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德国发展分布式能源的经验和启示

日期:2023-12-27    来源:南方能源观察  作者:南正言

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2023
12/27
09:04
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关键词: 储能系统 储能行业 储能产业

大力发展风电、光伏等新能源,加快清洁能源替代化石能源,是世界各国应对气候变化挑战的重要举措。德国的能源转型长期处于国际领先地位,是新能源渗透率最高、分布式能源使用最广泛的国家之一,其分布式能源的发展经验值得我国学习借鉴。

01.发展分布式能源是德国推动能源转型的重要抓手

德国是欧洲乃至全球倡导能源转型最积极的国家。近年来,在气候变化、能源安全和反核运动的综合推动下,德国能源绿色低碳转型进程进一步加速。2020年,德国可再生能源发电量占比达到49.3%,大幅超出原定的“可再生能源占比达35%”的目标。2022年12月,欧盟委员会批准了德国政府对《可再生能源法》的修订,以及总预算约为280亿欧元的支持计划,旨在实现德国2030年可再生能源发电占比达到80%、2045年实现碳中和的发展目标。

德国将发展分布式能源作为促进能源转型的重点布局方向,其中,开发利用分布式光伏是发展分布式能源的主要方式。德国政府自2009年起鼓励用户安装光伏发电系统实现自发自用,到2017年,德国已有1/3的家庭在房顶上安装太阳能电池板。近年来,受俄乌冲突等地缘政治因素影响,全球能源市场价格波动加剧,欧洲国家电价大幅上涨,终端用户对保持用电成本长期稳定、实现用能自给自足等提出更高诉求,驱动分布式光伏产业迅猛发展。相关数据显示,过去四年,德国户用光伏储能系统安装量增长了5倍,独立户用光伏系统安装量增长了4倍;截至2023年5月,德国已安装超过300万套光伏发电系统,光伏总装机容量超过70GW,光伏发电可以满足超过10%的电力需求。

02.德国支持分布式能源发展的主要做法

德国在发展新能源方面处于欧洲领先地位,是全球推广分布式光伏发电最成功的国家之一。为支持分布式光伏发展,德国在价格补贴、市场机制、商业模式、土地利用等方面提供了诸多有益经验,具有很强的借鉴意义。

(一)价格支持政策

德国政府为分布式能源发展提供长期、稳定的价格支持,先后实施固定上网电价补贴(FIT)、溢价补贴(FIP)、可再生能源发电招投标机制等激励政策,有效促进了分布式能源快速发展。自1990年起,德国政府长期为户用光伏提供稳定的资金补贴支持;2000年,形成了以固定上网电价为主的可再生能源激励机制,以长周期(最长20年)补贴机制推动德国光伏产业长足发展;2009年起,德国政府鼓励用户发电自用,对自用电量进行补贴;2013年,为支持光伏储能项目建设,德国政府出台了光伏储能补贴政策,为储能设备提供投资额30%的补贴。此外,德国允许通过低息贷款、现金补助等方式支持户用光伏配储,为分布式光伏电站提供更多融资渠道。

(二)市场支持政策

德国形成了以平衡结算单元(又称“平衡基团”)为核心的电力电量平衡机制和调度交易模式,一个平衡结算单元可以包括发电企业、售电公司、电力用户等,市场成员优先与平衡结算单元内的其他主体进行交易。一个平衡结算单元内,由平衡责任主体(BRP)负责确保每15分钟内电力的供需平衡。当平衡结算单元内部无法平衡时,可以和其他平衡结算单元进行电力交易,否则就要接受对导致电网供需不平衡的罚款。目前德国共有1.1万个平衡结算单元,平衡责任主体通常由售电公司、发电企业、负荷聚合商等担任。输电系统运营商(TSO)通过组织平衡市场、实施“再调度”等方式调节不平衡电量,以保证系统供需平衡和运行安全,充分促进分布式发电资源就近消纳。

