德國是世界上最早啟動能源轉型的國家之一,其能源轉型戰略、可再生能源政策等對包括我國在內的世界各國能源轉型產生了廣泛影響。本文對德國能源轉型近幾年情況進行跟蹤,期望對我國能源轉型提供借鑒。
一、最新進展
1、德國一次能源消費結構變化
2010年以來,德國一次能源消費整體平穩,基本保持在5億噸標煤以下水平,同時能源消費結構出現了一些明顯變化。煤炭消費比重先升后降,2010~2014年,煤炭消費比重從22.59%增至25.06%,隨后逐步下降至2017年的21.86%。油氣消費比重較為平穩,石油消費比重在32.8%和34%之間波動,天然氣消費比重近年來略有上漲,2017年達到23.33%。受“棄核”政策影響,核電比重持續降低,從2010年的10.74%降至2017年的6.04%。可再生能源消費比重不斷上漲,2010~2017年間從9.9%上漲至12.92%(見圖1)。
2、德國電力結構變化
2010~2017年,德國發電量基本維持在6200~6400億千瓦時之間,其中發電量結構出現了明顯的變化:一是煤電占比先升后降,2010~2013年為上升階段,煤電比重從41.96%增至45.53%,隨后逐步降至2017年的37.37%;二是天然氣發電比重先降后升,2010~2015年為下降階段,天然氣發電比重從14.4%降至9.8%,隨后逐步增至2017年的13.43%;三是核電比重持續降低,2010~2017年,核電比重從22.4%降至11.7%;四是可再生能源發電比重快速上漲,從2010年的16.73%增至2017年的33.41%,其中風電在總發電量中的比重由6.03%增至16.28%,太陽能發電從1.87%增至6.14%(見圖2、圖3)。
二、政策進展
2016年,德國通過了三項能源法案:《可再生能源法2017》、《新電力市場法案》、《能源轉型數字化法案》,標志著德國能源轉型進入新階段。
1、德國《可再生能源法2017》
自2000年出臺《可再生能源法2000》以來,德國政府多次對可再生能源法進行了修改,相繼在2004年、2009年、2012年、2014年以及2017年出臺了修訂版。《可再生能源法2017》除繼續重申2025和2035年的轉型目標外,還提出了控制成本和引入競爭定價機制等主要內容:
開始執行拍賣機制。一是由拍賣機制確定上網電價。可再生能源上網電價由政府制定的方式轉向主要由拍賣確定的方式。拍賣機制將覆蓋年度新增容量的80%。通過拍賣機制保證新增機組的成本效益和市場主體的多元化。二是2018~2020年,德國開始試行新的拍賣機制——技術中立拍賣,包含兩類:第一類是聯合拍賣機制,聯合拍賣陸上風電與太陽能發電,每年拍賣容量40萬千瓦。第二類是創新拍賣機制,要求發電技術能夠有益于電力系統的發展,年拍賣容量5萬千瓦。2021年及以后,聯邦政府將借鑒前期經驗,適時決定是否繼續執行聯合拍賣和創新拍賣機制,以及提出具體的拍賣規模。
控制年度新增規模。陸上風電,2017~2019年每年新增280萬千瓦,2020年以后新增290萬千瓦;海上風電2020年規模達到650萬千瓦,2030年達到1500萬千瓦;太陽能發電每年新增250萬千瓦;生物質發電,2017~2019年每年新增15萬千瓦,2020~2022年每年新增20萬千瓦。
對“業主到租戶(Landlord to Tenant)”模式進行補貼。這種模式是指,業主在屋頂安裝光伏,產生的電量直接被房屋住戶或房屋附近消費者直接使用,若電量未完全被消費者使用,允許出售給公共電網。直接消費的電量,業主可以享受一定的補貼;未消費直接上網的電量,將按照固定電價對業主進行結算。相比使用公共電網電量的消費者,此模式下的租戶(消費者)可以免交一系列費用,例如電量附加費、電網補貼費、稅費等。
2、德國《新電力市場法案》
