竞跑风电+:海上可再生能源发展的中欧(德)比较

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中德在海上可再生能源的产业支持、用海需求协调和环境治理上的政策框架具有相似性,这为两国在政策和技术细节上的相互借鉴提供了良好的基础。

一、引言

为了实现《巴黎协定》的1.5度温控目标,全球主要经济体都已经提出了自己的碳中和目标。海洋在气候变化减缓和适应中的角色也得到了越来越多的认可。海洋可再生能源也被视为具有很大的减排潜力。特别是,由于陆上可再生能源往往需要占据大量的土地,而经济发达的地区土地资源已经非常紧张。海洋覆盖了地球表面的70%,是丰富的可再生能源来源。海上可再生能源除了目前正步入商业化的海上风能,还通常包括潮汐产生的水流(潮汐能和潮流能)、波浪的不断运动(波浪能)、海水温度和盐度的自然差异(温差能和盐差能)等海洋能源。

中国和德国都致力于发挥气候领导力,推进绿色的工业化,并且具有建设海洋强国的雄心。两国也都面临着海域有限、用海需求密集的挑战。在海因里希·伯尔基金会(德国)北京代表处的支持下,创绿研究院对中德海洋政策中融入气候变化应对行动的情况进行了比较研究,目的在于进一步理解海洋在气候变化解决方案中的角色,并且识别中德未来合作的机遇。本文是研究中对关于海上可再生能源的发展进行整理时得到的成果,是目前中德海上可再生能源的发展情况进行初步回顾。本文会着重考察目前占据主要海上可再生能源份额的海上风电,同时,也会关注尚在发展中的其他海上可再生能源(海洋能源)现状。可再生能源已经是中德合作的重点领域之一,本文希望能从海洋的视角开展一些额外的观察。

海上风电海上可再生能源行业联合项目(ORJIP)| CARBON TRUST 制

二、海上风电的装机情况

【欧洲】海上风电自20世纪90年代初起步于欧洲,传统欧洲海上风电强国包括英国、德国和丹麦等国家,引领全球产业发展。截至2020年,欧洲海上风电装机容量达到24.9GW(部分实现商业化),仍是全球最大的海上风电市场,在累计装机容量中占据70.4%。截至2020年,英国、德国(7.7GW)、荷兰和比利时位列全球海上风电累计装机排名前五。截至2019年,漂浮式海上风电方面,全球累计装机容量主要由英国、葡萄牙、挪威和法国贡献(独立统计)。海上风电是德国能源转型和打造氢能经济的支柱产业。2019年德国海上风电新增装机容量为1.1GW;受竞价暂停和不利市场条件的影响,2020年德国新增装机容量仅为237MW,但竞价机制于2021 年已再次启动。

【中国】在技术进步、成本降低和政策支持的有利环境下,中国的海上风电已经达到成熟水平。2018年以后,中国海上风电发展迅速:截至2020年,中国已经连续第三年在新装机方面领先世界;截至2021年6月,中国已成为世界上海上风能累计装机容量最大的国家,达到11.13GW。具体到产业区域,截至2020年,江苏省是中国海上风电累计装机容量最大的省份,占70%;其次是福建和广东两省,均占7%左右。例如在江苏省,海上风电产业已进入优化布局的发展阶段。

