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實現德國類似的高比例可再生能源并網,中國得先解決市場設計

2020-11-10 12:57上一篇:生態領域專家贊揚中國推進生態文明發展 |下一篇:沒有了

電力市場化改革、可再生能源消納、補貼難題、競價時代、平價網際網路……這些早已淪為今年以來中國能源轉型的關鍵詞。隨著電改的前進,可再生能源政策也大大經常出現階段性變化,從去補貼到競價網際網路,這些能源轉型的階段性問題在2012年左右德國都曾多次面對。而德國的前置作業是在要求能源轉型后,于2012年首先成立Agora Energiewende,作為一家坐落于德國柏林的能源轉型智庫,其核心工作議題是如何在德國、歐洲以及全球構建能源系統的低成本有效率的轉型。目前,Agora智庫現有40名工作人員,來自有所不同專業背景的工程師、經濟學家與政治學家。智庫另設理事會作為指導機構,包括來自學術界、民間團體、企業部門以及政府的代表。

實現德國類似的高比例可再生能源并網,中國得先解決市場設計

智庫由墨卡托基金會(the Stiftung Mercator)與歐洲氣候基金會(the European Climate Foundation)牽頭資助,除研究辯論本國的能源問題不切實際方案,還與別國就能源轉型涉及問題交流協商。日前,來中國參與國際能源變革論壇的Agora智庫負責人Patrick Graichen及項目總監Mara Marthe Kleiner拒絕接受eo采訪,10月初他們牽頭德國國際能源合作機構(GIZ)與國家可再生能源中心牽頭公布了針對中國能源轉型的專題報告《中國能源轉型之星》(A Star for China’s Energy Transition)。三年前他們曾就歐洲電力市場統合與可再生發展展開工作調研,并公布《電力市場之星》(The Power Market Pentagon),此次對中國轉型的研究延用了其中的基本概念,并從實際抵達,使其合適中國國情。在他們顯然,中國近期的政策改革朝著準確的方向發展,如早已開始了廢氣交易試點項目,可行性制定了可再生能源配額制度,并接納創建電力現貨市場的必要性。但是,還有一些基本挑戰仍尚待解決問題,還包括燃煤發電的生產能力不足、不靈活性的調度系統、數據透明度缺少 。因此,他們公布了一份中國版的能源轉型報告——Agora給中國能源轉型的5條建議,協助決策者以穩健和連貫的視角看來各種政策工具和新興的部門市場,考慮到政策間相互依存性,防止不完全一致,并保證系統的可靠性和經濟性。我們從電力市場設計談及可再生能源激勵機制,采訪雖然較短,也許不會賺到你10分鐘的讀者時間,但知道十分有一點你稿子讀過,你不會找到,好的建議從來不嚴肅,平砍問題核心。關鍵詞:電價下跌“能體現電力確實成本的價格就是好的價格”“非能源密集型產業成本問題不出電價,而是人工等其他因素”eo:每個電力市場中的參與者都關心價格,今年夏天,歐洲電力市場的現貨價格大上漲,這其中有氣候的原因,但也有一些市場設計的原因,市場設計如何影響電價?Patrick Graichen:歐洲雜貨電力市場價格基本上各不相同三件事,全球煤炭價格,其次是天然氣價格,第三是碳價。所以今年夏天我們看見二氧化碳價格從每噸五歐元下跌到每噸二十歐元。我們也看見全球化石燃料價格再度回落,煤炭市場仍然在衰退,油價仍然在下跌,這是主要原因。所以燃煤電廠的成本更高,然后造成市場價格更高。市場設計的基本原理是發電廠的邊際成本要求雜貨電力市場價格。這是整個市場設計的核心。電價總是隨著運營成本而波動,當煤價或碳價走高時,運營成本不會更高。eo:彭博社的一個報導聲稱,電價下跌給德國的一些中小企業帶給的壓力也非常明顯。Patrick Graichen:實質上最后消費者的價格并沒過于大的轉變,如果雜貨電力市場價格上漲,可再生能源附加費上升,因為可再生能源必須分擔其成本,以及當市場價格上漲,附加費上升。因為你告訴例如市場價格是5美分,而可再生能源發電廠必須7美分,那么附加費就是2美分。如果市場價格是3美分, 那么附加費必須高達4美分。因此最后的消費者價格也沒那么大的變化,雜貨電力市場價格也各不相同。所以實質上德國的小企業面對問題并不大,大部分成本非常平穩。eo:但中小企業必須為電價下跌繳納更加多費用,一些企業指出這對他們的業務構成威脅。Patrick Graichen:德國的能源密集型產業有成本問題,但我們早已減免了所有的稅收和附加費,這些企業早已擁有十分有競爭力的電價。