德国光伏发电很失败?

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众所周知,德国的光伏发电量占总的用电量的很大比重,一直以来,中国光伏产业的发展也在追逐德国光伏发展的轨迹,不过德国光伏发展也有明显的弊端,德国真的是光伏发展的榜样吗?

德国是世界上**个采用固定上网电价机制

回答显然是“不”。

太阳能本身是有益的技术,但德国的可再生能源政策是一个灾难。因为它对消费者不利,对制造商不利,对环境不利。

仅仅家用太阳能拥有者和太阳能板安装企业从中获利,而德国媒体和公众却越来越反对和不满光伏的发展。

我很惊讶地发现德国那些世界**的能源政策是如此的无用、昂贵和低效。这对德国是一个严重的问题,对世界其他想要仿效德国的国家和地区更是严重的问题。大概在去年,政策失败的影响开始扩大。所以我原谅可再生能源支持者们,因为他们过去不能意识到这些问题。但是现在是时候将“绿色运动”180度转弯了。

首先我列举一些糟糕的统计数据:

· 德国被广泛地认为是太阳能领域的全球**。它的太阳能装机容量占全球的三分之一以上。[1]德国与资源丰富、补贴丰厚、能源成本高的加州相比,拥有两倍以上的人均装机量。

· 德国的居民用电成本大约是$0.34/kWh,是全球*高水平之一。其中大约$0.07/kWh直接用于补贴可再生能源,而这甚至比欧洲的批发电价更高。

所有的光伏支持者在绘制光伏发展曲线时候,只绘制到2011年。因为2011年是光伏快速发展的*后一年。根据2013年的数据和官方预测数据,光伏曲线已经不再是一条快速发展曲线。和所有其他技术一样,它变成S曲线,毕竟世界上没有无限快速增长的技术。[13]

需要注意的是装机量与实际发电量历史曲线的不同。绿色媒体只报道光伏的装机容量或者夏季晴朗天气发电比重。这两个值需要除以10得到全年的情况才算客观。

事实上,尽管太阳能获得了更多的政府支持,但它相对于传统能源的增长更缓慢。这幅图显示每种能源技术达到总能源供应1%以后**个十年发展情况。

可再生能源中只有四分之一是太阳能

[29]

人们总是抱怨风电不可靠,但当在相当大的区域有足够的风电场时,从电网的层面总体来看,风电出力是平滑的。但是所有太阳能电池板将在同一时刻发电,意味着夜晚同时断电,白天同时过剩。至少在炎热的国家,白天空调负荷是与光伏发电时间匹配的。但是在德国并没有大量使用空调,大规模光伏成了电网调度的噩梦。由于能源转型,德国电网的频率/电压的故障风险提高了三级。[20]

德国不得不依靠邻国的电网来消纳本国的太阳能发电,以维持电网平衡。夜晚光伏发电出力下降的速率快于其他电源出力上升的速率,这意味着人们下班后可能会停电,或者使用的电能来源于邻国。下图是德国**的太阳能发电曲线,显示了德国净进出口电力随着光伏波动而变化。

[21]

如果德国邻国也有那么多的太阳能电池,则所有国家的电力将同时过剩或短缺,*终导致系统崩溃。欧盟电网整个的光伏接纳能力远远小于德国、西班牙目前达到的光伏接入水平。

光伏支持者总是说用户需要改变他们的用电行为以匹配光伏发电,而不是让光伏发电匹配用电行为。这也许可行,通过改变用电大户比如电解铝厂的用电行为,大约20%的负荷是可以转移的。但是现代人有自己的作息规律,而且很难改变,大规模负荷很难转移。不可能要求人们晚上不做饭或看电视,或者等待太阳落山后三个小时再打开电灯。周末的用电负荷与工作日的用电负荷肯定会截然不同。

总之,光伏发电与负荷在时间上不匹配,这在很大程度上限制了电网接入光伏的比例。德国能接入光伏的比例上限大约是4%。他们现在正在寻找能够更进一步提高比例的措施。

问题3:光伏置换了错误的能源

你可以注意到在日发电曲线图中,当光伏大发时,风电压低出力。用户侧的光伏相对地区内的风电具有优先发电权。太阳能发电实际上首先取代的是其他可再生能源发电。其次是取代燃气发电和核电。[6,8]

这里是2020年的日发电曲线预测:

注意锯齿状的灰色代表传统能源

一般来说煤电和核电承担基荷,他们单机容量大、效率高、成本低。但是基荷发电机加出力和减出力非常困难,而且成本很高。核电不可能随着光伏的增减出力速度而相应调节。需要许多天才能关停或重启一个核电站,除法国以外,其他国家的核电并不参与调峰,所以核电出力不可能随着太阳能发电变化而波动。供给不能匹配需求,*终导致供电短缺和过剩时有发生。