【小结】欧洲仍是全球最大的海上风电市场,德国等欧洲国家引领了全球产业发展,而中国所代表的亚洲市场正迅速赶上,与英国、德国同处产业领先地位。

三、海上风电的支持政策

【德国】2000年4月生效的德国《可再生能源法(Renewable Energy Sources Act, EEG)》通过两种上网电价资助模式为运营商提供了资金支持:基础模式(Basic Model)和加速模式(Acceleration Model)。这些模式可以减少开发商和投资者面临的风险。但是由于相对复杂的申请程序、严格的环保要求(至少离海岸线 30km 外进行海上风电开发)以及 2000 年的《可再生能源法》不区分陆上风电与海上风电补贴标准,德国的海上风电起步相较于丹麦以及英国要晚,且初期发展速度远低于两国。2004年后德国对海上风电的补贴做出了区别化的对待,德国的海上风电才得以快速发展。此后,EEG经过多次修订而作为风电场的准则始终适用。当装机达到足够规模后,德国就开始向更具有竞争性的机制或采购框架。在2017年EEG改革(EEG 2017)和德国《海上风电法》(WindSeeG)提出之后,出于降低成本的目的,德国将基于上网电价的竞价制度(the tariff-based auction)应用于海上风电项目。德国在2017年从”确保支持机制(guaranteed support schemes)”转向基于竞价的机制(an auction-based mechanism)。德国政府对于海上风电投标价格上限设定为 120 欧元,市场普遍预计竞价结果介于 100-120 欧元/MWh。2017 年 4 月 13 日德国政府公布了首轮海上风电竞价结果,4 个风电项目中 3 个项目投标结果为补贴为 0,大大超出了市场预期。海上风电首次不需要政府补贴,具有重要的意义。2021年3月,欧盟委员会批准了修改后的海上风电法(适用至2026年):以集中竞价模式为基础,国家在竞争性招标中预先选择并授予特定的海上风电场地;根据公开透明的竞争性招标中的最低出价确定电价(以市场价格之上的溢价形式)并确保支付20年。

此外,德国海上风电场集群都由政府委托 TenneT 公司配套建设高压换流平台以提供并网服务,从海上到岸上的送出海缆及陆上输电系统也都由 TenneT 公司来建设。而风电场运营商仅需要安装风机、基础、场内海缆及场内交流升压平台等设施,而不需要投资建设外送电力设施。这可以有效降低企业投资,间接降低电力成本。

【中国】自2014年以来,中国的海上风能一直享有相对稳定的电价和补贴政策,以促进该行业的发展。近年来,该政策已稳步开始进行重大调整;在过去的几年里,中国政府通过调整该行业的政策来应对海上风电的规模提升和成本下降。2019年,政府将海上风电价格从固定价格改为指导价格,新批准项目的电价将以竞价形式确定但不高于指导价格;2020年,指导价格进一步下降。中央政府准备在2021年底结束国家对海上风机安装项目的补贴,由地方政府按照实际情况予以支持。沿海省份在产业发展规划方面制定了雄心勃勃的目标,尤其是广东、江苏、浙江、福建、山东五省;然而地方补贴措施是否能顺利“接棒”尚不明确,而海上风电尚不具备平价实力。在无法确定地方补贴政策的情况下,海上风电的下一步开发建设面临巨大不确定性和投资风险,也将影响地方产业发展规划能否如期实现。

【小结】纵观中德海上风电产业政策的发展历程,可以看出,两国都经历了固定上网电价政策到基于(指导)上网电价的竞争性招标/竞价政策,都在向“零补贴竞价”模式转型,德国的步伐更快一些。

四、海上风电的发展目标

【欧盟】2020年,欧盟委员会发布关于为实现气候中和未来而利用海上可再生能源战略,该战略指出充分利用其海上可再生能源对于欧洲实现2030年碳减排目标以及2050年气候中和目标至关重要。欧洲绿色新政也充分认可了海上可再生能源可以为欧洲经济发展可以作出的贡献。这些意味着欧洲的海上风电产业需要进一步提升规模。欧洲海上风电装机容量规划到2030年达到至少60GW,到2050年达到300GW。

根据德国《可再生能源法》2021年最新修正案,德国计划到2030年将海上风电装机容量增加至20GW,到2040年达到40GW,助力德国实现2030年65%的电力来自可再生能源的目标。德国海洋空间规划(Maritime Raumordnung, MRO),目前正在讨论2030年后进一步建造海上风电的用海需求。

【中国】海上可再生能源将在解决中国未来的能源需求方面发挥重要作用,从而占据未来能源消费的很大一部分并削减相关的碳排放。中国将继续在广东、福建、浙江、江苏和山东等沿海省份建设海上风电基地,预计到2030年中国海上风电装机总量将达到58.8GW。

