丹麦能源童话01：丹麦能源转型路线图（2050年100﹪可再生能源）

yahoohaha88 2017-04-20

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2017年4月17日中午，世界资源研究所组织的分布式清洁能源多能互补项目考察团从北京出发，10个小时后到达哥本哈根，当地时间下午19点。本次活动主要考察丹麦和冰岛两个国家的分布式清洁能源多能互补有关的政策、技术进展。

在十个小时的航程中，研读有关丹麦的一些研究报告，摘录部分与大家分享。

丹麦能源转型：2050年完全淘汰化石能源

根据丹麦政府制订的长远目标，到2050年,丹麦将实现100%应用可再生能源,这意味着到2050年，丹麦的可再生能源生产将满足电力、供热、工业和交通运输的全面能源需要。

丹麦零化石燃料的2050愿景以及带有里程碑的长远发展路线图,对于能源转型的规划工作至关重要。

2015年11月6日，在国家能源局与国际能源署合办的国际能源变革论坛上，丹麦发布了《丹麦能源转型路线图》，丹麦能源署署长贝墨通作主题发言，对此进行释读。

本文摘录该报告的一部分内容。

始于1973年能源危机的能源转型

丹麦实行积极的能源政策有着悠久的传统,最初源于1973年为了应对第一次石油危机。多年来,丹麦议会达成广泛共识,促进丹麦能源系统的转型,实现减少能源消耗,增加分布式能源产量,提高可再生能源的利用。一致、坚定和长期的政治目标形成了丹麦能源行业向低碳转型的基础。

2007年,丹麦成立了气候变化政策委员会,确保丹麦以具有成本效益的方式实现向未来低碳能源的转变。丹麦能源署通过详细的情景分析支持该委员会的工作,具体探讨了技术可能性,并研究了丹麦社会在2050年前实现低碳能源体系目标相应的成本。这项分析表明,有可能经济高效地设计出不同能源系统,所有这些系统均能在2050年前达到低碳能源的目标。所有情景均显示出巨大的节能效果,成为实现低碳能源系统战略的组成部分。分析将一种常规发展模式作为参考情景,经分析表明,不论风能和生物质能发展情景,相比于化石燃料发展,其额外成本均不超过10%。

低碳转型的基础包括三个方面:能效、可再生能源、以及电气化等系统集成。

转型成效显著

低碳经济增长与创造就业机会

明确的政治方向,造就了一蹴而就的丹麦能源系统:丹麦的经验表明,通过一贯积极的能源政策,注重提高能效,以具有成本效益的方式大力发展可再生能源,既能实现经济显著增长,又能减少对化石燃料的依赖,同时保护气候和环境。

相比生产总值,丹麦经济的能源消耗处于全球最低位。丹麦已成为世界上能效最高的经济体之一。1990年以来,丹麦的GDP增长近40%。在此期间,国内能源消费量却下降了7%,而调整后的碳排放量减少了30%以上。通过降低能源成本,免受化石燃料价格大幅波动的影响,这种发展模式不仅惠及丹麦企业的竞争力,也促进了新的产品和产业。

能源消耗与碳排放量同步下降

1990年至2013年间,在丹麦能源总消耗量降低的7%中,主要得益于化石燃料的消耗量减少了24%,在能源消耗总量的替代中,生物燃料的使用增加了12%,另外增加的5%来自风能。2013年可再生能源占丹麦能源消耗总量的24%。在此同期,能量转换效率得到了显著提高,转换损耗降低了28%,相当于总能耗的7%。这种改进的主要原因是由于大规模增加了热电联产机组(CHP)和和风电机阻的装机容量。这两种发电能力的提升相当于同期总耗电量的10%。随着丹麦国内生产总值从1990年至2013年提高了40%,加上净能耗保持不变,最终用户的能源效率也得到了显著提高。例如,制造业带动了25%的总增加值,但期间最终能耗却下降了20%。在此期间丹麦家庭的实际消费支出增加了40%,但净能源消耗却减少了1%。

对于与能源相关的二氧化碳排放量,自1990年以来丹麦排放量下降31%，其中主要来自46%的能源转换(发电和供热),这主要归功于可再生能源发电、提高电厂效率和热电联产这三大贡献。商品生产和居民消费分别贡献了减排量的36%和53%。对于电力生产而言,由于减少了化石燃料使用和发电厂的优化,与1990年相比,丹麦的二氧化碳排放量减少了22%。

提高能效：丹麦在家庭、制造业和能源生产提高能效方面已经取得了明显的成效。例如,1975年以来,每平方米建筑能耗已降低了45%。过去十年内,制造业能源强度的年降幅超过2%。

可再生能源：虽然几乎没有任何水电资源,丹麦却成功地成为了可再生能源发电的全球领导者。1980年以来,可再生能源在丹麦终端能源消费中的比例一直在稳步增长。今天（指2014年）,丹麦的最终能源消费中有25%以上来自可再生能源。仅从电力供应角度来看,丹麦目前的可再生能源占国内发电量的接近50%,主要来自风力发电。目前丹麦有4,893MW3风电装机容量,其中1,271MW3来自海上风力发电(2014年末)。当风力充足时,丹麦风电机组的发电量超过了国内的用电需求。

