2018年世界能源轉型近況觀察系列之四

Tony Yen
Tony Yen
Jan 9 · 5 min read

(本文原載於媽媽監督核電廠聯盟之粉專)

2018年12月中,國際能源總署(IEA)執行總監Dr. Fatih Birol在位於巴黎的IEA總部辦公室迎接了德國聯邦經濟與能源事務部長Peter Altmaier;兩人在見面之後宣布,兩人所屬機構將在2019年9月於柏林舉辦一場廣邀政產經各界參與的部長級彈性與系統整合高峰會。

「對再生能源的系統整合無庸置疑是我們當前能源政策中最重要的議題。」Altmaier表示。「我們很高興能夠和國際能源總署共同舉辦一場高級別的會議,並且從德國的經驗和專業等角度切入(議題)。」

德國近年能源轉型過程中,電網彈性化的趨勢,確實值得世界各地能源轉型後起國家的借鏡。

近期新聞不斷報導,德國的再生能源佔公用發電量比率在2018年歷史性地突破了40%,也首度超越燃煤發電的佔比。這樣的發展,當然值得慶祝;然而在這一波再生能源不斷成長的趨勢當中,鮮為外人所討論的,是德國人如何改變自己的電力系統,使其變得更為彈性、更能容納高佔比的再生能源。

在2017年的幾篇文章當中,筆者已經提到,德國的傳統機組歷經各種硬體設備更新市場誘因等刺激,已經變得比過去更為彈性。

2018年又是一個德國電力系統彈性能力表現持續搶眼的一年。這一年一開始,再生能源就給了一個新年好兆頭:德國的再生能源發電量在2018年元旦的清晨期間,差點達成供應100%用電需求的歷史性紀錄

在同一週,德國線上的褐煤機組發電量也來到了前所未見的新低,4.5GW。這件事情在當時引起了不少討論,因為過去德國的能源專家一直認為,德國的褐煤機組最小運轉容量必須維持在7GW以上。傳統火力電廠的彈性能力被證實比過去想像中還要高,可變型再生能源發電佔比無法突破一定比例的迷思也不攻自破。

遙想當年,德國的傳統電力業者也是唱衰國內再生能源佔比很難超過5%;原始出處

另一個觀察德國電力系統彈性能力增強的指標在於它近幾年負批售電價的變化。如下圖,德國能源轉型過程中,負批售電價並沒有隨著再生能源發電佔比逐年增加而持續加劇。事實上,德國批售電力市場中的平均負電價和最低負電價都已經遠比2012年以前來得緩和,2018年負批售電價的總時數還比2017年下降了一些。

原始報告:Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2018,Agoraenergiewende

下圖也說明,在再生能源發電佔比成長的情況下,2018年批售電力市場的波動情況反而比2017年更小。這些資訊都指出,德國電力系統越來越能夠應對高再生能源佔比下所需要的彈性能力,市場也就不必以較極端的價格訊號提供額外的彈性誘因。

在這一波電力系統彈性化的過程當中,還有幾個市場演變也是未來可以持續觀察的:

其一就是德國和奧地利批售電力市場的分家。過去德奧共享同一批售電力市場時,由於奧地利的邊際發電成本較高,造成大量電力物理流從德國流往奧地利,對於德國和鄰國電網的進出口輸送有了不利的影響;德奧批售電力市場的分家,讓兩個區域實際的發電成本得以反應在市場價格上,有助於兩國各自電力系統做更具成本有效性的彈性調度。

德奧兩國批售電力市場分家以後,兩交易區域的批售電價馬上出現明顯差異

其二就是彈性再生能源(flexible renewables)的興起。德國再生能源業者早已不斷指出,德國電網上仍然有許多不夠彈性的傳統機組阻礙再生能源的滲透,慣常性地佔據23至28GW的發電空間;實際上電力系統所需要的最小必載,很有可能只有3到4.5GW

在未來,除了讓這23到28GW的核煤機組盡速替換成彈性較佳的燃氣機組之外,德國人也開始讓再生能源做彈性調度,以供應為了維持輔助服務所需的電力系統最小必載。

目前,全德最大的居家太陽能-儲能系統服務商之一Sonnen已經和德國四大調度業者之一TenneT談妥,未來Sonnen旗下擁有的30000座居家儲能系統將能提供電力系統的初級和次級控制等輔助服務;這是德國綠能調度上朝向彈性再生能源的第一步,也是能源轉型進程中期一個關鍵的概念。

已經有實際的研究指出,彈性再生能源的調度模式,將能有效降低再生能源的削減率,並增進再生能源裝置容量的經濟價值。

在國際能源總署定義的可變型再生能源併網六階段當中,德國已經進入階段三的中後期,除了各種既有的彈性能力的發展之外,嶄新的概念也開始進入議程。今日的德國,十年後的台灣,作為能源轉型後進國家的我們,可以持續觀察該國系統轉型過程中的重要轉變,以因應我們自己接下來要面臨的課題。

IEA將德國納為再生能源併網階段三的國家。原始報告:Renewable Energy Policies in a Time of Transition,由IEA、IRENA、以及REN21於2018年合製產出

能源轉型文摘

這系列文章收錄各種能源轉型最新的學術研究、新聞或文章。

Tony Yen

Written by

Tony Yen

A Taiwanese student who studies Renewable Energy in Freiburg.

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