【小结】中德两国均明确大力发展海上可再生能源对实现其气候目标、解决能源需求至关重要,均提出了具有雄心的海上风电发展规划目标。

五、海上风电的环境影响控制以及与其他用海需求的协调

【欧洲、德国】欧洲海上可再生能源发展需要遵守欧洲环境立法以及综合海事政策,海上可再生能源开发指定海域应该与生物多样性保护兼容。据估计,到2050年的海上风电产业规模扩大规划仅需要不到3%的欧洲海域,可与欧洲生物多样性战略良好兼容并存。例如,根据《保护东北大西洋海洋环境公约(OSPAR Convention)》,15个欧盟成员国政府及欧盟合作保护东北大西洋区域的海洋环境;同时,在“北海能源合作”网络的推助下,相关海域也是全球海上风电装机部署与专业技能发展的领先区域。由此可见,欧洲海域基于天然优势发展海上可再生能源,往往伴随着各成员国同时在能源领域和环境保护方面的密切合作。同时,欧盟也将进一步分析海上可再生能源与诸如渔业、海水养殖业、海运业与旅游业等之间的联系,加强部门之间对话。此外,欧洲多个海域的自然和地质条件差异显著,所以各海域发展海上可再生能源需要适用不同的技术方案和政策规划。面对这些问题和考量,海洋空间规划是欧盟核心的应对工具,用于预测变化、防止和缓解政策优先事项之间的冲突,同时也创造经济部门之间的协同作用。在此背景下,利用新技术如最新的监测和数字化工具将发挥重要作用,例如监测海上可再生能源对海洋环境的潜在累积影响、与其他部门之间的相互作用。

截至2021年3月底,欧洲“海洋空间规划指令”要求所有沿海成员国提交国家海洋空间规划至欧盟委员会。这些规划需要遵守环境评估、有关海洋保护区及保护物种的栖息地主题指令的评估要求等。这是为了确保在早期规划阶段就避免或者减少如海上可再生能源开发导致的对自然环境的潜在负面影响。这也将向企业和投资者表明政府对海上可再生能源产业的未来发展的意图,帮助私营和公共部门提前规划,避免转型风险。

根据2017年修订后的德国可再生能源法,2021 年之后并网的项目将由德国联邦海事和水文局(BSH)完成前期选址、地勘等基础性工作,这一方面降低了企业的行政审批难度,且避免不同企业重复勘测所造成的资源浪费,大大降低了企业的开发难度和风险。

【中国】2016年,中国国家海洋局发布了《关于进一步规范海上风电用海管理的意见》,规定了海上风电场的选址规则。其中,海洋空间规划、环境影响评价和地方审批程序是管理项目环境影响的工具。2017年,国家海洋局发布了《海上风电开发建设管理办法》,其中环境保护部分明确了环评的作用。

【小结】在考虑海上风电与其他用海需求(尤其是环境治理)的协同共进方面,欧盟及其成员国具备较为丰富的治理体系与管理经验;中国在这方面有一定政策基础,然而鉴于其海上风电规划目标,更加具有雄心的环境治理举措亟待同步推动。

六、海洋能源的发展

【欧洲】欧洲是潮汐能和波浪能等海洋能源技术的主要研发中心,欧盟及各成员国已经制定了相关政策和机制来支持海洋能源的发展。截至2020年底,欧洲浮动式光伏发电(17kW)和部分波浪能尚处于早期研发阶段;波浪能(8MW)、潮汐能(5MW)和浮动式海上风电(40MW)处于技术开发阶段,其中后两者已经开始占据少量的能源市场份额。欧盟规划到2030年其海洋能源累计装机容量要至少达到1GW,到2050年达到40GW。

