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能源转型趋势:中国、欧洲、美国

2018-12-28 09:29
ERR能研微讯
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前言

国家可再生能源中心,丹麦能源署和能源网(Energinet),德国国际合作机构(GIZ),德国能源署(dena)和德国Agora能源转型机构(Agora Energiewende),以及美国国家可再生能源能源实验室(NREL)合作了一项重大课题“促进中国的可再生能源利用(Boosting RE in China)”。目的是为中国提供国际上最新的能源转型经验,并为中国制定一个长期的向低碳、清洁、高效能源系统转型的能源体系设想。

本报告是由课题合作伙伴共同编写,旨在介绍世界三大能源消费国:中国、欧洲和美国的能源转型趋势,让读者了解这3个地区能源转型的前景、可能性和挑战。

向低碳能源部门转型相关的挑战正在得到更好的界定,许多问题的解决方案也已经确定。虽然国家之间存在着经济、政治和社会的差异,但核心技术和以商业为基础的解决办法似乎是一致和广泛适用的。各国之间为分享这些创新和经验教训而进行的制度协调可以推进全球在能源转型方面取得进展。

能源转型的国际趋势

全球变暖影响着所有国家。只有通过国际社会的共同努力才能解决全球变暖问题。《巴黎协定》被认为是应对气候变化的一个重要里程碑。第一次,几乎所有国家都承认全球变暖的威胁是真实的,并且普遍同意“控制全球气温并使气温与工业革命以前的水平相比不高于2摄氏度,并且努力把温度差控制到1.5摄氏度以下”。为了实现这一目标,越来越多的国家公布了各自的温室气体减排目标。

图1 主要国家温室气体减排目标概述

能源转型趋势:中国、欧洲、美国

图中所显示的数据一部分来自提交给联合国的国家自主贡献(Nationally Determined Contributions,NDC)指标,另一部分来自如丹麦和德国的额外国家指标。除非另有说明,所有指标的基准年是1990年。为了便于比较,对于美国来说,根据美国环保署(Environmental Protection Agency)的数据,以2005年为基准年的NDC官方指标已转换为以1990年为基准年的指标。丹麦2030年的温室气体减排目标是基于丹麦初步的非排放交易体系的减排目标,即与2005年水平相比减少39%,并非丹麦的官方目标。

全球能源转型成功的关键要素:

国际经验交流互鉴

明确的长期目标,制定和定期修订中期目标,灵活的心态调整短期目标

此外,在过去几年中,许多国家已开始将其能源系统过渡到以可再生能源为基础的更加可持续的能源供应系统。因此,中国能源系统的转型应该放在全球类似发展的背景下看待。到目前为止,所有这些国家采取的路径大相径庭,这是由于能源转型取决于若干变量,例如它们的时间和起点、地理位置或它们的政治和社会环境。下面的案例研究将陈述这种多样性。

欧盟作为世界上最大的市场,是全球领先的参与者,也是应对气候变化的有力倡导者。人们普遍认为,丹麦在可再生能源,特别是风能、电力和供暖系统转型方面是全球的先驱。德国作为欧洲最大的经济体和人口最多的国家,是一个高度工业化国家致力于实现经济脱碳很好的范例。最后,美国是一个领土辽阔、政治制度复杂的国家,为上述多样性树立了另外个榜样。

他们的共同点是有经验在高度动态和国际化的复杂背景下仍然有能力将他们的能源系统由以化石燃料为基础的持续发电的集中式方式,转变为以数千个能源生产设施(风力、太阳能、生物质能等)的波动发电为基础的分散式系统。这就要求政治和监管方面要有明确的长远眼光,有详细的、定期修订的中期目标,并在短期内可以持续采取具体的调整措施来做到。

1、中国

经济发展与生态文明

中国继续增加对环境改善和清洁能源政策方面的重视程度。2017年10月“十九大”会上,中国宣布了两个世纪目标:到2035年全面建成小康社会的目标、到2050年建立一个繁荣、民主、文明、和谐的社会主义现代化国家。“十三五”规划还强调继续坚持“四个全面的战略”,并促进经济、政治、精神、社会和生态的平衡发展。

