德國能源轉型（Energiewende）簡介

能源是人類文明發展的基石，其重要性無需贅述。而對於能源圈來說，近來一大重磅焦點莫過於剛剛公布不久的《能源發展「十三五」規劃》和《可再生能源發展「十三五」 規劃》。其中能源發展「十三五」規劃中，重點強調了：「遵循能源發展「 四個革命、 一個合作」 戰略思想， 深入推進能源革命， 著力推動能源生產利用方式變革， 建設清潔低碳、 安全高效的現代能源體系， 是能源發展改革的重大歷史使命」。由此不難看出我國進行能源轉型與革命的決心。比如在可再生能源發展規劃中，我國明確提出實現 2020、 2030 年非化石能源佔一次能源消費比重分別達到 15%、 20%的能源發展戰略目標， 進一步促進可再生能源開發利用， 加快對化石能源的替代進程。」，

在對於能源轉型與發展這一宏大議題來說，中國近年來投入與行動力度不可謂不大，但是同時我們也應該，而且也一直在積極學習和了解外國先進國家在這方面的經驗。而德國的能源轉型開始的早，力度大，對於很多國家都很有參考意義，因此筆者撰寫本文，意圖與各位分享關於德國能源轉型的知識，以了解世界能源領域的發展大趨勢，並推知能源轉型對於社會、經濟等方方面面的影響。

德國能源轉型是一個非常宏大的題目，其涉及的內容非常多廣，一篇文章只能勾勒大概輪廓。筆者囿於自己的精力和能力，將盡量為大家介紹相關知識，同時也歡迎了解這方面知識的朋友多提意見和建議。

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文章結構導讀

A 國際背景

B 德國國內背景

C 轉型舉措

D 主要轉型成果

E 存在的挑戰

F 我們可以學習什麼？

G 小結

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A 國際背景

近幾年來，國際能源形勢有幾大典型的主要情況

1）供需關係有所緩和，但是能源安全仍是各國核心任務。以頁岩氣等為代表的技術降低了國際油價。

2）新能源技術不斷進步和興起，光伏、風電、儲能等技術不斷進步，成本逐步下降，風電設備和光伏組件價格近五年分別下降了約20%和 60%。開始具備了與傳統能源、業態競爭的能力，並已經出現了一批具有競爭力的公司和產品；

3）環保議題突出，霧霾、全球氣候變化等議題引發廣泛關注，全球對於發展清潔能源的期望不斷加強，加之日本福島核泄露事件使得該方面的需求更為突出。中國近來的霧霾的新聞大家都有些見多不怪了，但是比較少見的是這兩天西歐也發生了霧霾。實際上，環境問題有相當部分都是能源問題，環保與能源的關係十分密切，比如中國北方的燃煤取暖的影響。

4）全球政經發展新常態（其實就是經濟增長有點乏力。。。）使得各國對於能源產業的發展轉型、帶動經濟發展的期望越加迫切，以能源為突破口進行相應的改革成為了許多國家的共識。——比如中國近一年推動的「互聯網+智慧能源」/能源互聯網相關的項目，無不體現著以能源轉型促經濟發展的思路。

B 德國國內背景

德國地處歐洲，經濟發達，人民素質較高，環保意識突出。歐盟整體在能源綠色轉型方面就一直走在世界的前列：之前就已經在能源方面立法制定了許多目標，比如20%的最終能源消費需要由可再生能源滿足，一次能源消耗要比現在削減20%。

德國傳統上是科技、製造業大國，用能較多，能源結構曾經很大程度上依靠燃煤火電與核電支持。但是近年來棄核風潮很盛，加之福島事件又進一步加劇了棄核的步伐。(可以參考WIKIPEDIA詞條Atomausstieg Atomausstieg - Wikipedia)。

因此基於國民環保極強、能源轉型需求、尋找新增長點以提振德國經濟發展等多方面因素考慮，德國於本世界初開始大力推行能源轉型（Energiewende），意圖在社會各方面實現能源結構的變化，從傳統的煤、核電集中式發電為主的傳統能源結構向分散式、集中式發電並重，供需靈活互動，新能源佔比高，能源生產-運輸-消費高度綠色化、智能化的新形態發展。

Energiewende能源轉型關鍵詞，很多和英文差不多，環境，消納，電動汽車，能效，供給都是值得注意的概念

C 轉型舉措

1） 可再生能源法（EEG）

德國於2000年實施了《可再生能源法》，即EEG（Erneubare EnergiennGesetz/German Renewable Energy Sources Act），翻譯成中文為可再生能源法。德國的可再生能源法可以說是全球能源轉型的標杆與旗幟，具有強大的示範作用。

