近些年,全球碳排放總量不斷增加,各國對于碳排放、氣候變化的關(guān)注和重視程度逐漸提高,不少國家提出近10-30年碳減排目標(biāo),強調(diào)未來30年內(nèi)的可再生能源發(fā)電占比目標(biāo),帶動全球向“碳中和”方向發(fā)展。
2021年1月30日,“清華大學(xué)·大同第二屆能源轉(zhuǎn)型國際論壇暨碳中和愿景下能源轉(zhuǎn)型路徑研討會”之“碳中和愿景下每人一千瓦光伏發(fā)展路線圖”在線上如期舉行。清華大學(xué)社科學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展研究中心常務(wù)副主任、清華大學(xué)-聯(lián)合國防治荒漠化公約組織可再生能源促進生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)生計項目部負(fù)責(zé)人何繼江,在會上代表清華能源轉(zhuǎn)型研究中心每人一千瓦光伏組做出“歐洲光伏政策和2050光伏規(guī)劃”總結(jié)報告。
清華大學(xué)社科學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會發(fā)展研究中心常務(wù)副主任
清華大學(xué)-聯(lián)合國防治荒漠化公約組織
可再生能源促進生態(tài)修復(fù)和可持續(xù)生計項目部負(fù)責(zé)人 何繼江
歐洲六國光伏政策情況
為成為全球第一個碳中性大陸,目前,歐盟已經(jīng)宣布到2030年溫室氣體減排55%-60%,到2050年達(dá)到凈零排放的戰(zhàn)略目標(biāo)。何繼江認(rèn)為,這一任務(wù)目標(biāo)的實現(xiàn),必然離不開電力系統(tǒng)零碳化和大量光伏建設(shè)的支撐。
(一)德國:2050年達(dá)到355GW的光伏資源量很充分
據(jù)何繼江介紹,按照目前掌握的數(shù)據(jù)來看,2019年德國人均光伏裝機601W,2020年德國人均光伏裝機659W,預(yù)計到2030年德國光伏裝機人均水平將達(dá)到1180W,接近1.2KW。
德國將2030年光伏發(fā)展目標(biāo)設(shè)為光伏容量達(dá)到98GW容量,以滿足因為核能和煤炭逐步淘汰造成的發(fā)電缺口。何繼江表示,在最新發(fā)布的《關(guān)于德國光伏最新事實》中有提到,光伏發(fā)電建設(shè)已不需要等待儲能設(shè)施的建設(shè),現(xiàn)有電網(wǎng)已經(jīng)有足夠的容納能力。
此外,德國在2050年光伏發(fā)展上也有四種情景預(yù)判:
一是德國聯(lián)邦環(huán)境署計劃在2050年光伏總量達(dá)到275GW,人均3.8KW。這個數(shù)據(jù)是在安裝光伏面積1620平方公里,年有效利用小時數(shù)900小時,發(fā)電效率17%,年發(fā)電量248TWh的基礎(chǔ)上測算出來的;
二是弗勞恩霍夫太陽能研究在參考情景、持久情景等的基礎(chǔ)上,規(guī)劃2050年光伏總量達(dá)到530GW或800GW的水平,人均6.6KW或10KW;
三是Agora報告提出,到2050年德國光伏裝機將實現(xiàn)總量355GW,人均水平4.4KW,在可再生能源中占比63.2%,發(fā)電量占比36.9%。也就是說,在2050年年度總發(fā)電量達(dá)到3310億KWh,人均4138KWh;
四是德國可再生能源協(xié)會希望2050年能夠?qū)崿F(xiàn)1000GW的光伏總量,人均12.5KW。
那么德國是否有合適的土地發(fā)展如此之多的光伏項目呢?何繼江表示,從資源量評估來看,德國要達(dá)到人均4.4KW,300多GW的光伏資源量很充分。
(二)列支敦士登:2030年實現(xiàn)人均光伏2.2KW
何繼江介紹,列支敦士登雖然占地面積較小,卻是第一個完全用建筑光伏獲得人均光伏裝機世界冠軍的國家,這個奇跡對所有國家所有城市都是一個激勵。
何繼江指出,列支敦士登計劃在2030年實現(xiàn)人均光伏2.2KW。這一目標(biāo)對于致力于發(fā)展建筑光伏的列支敦士登來說并不是天方夜譚。有資源測算表明,建筑光伏理論潛力人均水平大約在4-7KW之間。