在中国,经济增长与能源发展密切相关。展望未来,中国正在向可持续经济发展模式转变,其中包括:能源系统转型和生态文明建设。

中国的整体能源战略包括几个方面。工业政策方面,“2025年中国制造”计划强调绿色科技,如可再生能源、电动汽车和先进的电力系统设备。短期发展方面,国家能源局(NEA)近期发布了2018年能源工作指导意见,强调转向低碳、清洁能源和清洁供热发展,同时限制煤炭的使用。此外,全国人民代表大会今年3月刚刚通过了政府机构改革计划,根据该计划,两个新成立的部门—自然资源部和生态环境部,将加强中央政府在这些领域的管理。

光伏迅猛发展

近年来,中国发展可再生能源,向能源结构多元化发展。从2005~2016年,可再生能源的比例从16%增至26%。向清洁能源系统发展是为了改善空气质量,应对气候变化,最终减少对化石燃料的依赖。

近年来,随着太阳能光伏发电装机的迅猛发展,风力发电装机容量增长速度有所回落。2017年,新增并网的风电装机容量下降为15.03GW,而两年前新增并网装机容量超过30GW,;而光伏新增并网装机容量超过53GW,使得累积装机容量超过2020年最低目标(105GW)的24%。

根据国家可再生能源中心年度旗舰出版物《2017年中国可再生能源展望》((CREO2017))中假设平均温度下降2℃的情况下,预计风电占一次能源供应总量的比例将从2016年的0.7%上升至2020年的4%、2035年的12.5%和2050年的21.8%。预计光伏发电将从2016年的0.3%上升至2020年的1%、2035年的6.5%和2050年的13.4%。

图2 中国能源系统转型的主要效果指标

能源转型趋势:中国、欧洲、美国

图3 中国2017年可再生能源展望2050年气温下降2°C中国一次能源供应总量预测

能源转型趋势:中国、欧洲、美国

表1:2025年、2030年至2050年风电和光伏占一次能源供应总量比例

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图4 2017年新增电力装机容量(GW)

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图5 2017年光伏和风电新增装机容量和发电量增量

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温室气体减排和能源系统改革政策的框架

减排和体制改革是过去二十年能源部门发展的两个重点。自从2001年“十五”规划起,中国就制订了严格的环境保护目标,并设置了切实的污染防治措施。

在“十二五” 规划期间(2011-2015年),中国制定了2020年温室气体排放强度目标,并通过市场和行政手段相结合来降低排放强度。国家发展改革委(NDRC)宣布在2011年启动碳市场试点。

在体制改革方面,2015年中国开始大力推进电力行业改革,以最终形成双边电力交易、电力现货市场和辅助服务市场。自全面改革以来,先后出台了六项配套政策,包括输配电价格改革、建立现货市场试点、建立电力交易所、形成双边市场(发电和效率)、开放电力零售市场、规范所谓工业自备燃煤电厂等。与电力部门改革相结合,国家能源局启动燃煤电厂灵活性改造试点项目,以便整合风电和光伏产生的间歇性电力。

图6 政策时间表

能源转型趋势:中国、欧洲、美国

从补贴向市场化发展的转变

中国致力于推进市场化机制,以实现向绿色和低碳能源转型。从2009年开始,中国一直依靠上网电价补贴来推动风电和光伏发电,中国可能转向可再生能源配额制度自从2017年推出了自愿交易的绿色证书制度。到2020年,全国非水电可再生能源的电力消费量将达到总电力消费量的9%,所有发电公司将生产9%的能源来自非水电可再生能源。2018年3月,政府开始收集关于强制性可再生能源配额机制的意见。主要反馈意见的企业包括电网企业、配电和电力销售企业,以及有自备电厂企业。