《新電力市場法案》啟動了名為“電力市場2.0”的新一輪電力市場改革,以系統靈活性建設為中心,旨在適應能源轉型和高比例可再生能源發電的前景,以確保德國在棄核、去煤和可再生能源份額持續快速增長的趨勢下,實現經濟可靠的電力供應。法案的主要內容包括:
強化市場價格信號引導。新法案將強化自由競爭定價,價格由市場供需決定,允許市場供應稀缺時出現價格飆升,上不封頂,各州政府不得干預。通過價格信號引導市場參與者增加靈活性資源的投資。
強化電力供應和交易的規則約束。電力供應(零售)和交易商要保證電力供需平衡,按照對客戶的約定供給足夠的電量,差額部分要承擔平衡成本。
鼓勵靈活性資源競爭。設立市場機制,鼓勵各類靈活性資源之間的競爭,包括靈活性發電、需求側響應和儲能等。中長期內,電動汽車也將成為電力市場的靈活性資源。
改革市場備用機制。為實現2020年碳減排目標,法案建立氣候備用機制(Climate Reserve),把德國13%的褐煤機組轉為備用,隨后將徹底關閉。另外,網絡備用(Network Reserve)機制再次延期至2023年,網絡備用主要處理網絡阻塞,保持電壓穩定以及確保黑啟動的能力,也被稱為冬季備用。
提高市場透明度。建立國家信息中心和中央市場數據登記處(SMARD),為發電、消費以及其他市場主體提供高效決策支持。SMARD包含了德國所有的電力市場數據,包含發電裝機、發電量、消費量等。所有信息都可通過網站查詢。
另外,新的市場法案還提出了通過合理規劃減少電網擴建費用、減少市場準入障礙、建設電動汽車充電樁等內容。
3、德國《能源轉型數字化法案》
復雜的信息通信系統將在德國下一階段能源轉型中發揮主要作用,將成為德國最大的國家IT計劃。《能源轉型數字化法案》主要是推廣智能電表(Smart Meters)的安裝與使用,提供安全通訊平臺,能夠使電力系統符合能源轉型的需要。主要內容包括:
法案規定了各類用戶和發電設施安裝智能電表的時間。智能電表在2017年開始安裝,2032年前全部完成,具體安裝時間根據消費者的用電量、發電設施容量而定。比如,年用電量在10萬千瓦時以上的大用戶,2017年開始安裝,2033年前完成;6000~1萬千瓦時之間的用戶,2020年開始安裝,2028年前完成;年用電量6000千瓦時以下的用戶,可以選擇安裝智能電表。同時法案并根據用電量規定了年均費用限額,比如年用電量2000千瓦時以下的用戶,每年電表使用費不超過23歐元,4000~6000千瓦時的用戶使用費不得超過60歐元等。
保證數據安全。法案建立一種新的、有約束力的保護條款和技術指南,包含了精細的規則,對數據訪問的身份以及訪問的時間進行管理,以確保數據安全和相互之間操作的安全。
廣大消費者和用戶安裝了智能電表后,需求側可控制的用電設備等各種靈活性資源就可以被市場價格等信號調動起來,參與市場供需平衡,構成供給和需求雙向互動的電力系統,以應對高比例可再生能源發電前景下供給側的波動性。
三、產生的影響
1、對傳統發電企業的影響最大
德國能源轉型對傳統電力企業的沖擊最為顯著,主要體現在批發市場電價下降、傳統發電機組電量下降,以及企業經營業績下降等方面。
批發市場電價持續降低。可再生能源快速大規模發展,促使電力供給曲線右移,邊際電價持續降低,已經對傳統火電企業特別是邊際機組的生存構成嚴重影響。2008年以來,德國批發電力市場價格已經從最高點的80歐元/兆瓦時下降至2015年的32歐元/兆瓦時左右,而批發市場出現負電價的總時間也上升到126小時(見圖4)。
大型發電集團核電與煤電發電量持續下降。2011~2015年,意昂集團核電發電量從454億千瓦時降至375億千瓦時,降幅達到17.4%,萊茵集團核電發電量從343億千瓦時降至306億千瓦時,降幅達到10.8%。2015年,意昂集團煤電發電量從歷史峰值的308億千瓦時(2013年)降至160億千瓦時,降幅達到48.1%;萊茵集團煤電發電量從1052億千瓦時(2013年峰值)降至942億千瓦時,降幅達到10.5%。