EEG主要內容包括：（1）投資保護原則。基於各類可再生能源的技術經濟條件，建立長期的、固定的上網電價機制和電網優先強制接入、收購和輸電法令，來保障可再生能源投資者利益。（2）費用均攤原則。由固定電價機制和併網等增加的成本由消費者共同承擔。（3）激勵創新原則。對各類可再生能源設定不同的周期，以某一比例對其上網電價進行周期性下調，對產業鏈利益相關方產生明確、持續的成本壓力，以經濟槓桿激勵技術創新。

德國分別於2004、2009和2012年對《可再生能源法》進行了幾次大的修訂，而最近的一版已經在2017年1月實行。具體內容的情況可以參考：German Renewable Energy Sources Act

2）電力市場的改革

德國在電力市場改革方面也走在了前面。在新能源方面，在歐洲能源交易所中的「優先排序原則」下，可再生能源可以憑藉其較低的邊際報價更加容易地被交易出去（這與我國可再生能源上網難的現象形成了對比）。（更新：2017.2.3 此處在評論區有較多的討論，感謝所有的朋友在此研討此話題。經@Kevin Zhang 的建議，做了修改。） 而在打破壟斷和市場化方面，1998年，德國通過《電力市場開放規定》，開啟了電力市場化的改革之路。改革前的德國電力市場，擁有一個高度壟斷的電力市場。彼時，意昂(E.on)、巴登-符騰堡州能源公司(EnBW)、萊茵能源公司(RWE)、大瀑布( Vattenfall )四大公司擁有了德國超過80%的電力裝機，並且業務幾乎涉及電力的全產業鏈。伴隨著電力改革的進程，高度壟斷的四大能源巨頭逐步被拆分，萊茵公司等還專門拆分成立了專營新能源業務的INNOGY，傳統能源廠商正在積極謀求轉型。

2014、15年，德國聯邦與經濟能源部先後公布了電力市場綠皮書，適應能源轉型的電力市場》白皮書，徵求和公布了德國電力體制改革的相關內容。2015年10月，德國聯邦與經濟能源部向德國聯邦政府內閣提交了新的《德國電力市場法》草案。德國在電力市場改革方面力度大，進展快，值得中國學習。

德國對於新型智能電網結構的典型解讀

3）可再生能源的發展

德國制定了各種鼓勵政策，積極推進以風、光等可再生能源的發展。

在光伏方面：德國的光伏裝機量一直保持全球領先，2014年達到近40GW，但是最近已經被中國超過。（德國面積小，能有如此的光伏裝機量實屬不易，然而也有爭論，說德國高緯度地區太陽光資源實際不足，建設光伏是否在路線上有問題，這一點可以供思考。）

德國光伏的一大特點在於分散式為主。截至2013年，以德國為代表如瑞士和奧地利等國屋頂分散式光伏發電裝機佔比近80%，這與我國以大型光伏電站為主的特點不同。具體就德國而言，居民屋頂分散式光伏電站佔總裝機量的12%，商業屋頂分散式光伏電站佔53%，工業屋頂分散式光伏電站占 10%，大型地面集中式電站只佔25%。

目前，光伏佔德國發電量的比重在陽光明媚的中午甚至可以佔到德國最大用電負荷的一半以上（2014年6月9日）。而針對光伏出力波動的本徵特性、德國在光伏功率預測、需求側響應、儲能技術、與風力資源豐富的鄰國丹麥進行能量聯絡交易運輸配置方面都已經積累了豐富的運行經驗，德國在這方面的發展經驗值得我國借鑒。

在風電方面，德國的風電與光伏發電分布示意如下圖所示，可見德國具有「北風南光」的特點，這主要是由其地理、自然條件決定的：德國的北部沿海地區風電資源豐富，鄰國丹麥更是風電大國。德國近年來風電不斷發展，在風能市場和風電產量領域仍保持歐洲領先地位，2015年風能產量達到88TWH，遠遠超過歐洲其他國家。但是近一年來，德國北部風電建設也出現了類似於中國的建設過快而消納能力不足的問題，政府也出台了法規在北德幾州進行引導。

在其它可再生能源方面，德國還在積極發展地熱能、生物質等能源，但是因為篇幅所限，將不會一一展開。在報告《德國可再生能源發展情況Statusreport_Regenerative_Energien_-_WEB VDI》中，對於這些能源的發展情況都有詳細的描述，只是需要你會德語：）。

