2024年2月，德國總理舒爾茨、經(jīng)濟部長(cháng)哈貝克和財政部長(cháng)林德納就“電力凈零戰略”（Kraftwerksstrategie，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新電力戰略”）達成一致并提交歐盟委員會(huì )審批。該戰略 的核心內容包括斥資160億歐元，建設10吉瓦的“氫就緒”燃氣發(fā)電廠(chǎng)（hydrogen-ready gas-fired power plant）作為調節性電源， 以確保高比例風(fēng)光并網(wǎng)后電力系統安全穩定運行。換言之，為實(shí)現電力行業(yè)的凈零排放，德國選擇了“可再生+綠氫”的路線(xiàn)。
2021年，德國對《氣候保護法》進(jìn)行了修訂，將實(shí)現溫室氣體凈零排放即“氣候中和” 的時(shí)間從2050年提前到2045年。為了實(shí)現這一目標，電力行業(yè)需要在2022-2030年將可 再生能源發(fā)電量占比從44%提升到80%。
由于風(fēng)力光伏發(fā)電出力具有間歇性、波動(dòng)性的特點(diǎn)，可再生能源的大規模并網(wǎng)給德國的電 力系統來(lái)了嚴峻挑戰。德國目前的調峰資源以氣電為主 。 為了加速實(shí)現電力行業(yè)的碳中
和，迫切需要布局零排放的調節性電源，以實(shí)現跨區域、跨時(shí)段甚至跨季節調峰。同時(shí)還 需要優(yōu)化電力市場(chǎng)，通過(guò)容量機制等手段優(yōu)化資源配置，實(shí)現電力系統的可持續穩定運行。
“新電力戰略”是德國為實(shí)現電力系統凈零排放提供的技術(shù)和市場(chǎng)解決方案。
什么是“氫就緒”燃氣發(fā)電廠(chǎng)？
“氫就緒”指目前設計和建設的天然氣電廠(chǎng)，具備在未來(lái)升級改造成為氫電廠(chǎng)的能力。改造 后的氫電廠(chǎng)，不僅能實(shí)現發(fā)電凈零排放，還具備燃氣輪機啟停靈活、發(fā)電爬坡速率快的優(yōu) 點(diǎn) ，通過(guò)電網(wǎng)有效解決源荷空間錯配問(wèn)題，支持全社會(huì )深度脫碳。
今年4月，德國黑泵煤電廠(chǎng)（Schwarze Pumpe）宣布將在原址建設“新電力戰略”下德國 首個(gè)“氫就緒”燃氣發(fā)電廠(chǎng)。未來(lái)，德國計劃在2035-2040年間陸續完成對所有燃氣電廠(chǎng) 的改造，實(shí)現 100%的綠氫發(fā)電。
德國將綠氫作為提高電力系統穩定性的終極解決方案，原因有三：
- 法律框架的約束：現有化石燃料電廠(chǎng)的靈活性改造在德國不具備法律基礎 。德國于 2020 年批準了《退煤法案》，要求所有的燃煤電廠(chǎng)必須在 2038 年之前關(guān)閉 。 同時(shí)，現行的《二氧化碳封存法》不允許電力行業(yè)（包括燃煤電廠(chǎng)和燃氣電廠(chǎng)）在德 國境內開(kāi)展碳捕集和封存活動(dòng)。
- 電化學(xué)儲能無(wú)法滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)儲能需求：風(fēng)光等可再生能源對電力系統穩定性的挑戰主 要在于日內（短時(shí)）和季節間（長(cháng)時(shí)）出力的波動(dòng)。由于其獨特的地理條件，德國 風(fēng)光發(fā)電機組之間可以基本形成晝夜的日內互補， 同時(shí)配合電力市場(chǎng)的調節優(yōu)化和 需求側響應解決日內波動(dòng)的問(wèn)題。而要實(shí)現季節間的電力供需平衡，則必須依靠長(cháng) 時(shí)儲能。
- 氫能在長(cháng)時(shí)儲能領(lǐng)域的成本優(yōu)勢：在長(cháng)時(shí)儲能領(lǐng)域，氫能的優(yōu)勢明顯大于抽水蓄能 和壓縮空氣儲能。美國國家可再生能源實(shí)驗室（NREL）的研究表明， 在 2025-2045 年間，如果儲能設施需要供電超過(guò)一周，氫能比抽水蓄能和壓縮空氣儲能更 便宜 。而在 2050 年以后，只要供電需求超過(guò)一天，氫能就具備明顯的成本優(yōu)勢。
此外，“氫就緒”燃氣發(fā)電廠(chǎng)的改造成本可控，且避開(kāi)了昂貴和存在不確定性的碳捕集和封 存技術(shù) 。政府還為天然氣到綠氫的過(guò)渡設計了十余年的緩沖期， 以期技術(shù)進(jìn)步和規模生產(chǎn) 進(jìn)一步降低綠氫成本。
與其說(shuō)“新電力戰略”的制定者選擇了氫能，不如說(shuō)是德國基于國情選擇了面向未來(lái)的技術(shù)。預計在可再生能源發(fā)電量占比提高到80%之后，這批氫電廠(chǎng)每年將運行 1000 小時(shí)左 右，為德國的電力系統提供靈活性支撐服務(wù)。
德國根據其國情，選擇了一條和我國完全不同的電力系統碳中和路線(xiàn)。但其利用長(cháng)時(shí)儲能 技術(shù)的氫能解決高比例可再生電力系統穩定性的做法值得討論和參考。2022年，我國發(fā)布了《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，要求結合各地區資源條件和能源需求，推動(dòng)長(cháng)時(shí)電儲能、氫儲能等新型儲能項目建設 。雖然目前電化學(xué)儲能還是新型儲能的主體，但隨著(zhù)風(fēng)光比例的逐漸提升，對長(cháng)時(shí)儲能的需求將更為迫切。為了推進(jìn)能源清潔低碳轉型、落實(shí)國家雙碳目標，以“氫就緒”燃氣發(fā)電廠(chǎng)為代表的技術(shù)解決方案，可能是下一步需要重點(diǎn)考慮的領(lǐng)域。
電力
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