水電可再生能源比例在全球電力系統(tǒng)中最高,2013年已達(dá)到46%。2014年,丹麥電力消耗的近40%來自風(fēng)電,到2020年,這個(gè)數(shù)字將達(dá)到50%。
貝墨通署長(zhǎng)強(qiáng)調(diào)：
丹麥的能源發(fā)展模式表明,通過制定宏偉的可再生能源發(fā)展目標(biāo),實(shí)行穩(wěn)健、積極的和具有成本效益的能源政策,提高能源效率,扶持技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展,就能夠在保持經(jīng)濟(jì)顯著增長(zhǎng)的同時(shí),維持較高的生活水準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)高水平的能源供應(yīng)安全,同時(shí)減少對(duì)化石燃料的依賴,減緩氣候變化。
一言以蔽之:開展節(jié)能、優(yōu)化制造產(chǎn)業(yè),以及投資綠色能源技術(shù)絕對(duì)物超所值。
有時(shí),丹麥的風(fēng)力發(fā)電量超過了國(guó)內(nèi)電力需求。
按平均,波動(dòng)性風(fēng)力發(fā)電提供了2014年全年電力消耗量的近40%。丹麥?zhǔn)侨绾巫龅皆趲缀醪粭夛L(fēng)情況下,整合大比例的波動(dòng)性風(fēng)力發(fā)電?
大多數(shù)人都了解北歐國(guó)家的資源稟賦,即水電、風(fēng)電和與火電并存,加上與歐洲鄰國(guó)電網(wǎng)相連,包括發(fā)達(dá)的北歐電力市場(chǎng)的電力交換為主要因素。丹麥可以通過自由買賣電力來平衡風(fēng)電等波動(dòng)性電力生產(chǎn)。但現(xiàn)實(shí)情況更加復(fù)雜,還包含許多創(chuàng)新功能。
熱力供應(yīng)與電力平衡相結(jié)合。我們的電力中有一半來自小型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有靈活性,允許采用不同的熱能和電力生產(chǎn)的比例,同時(shí)還內(nèi)置了蓄熱器,當(dāng)系統(tǒng)有充裕的風(fēng)力發(fā)電時(shí),可允許降低熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的電力供應(yīng),并提供連續(xù)供熱。
火電廠靈活性方面的創(chuàng)新,可以改變電廠的日發(fā)電量,并根據(jù)風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)性實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整。在世界大多數(shù)國(guó)家,所設(shè)計(jì)的火電機(jī)組只能實(shí)行恒定輸出,電廠不愿意在日常運(yùn)營(yíng)增加機(jī)組靈活性。丹麥電力生產(chǎn)調(diào)節(jié)的速度比其他國(guó)家快,經(jīng)過技術(shù)改造和調(diào)整,丹麥電廠的最低發(fā)電出力水平可以超低。
在電力系統(tǒng)控制和調(diào)度中采用創(chuàng)新的先進(jìn)的風(fēng)能預(yù)測(cè)。由丹麥輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商丹麥電網(wǎng)公司(Energinet.dk)采用的這種先進(jìn)預(yù)測(cè),提高了整合和平衡高比例可再生能源的能力。
盡管可再生能源發(fā)電優(yōu)先級(jí)的提高導(dǎo)致熱電聯(lián)廠和燃煤電廠在電力市場(chǎng)中的份額在降低,電力市場(chǎng)的高級(jí)功能（指輔助服務(wù)市場(chǎng)）不僅讓熱電聯(lián)產(chǎn)電廠和燃煤電廠得益于向批發(fā)電力市場(chǎng)售電,而且還能夠從向所謂的“配套市場(chǎng)”出售服務(wù)中獲益,這些服務(wù)正是一個(gè)運(yùn)作良好的電力系統(tǒng)所需要的服務(wù)。
進(jìn)一步提高可再生能源比例將需要電力系統(tǒng)具有更大的靈活性。因此,丹麥正在加強(qiáng)電網(wǎng)的國(guó)際互聯(lián),并引入技術(shù)措施,為滿足電力需求提供更大的靈活性,做出更快速的響應(yīng)。此外,需要注意的是,隨著技術(shù)的進(jìn)步,今天的現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組可以在一定程度上保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,而這種穩(wěn)定性以前則是由火力發(fā)電廠提供的。
協(xié)同效應(yīng)-能源系統(tǒng)集成與開發(fā)
著眼于更廣泛的整合與系統(tǒng),而不是單獨(dú)的組件和概念,這是丹麥能源模式的另一個(gè)重要方面。
丹麥能源模式的特點(diǎn)在于能源規(guī)劃的整體視圖,重點(diǎn)是整合,例如熱能和電力生產(chǎn),發(fā)揮發(fā)展可再生能源的稅收政策和輔助政策框架之間的協(xié)同效應(yīng)。
發(fā)電與供熱領(lǐng)域的緊密相互作用,即熱電聯(lián)產(chǎn),在區(qū)域供熱系統(tǒng)中使用熱存儲(chǔ)技術(shù),以及通過增加使用熱泵和電加熱鍋爐,在供熱企業(yè)提高電力的使用,將會(huì)進(jìn)一步提高能源領(lǐng)域的效率,緩解電力系統(tǒng)中集成各種可再生再生能源所帶來的挑戰(zhàn)。
供熱和發(fā)電結(jié)合已成為丹麥能源領(lǐng)域建設(shè)高成本效益的供熱和電力供應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。利用區(qū)域供熱系統(tǒng)供暖和提供熱水,其平均成本只相當(dāng)于家庭平均收入的3%。丹麥通過集中供熱分配熱力已成為該國(guó)降低能源消耗總量、減少二氧化碳排放的主要驅(qū)動(dòng)力之一。2013年,區(qū)域供熱提供的暖氣和熱水覆蓋了60%以上的丹麥家庭。
丹麥有70%以上的區(qū)域供熱來自熱電聯(lián)產(chǎn)廠(CHP)。2013年,丹麥的CHP電廠占火電發(fā)電量的接近60%,熱電聯(lián)產(chǎn)轉(zhuǎn)用生物質(zhì)燃料代替化石燃料,建設(shè)新的生物質(zhì)燃料專用的熱電聯(lián)產(chǎn)廠和燃燒生物質(zhì)的供熱廠,這意味著2013年有近45%的區(qū)域供熱來自可再生能源。對(duì)于丹麥社會(huì)來講,熱電聯(lián)產(chǎn)使能源消耗總量減少了11%。
多年來,除了規(guī)劃過程以外,區(qū)域供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)的實(shí)施,已通過多種不同的扶持機(jī)制獲得了支持,這些支持包括各種稅收減免、固定上網(wǎng)電價(jià)、以及投資補(bǔ)助等。
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