在儲能方面，儲能可以從根本上改變傳統電力系統要求電力必須實發實用的平衡，可以為系統增加時間的變數。儲能技術可以快速響應電網變化，對於可再生能源的消納，以及為電網調控提供支持至關重要。

在德國，調頻服務市場通過網上公開拍賣的形式進行，而輸電企業可以在這裡交易未來一段時間內所需的充放電服務。其中，一次調頻市場對技術的要求頗高，它要求服務商能夠在輸電企業發出調頻需求的30秒鐘之內作出反應。而相比於傳統的火電調頻服務來說，儲能電池調頻功率變化能力強，而且更為精確，因此該市場吸引了電池儲能技術提供商的興趣。此在德國，電池被廣泛使用用於電網的一次、二次控制。此外，德國還制定了相關政策，要求居民分散式光伏用戶必須配備儲能。近年來，在德國湧現出了像YOUNICOS一樣的諸多優秀的儲能企業。

4）各種試點工程：E-Energy

E-Energy是2008年由BDI（Bundesverband der Deutschen Industrie，德國聯邦工業協會）在智能電網的基礎上推出的一個技術創新促進計劃，是基於ICT（信息與通信技術）發展的未來能源系統。德國的著名的大學、研究所、企業都參與到了E-Energy項目中，該計劃主要特點是利用ICT技術，建立能源市場允許各類型用戶參與，通過供需雙方實時數據共享，實現能源動態匹配和交易。該計劃重點建設了六個模範示範區，各自在技術特點上有所側重，分別是：

（1）Cuxhaven的e-Telligence，側重於能源交易市場和未來商業模式的構建。

（2）Harz的RegModHarz，側重於可再生能源的示範利用。

（3）Rhein-Ruhr的E-DeMa，側重於分散式能源的利用以及雙向能源流動機制。

（4）Aachen的Smart Watts，主要是新型智能電錶的應用，可以實時反映電價變化，並可以與電動汽車配合。

（5）Rhein-Neckar的Model City of Mannheim，即示範城市Mannheim的建立，側重於多能互補，分散式能源，能源產生消費精確調配以及就地消納。

（6）Baden-Württemberg的MEREGIO，即通過多能互補、分散式等能源互聯網的典型手段，儘可能的減少碳排放，從而建立低碳示範區。

D 主要轉型成果

德國能源轉型的主要成果

1） 切實提高了可再生能源佔比，1998年可再生能源占發電比重只有5%，2014年已經達到了25.8%。2016年5月15日的白天，德國的可再生能源占發電比重曾經在瞬時達到87.3%記錄值。

2）保持了GDP的良好增長和製造業的強有力競爭力，單位GDP能耗不斷降低，在2014年德國每創造1000歐元產值，只需要4.8GJ，而在1990年這個數字是7.6GJ。

縱軸為德國每產生1000歐元產值能源消耗量，三條曲線分別是：BIP為經濟總值，BPW為工業凈產值，BWS為商業服務業創造附加值

3） 與能源轉型-新能源發展相關的德國技術成為了德國製造業的一張新的名片，受到全世界的廣泛關注與學習。

4） 此外德國的電網還與周邊國家緊密互動，例如與丹麥連動進行風電-光伏的靈活消納和補充，為跨國能源互聯（國網的全球能源互聯網？？：））做出了模範帶頭。

E 存在的挑戰

能源轉型是一場革命，革命就肯定不是請客吃飯，在這裡列舉幾個最為代表性的挑戰，供思考。

1）新能源因為其出力不穩定，協調上總有困難。而隨著新能源裝機量的增長，近年來德國出現新能源過發、棄電的情況逐漸增多，負電價成為了一大問題。以下圖為例：在2015年，有負電價的日子增加到了25天，創歷史新高。這樣的時段常常發生在風光資源同時比較充沛的良好天氣，在中午前後出現的概率較大。而可再生能源佔比高會使電網的運行面臨新的挑戰，比如極端天氣（日食）等，好在德國通過發展儲能技術、預測技術、靈活的市場機制、高可靠性的能源網路等目前較好的應對了幾次挑戰，比如2015年3月20日的日食。

左圖：2011-15年德國出現負電價的天數，右圖：在一天內德國電價隨著時間的典型變化行為（深V型藍線），用電量（GW）紫線，深橙：可再生能源出力，淺橙：傳統能源出力

