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德国风能发展镜鉴

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德国新能源发电量占全国发电总量的17%,其中风能贡献最大,供电比率接近8%。目前德国风电累计装机和发电量均居欧洲第一位。但德国风能的发展并非一帆风顺,随着驱动因素的变化和各利益集团间的博弈,一直在波折中前行。

主导因素

1970年代,德国风电发展的驱动力主要出于提高能源自给度的需要。和在其他工业化国家一样,1973-1974和1979-1980的石油危机严重影响了德国的经济,并且成为发展可再生能源的诱发因素,可再生能源被德国作为一种潜在工具以缓解由于对化石能源进口的高度依赖所带来的一系列风险。1980年代,能源安全居于主导因素。1986年的切尔诺贝利事件对德国的能源政策转型起了很大的推动作用,德国对核能的投资骤减,并加大了对风能等可再生能源的扶持力度。

1990年代,最大的风电驱动力来自于政治因素,这一时期欧盟环境意识和环境政党的出现给政府提供了一个重要的机遇去投资可再生能源。从1990年代早期开始,政府对环境的关切,尤其是对气候变化的关切,已经成为可再生能源政策的核心驱动力。

21世纪以来,全球竞争力的推动占据了主导因素,尤其是欧盟一直谋求国际气候保护的领导者地位。作为欧盟成员,德国承诺到2008-2012年期间实现在1999年基础上21%的温室气体减排。德国经济技术部在2002年6月的报告上提出国内层面的目标:2005年要在1990年的基础上减排二氧化碳25%。因此,可再生能源的发展就成为了德国实现温室气体减排目标的中心手段。2011年日本核泄漏事件使原来支持核能的人士几乎来了个180度的改变,全力赞成淡出核能,而且90%以上的人士希望即刻关闭核能。公众意识加速了可再生能源的步伐,尤其推动了风能的发展。

动态博弈

德国风能发展的过程,是其利益攸关者动态博弈的过程。当今在国际市场上领先的风机制造公司绝大多数都是基于1970年代对风能的研发,尤其是在丹麦、荷兰、德国以及美国。两次石油价格危机、环境问题以及围绕着核能的争论导致了社会意识观念的转变。这种观念的转变也驱动了政策制定者开始寻找能源的替代品,而风能最初正是被看作是一种减少油气进口依赖的可能性,视作油气的替代品出现的。

德国风能发展的初级阶段,农场主是重要的利益攸关者,因为当时风能发电并未接入电网,仅供农场主自己使用。当时国家安排的大型项目并未取得成功,恰恰是民间风能取得了试验性的突破。这一时期证明了公众意识和社会参与是风能创新的关键动力,并不是以政府主导为起点,这也是后来德国的风能形成分散化和市场化格局的一个基础。

1986年之后,受切尔诺贝利事件的影响,德国风能发展进入了起飞阶段,80年代中期,第一个风能支持项目获批,成为德国风电发展的巨大推动力。这一阶段,主要的行为主体是热情洋溢的工程师和研究人员,小型机器制造商和风能的第一批使用者,以及大部分农场主、个人和小公司等风能的支持者。

1991年,德国《电力输送法》(StrEG)正式生效,与此同时250MW计划已进入了实施阶段,投资者在风能领域利益和兴趣明显增长。在StrEG的刺激还不够充足的条件下,后者恰好提供了及时的后盾,给予了风电场运营者长达15年的补助。因此,一些专业的风电产业迅速建立起来,特别是涌现了很多中小规模的企业,于是这一阶段风能的发展不再仅仅是由环保理想主义的推动,而是更多被商业利益所替代。也因此,风能不仅仅由专业个人先行者,而是由规模越来越大的制造商所支撑,生产的风能设备功率也迅速增加。

在该阶段,尽管因技术尚未成熟,面临很多经营风险,但是此前林林总总的风机设计,如一叶、两叶和三叶片的转子,大小不同的运行系统,在该阶段都规范到一个统一的系统,一个水平轴,三叶片迎风(或称向上的)的转子,在当时该系统更加稳定有效,并且能够根据之后的技术进步而改造。

由于风电发展迅速,StrEG引起了传统能源产业的极力反对。他们尽一切办法上诉到欧洲法院。各种政治机构发出相互矛盾的信号,有的试图降低StrEG的费率,有的倾向于保持这种待遇水平以便给予经营者一个稳定的发展环境。同时250MW的国家项目正好在1995年到期,因此,风能的快速发展遭遇了一次挫折。

在这场交锋中,一些电力供应商竟然单方面削减了法律规定的上网价格,而寻求一种判例(test case)以挑战StrEG的合宪性。供应商的这一战略遭到了公众的严厉批评以及联邦所有政党的不满,他们要求电力供应商按照联邦原来的要求严格执行StrEG的规定。直到2001年欧洲法院的裁决结束了这一不确定时代。

但另一方面,公民行动和保护主义者对发展风能持批评态度,其理由是风能占用了越来越多的自然空间。也因此出现了一场围绕着风能“蔓延恐惧”的争论,特别是在风能条件相对较好的地区,争论尤其激烈,风电建设的申请越来越多地被拒绝。风电授权和空间规划已不足以应付日益增加的选址、规划以及建设许可证等方面的新兴需求,其结果便是许可证和投资的拥堵。那时候技术瓶颈也是一个重要的因素,如电网的容量不足也导致了一些地区的风能发展滞后。

