“能源轉型”(德語Energie-wende)一詞最早可能出自1980年德國科學院出版的《能源轉型:沒有石油與鈾的增長與繁榮》報告。該報告呼吁徹底放棄核電和化石能源。這一觀點最初受到強烈反對,但后來逐漸變成德國能源政策的基本內(nèi)容。2002年之后,“能源轉型”的含義逐漸演變?yōu)?ldquo;轉向分布式可再生能源和能源效率”,并提出最終目標是建立100%基于可再生能源的能源體系。
德國能源天然條件并不好,除煤炭儲量相對豐富外,石油和天然氣基本依賴進口,總體能源自給率約為30%。為此,德國很早就提出向可再生能源轉型的方向和發(fā)展目標,并取得較好效果。截至到2014年,德國電力消費中27.8%來自可再生能源,一次能源消費中有11.9%由可再生能源提供(含水電和垃圾發(fā)電)。值得注意的是,德國可再生能源發(fā)展“成績”是在資源條件并不突出的情況下實現(xiàn)的。以光照條件為例,德國太陽能輻射量很低,光伏發(fā)電的年滿負荷運行小時數(shù)只有800小時左右,僅為美國的50%。因此,德國當前的能源轉型成績和經(jīng)驗為世界廣泛關注。為了更為全面和深入地理解德國當前能源轉型,本文從德國能源轉型的“大背景”出發(fā),以近期(2020年)轉型目標為標尺,對其轉型進展進行全面評估。
能源轉型背景
從大的歷史視角看,到目前為止,人類社會經(jīng)歷和正在經(jīng)歷的能源轉型有兩次:第一次是植物能源向化石能源轉型,第二次是化石能源向非化石能源轉型。目前,歐洲主要國家的能源轉型處于邁向“第二次能源轉型”的入口。這一轉型啟動與發(fā)生,首先是隨著水能、風能、太陽能、生物質能等現(xiàn)代能量“原動機”的發(fā)明和應用推廣而逐漸展開的。然而,自21世紀初以來,隨著人類對溫室氣體導致全球變暖機制及其危害認識的深化,第二次能源轉型從一個“自發(fā)展開”的過程轉變成“自覺推動”的進程。在這一大背景下,德國能源政策從單純追求“能源供應安全性”轉向抑制全球變暖,并把大力推動可再生能源發(fā)展作為防止全球變暖的最重要路徑。
德國能源政策的這一轉變,是其根據(jù)自身的能源供需狀況變化做出的理性選擇。具體包括兩個方面原因:
一是德國主要化石能源消費進口依存度居高不下。德國傳統(tǒng)能源資源特點是“富煤缺油缺氣”(煤炭資源豐富,石油資源基本沒有,天然氣資源非常稀少)。因此,石油和天然氣需求長期依賴進口。20世紀90年代以來,德國石油和天然氣消費對外依存度長期居高不下。1990-2013年,德國石油進口依存度一直在94.6%-100%波動,且沒有明顯下降跡象。同期,天然氣進口依存度雖比石油低,但增長趨勢明顯,從1990年的75.6%增至2013年的86.8%。
油氣進口依存度長期居高不下,給德國能源安全帶來很大壓力,如何減少油氣進口,提高能源安全就成為其能源政策長期主導目標,同時也使大力推動可再生能源發(fā)展—以可再生能源替代化石能源,推動能源轉型的迫切性日增。正是在這樣的能源供需狀況變化背景下,德國自20世紀90年代初以來,啟動了政策驅動可再生能源發(fā)展之路。不過,德國把“推動整個能源體系向可再生能源轉變”確定為國家戰(zhàn)略,并制定了能源轉型的目標,是在2009年以后逐漸形成的。
二是德國能源總消費和人均消費自20世紀80年代初進入減量階段。大致在20世紀80年代初,德國能源消費開始進入減量階段。1965-2013年,德國一次能源消費以1979年為界,分為遞增和遞減兩個階段。1965-1979年,一次能源消費從2.56億噸油當量增至3.71億噸油當量,年均遞增2.7%;1979-2013年,一次能源消費從3.71億噸油當量減至3.25億噸油當量,年均遞減0.4%。