此外,列支敦士登計劃2050年能耗減少40%,國內(nèi)自產(chǎn)可再生能源比例不低于36%,二氧化碳排放量減少100%。當(dāng)?shù)匕凑者@樣的目標(biāo)做了四種情景測算:
第一,建設(shè)光伏加上大規(guī)模儲能電池,利用電網(wǎng)平衡發(fā)電。
第二,有187兆瓦光伏加上風(fēng)電再加上儲能電池混合模式。
第三,配備季節(jié)性儲能方式和大規(guī)模光伏結(jié)合。
第四,由光伏風(fēng)電再加上大規(guī)模季節(jié)性儲能。
其中,情景二“風(fēng)電+光伏+電化學(xué)儲能”在技術(shù)上對列支敦士登發(fā)展光伏是最優(yōu)解,成本比較低,但是由于這個國家地方特別狹小,風(fēng)機安裝存在用地難題,目前在2030年規(guī)劃中還沒有風(fēng)電計劃。
(三)奧地利:2030年實現(xiàn)百分之百可再生能源電力
何繼江介紹,截至2019年底,奧地利光伏裝機量達(dá)1702MW,人均192W,高于中國水平,在歐盟國家中位列11位。
為促進能源轉(zhuǎn)型,奧地利制定了氣候與能源發(fā)展戰(zhàn)略“2030任務(wù)”,確定了到2030年溫室氣體排放量相比2005年減少36%的目標(biāo);到2030年,可再生能源在終端能源消費中的占比將提高至45%-50%等。
何繼江認(rèn)為,奧地利在2030年計劃當(dāng)中要實現(xiàn)百分之百可再生能源電力,光伏應(yīng)該是主角。近兩年,奧地利的光伏裝機量發(fā)展呈快速上升趨勢,2021年可能就是2019年的兩倍,之后還會不斷迅速的增長。何繼江說,奧地利計劃惟有這樣增長才能保證他們在2030年可再生能源的電力。
(四)瑞士:建筑光伏可以替代棄核之后的電力缺口
瑞士于2018年1月開始實施2050年能源戰(zhàn)略,文件規(guī)定2050年要提高能效,人均用電量要比2000年大幅度減少,促進當(dāng)?shù)乜稍偕茉凑急?,尤其是光伏。何繼江表示,預(yù)計到2050年瑞士將有近一半的電力來自于光伏和風(fēng)電等“新”可再生能源。
日本福島核事故之后,瑞士決定將目前三座核電站在運行壽命結(jié)束之后關(guān)停,并且禁止建造新的核電站。此外,瑞士全民還公投決定出每使用1KW的電時,要交約1.7毛的電費附加費,用于支持棄核和能源轉(zhuǎn)型。取代核電的電力將主要由光伏提供,尤其是由建筑光伏承擔(dān)棄核之后的發(fā)電需求。
據(jù)瑞士能源局全國光伏資源測算,僅就建筑而言,如果把瑞士所有適合光伏的建筑物屋頂和立面上安裝光伏,它的年發(fā)電量大約是670億KWh。因此,何繼江認(rèn)為,用建筑光伏可以替代棄核之后的電力缺口。
(五)意大利:2030年實現(xiàn)光伏裝機量達(dá)到50GW
2019年意大利實現(xiàn)了人均345.7KW的光伏裝機量,在歐盟排名第四。何繼江介紹,意大利計劃在2030年實現(xiàn)光伏裝機量達(dá)到50GW,到2050年光伏裝機容量達(dá)到200GW的目標(biāo)。
意大利的一些光伏機構(gòu)仔細(xì)研究了戶用光伏發(fā)展的潛力,分為以下四種情況:一個是光伏與儲能系統(tǒng)結(jié)合;第二種是光伏與住宅熱泵結(jié)合;第三種是光伏與電動汽車結(jié)合;第四是光伏和電動公共汽車以及卡車結(jié)合。在此次分析當(dāng)中,研究團隊發(fā)現(xiàn)安裝熱泵的家庭在意大利有650萬戶家庭,這些安裝了熱泵的家庭都會是下一步安裝光伏的極好的用戶。
(六)荷蘭:2030年實現(xiàn)溫室氣體排放量減少49%
荷蘭比較特殊。這個國家地方狹小,沒有荒漠,不是農(nóng)田就是建筑,但是即便如此也需要滿足碳減排2050年的目標(biāo),何繼江表示,荷蘭將在2030年實現(xiàn)溫室氣體排放量減少49%,至少有35Twh的可再生能源電力以分散式生產(chǎn)風(fēng)電、光伏。
何繼江認(rèn)為,按照350億KW時發(fā)電目標(biāo)來測算,如果中間一半的能量是由光伏提供的,它的占地面積最高會到16000公頃,占全國農(nóng)業(yè)用地的0.7%,這個比例并不大,不會對荷蘭農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全造成影響。
我國2060年實現(xiàn)碳中和需要多少光伏?