企業經營業績受到嚴重影響。2011~2015年,意昂集團稅息折舊及攤銷前利潤(EBITDA)從92.93億歐元降至75.57億歐元;歸屬股東凈虧損從22.19億歐元增加至69.99億歐元;市值則從318億歐元降至174億歐元。2011~2015年,萊茵集團EBITDA從84.6億歐元降至70.17億歐元,降幅達17.1%;歸屬股東凈利潤從18.06億歐元降至-1.7億歐元;市值從166億歐元降至70億歐元。
2、部分工業用戶享受到了轉型紅利
從2003年開始,德國開始對高耗能行業實施可再生能源附加豁免,目的是應對國際同行業的競爭壓力,防止鋼鐵、煉鋁、水泥等能源密集型行業移至海外。近幾年,德國政府進一步擴大了可再生能源附加豁免企業的范圍。2015年,終端消費者平均繳納6.4歐分/千瓦時可再生能源附加費,但是在豁免政策下,高能耗行業僅僅繳納極少部分附加費。2015年,德國享有可再生能源附加費豁免的企業達到了2461家,用電量占18%,但是僅僅繳納了德國全部可再生能源附加費的0.3%。這些大用戶可以直接從電力批發市場購電,事實上受益于批發電價持續下降的轉型紅利。
3、對居民家庭開支的影響并不明顯
德國可再生能源發電量持續上漲,但是居民電價上漲幅度相對較小。如圖5所示,2010~2017年,德國可再生能源發電量迎來大規模增長,從1048億千瓦時增長至2166億千瓦時,漲幅達到了106.6%。然而居民電價卻呈現小幅上漲態勢,從23.69歐分/千瓦時增至29.28歐分/千瓦時,漲幅僅為23.6%。值得注意的是,2013年開始居民電價基本呈平穩態勢。另外,居民電費占總支配收入比例較小。2015年,普通居民家庭電費僅占家庭可支配收入的2.3%,接近1998年1.78%的水平,其中為支持能源轉型而承擔的可再生能源附加占比更小。
四、德國能源企業的積極應對
1、傳統電力企業被迫戰略重組
如前文所述,德國能源轉型沖擊最大的是以意昂集團和萊茵集團為代表的傳統電力企業。2014年以來兩家企業被迫進行戰略轉型,先是將傳統業務和新業務進行戰略拆分,2018年進一步資產重組。
企業內部拆分。2014年,意昂集團開始戰略拆分,分成新的意昂集團和Uniper公司。新意昂集團注重新興產業的發展和用戶需求,業務集中在可再生能源、配售電以及面向用戶的解決方案等方面。Uniper公司承接傳統業務,主要包括常規能源發電、大宗能源商品交易(電力、碳排放配額、天然氣、煤炭等)、儲氣、工程服務等方面。
2015年,萊茵集團開始戰略拆分,分成新的萊茵集團與Innogy公司。2016年,可再生能源、電網設施建設與運營,以及售電業務等劃入Innogy公司,并在年底成功上市。新萊茵集團繼續專注傳統發電業務與能源交易業務。與意昂集團不同的是,萊茵集團將新興業務劃入了新成立的公司,意昂集團則是將傳統業務劃入了新成立的公司。
企業間資產互換重組。為進一步推動專業化分工,提升競爭力,2018年3月,意昂集團與萊茵集團共同宣布了資產重組計劃。股權方面,意昂集團收購萊茵集團持有的Innogy公司76.8%的股權和15億歐元現金,萊茵集團將獲得重組后意昂集團16.67%的股權。
業務方面,萊茵集團保留Innogy公司的可再生能源發電和儲氣業務,并接手意昂集團的可再生能源發電資產,意昂集團則接管Innogy公司的配電網和售電業務。整個資產互換交易預計于2019年底完成。重組后的意昂集團將專注于配售電業務,并為客戶提供綜合解決方案,包括咨詢、能源管理、提高效率、靈活性和儲能、分布式發電以及電動汽車服務等;萊茵集團將成為歐洲第二大風力發電商和第三大綠色發電商。