德國石油消費和一次能源消費的變化趨勢相一致,且遞減趨勢更為明顯。1965-1979年,德國石油消費從8630萬噸增至16320萬噸,年均遞增4.7%,超過同期一次能源增長速度;1979-2013年,石油消費從16320萬噸減至11210萬噸,年均遞減1.1%,遞減速度超過同期一次能源。相比之下,同期德國天然氣消費依然處于遞增階段。1965-1979年,德國天然氣消費從260萬噸油當量增至5240萬噸油當量,年均遞增23.9%;1979-2013年,天然氣消費從5240萬噸油當量增至7530萬噸油當量,年均遞增1.1%??梢姡瑥?979年以來,德國天然氣消費雖然增長速度大大降低,但遞增階段遠未結束。而且,隨著德國可再生能源轉型的推進,其天然氣消費甚至還會再次進入一個加速發(fā)展階段。
總之,德國一次能源消費和石油消費進入“總量遞減”和“人均遞減”階段,為推動可再生能源替代化石能源提供了良好的外部條件。
能源轉型目標確立
德國當前能源轉型的目標,是在推進可再生能源發(fā)展過程中逐漸提出和最終確立的。換句話說,德國不是一開始就提出可再生能源發(fā)展的宏大目標,而是首先確立了大力推動可再生能源發(fā)展方向,然后在一個漸進的過程中逐步提出分項、分階段目標,從而使目標更具現(xiàn)實性。由于德國1991年頒布的《強制輸電法案》對可再生能源發(fā)展的推動效果非常有限。1998年,德國修訂《強制輸電法案》,引入“雙限額”規(guī)定,即電力供應商購買可再生能源電力比例最高不超過其總供電量的5%,特定地區(qū)享受溢價補貼的可再生能源電力,占該地區(qū)總供電量的比例不超過10%。同時,德國政府還實施了重點可再生能源工程項目。比如,1999年1月,德國政府在歐盟推出歐洲“百萬太陽能屋頂計劃”戰(zhàn)略框架下,宣布實施持續(xù)5年的“10萬太陽能屋頂計劃”,聯(lián)邦政府為該計劃提供4.6億歐元財政預算。這些法案和項目對推動德國風力發(fā)電和光伏發(fā)電的發(fā)展起到了積極作用。
2000年,在德國北部地區(qū)可再生能源比例幾乎都達到了上限10%后,《強制輸電法案》的“雙限額”規(guī)定從風力發(fā)電的促進因素,變成進一步發(fā)展的障礙。為此,德國2000年頒布推動德國可再生能源全面發(fā)展的《可再生能源優(yōu)先法》。該法確立德國推動可再生能源發(fā)展的基本法律框架和政策措施。后來該法經(jīng)過多次修改,在2009年修訂版中正式提出,到2020年前可再生能源在電力消費中的占比達到30%。
除電力領域外,德國推動可再生能源發(fā)展的措施還拓展到交通、供熱等主要耗能行業(yè)。2007年12月,德國修改燃氣使用相關條例,設定了到2020年和2030年生物甲烷在德國燃氣需求中的比例分別是6%和10%的發(fā)展目標。2008年德國制定《可再生能源供熱促進法》,提出可再生供熱發(fā)展目標,即到2020年可再生能源占供熱用能比重在14%以上。同時法律還規(guī)定了各種補貼和激勵措施。
德國能源轉型目標的確定,還受到歐盟層面法律和政策影響。2007年3月,歐洲議會將2020年歐盟可再生能源在全部最終能源消費中的占比目標設定為20%,其中德國的目標被設定為18%;將所有成員國生物燃料占全部歐盟運輸用汽、柴油消費的最低比率設定為10%。2007年6月,由德國主持的G8峰會原則同意,到2050年全球二氧化碳排放總量相比1990年將下降50%。
2010年9月,德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術部在《能源方案》報告中,闡述了德國中長期能源發(fā)展思路,明確了到2050年實現(xiàn)“能源轉型”的發(fā)展目標。2011年福島核事故后,德國政府做出永久放棄核電的決定,正式提出將“能源轉型”作為其能源政策的主導方針。