1990年到2013年,来自电力生产的二氧化碳排放量下降了50%3,与1990年相比,2013年单位国内生产总值排放量减少了一半,人均排放量下降了37%。

得益于新型可再生能源技术,丹麦的能源系统和电网发生了根本性的改变。丹麦的经验表明,传统发电的灵活性,结合强有力的输配电网络,以及为了扩大平衡区与周边国家进行更多的电力交易,成为克服这些挑战的重要组成部分。

根据最近的一项研究结果,由于在过去十年油价的上涨,能效方面取得的成就使得丹麦的制造业成本竞争力提高了9%。

今天,丹麦在新增装机容量时,即使不考虑传统化石燃料的发电方案的间接成本,陆上风电俨然已成为最廉价的发电技术。这些间接成本主要涉及到CO2、SOx和NOx排放的负面成本。

丹麦的工业电价在欧盟中是较低的。

丹麦对2050目标越来越有信心

1990年以来,丹麦调整后的温室气体排放量已经降低了30%以上。按照目前的措施,丹麦能源署预计,2020年温室气体排放量将降低37%以上。

丹麦的非水电可再生能源比例在全球电力系统中最高,2013年已达到46%。2014年,丹麦电力消耗的近40%来自风电,到2020年,这个数字将达到50%。

贝墨通署长强调：

丹麦的能源发展模式表明,通过制定宏伟的可再生能源发展目标,实行稳健、积极的和具有成本效益的能源政策,提高能源效率,扶持技术创新与产业发展,就能够在保持经济显著增长的同时,维持较高的生活水准,实现高水平的能源供应安全,同时减少对化石燃料的依赖,减缓气候变化。

一言以蔽之:开展节能、优化制造产业,以及投资绿色能源技术绝对物超所值。

如何充分利用可再生能源?

有时,丹麦的风力发电量超过了国内电力需求。

按平均,波动性风力发电提供了2014年全年电力消耗量的近40%。丹麦是如何做到在几乎不弃风情况下,整合大比例的波动性风力发电?

大多数人都了解北欧国家的资源禀赋,即水电、风电和与火电并存,加上与欧洲邻国电网相连,包括发达的北欧电力市场的电力交换为主要因素。丹麦可以通过自由买卖电力来平衡风电等波动性电力生产。但现实情况更加复杂,还包含许多创新功能。

热力供应与电力平衡相结合。我们的电力中有一半来自小型热电联产电厂。该系统的设计具有灵活性,允许采用不同的热能和电力生产的比例,同时还内置了蓄热器,当系统有充裕的风力发电时,可允许降低热电联产电厂的电力供应,并提供连续供热。

火电厂灵活性方面的创新,可以改变电厂的日发电量,并根据风力发电的波动性实现快速调整。在世界大多数国家,所设计的火电机组只能实行恒定输出,电厂不愿意在日常运营增加机组灵活性。丹麦电力生产调节的速度比其他国家快,经过技术改造和调整,丹麦电厂的最低发电出力水平可以超低。

在电力系统控制和调度中采用创新的先进的风能预测。由丹麦输电系统运营商丹麦电网公司(Energinet.dk)采用的这种先进预测,提高了整合和平衡高比例可再生能源的能力。

尽管可再生能源发电优先级的提高导致热电联厂和燃煤电厂在电力市场中的份额在降低,电力市场的高级功能（指辅助服务市场）不仅让热电联产电厂和燃煤电厂得益于向批发电力市场售电,而且还能够从向所谓的“配套市场”出售服务中获益,这些服务正是一个运作良好的电力系统所需要的服务。

进一步提高可再生能源比例将需要电力系统具有更大的灵活性。因此,丹麦正在加强电网的国际互联,并引入技术措施,为满足电力需求提供更大的灵活性,做出更快速的响应。此外,需要注意的是,随着技术的进步,今天的现代风电机组可以在一定程度上保证电力系统的稳定性,而这种稳定性以前则是由火力发电厂提供的。

协同效应-能源系统集成与开发

着眼于更广泛的整合与系统,而不是单独的组件和概念,这是丹麦能源模式的另一个重要方面。

丹麦能源模式的特点在于能源规划的整体视图,重点是整合,例如热能和电力生产,发挥发展可再生能源的税收政策和辅助政策框架之间的协同效应。

发电与供热领域的紧密相互作用,即热电联产,在区域供热系统中使用热存储技术,以及通过增加使用热泵和电加热锅炉,在供热企业提高电力的使用,将会进一步提高能源领域的效率,缓解电力系统中集成各种可再生再生能源所带来的挑战。

热电联产

供热和发电结合已成为丹麦能源领域建设高成本效益的供热和电力供应系统的关键要素。利用区域供热系统供暖和提供热水,其平均成本只相当于家庭平均收入的3%。丹麦通过集中供热分配热力已成为该国降低能源消耗总量、减少二氧化碳排放的主要驱动力之一。2013年,区域供热提供的暖气和热水覆盖了60%以上的丹麦家庭。

丹麦有70%以上的区域供热来自热电联产厂(CHP)。2013年,丹麦的CHP电厂占火电发电量的接近60%,热电联产转用生物质燃料代替化石燃料,建设新的生物质燃料专用的热电联产厂和燃烧生物质的供热厂,这意味着2013年有近45%的区域供热来自可再生能源。对于丹麦社会来讲,热电联产使能源消耗总量减少了11%。

多年来,除了规划过程以外,区域供热和热电联产的实施,已通过多种不同的扶持机制获得了支持,这些支持包括各种税收减免、固定上网电价、以及投资补助等。