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丹麦:全球气候领跑者

http://www.sina.com.cn  2009年12月15日 14:24  《能源》

  文 | 本刊记者 王高峰 发自哥本哈根

  “2012年12月21日黑暗降临后,12月22日的黎明永远不会到来。”12月21日几乎成了人类的终点,这一天加利福尼亚沉入大海,肯尼迪号航母撞毁白宫,黄石公园火山爆发,茫茫的海水漫过了喜马拉雅山脉。人类文明之所以一夜之间被全部摧毁,肇因于人类长期对自然环境和资源的掠夺性破坏,致使地球失去平衡而崩溃——这是新上映电影《2012》中可怕的场景,铺天盖地的灾难带给人们巨大心灵震撼的同时,更应当引起人们对自身行为的深刻反思。

  工业文明的快速发展,人类社会给自然环境带来的压力越来越大。温室气体排放、全球气候变暖、流行疾病等越来越威胁着人类自身的生存安全。如何处理好人类与自然环境的关系,维持好生态平衡,成为各国政府未来面临的最大挑战。

  2009年12月7日,联合国气候变化大会即将在丹麦哥本哈根召开,在这次为期两周的会议上,180多个国家的政府能否在气候变化和温室气体排放等问题上达成共识,对全球气候变化和人类未来的生存至关重要。

  为减少温室气体排放,唯一的途径是人类需要尽快摆脱对化石能源的依赖,寻找没有污染的替代性能源。而在可再生能源利用方面,丹麦走在了全球的前列,找到了一条适合自己的发展道路。

  丹麦模式

  用全球的气候领跑者或者绿色能源的领先者来形容丹麦,一点都不为过。在这个国家中,可再生能源发电占到其总发电量的30%,在过去的25年中,丹麦经济增长了75%,但能源消耗总量却基本维持不变,创造了独特的“丹麦模式”。

  根据丹麦风能协会介绍,丹麦的可再生能源发电量中,绝大多数来自风能,目前,在丹麦的陆上和海上共安装了5000多台风机,总装机容量达3200MW,这些风机为整个国家提供了大约20%的电力供应。

  位于丹麦中部的萨姆索岛,是一个新能源供应的示范岛,该岛在10年的时间内实现了100%的可再生能源供给。岛上的11台风力发电机能够满足岛上全部的电力所需,4个采用秸秆和木屑的供热系统为岛上供应热能。萨姆索岛能源学院媒体负责人杰斯帕向《能源》杂志记者介绍,由于该岛全部采用了可再生能源,10年的时间,岛内的二氧化碳减排提高了140%。

  “萨姆索岛的最大示范意义在于,未来人类全部实现可再生能源的供应方案是可行的”,杰斯帕说,“如果这种理念能够在被全球采纳的话,人类未来的发展将会变得非常美好”。

  丹麦除了大力推广新能源外,其能源装备也为国家赚取了大量财富。丹麦风能协会媒体负责人洛恩·尼尔森在接受《能源》杂志记者采访时表示,2008年,丹麦向全球输出包括设备和服务在内的风电技术高达57亿欧元,占到其国家出口总额的7.2%,风能行业成为丹麦仅次于医药行业的第二大出口产业。到2010年,该比重将上升至10%。

  然而,丹麦风电发展并非一帆风顺。20世纪70年代,丹麦90%的能源还依赖于石油。但第一次石油危机使丹麦受到了严重打击,全国电价一路高涨,很多地方供热被切断,随后大多数丹麦人把核电当成了救世主。然而,在80年代中后期声势浩大的反核运动中,核电发展逐步受到遏制。

  核电被制约为风电发展提供了契机。从20世纪90年代起,各种各样的优惠政策为个人和企业投资风电提供了机遇,尽管在过去的20多年中,国际油价时常处于低谷,使得风力发电一度处于竞争劣势,但丹麦始终坚持风电发展,几乎未受到油价波动的影响。