介紹完歐洲光伏發(fā)展情況后,何繼江拋出一個問題令人深思——中國2060年實現(xiàn)碳中和需要多少光伏?
何繼江解答到,如果按人均光伏3.8KW計算,我國至少需要4940GW的光伏;如果按照人均光伏4.4KW計算,我國至少需要5720GW的光伏;如果按照人均光伏6.6KW測算,我國需要8580GW的光伏;如果按照人均光伏10KW計算,我國至少需要13000GW的光伏。
何繼江表示,通過資源稟賦來看,中國光伏裝機比例應(yīng)該會高于歐洲,所以中國光伏相比風(fēng)電有更大的選擇優(yōu)勢。為此,何繼江估算,我國2060年實現(xiàn)碳中和,人均光伏應(yīng)該在5-10KW之間,需要約8580GW的光伏資源量。
歐洲光伏發(fā)展的政策工具
政策工具是政府治理的手段和途徑,是政策目標(biāo)與結(jié)果之間的橋梁。在歐洲國家實現(xiàn)碳中和,大力發(fā)展光伏的背景下,必然少不了政策工具的輔助作用。
在列支敦士登,政府能源部門官方網(wǎng)站為大眾提供了非常詳細(xì)、便捷自助式的可視化工具,幫助民眾分析境內(nèi)任何建筑的光伏潛力。何繼江表示,在這樣的工具支撐之下,列支敦士登說2030年實現(xiàn)人均光伏2.2KW,非??尚?。
在瑞士,有“光伏地圖”助力光伏發(fā)展。這個“光伏地圖”使用簡單,功能齊全。第一是可以利用地理信息幫助用戶測算光伏資源。第二是可以確定光伏電力是否能夠接入電網(wǎng);第三,評估安裝后的光伏發(fā)電量和盈利情況;第四是獲取并對比安裝商報價;第五是通知政府及建設(shè)部門;第六是向政府提交資料并申請稅收減免;第七是安裝后調(diào)試并運行。
在意大利,政府推出了能效減稅政策工程,意思是指把節(jié)能跟光伏結(jié)合在一起,就可以得到政府的減稅政策。2020年疫情之后意大利所公布的減稅政策高達(dá)110%,分五年退稅,這也就意味著,當(dāng)?shù)鼐用裨陂_展光伏建設(shè)時,不僅不用自己花錢,反而會獲得政府倒貼的10%。
在奧地利,實行的是公民電站方式,它是一種光伏理財方法,把光伏當(dāng)做理財產(chǎn)品進行推廣,促進居民安裝生產(chǎn)和使用清潔的光伏能源。它有四種形式,一是光伏面板售后回租,二是申購光伏電站股份,三是短期光伏理財憑證,四是屋頂光伏共享。這種參與光伏理財?shù)姆绞脚c意大利的“能效減稅政策”有異曲同之妙。
在大眾積極參與城市能源轉(zhuǎn)型的建設(shè)中,不需要自己維護建設(shè)屋頂光伏系統(tǒng),不需要跟電力公司交涉分布式能源余電上網(wǎng)的方式,無需承擔(dān)光伏系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟風(fēng)險,就可以獲得遠(yuǎn)高于市場基準(zhǔn)利率的投資回報。
原標(biāo)題:碳中和目標(biāo)下歐洲和中國需要裝多少光伏?