从政策角度来看,自2014年起,欧盟及其成员国相继发布“蓝色能源”战略(Blue Energy Communication),启动海洋能源论坛(Ocean Energy Forum)和欧洲海洋能源技术与创新平台(European Technology and Innovation Platform for Ocean Energy),这些举措为海洋部门提供了框架以确定共同的解决方案来实现海洋能源技术的商业化

目前,“欧盟下一代恢复基金”(NextGenerationEU recovery fund)正动员公共资金(public capital)以抵消新冠疫情导致的海上可再生能源产业私营投资减缓带来的风险。再如,“投资欧盟(InvestEU)”项目可以为尚处于发展初期的海上可再生能源(包括海洋能源)产业提供支持,通过降低投资成本和风险来激励私营资本投入。作为公共资金的创新举措,欧盟“可再生能源融资机制”促进欧盟成员国共享海上可再生能源项目带来的惠益:包括内陆成员国在内,所有成员国可以通过为该机制提供资金来支持所偏好的海上可再生能源项目并获得收益。按照现有的目标到2050年,欧洲海上可再生能源装机规模预计将扩大30倍,其所需投资估计达到8000亿欧元,其中三分之二将用于电网基础设施建设、三分之一用于海上可再生能源发电。预计这些投资的大部分将来自于私营资本,目前可依据欧盟可持续金融分类标准,亟待针对基于海洋的产业的可持续海洋金融(“蓝色金融”)指导目录可供依据。

然而,由于技术进步相对缓慢,投资者对海洋能源的信心有待建立。与项目相关的高风险,加上市场形成的滞后,使得主要开发商和原始设备制造商对开发海洋能源技术保持观望。

【中国】海洋能源发展迅速,从研发阶段进入应用示范阶段。2017年启动的万山波浪能示范项目是中国第一个兆瓦级波浪能示范项目;2020年,首个500千瓦舟山波浪能转换器(WEC)投入建设并于2021年开始运行。截至2020年12月,波浪能水产养殖笼“澎湖”已在珠海市海水养殖基地完成了18个月的示范运行。海洋能源可以提供相对稳定和可预测的能源供应,与海上风电与光伏形成互补。例如,截至2020年10月,LHD潮流能源示范项目自2016年以来累计发电量超过1.95GWh,在2017年至2018年期间全年连续向中国电网输出电力。

尽管海洋能源尚未商业化,但已得到政府的特别关注。2016年,国家海洋局发布了《海洋可再生能源发展“十三五”规划》,聚焦潮汐能和波浪能。该规划彰显了中国成为这一新兴产业领导者的雄心。2010年,中国设立了海洋可再生能源专项基金(SFMRE),用于开发海洋能源。该资金项目旨在全面促进海洋能源开发和利用技术的研究、应用和示范,为海洋能源产业化的培育和发展奠定坚实基础。2010至2020年,该资金累计已投资超过13亿元人民币,支持超过116个项目,如LHD潮流能示范项目、舟山潮流能示范项目、国家浅海海洋综合试验场(威海)等。

【总结】对于中德两国来说,海洋能源均处于从研发到示范的初步发展阶段,主要依赖于公共资金扶植。在这一阶段,海洋能源开发仍面临高风险、高成本等问题,距离吸引私营资本规模化投入还为时尚早。

海洋能源 | 博世力士乐中国 制

七、结语

在气候目标的背景下,中国和德国都有提升可再生能源使用规模的迫切需要,而以海上风电为代表的海上可再生能源均是两国实现气候目标的重要能源领域,两国均设立了具有雄心的产业发展规划及目标,也都采取了相似的政策支持框架,在用海需求协调和环境治理上的政策框架也是类似的,这为两国在政策和技术细节上的相互学习借鉴提供了良好的基础。

欧盟指出海上可再生能源产业的稳定和高速增长需要更多欧盟成员国的参与、公共资金的支持以及私营资本的大力投入;中国海上风电产业也面临政策改革,需要新的主要资金来源;因此,中国与欧盟均亟需发展基于海洋的产业的可持续海洋金融(“蓝色金融”)以支持产业市场化发展需要。