2）電費相對高昂。下圖是德國目前的電費構成，可見其包括了諸多稅費，近年來有增長的趨勢，而且稅費貢獻較大。一大主要原因在於政府立法將相對成本較高的可再生能源的費用攤入了電費中，一方面這有力促進了可再生能源的發展，一方面卻導致了用電成本的上升。從圖可見，德國的居民電費達到了0.28歐每度（！！！！！！！！！！！！！！！！），明顯高於歐洲周邊國家，而且德國居民電費高於工商業用戶（大約0.15歐每度），可以說是德國居民承擔了許多能源轉型帶來的成本——但是德國人民環保意識強，心甘情願的還算多，而且發展可再生能源比起「用愛發電」還是要不知道高到哪裡去了（所以天朝的電價其實還好，但是如果計算進入環境影響因素後呢？德國人發電的清潔程度還是比較高的，因此如何在電價與環境之間取捨其實我認為是一個核心問題）。

1） 強有力的政策制定、修正與執行。雖然能源轉型深刻的影響了德國的能源、工業、經濟結構的方方面面，對於很多既有體系造成了影響，德國的EEG與電力領域的相關改革條例自從制定之日起，就不是一紙空文，而是一直在強有力的執行。在補貼落實、法律政策調整更新、拆分壟斷方面都落在了實處，這都值得中國學習。

2） 對於清潔可再生能源的切實支持。由於光伏發電等技術尚未成熟，導致發電成本相對於傳統能源較高，政府應提供了強有力的補貼政策，對於儲能等方面的規定也很好的支持了新能源的發展，此外還在不斷升級建設遠距離輸電與智能電網，確立了對新能源友好的一系列市場機制的確立也有很大的幫助。

3）分散式能源佔據重要地位。德國的光伏發電中分散式佔有很大的比例，很多家庭都在自己的屋頂鋪設光伏，解決了自用能量，還可以作為產銷一體者PROSUMER來向外售電。清華大學夏清老師近來的一篇關於「全成本電價」的研究中，實際上說明了分散式發電在成本上的實質性優勢：即距電力負載較近，可以減少運輸網損，減少網路建設費用，考慮到這些方面，分散式能源的經濟性是可以提升的，但是關鍵在於就近消納。而我國對可再生能源鼓勵在東部地區建設分散式，就是基於這樣的考慮。

4）開展一批具有先進性的高水平示範項目，給予足夠的支持，但是又要考察其運營經濟性，不能再走以前常常存在的「面子工程」的路子。德國無論是對於EEG的執行，電力體制改革，還是E-ENERGY、工業4.0項目的開展的力度和思路都值得我們學習。

G 小結

以上說了好多關於德國能源轉型的值得學習之處，但是中國是否可以完全照搬德國能源轉型的發展之路呢？恐怕不能。筆者與好友@傷痕的天空討論了一下這個問題。

德國在減少棄風棄光方面確實值得我們借鑒。但是畢竟德國的體量基本只相當於中國的一個省，德丹兩國能源互聯對於中國來說也只是相當於鄰省輸電而已，而2014年的發電量中國就已經是德國的11倍還多了。相比之下，中國更大，問題更多，相比於一體化的歐盟（雖然近來一一堆問題），很多問題可能更需要從自身情況出發來找解決方案。

可再生能源佔比的提高對於電力系統的影響是巨大的，即意味著挑戰，也意味著機遇。但是不可否認的一點，是其波動性對於消納帶來的難度，以及其對於系統慣性，穩定性帶來的影響。所以我國的棄風棄光是一個系統問題，並不是說不棄就不棄這樣簡單。這需要我們從多方面著手來解決，包括但是不僅於電力體制改革，儲能，直流電網，新型電力電子器件，新型電力市場機制等等。（以及說到這，能源轉型需要的相關領域和技術都可能是未來的增長點，向這個方向來深造發展可能是一個不錯的選擇XD）

此外，電價對於工業競爭力影響其實不小，而最近國家經濟上的問題大家也都清楚，中國能否輕易的漲電價呢？德國製造業有本錢這樣弄（技術積累好，可以抵消一部分電價成本），但是中國呢？中國電價不用說高到德國一樣，漲個幾分錢估計大家就全急眼了，畢竟中國廣大百姓的環保意識沒有那麼強，而工業更多的是在走薄利路線，漲能源成本是非常嚴重的問題。因此發展可再生能源，環境保護，保證便宜的能源價格，保證能源相關工商業的競爭力，恐怕都是能源轉型相關課題中最為重要的相互關聯的問題，也是需要我們思考、探索和努力的內容。

願：師夷長技，「能」者多勞，環境綠色，祖國強大，世界和平。