  “风电的发展依赖于长期的能源政策,如果一个国家没有确定哪种能源为自己的长期战略,就难以实现风电的良性和长期发展”,维斯塔斯全球技术研发总裁费恩·迈德森对《能源》杂志记者表示。

  然而,20%并不是丹麦人的目标,丹麦政府提出,到2010年,丹麦花在能源技术研发的公共资金将翻番,到2025年,风电占电力总消耗量的比例将上升到50%。

  而丹麦国家能源局高级政策顾问欧乐向《能源》杂志透露,丹麦国家议会已经通过决议,到2050—2070年,丹麦的目标是完全摆脱对化石能源的依赖,到那时可再生能源将在全国普及使用。

  企业样板

  丹麦风电的发展之所以走在世界的前列,除了国家政策鼓励之外,企业在丹麦能源政策中扮演着非常重要的角色。维斯塔斯风力发展制造商就是其中的一家。

  “维斯塔斯目前在世界各地共安装了39000台风机,占全球总装机数量的三分之一,而且还以每3小时一台的速度正在安装”,维斯塔斯全球技术研发总裁费恩·迈德森介绍说。

  为了保持技术发展的领先地位,维斯塔斯还在丹麦的奥尔胡斯建立了世界最大的风能研发中心。这个600人的研发中心,是维斯塔斯全球研发网络的一部分。维斯塔斯的研发机构和团队分布于丹麦、英国、印度、新加坡、美国、德国和中国,共有1500多名技术研发人员,他们不仅研究如何降低风能的度电成本,而且时刻监测着世界各地的风机运转状况。

  “技术研发能够降低风能的度电成本,就全球角度而言,我们每年投入到科研的资金大约是收入的3.5%,我们预计5年内,风机的工作效率可以提高30-40%”,维斯塔斯全球技术研发总裁费恩·迈德森说。

  距离奥尔胡斯市50公里的哈默尔,设有维斯塔斯全球控制系统制造工厂。如果说控制系统是风机的大脑,那么这个位于哈默尔的工厂就是生产“风机大脑”的工厂,它为维斯塔斯在全球的风机生产厂提供电子元器件。

  “这种精尖的技术要求像航空和医药一样精细”,维斯塔斯全球控制系统总裁贝杰恩·索伦森说,“我们100万台风机中,只允许有3个不合格,这种要求虽然近乎苛刻,但必须坚持。”

  这家占世界1/3份额的风机生产商,面对未来全球风电大发展,信心满怀。“随着各国政府对环境和清洁能源的重视,在过去每三年风电装机容量就会增加一倍,未来的风电发展将为维斯塔斯提供更多的机会,我们对未来充满信心。”维斯塔斯政府关系部政策顾问莫丁汉如是说。

  并网范例

  尽管近年来风电在全球获得了高速发展,但是它也有自身难以克服的弱点,那就是风力发电的不稳定性,以及所面临的并网难题。

  然而,面对风力发电的世界性难题,在丹麦国家电网公司(Energinet),《能源》杂志记者得到了一个完全不一样的答案。

  “天气多变的时候,丹麦全国的风力发电功率可能在几小时内从0升到3100MW,也可能从3100MW降到0,这对风电并网是一个巨大的挑战,但我们已经解决了这一难题”,丹麦国家电网企业传播部副总裁汉斯·摩根森告诉《能源》杂志记者。

  据汉斯·摩根森介绍,丹麦的风电实行优先并网,在22000满负荷小时数内,每度电在市场价的基础上国家补贴0.25丹麦克朗(约3.3欧分),保证了投资商的积极性。

  若出现无风或风力过大的情况时,丹麦国家电网公司就会采取一套行之有效的办法,以维持电力系统的平衡。比如,在无风时,丹麦就会进口来自挪威的水电,而风力发电富余时,丹麦就会将风电通过北欧电力交易市场卖给其他国家。“目前北欧国家之间已经实现了电力的相互输送,凭借北欧国家之间强壮的电网系统,水电成了风电最好的后备能源。”摩根森说。