總之,德國關于能源轉型的一整套國家長期目標基本在2010-2011年達成一致。其目標不僅僅具體或者與前面所提出的一致,而且有的目標在以前基礎上有所提高。德國能源轉型目標包括溫室氣體減排、能源效率(即能源消費減量)和可再生能源發(fā)展三個方面內(nèi)容。可見,推動可再生能源發(fā)展是德國能源轉型的重要內(nèi)容,但不是唯一內(nèi)容。概括地說,德國能源轉型的總體目標是,到2050年,溫室氣體排放相對于1990年水平減少80%-95%,一次能源消費總量比2008年減少50%,電力需求量比2008年減少25%,交通行業(yè)能源消費量比2005年減少40%,可再生能源占電力消費比重達到80%以上,占終端能源消費比重達到60%以上。最終實現(xiàn)化石能源主導的能源體系向可再生能源體系轉變。
2020年能源轉型目標進展評估
德國雖然在2010-2011年才正式將“能源轉型”作為國家戰(zhàn)略和能源政策的主導方針,但2000年《可再生能源優(yōu)先法》就已經(jīng)構建了推動能源轉型的法律框架和激勵措施,極大地推動了德國以風電和光伏發(fā)電為代表的可再生能源快速增長。我們對照德國能源轉型的2020年的階段目標,從可再生能源發(fā)展、能源效率和溫室氣體排放三個方面來討論能源轉型的進展。
首先,可再生能源目標完成2/3以上。2000年以來,德國可再生能源發(fā)展進入快速增長階段。作為可再生能源發(fā)展的兩個重要轉型指標,可再生能源占電力消費的比重和可再生能源占終端消費的比重,目前已經(jīng)完成2020年目標的2/3以上。
一是可再生能源電力消費份額目標完成近80%。20世紀90年代以來,德國可再生能源發(fā)電增長很快。1990年,包括水電、風電、光伏發(fā)電、生物質發(fā)電和其他可再生能源發(fā)電總量為19億千瓦時,到2014年猛增至161億千瓦時,24年增長7.5倍,年均增長9.3%。此相對應,德國電力消費中可再生能源份額也快速提升,從1990年的3.4%增至2014年的27.8%。2015-2020年,德國可再生能源在電力消費中的份額只需要每年以3.9%速率增加,就能完成2020年35%的目標。二是終端能源消費的可再生能源份額目標完成近67%。與可再生能源發(fā)電相比,終端能源消費中可再生能源份額增加速度相對平穩(wěn),2004年以來沒有出現(xiàn)加速增長跡象。2004年,終端能源消費中,包括電力、交通、供熱等用能部門中,可再生能源占比為5.7%,2013年這一比重增至12%,7年翻了一倍多。與2020年18%的目標值相比,目前轉型目標的實現(xiàn)程度是66.7%。如果德國在2020年之前要實現(xiàn)終端能源消費中18%的可再生能源份額的目標,相當于在2015-2020年,可再生能源在終端消費中的比重年均增加0.9百分點。根據(jù)2004年以來的發(fā)展情況看,2020年實現(xiàn)這一目標問題不大。三是供熱與交通部門的可再生能源增長乏力。除電力外,供熱和交通是終端能源消費的兩個重要部門。然而,這兩個部門的可再生能源發(fā)展與電力部門形成鮮明對比。從熱力部門的可再生能源占比變化看,1990-2000年,從2.1%增至4%,接近翻番;2000-2009年則再翻一番,從4%增至8.5%。然而,從2009-2014年,熱力部門可再生能源占比開始進入緩慢增長期,5年份額僅增加了1.4%,達9.9%。雖然這一數(shù)值已完成了2020年供熱部門可再生能源目標的70%,但進一步增長乏力的態(tài)勢不容忽視。