碳市场是另一种趋势。从2011年到2016年,中国已经在北京、天津、深圳、上海、湖北和广东等启动了7个碳市场试点。到目前为止,这些市场的配额主要是通过基准和标杆的方式进行分配,只有小规模的在进行交易。2017年12月正式宣布了全国碳市场,主要是在电力和供热行业,这些行业占煤炭总使用量的大部分。市场将在未来几年才开始正式交易,碳排放配额机制将继续得到推广。决策者希望碳价格在促进低碳转变方面发挥越来越重要的作用。

低碳发展的障碍

尽管中国长期目标无疑致力于实现低碳能源转型,但短期内仍存在诸多障碍。能源需求量继续快速增长,化石燃料短期内仍然是满足需求的关键。

此外,省级和国家目标之间的冲突是迫切需要解决的。大多数省份的煤炭产能过剩,省级官员对可能威胁到地方财政活力的改革仍持谨慎态度。这意味着双边合同、省级间电力交易和现货市场试点并不是促进经济调度必要的。人们一致认为,迄今为止的改革仍未突破中国分析人士所称的“省级壁垒”,这些壁垒阻碍了竞争和经济调度。

中国还在努力实施优先发展可再生能源的政策。例如,尽管中央政府制定了多项政策,规定风电和光伏的最短调度时间以及消除弃风和弃光问题,在2017年,风电和光伏的调度时间和弃风弃光情况都有所好转。但是一些省之间资源的整合仍然是一个严重问题。例如甘肃已经发展了大量的风电和光伏,它们的发电量无法被省内利用完,然而输电能力和可再生能源的调度能力相对滞后。

未来决策集权

2018年,国家能源局的工作重点包括绿色、低碳、创新驱动发展,提高能源供应质量、系统效率、缓解贫困、提供优质能源服务、加强能源部门管理、扩大国际合作。随着风电和光伏的价格下降,风电平价上网可能会在2020年到来,而光伏的平价上网或将在2025年前到来。电力市场改革应在改善清洁能源经济方面发挥重要作用。特别是,现货市场、辅助服务市场、省际和区域间传输的增加以及分布式能源有助于消除低碳能源面临的障碍。

行政管理层面也在发生着重大变化。2018年3月成立了两个新部门,即生态环境部(MEE)和自然资源部(MNR)。负责环境税收和碳排放交易工作的部门都将纳入生态环境部,帮助这些政策与其他环境政策相结合。同样,负责水、草地、林业和湿地资源的部门也将被纳入自然资源部,帮助调整这些地区的自然资源政策。类似部门的集中可以简化决策、监督和执行。

2欧盟

欧盟2030/2050年的长期能源目标

欧盟有雄心成为应对气候变化的主导力量。2014~2020年,欧盟将预算的至少20%投向了气候变化相关的活动,资金高达1800亿欧元。欧盟范围内的能源系统转型,比如实施共同目标政策和推进欧盟结构化整合,被视为经济脱碳的关键驱动力。

2009年10月,欧洲理事会制定了温室气体排放量的长期目标,2050年将比1990年减少80~95%。2014年10月,欧洲理事会同意制定更具体、更全面的2030年目标和政策目标(见下表)。这些目标旨在实现一个更具竞争力、更安全、更可持续的能源体系,并实现2050年长期温室气体减排目标。但是这些并不妨碍欧盟成员国实现它们自己更为宏大的目标。

表2 2030和2050年欧盟的能源目标

能源转型趋势:中国、欧洲、美国

欧洲能源政策的最新发展:冬季“一揽子”方案

欧盟正在努力建立一个欧洲内部能源市场,以制订总体框架满足能源在欧盟区域内自由流动(无技术和监管障碍)。这旨在增加竞争性,汇集所有成员国不同的能力,并改善能源安全和系统稳定性。

欧盟在能源转型中遵循辅助性原则的做法,可以作为中国面临挑战的范例和参照。欧盟作为中心实体,致力于制定和监测明确的共同目标,并确保总框架(市场结构、法规、基础设施等)能够朝着新能源体系的方向进行稳步发展。另一方面,成员国在考虑到它们各自的区域条件时,有权利和义务执行这些有助于实现共同目标的政策。

图7 普通立法程序后冬季“一揽子”方案的时间表

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