新兴的产业饱受挫折,有些公司面临经营困境。新的风能系统的设计周期很短,技术被证明容易出错,同时在市场上风能面临很激烈的竞争和价格压力。这一困难时期的特点就是主要法规和规划的不确定性,市场的发展因此变得停滞不前。

从1997年开始,德国逐步克服了艰难的时期,迎来了风能的快速发展。一系列不同的因素促成了这一轮增长周期:首先是1997年1月1日生效的新的上网法,使得风能的建设许可有了基本的法律依据,除非它与重要的公共利益冲突,否则风能的建设具有优先许可。1998年选举产生了新联邦政府,带来了新的政治理念,有效地推动了风电的发展。其中最重要的是2001年实现了从StrEG到EEG的转变,后者对风能运营者提供更进一步保障(强制上网电价补贴Feed-in tariff提供的价格和上网保障),鼓励投资,促进了风电厂数量的增加。

随着风能的快速发展,最优地段内的风能建设近乎饱和,要找到合适的地段建设风电场都必须经过激烈的竞争。因此新建陆上风电装机在2002年后放缓了,同时代之以对小容量、旧系统以及低效率的风电装机的更新。

尽管如此,风能装机容量的增加仍然保持在一个稳定的水平,很大程度上归功于技术进步导致的每个系统的输出功率的增加。2002年,平均每台新风机的容量仅为1.4兆瓦,在2010年超过2兆瓦,甚至5兆瓦系统的批量生产技术也已成熟。

要速度还是要效率?

新兴产业发展的初始阶段,政府支持必不可少。鉴于风能研发的回收期长、投入大,政府不仅需要投资示范项目,更需要大量地投入研发,并积极推动研发成果在更广范围的应用。

对于政策支持的对象,是针对过程(装机)还是针对结果(发电量)?哪种更有效?德国提供了一个明确的答案,那就是针对结果。德国除了早些年的示范工程之外,政府对风能项目并没有任何其他的资助。所用的是针对上网发电量的逐年递减的上网电价补贴,它已被世界上很多国家,尤其是欧盟的大部分成员国所效仿。正是因为针对发电量的方法,而推动了项目实施之前持续、透彻和详尽的规划、讨论、试验,最大可能地防止了风电项目的尴尬局面,如项目的半途而废、只有装机没有发电量,或者发电成功却进不了电网等等。相比之下,针对过程(如装机)的支持或补贴往往不能提供足够的利益驱使,而且也不利于市场的培育。

在德国,公众意识和企业家精神在风能发展中起了非常关键的作用,特别是一批热爱环保的工程师和研究人员有力地推动了风电的发展。与德国的情况不同,在我国,现阶段还应依靠政府的推动和政策支持。但是,在此过程中应该有意识地培养公众意识,充分发挥环保人士、社团和科研人员的积极性。政策支持应该从国家持股的大型风电场,转向更多地鼓励和支持多种形式持股的小型分散风电,让更多的主体参与风电的发展,小型分散式风电也更适合我国风电发展的资源和地理特点。

审视我国近年来的风能发展,可以用“狂飙”来形容,但是我国目前有众多的装机不能上网。保证了效率和速度当然是最优的选择,但是在不能两全的情况下,应该首先选择效率。德国在风能项目实施之前的繁文缛节值得借鉴,我们可以摒弃其慢吞吞的节奏,但是可以学习其对待每一个项目的深思熟虑和谨慎。

德国风能发展的整个过程充满了各派利益者的争论、商讨。在风能项目确定前,必须考虑到该项目对周围环境以及人居、航空等等的影响,这些因素都是导致项目进展缓慢的原因,但是充分的争论和论证避免了之后的种种问题。根据对Gereon,德国Luftstrom集团CEO的采访,每个在当地规定的适宜发展风电的区划内的风电场,在建前都必须有一年的“上空观察”,观察上空的飞禽、飞机等飞行物,便于及早发现隐患。在获取项目许可之前,首先就是与土地主讨论,然后从社区到市、州层层递交申请,逐层讨论,每层最长时间7个月。

Luftstrom其中的一个机组在2001年提出申请,因所在社区认为影响人居环境,直到2011年才拿到许可证。而在技术层面的讨论也是按部就班,在风电项目在建之前,风电企业要与电网企业签订协议,其中他们要对上网的所有细节一一核对,如电网的容量与风电的匹配情况,对并网也是要进行几十次上百次的试验。过程繁杂而漫长,然而这一切将尽可能地避免后期的风电闲置等等问题。当然,在德国由于各利益攸关者之间的充分或者过分的博弈也造成了很大的时间效率损失,这无疑是一大缺陷。

比较中德风能的发展,可以说,我国风电发展在并网之前,无论从建设速度还是从各级政府以及社区的支持角度,是德国所无法比拟的。但是以并网为分水岭,就可以清晰地发现,我国在并网之初就处于劣势了,闲置与低效以及对于周围环境的负面影响等问题开始涌现。这反映了项目确定之前以及项目规划初期深思熟虑的重要性、项目进行中的多次试验的必要性,以及效率与速度并重的重要性。从某种意义上,较之速度,稳妥、深思熟虑对于我国的风电显得更加重要。