许多人以为德国因为福岛核事故正在减少核电比例,可惜德国没有选择。他们正在强迫停止使用核电,并用太阳能取代,这是一个非常非常大的问题——德国的核电发电量是太阳能发电的四倍,所以太阳能并不能马上补上核电的缺口。德国必须开发其他电源以弥补核电。

一般通过燃气发电机来调峰。但是德国燃气资源较少,并且燃气调峰成本也高,所以德国建立了更多的燃煤电厂,并重新开启老的燃煤电厂。[6,8,22]煤电很贵且效率低,但却可以运行一整夜并在需要减出力的时候减下去。煤电比核电具有很好的跟踪负荷能力。德国的绿党从70年代开始就在反对核电,并*终取得胜利。核电没了,煤电又来了。

用煤电取代核电对环境保护而言必然是一个错误的决定。[23]核电比煤电清洁**是无可置疑的。福岛核电事故可以认为是核电*严重的事故——一次超强的地震、****的海啸,七个反应堆堆芯融化,三个氢站爆炸——但是没有一个人员伤亡。[24]由核辐射导致的预期寿命下降率几乎为零。甚至惊人的核灾难也对公众几乎无害。[25]研究表明因撤退时的恐惧致死的人比呆在原地受辐射致死的比例还高。[26,27]

对比来看,煤炭每年约杀死100万人,它使得海洋里面充满汞和砷,释放更多的二氧化碳,也是工业化过程中破坏环境的*重要的原因。[23]

光伏发电占电能总需求1-2%时,将意味着核电减少,火电增加。由此产生的环境损害可能完全超过光伏自身带来的环境收益。各国需要避免建设大量的光伏,以免减少其他清洁能源的使用。当光伏已经发展到“鸭图”阶段时,有些事情开始变得糟糕了。可能*终的结果还不如开始什么都不做,就好像德国已经在光伏发展中陷入两难境地。

所以整个事情都很失败。德国光伏正在伤害民众和地球,而且还会加剧。

问题4:生物质能源问题

以上图中的生物质能发电,实际上都是在燃煤电站中燃烧木材。德国38%的“可再生能源”来自于森林砍伐和从别国进口木材。[28]我们好像回到了中世纪。由于激进的可再生能源目标,以及欧盟的碳税中认为木材是碳中性的(译者注:即树木生命周期中,所吸收的二氧化碳和燃烧所排放的二氧化碳可以相抵),欧洲正在以一定的速度砍伐森林并把木材作为可再生能源燃烧。

环境保护运动花了将近200年的时间对抗工业化过程中的森林退化,但这一目标瞬间被虚伪的二氧化碳排放计算公式所打败。公式中考虑是树木整个的生长周期,吸收和排放二氧化碳不是同时的,先吸收后排放。而不幸的是,现在燃烧木材使得树木无法吸收二氧化碳而且还排放二氧化碳,其实燃烧木材比煤炭对环境的危害更大。[28]未来的几十年是人们减少二氧化碳排放,应对气候变化的关键时期,显然砍伐树木的想法是愚蠢的。

德国不得不为了达到可再生能源的发展目标而破坏环境。他们已经使得可再生能源不可持续。真是一部悲喜剧!

总结:德国能源转型的方式是非常不可取的,对错误发电能源的激进的目标同时伤害了居民、商业和环境。

我并不是说我们应该反对光伏,光伏应该是我们发电电源中的一种。由于不适宜的气候和扭曲的政策,德国在低光伏穿透率时就面对了诸多的问题,而其他国家可能要面对很高的穿透率。即便我们忽略发电成本,在电力系统的运行管理方面,光伏仍然有许多问题亟待解决。如:

· 不能够建设太多光伏电站,因为其他电源的爬坡率无法跟上光伏的变化率。**针对大规模光伏能够起作用的储能技术还是一种非常不成熟的技术,不知道什么时候才能商业化。要达到50%的光伏穿透率基本是一个幻想,我们需要更现实地面对这一问题。

· 你不能强迫人们仅仅因为他是可再生的而去购买不需要的能源。制造光伏的能源和材料也是一种浪费,并非纯绿色。

我们必须吸取这些教训,不能对失败视而不见。对可再生能源的一贯支持使得德国成为了世界可再生能源发展的**者,他们重新定义了环保运动。不过德国的进展事与愿违,而且给了反对者证据。我们必须停止夸赞德国为能源转型榜样,而应该摸索更好的利用可再生能源的道路。

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