其他非能源密集型產業的確電價很高,但對他們來說,電價在他們總成本的比重非常低,只有一到兩個百分點。其他因素,如人工或產品質量更為重要。這些報導所說的與事實有所進出。德國工業在Energiewende中依舊發展得不俗。顯然有人正在游說贊成附加費,因為他們指出這個價格太高,但德國工業的競爭力是歐洲最強勁的產業,目前我們的問題是這些企業缺少充足的勞動力,他們都在謀求雇用新的員工。eo:電價低企時,這些企業如何通過市場機制來對沖風險呢?Patrick Graichen:企業一般來說不會簽定長年合約,提早三到四年賣電。例如汽車制造商在投生產汽車的合約時,也不會同時出售生產汽車所需的電力,以此對沖生產成本的風險。eo:您指出在批發市場什么樣的價格是好的價格?Patrick Graichen:煤價、氣價和碳價是電力市場價格的脈搏,如果碳價需要反映二氧化碳的成本,那么市場體現出有的就是確實的電力成本。但現在20多歐元的碳價顯著高于二氧化碳的現實成本。eo:對價格高位是不是預估?Patrick Graichen:大多數建模分析師假設未來二氧化碳價格30歐元時,未來的電力市場價格在50到60歐元/兆瓦時。有意思的是,如果系統中有更加多的風和太陽能,由于風電和光伏的邊際成本為零,一年中風、光資源充裕時,雜貨電力市場的價格是零,而在沒風和太陽的時候,煤和燃氣發電主導價格時,價格有可能在70—80歐元/兆瓦時。這樣平均值下來的價格是50歐/兆瓦時,就有可能是未來的雜貨電價。關鍵詞:碳市場與電力市場的聯動機制“碳價越高,天然氣發電比煤炭發電越大不具競爭力”“碳價20甚至30歐元/噸,才是煤電成本的現實體現”eo:碳價也要求了雜貨電力市場的價格,如果要使這兩種機制需要協商運營,必須很高的碳價,但過去的幾年歐洲這兩個機制并無法很好鏈接,如何讓二者有效地運營,并保證它們在經濟上不切實際?Patrick Graichen:在牽涉到用于煤或天然氣發電時,碳價就起起到了,由于天然氣的碳排放是煤炭的一半,發電商會自由選擇增加煤和用于更好的天然氣。碳價越高,天然氣發電比煤炭發電越大不具競爭力。一年前歐洲碳市場的價格也只有3到5歐,價格很低且變動并不大。但現在情況再次發生了變化,碳交易中的證書數量增加,每噸碳有20歐元,煤的成本上升,每噸碳的價格超過20甚至30歐元時才是煤電成本的現實體現。但可再生能源卻不一樣,他們必須其他可信的收益來源。

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因為在雜貨電力市場中的邊際成本為零。但似乎你有投資成本,那么問題是你如何在電力市場中繳納這些投資成本,這只必須繳納運營成本,這就是為什么你必須一個分開的融資機制,有可能是相同網際網路電價(FiT,feed-in-tariff)或市場溢價(FiP,feed-in-premium)或其他額外機制來繳納他們的投資成本,德國現在通過拍賣會可以產生可再生能源的市場溢價。可再生能源行業最少必須10年平穩的收益,只有雜貨電力市場和碳價格有可能無法確保,因此可再生能源必須一些額外的政策,如競爭性招標(Auction)和相同網際網路電價,但對天然氣和燃煤發電來說,我指出將電力市場與廢氣交易結合不會很有協助。現在歐洲碳價正在下跌,德國的煤電廠也在大幅增加運營時間。eo:您如何看來未來五年歐洲市場的碳價?Patrick Graichen:大多數人指出未來五年歐洲的碳價大約為25歐元,也有人甚至說道可以超過每噸二氧化碳30歐元。關鍵詞:可再生能源棄電率“基于運營成本的價格機制起相當大起到”“數據半透明是德國有效地使可再生能源轉入市場的最重要原因”“獎勵靈活性的電源,保證系統可信、容量充裕”“德國的問題不斷擴大電網傳輸范圍,而中國的問題在于市場設計”eo:我們必須什么樣的價格機制來體現他們的真實情況?Patrick Graichen:基于運營成本的價格機制不會起相當大起到。風電和光伏的邊際成本為零,因此不會被優先調度,正是基于這樣的價格機制,德國的棄電率非常低。但德國的問題在于,雖然低比例的風電、光伏優先轉入市場,但一些區域的電網容量受限,沒充足的地下通道來運送電力。同時電力系統安全性平穩運營還必須往往必須化石燃料發電來獲取各種輔助服務,維持電網平穩。因此德國目前正在讓風力發電場獲取向電網獲取這種輔助服務。