全面迈向可再生能源，为何要扩建电网？

2019年12月20日，德国联邦电网署(BNetzA)通过了《2019—2030年电网发展计划》(下文简称《计划》)，基于2030年将可再生能源发电提高到65%的目标，并考虑到德国逐步退煤建议新增了2038年的无煤情景。

目前，联邦议院已确认了74项新措施，包括新建近3600公里的输电线路。其中为了输送位于德国北部的海上和陆上风电，将在2030年前修建从石勒苏益荷尔斯泰因州到北威州的高压直流输电通道。

该《计划》也首次涵盖了海上传输线路的规划，并基于海上风电的开发计划，明确了必要的海上输电线路及其调试年限和陆上电网连接站点。为实现到2030年海上风电并网20吉瓦的目标，《计划》提出到2030年，将批准在北海和波罗的海增加8到9条传输线 。

根据《计划》做出的情景模拟估算，到2030年，德国整体用电需求达104GW。其中，本地用电需求约82GW，线网损失约4GW，出口到欧洲其他地区电量达18GW。以预估的装机容量和电力负荷对比来看，2030年德国风电总装机74GW，预计62GW将并网(即装机容量的85% )。光伏总装机66GW，其中并网8GW(约装机容量的10%，其余多为分布式光伏项目)，火电装机仅22GW。

除新能源装机容量比例提升外，风光资源与负荷呈逆向分布。从区域看，风电大部分位于北部，本地消纳后，仍有24GW富余。而南部为主要负荷区，加之外送到阿尔卑斯山和法国的电力，合计则有35GW的电力缺口。

BNetzA主席Jochen Homann在通告中称：＂联邦电网需求计划中的所有规划项目都是十分必要的，能否及时实施这些项目对德国能源转型至关重要。＂

这意味着只有扩建新的输送通道，才能将北方清洁的风电送往南部缺电的区域。虽然电网扩建在德国可以说是一波三折，屡屡遭到社区和环保人士反对，但在能源专家和政府监管部门看来，相比于其他替代方案，解决电网扩建的问题仍是实现德国高比例可再生能源发展的必经之路。

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火电退役与气电盈利困局

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对电网公司来说，风电光伏的高速发展必须有后备的电源作为依托。根据发、用电量，这些灵活机组必须在连续一个或多个小时的时间内快速启停，调整发电量。为保证电网的安全稳定，火电灵活性改造就是方法之一。

火电灵活性包括调峰能力、爬坡速度、启停时间等三个主要部分。仅从调峰能力来看，德国热电联产机组最小机组出力可以低至40%;其纯凝燃煤机组技术出力可以低至25%。

然而2018年底，德国已公布退煤路线图，规定到2022年将其现存的约43GW的煤电装机减少到30GW，2030年降至17GW，直至2038年煤电全部退出。因此短期内通过灵活的煤电机组调峰固然能缓解电网阻塞，但也并非长久之计。

另一常用的调峰电源——气电，情况似乎也不乐观。从技术上讲， 燃气电厂非常适合应对波动的负荷。结合热电联产(CHP)，天然气发电的效率高达95%。通常简单循环的燃气轮机发电机组也相较联合循环发电机组(CCPP)投资成本低很多。但现实中，燃气电厂的经济性并不高，经营前景也不明朗。

据德国经济与能源部电网扩建主管Schoǒpe介绍，目前德国的大多数燃气电厂还没有可行的盈利模式。在现货交易中，燃气发电的价格无法与光伏等可再生能源竞争，有时仅在需要电网出现临时波动时才被调用。电厂虽然会得到一定报酬，但基于市场规则，该报酬仅足以支付运营成本 。

2015年，德国就有两台高效的燃气机组Irsching 4和5因亏本经营申请关停。2010年投入使用的Irsching 5装机容量为846 MW，其发电效率达59.7%;Irsching 4的装机容量为550 MW，发电效率达60.4%，发电效率世界领先。

最初两年，电厂与BNetzA协商确定了合同，对批发市场和备用容量的收入进行了区分。但由于光伏等可再生能源显著降低了电力批发市场价格，抢占了大部分市场份额，低电价加之出力减少，在单一电量市场，燃气电厂每年只能运转几天，因此仅通过商业供电无法盈利。

RWE负责人 Schmitz在2017年表示，在德国建立容量市场每年将耗资约20亿欧元，考虑到建立容量市场的花费高昂，且其发电容量已经超配的情况下，德国没有引入容量市场，但有调频备用市场。

而当合同到期时，两台机组只能通过商业供电来覆盖其所有成本。受德国《备用电厂条例》约束，电网运营商又禁止其设备停机。虽然有备用容量费，但该法令不承认新工厂产生的折旧费和资本成本，规定的费用甚至低于现行合同的薪酬。因此，根据该法令业主将被迫亏本经营。此外，对比光伏等可再生能源，燃气电厂也需要付一定的碳税。

近几年，包括RWE、Uniper、Statkraft在内的几家在德运营燃气电厂的公司，即使是其旗下最新最高效的机组，利润率也堪忧。长此以往，依靠燃气电厂作为电网备用容量恐怕难以为继。

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储能的盈利瓶颈

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除气电外，配套抽水蓄能电站也可以用来调峰调频。不过，这在德国似乎也不容易。