从海洋的角度来看,有必要进一步梳理一些案例,例如风电场规划和渔场、航道、自然保护需求之间的协调,特别是冲突比较严重的案例,会有比较大的借鉴意义。因为中国和德国都是海洋空间相对比较有限的国家,平衡不同的需求是未来海上可在生能源进一步发展的重要挑战。对于海上风电对生态的影响,科学研究依然在不断深入,环境影响评价的标准也需要基于最新的科学认知不断更新。从收集到的资料来看,与德国相比,中国对潮汐能和波浪能的发展有更加明确的支持方案。但是潮汐能和波浪能的前景不仅是技术成熟成本下降做决定的,也取决于规模化利用技术方案在环境和生态角度的可行性。

2021年的格拉斯哥气候大会标志着海洋和气候议题进一步的“相互主流化”,这种主流化给不同行业提出了不同的挑战。海上可再生能源是最直观的“基于海洋的气候行动”之一,但是只有与其他基于海洋的行动平衡发展,才能取得理想的“多赢”效果。


参考文献

1.The Commission to the European Parliament, the Council of the European Union, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. An EU Strategy to Harness the Potential of Offshore Renewable Energy for a Climate Neutral Future. 2020.

2.The Commission to the European Parliament, the European Council, the Council of the European Union, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. The European Green Deal. 2019.

3.Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, Germany. Renewable Energy Sources Act (EEG). 2017.

4.Kerstine Appunn, Yannick Haas, Julian Wettengel. Germany’s Energy Consumption and Power Mix in Charts. 2021. Journalism for the Energy Transition.

5.Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, Germany. The Offshore Wind Energy Act (WindSeeG). 2017.

6.The German Parliament. Amendment to the Offshore Wind Act. 2020.

7.Integrated National Energy and Climate Plan (Germany). 2019.

8.Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. The North Seas Energy Cooperation.

9.The European Commission. Biodiversity Strategy for 2030.

10.The European Parliament, the Council of the European Union. Maritime Spatial Planning Directive. 2014.

11.The European Parliament, the Council of the European Union. Strategic Environmental Assessment Directive (SEA Directive). 2001.

12.Kerstine Appunn. What’s new in Germany’s Renewable Energy Act 2021. 2021. Journalism for the Energy Transition.

13.中国风能协会, 全球风能理事会, 可再生能源专业委员会, 上海电气集团. 海上风电回顾与展望2020. 2020.

14.国家能源局. 风电发展“十三五”规划. 2016.

15.Ocean Energy Systems. Annual Report: an Overview of Ocean Energy Activities in 2020. 2020.

16.Xu Yihe. China Overtakes UK with World’s Largest Offshore Wind Power Capacity. 2021.

17.Global Wind Energy Council. Global Offshore Wind Report 2021. 2021.

18.何佳. 预见2021:《2021年中国海上风电产业全景图谱》(附市场供需、竞争格局、发展前景等). 2021.

19.国家发展改革委. 国家发展改革委关于海上风电上网电价政策的通知. 2014.

20.国家能源局. 国家能源局关于2018年度风电建设管理. 2018.

21.国家发展改革委. 国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知. 2019.

22.国家财政部, 国家发展改革委, 国家能源局. 关于《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》有关事项的补充通知. 2020.

23.Ji Wang, Haifeng Wang, Yuxin Liu, Libo Chen, Jiuting Tang. The development of marine renewable energy in China: prospects, challenges and recommendations. 2018. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.

24.国家海洋局. 海洋局关于印发《海洋可再生能源发展纲要(2013-2016年)》的通知. 2013.

25.国家发展改革委, 国家海洋局. 全国海洋经济发展“十三五”规划. 2017.

26.国家海洋局.《海洋可再生能源发展“十三五”规划》. 2017.

27.苏文,吴霓:海上风电工程对海洋生物影响的研究进展.《海洋通报》.2021

28.深度报告丨丹麦、德国、英国、中国海上风电发展趋势分析. 北极星电力网. 2018