eo:風電如何獲取輔助服務?Patrick Graichen:電網一般來說必須一些備轉容量使其頻率平穩在50赫茲。當發電廠用于轉動可用時,它可以是一個風力發電廠,而不是化石發電廠。當有充足的風時, 風力發電場也可以獲取這種服務,只要有在線數據的預測,那么一般來說燃煤發電站能獲取的服務,風電也可以。eo:這可以替代多少化石燃料發電?Patrick Graichen:當電網必須轉動可用時,也必須很多有所不同的服務,其中一部分可以由風力發電廠已完成,其他可以通過儲能來已完成,如果將這些有所不同的服務融合一起,可以將化石電廠服務增加50%以上。所以德國早已解決問題了市場設計的問題,但我們仍在希望的是不斷擴大電網傳輸范圍,而中國的問題在于市場設計。Kleiner:對于這種電網來說,最重要的事情之一在于我們需要找到這些問題,這是因為德國的大量數據透明度很高。我們早已能預測第二天系統中享有多少可再生能源,在此基礎上,如何用于這些可再生能源,比如獲取輔助服務。我們根據天氣預報獲知2020-03-09 將從哪個發電廠取得多少風電,并且根據預測展開建模。最重要的是,這些數據都是公開發表半透明的,由TSO免費公開發表公布。這也是Agora明確提出的黃金法則第五點——半透明原則,事前掌控這些有關可再生能源的預測十分最重要。掌控的數據某種程度是用作長年預測,而是日前生產多少可再生電力。這就是為什么德國可以更加有效地使可再生能源轉入市場的原因,電網和電力市場互相關聯都掌控信息,這一點很最重要,中國在市場跟上方面做到得還不俗,但透明度顯然是技術上解決問題的先決條件。eo:但是在中國的情況下要簡單得多,Agora在報告中也提及電力安全性是電網運營商面對的僅次于問題。Patrick Graichen:所以如何取得供應的安全性,似乎在風電光伏嚴重不足時,必須化石燃料發電廠。問題在于如何向這些電廠收費。你可以通過容量市場為可用功能獲取容量鼓舞。最重要的是,如果你自由選擇容量機制,不能鼓舞具備靈活性的容量,如果仍然運營不靈活性的容量,當風光滿負荷運營時,就不會再次發生風電光伏的棄電,因此不能鼓舞靈活性的化石燃料容量,這樣它就不會在風較小的時候啟動,風大時就不會關閉。但是你可以做到一個容量機制,德國沒使用容量市場而是用戰略可用機制。eo:不久前我看見一份報導,歐盟擔憂國家介入的容量機制不會危害自由競爭,所以此前仍然企圖容許歐盟成員國發展容量市場。Patrick Graichen:在歐洲,一些國家使用容量市場,還有一些國家使用容量可用,他們并且有有所不同的理念,并且長年爭辯哪一種機制更佳。 歐盟委員會為了保證這些方案不是補貼計劃,給發電廠獲取比實際必須更好的錢,因此他們必須監管可用容量謹防不足,并且確保競爭,他們不容許市場有過于多可用容量。但是我不確認這篇報導的明確爭議點是什么,對歐盟委員會來說,有可能指出成員國的容量儲備太高。eo:風電成本及其網際網路電價在持續上升,如何將較低的成本傳送到最終用戶的電價?Patrick Graichen:我們現在要繳納的可再生能源附加費是雜貨電價乘以所必須的可再生能源的相同費率,如果可再生能源相同費率比雜貨電價低廉,那么附加費為零;如果低于批發市場,就有價差。不過現在可再生能源顯得更加低廉,我們將轉入一個可再生能源附加費越來越低的世界。但問題在于可再生附加費還包括10年前投運的可再生能源,它們的價格依然很便宜。

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因此整體上看,可再生能源附加費用上升必須必須10到15年的時間。但你可以看見這種情況早已漸漸再次發生,今年就增加了一點,明年還將之后增加,每千瓦小時有可能在六點四到六點五歐分之間。(2019年的附加費是6.405歐分/千瓦時)。不過我們不會看見,現在的電力市場價格與可再生能源的平準化成本之間的差價,早已高于用戶必需繳納的附加費。德國的電力市場也曾經歷較低的電力市場價格,高價的可再生能源,但現在情況已幾乎轉變。電價的上升將抵銷可再生能源的附加費,雖然目前整體附加費只上升了一點,我們預計可再生成本與市場價格間的差異還將增大。eo:如何減少可再生能源遺留成本(legacy cost)?Patrick Graichen:有兩種自由選擇,第一,就是等這些原有機組在20年的補貼合約屆滿后就仍然必須補貼。第二,是明確提出一個新的融資機制,這就是我們目前正在辯論的,我們必須對其他行業征稅碳稅,比如交通行業,運輸業現在并沒劃入碳交易,但我們必須增加運輸業的碳排放。