2、新主體和新業務應運而生
能源轉型為電力企業帶來沖擊的同時,也帶來了眾多新的發展機遇和業務創新。
能源云平臺公司快速發展。德國Next Kraftwerke公司2009年成立,主要從事虛擬電廠運營與電力交易,并在能源轉型中獲得了較大收益。該公司通過數字化、物聯網、云平臺等技術,將分布式能源進行“集成”,包括中小型光伏、儲能、用電設備等,為市場提供電量和需求側響應等靈活性服務。值得注意的是,該公司并不擁有發電資產,2016年收入2.83億歐元。截至2018年4月,該公司連接了5477個裝置,容量458萬千瓦,其中靈活性資源100多萬千瓦。目前,重組后的意昂集團也開始了虛擬電廠、靈活性服務等新興業務。
電池儲能應用爆發。目前,德國每出售2個家庭光伏發電設施,就有1個是和電池儲能捆綁應用的,一些地方州比例更高,如巴伐利亞州約90%光伏配儲能。截至2018年8月,德國已經銷售了10萬套家庭電池儲能系統,而這個市場在5年前還不可想象。在大型風電和光伏發電廠,儲能也開始廣泛應用。
電動汽車充電服務推動交通電氣化。在歐洲,主要汽車公司都已公布其電氣化戰略,一些國家也宣布了禁售燃油車的時間,交通電氣化成為能源轉型的下一個重點。為順應這個趨勢,各大油氣公司、電力公司,以及新主體紛紛進入電動汽車充電服務領域,其中就包括重組后的意昂集團。
五、主要啟示
德國能源轉型擁有廣泛的民意基礎。德國能源轉型源于上世紀七八十年代自下而上的能源民主化運動,擁有廣大的民意基礎。因此無論何種執政聯盟上臺,都堅持推動了轉型進程。應對氣候變化、棄核、減少對化石能源依賴、促進創新和經濟增長是德國能源轉型的主要驅動力。根據德國能源轉型戰略目標,2022年完全棄核;2050年德國溫室氣體排放將比1990年減少80%~95%,可再生能源占終端能源消費比重達60%,一次能源消費總量比2008年減少50%。目前,德國正在討論煤炭逐步退出的時間表。
與時俱進不斷完善法律法規和市場環境。能源轉型是一個長期的歷史進程,為確保能源轉型順利實施,德國政府根據最新形勢不斷完善法律法規和市場環境。德國政府多次對可再生能源法進行修改完善,一方面不斷調整能源轉型戰略目標,另一方面不斷調整完善保障可再生能源發展的體制機制,控制能源轉型成本。另外,《新電力市場法案》與《能源轉型數字化法案》則是結合形勢需要,圍繞系統靈活性進一步改革競爭性的電力市場,推進能源系統的數字化和智能化,助力能源轉型順利實施。
清晰的電價體系是支撐能源轉型的基礎。清晰的電價體系對德國能源轉型意義重大。德國終端電價由供電成本、過網費、稅費、可再生能源附加費、熱電聯產附加費等組成,各項費用都有相應法律征收依據。各類用戶間沒有交叉補貼,德國能源轉型并沒有影響其制造業的國際競爭力,相反德國的制造業事實上受益于能源轉型。
上游的價格波動可以直接傳導至下游用戶。以居民電價為例,2013~2017年,雖然可再生能源附加費以及過網費等有所上漲,但是居民電價卻未顯著上漲,主要原因之一是上游批發電價的下降直接傳導至下游用戶。
《新電力市場法案》進一步強化了市場價格信號對供需和投資的引導,即電價由市場供需決定,統一出清,允許市場供應稀缺時出現價格飆升,上不封頂;當然,批發市場也會在供過于求時出現負電價,強化對供給、消費和各類需求側資源的引導。
順應轉型發展新興業務是企業必由之路。當前,德國能源轉型已進入新階段,開始向電力行業以外的其他行業推進。實現2050年轉型目標,意味著交通、建筑及工業等領域都要實現近零排放。為應對能源轉型已經產生的沖擊,順應未來的轉型趨勢,德國傳統能源企業紛紛發展新興業務。比如意昂集團經過戰略拆分和與萊茵集團的資產互換之后,業務聚焦于配售電業務和為客戶提供綜合解決方案,包括咨詢、智慧能源管理、提高效率、靈活性和儲能、分布式發電以及電動汽車服務等。