(三)商业模式创新支持政策

分布式能源单体容量小、数量多、布点分散,出力间歇性、波动性、随机性显著,虽具有灵活性潜力,但难以直接为系统提供调节服务。为促进分布式能源高效消纳,德国基于以平衡结算单元为核心的市场模式,充分发挥虚拟电厂的作用,为提升系统灵活性、优化分布式能源发电管理提供解决方案。在德国,参与虚拟电厂的主体包括连接到配电网或终端用户附近的中小型分布式能源,以分布式发电为主,也包括需求侧资源、储能等。虚拟电厂通过整合气象预测数据、负荷数据等,进行出力功率预测、负荷预测并开展智能决策,将独立的分布式能源资源捆绑到发电资产组合中,通过中央信息技术系统实现对分布式能源的有效聚合和集中调控。当前,德国虚拟电厂的商业模式已经较为成熟,以德国最大的虚拟电厂运营商——Next Kraftwerke为例,其盈利渠道包括向可再生能源发电企业提供出力监测等服务、向电网侧提供调峰或调频服务、实施需求响应以获取收益等。

(四)土地利用支持政策

德国致力于为分布式光伏项目建设争取足够的土地资源。2022年,德国联邦经济和气候保护部(BMWK)公布专项支持计划以推动可再生能源发展,提出利用农用土地和农用沼泽地发展光伏发电。比如,优先考虑利用封闭或被污染的空地(如某些工业和军事用地以及高速公路和轨道路基两侧的小块闲置土地)来安装光伏发电设施;鼓励在农用土地上安装农地光伏设备,在确保生态环境不受损害的前提下,使农业用地在发挥农耕作用的同时也可以用来发电,实现“一地两用”;将部分农用沼泽地纳入建设光伏发电的用地范畴等。

03.对我国分布式能源高质量发展的启示

近年来,我国分布式能源发展迅速,分布式光伏已经成为新能源增长的“主力军”。作为应用场景最灵活、最丰富的新能源利用方式,分布式能源必将在我国碳达峰碳中和进程中扮演更加重要的角色。当前,分布式能源发展仍面临可开发空间不足、并网接入消纳困难、尚未形成成熟的市场机制和稳定的盈利模式等难题,需要进一步完善相关政策,推动分布式能源高质量发展。

(一)发挥价格信号作用,推动屋顶光伏等分布式能源形成有序发展格局

综合考虑工商业分布式光伏、户用光伏、分散式风电等不同分布式能源所处的发展阶段,差异化实施并动态调整补贴政策,探索通过竞争性拍卖等方式确定分布式能源补贴强度。建立健全分布式光伏、分散式风电等新能源上网电量市场化价格形成机制,初期推动以差价合约(CFD)方式参与市场,保证分布式能源获得合理、可预期的投资收益。将分布式光伏、分散式风电纳入绿电绿证市场,充分体现新能源的环境价值。

(二)加强平衡责任管理,强化局部电网投资,确保分布式新能源有效消纳

完善分布式光伏、分散式风电等新能源参与市场的交易规则,妥善处理大规模分布式新能源接入后的就地就近平衡责任。对于分布式新能源产生的发用电偏差,以及由此带来的电力平衡成本,由供应方或需求方根据市场价格进行责任补偿。有序推进配电网改造升级,实施局部电网扩容改造,提升关键断面送出能力,满足分布式新能源的规模化接入和高效消纳。

(三)鼓励商业模式创新,培育专业化的市场运营商以保障系统安全稳定运行

积极推动商业模式创新孵化,培育多元化的盈利模式和运营机制,推动以虚拟电厂、聚合商等方式整合分布式发电、储能、可调节负荷等各类资源。聚合体内部可结合资源特性、用户需求等,个性化定制内部交易品种,允许双边交易、摘挂牌等交易方式,对内提供灵活多样的供需资源匹配服务。同时,聚合体对外作为单一市场主体参与批发市场,包括参与现货电能量交易、开展需求侧响应、提供电力辅助服务等。

(四)创新土地利用机制,推动分布式能源开发建设土地集约化、高效化利用

统筹土地利用和新能源开发,引导分布式能源开发建设因地制宜、因业制宜。有效利用建筑屋顶、院落空地、田间地头、设施农业用地、集体闲置土地等,挖掘更多可开发利用空间。积极推动分布式能源与农业、渔业活动等有机结合,在显著提高土地利用效率、保障生态环境不受影响的同时,为用户提供相对稳定的额外收入来源,推动构建分布式能源综合利用新业态,形成多元产业互补发展的良好格局。

(南方电网公司政策研究部魏俊杰、周杨、王彬、欧阳邵杰,南网能源院尚楠对本文亦有贡献)


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