因此,一種自由選擇是對供熱和交通業征稅碳稅,并用于這筆錢來減少補貼的經濟負擔。但德國現在回應也具有相當大爭議,Agora正在為此做到一個模型。關鍵詞:可再生能源補貼“可再生能源行業最少必須10年平穩的收益”“補貼機制設計的關鍵在于項目收益的穩定性以及有涉及項目的長年合約不作承托”“一旦投資者信任一種機制,項目的融資成本和總都要較低得多,就適當減少可再生能源的成本”eo:中國目前也面對補貼壓力,國家能源局早已要求減少風電光伏的網際網路電價,競價網際網路,但行業內有相當大的爭議,中國在政策轉型中如何既減少補貼額度又確保行業發展?Patrick Graichen:當你從全球范圍看風能和太陽能的成本時,很多國家的成本都比中國較低。所以中國有機會減少網際網路電價和中國能源系統的可再生能源成本。但其次,您還必須理解低成本的先決條件,并確保10年或15年的收益平穩可信,如果您無法確實堅信通過網際網路電價或任何平穩的收益未來10年15年將有風險溢價。例如在歐洲,2014年西班牙縮減了光伏補貼,造成投資者仍然投資西班牙,因為他們不確認簽訂的合約在未來15年否知道有效地。但是智利的情況則相反忽略,那里的天氣條件較好,可再生能源成本便宜,大約2—3美分/千瓦時,加之當地的能源密集型企業如礦業公司數量很多,這些公司一般來說會簽10年合約,并且有很好的信譽履行合同,因此項目的報酬是相當可觀的。這就是一種政策人組。因此中國可以讓更加多的可再生能源項目來競價,以此減少價格,但同時也必須確保可再生能源開發商有平穩可信的收益。eo:可再生能源必須怎樣的補貼機制?Patrick Graichen:我指出,如果派發競拍配額的主體是有一點信賴的不道德者,那么無論是配額制還是拍賣會或其他補貼機制,形式不是最主要的,補貼機制設計的關鍵在于項目收益的穩定性以及有涉及項目的長年合約不作承托。eo:您提及了“有一點信賴的”,如何定義一個機制是“信賴的”?Patrick Graichen:與其它行業的投資一樣, 可再生能源補貼資金的問題在于錢從哪兒來。德國使用的是征稅附加費,并非由財政部要求,而是通過計算出來電力交易所電力批發市場價格與可再生能源相同回報率之間的差額,每年10月15日發布下一年的可再生能源附加費,由消費者通過電費繳納。由于該機制十分平穩且可信,德國的可再生能源融資風險較小,融資成本非常低。補貼機制既可以是國家借貸,也可以是附加費借貸,或者私人參與者和金融市場指出這份合約顯然可以持續10到15年,才能減少項目的平均值成本。由于風能和太陽能先期投資成本高,但在10到20年的運營期完全沒經營成本,因此融資成本是要求投資項目否低廉的最重要因素。要求資本成本的關鍵因素是風險,當獲取信貸的銀行或公司指出該項目有可信的補貼機制,風險很低,那么融資成本就不會很低,如果銀行指出項目有十分低的風險,他們不會適當提升信貸價格。就像之前所說,西班牙政府一開始對可再生能源大力補貼,后來蠻橫中止,并且對早已運營的合約展開了根本性的轉變,導致企業融資成本增加很多,而德國,荷蘭、法國和丹麥等有長年監管運行機制的國家,其融資項目的成本卻遠高于西班牙等國家,項目投資扣除也低得多。因此,一旦投資者信任一種機制,項目的融資成本和總都要較低得多,這就能適當減少可再生能源的成本。Kleiner:目前,當業界談論減少可再生能源的成本時,更好的還是從減少其技術成本來考量。但事實上,可再生能源的技術成本在全球范圍內早已很低了,我們必須更加多注目的是如何減少其他成本,便宜的借貸、管理成本和平穩的經濟政策往往不會減少項目成本,而這也是可以做和轉變的。eo:過去幾年,德國主要專心于在電力系統統合可再生能源,但現在更加偏向提升整個能源系統的靈活性?Patrick Graichen:德國在2000年開始能源轉型,當時只有5%的可再生能源,現在到了2018年,它的比例將超過40%,這就是我們現在的情況。風電和光伏占到27%,在這種情況下我們必須更加靈活性的系統,否則系統運營不會有問題,因此靈活性問題在可再生能源領域更加最重要。德國北部地區早已享有60%的可再生能源,南部有25%,那里的挑戰遠高于德國南部。 德國能源轉型的下一階段將把可再生能源用作供熱和運輸,因此我們的重點某種程度是在電力市場而是如何把電能與熱能及交通融合,提升整個系統的靈活性,還有很多有意思的問題必須研究。
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