  北欧电力市场还推行了负电价制度,当电力市场饱和的时候,供电商如果要发电,就必须付费,“负电价制度旨在敦促发电厂及时停止发电,以维持电力供需的平衡”。

  丹麦之所以能够对风电上网的世界难题操作如此顺畅,很大程度上源自于其优越的制度设计。摩根森介绍说,北欧国家不允许输配电一体化,输电和配电必须分开,发电企业通过竞价,将电以最低价格卖给配电企业,而配电企业在市场上也是放开的,用户可以从提供最低电价的配电企业处购买电。

  “发电企业和配电企业都是可以盈利的,但他们都是竞争性的,而国家电网是垄断的,但它是非盈利的机构。这样就保证了电力企业的市场机制,既能保证风电能够顺利上网,还能够让用户用上最低廉的电价。”摩根森说。

  摩根森:电网智能化和储能方式决定未来风电发展

  《能源》:2025年,丹麦将风力发电的份额提高50%,作为国家电网,面临着哪些挑战?

  摩根森:如此大的风电并网,对国家电网来讲的确是个巨大的挑战,但是我们已经为未来做了很多铺垫工作。未来我们除了建立强壮的电网,维持北欧电力市场自由流通之外,还有两种解决方案。第一是通过电动汽车将多余的电储存起来,当需要时再充回到电网中去。第二是发展热泵,将剩余的风能转化为热能。

  《能源》:储能的方式有很多种,为什么要选择电动汽车来储能?

  摩根森:目前,丹麦的交通和供暖主要利用化石能源,要想增加可再生能源的比重,在上述两个方面上最有潜力。用电动汽车储能,除了能够降低化石能源的比重之外,另一个原因是目前的储能技术还不发达,蓄电池的成本太高。当然,利用电动汽车储能也不是容易做到的,因为我们在充电的时候还要考虑用电力“峰谷”问题,这就需要我们未来的电网更加智能化。

  《能源》:如何实现未来电网的智能化?

  摩根森:这需要一个智能的通信系统,以调节用电的峰值。比如说下午4点至晚上8点,是人们的用电高峰,这时候电价就会高,而到了零点之后,用电量就非常小了,电价也就变低了,在这个时候为电动汽车充电最为合适。那么人们通常不会凌晨起来给自己的汽车充电,这就需要我们开发一套系统,当用电量最低时,电网能够为汽车自动充电,对用户来说可以达到最节约成本,对电网来说能够实现“削峰填谷”。

  《能源》:丹麦的风力资源虽然比较优越,但也相对有限,未来能否支撑风电的大发展?

  摩根森:对丹麦而言,陆上的风资源的确有限,但海上资源目前还开发的非常少。未来丹麦的风电潜能主要来自海上风场。目前丹麦能源局已经确定了8个地方用于开发海上风电,可开发容量达5200MW。其中,位于丹麦东部的海域,丹麦、瑞典和德国将联合开发一个大型的风电场,该风场测出的风电资源量为1600MW,今年已经得到了欧盟的资助,预计到2011年—2012年竖立风机,该风电场建成后,将是全球最大的并且同时利用小型超级电网把电力输送到三国的海上风电场。

  【记者手记】

  难以复制的“丹麦模式”

  文 | 本刊记者 王高峰 发自哥本哈根

  在哥本哈根会议之前来到丹麦,感受这个北欧国家新能源发展的印迹和未来的希望,是一件很庆幸的事。

  从哥本哈根到奥尔胡斯,从兰德斯到萨姆索岛,在起伏的丘陵和低矮的山谷之间,放眼望去是一片片绿草和灌木丛。一路上,环境保护和发展新能源的气息无处不在,从沿海竖立的众多风机,到太阳能板和木屑联合取暖,无时不提醒人们,你所处的位置是全球新能源发展的典范之一。

  丹麦发展以风电为主的新能源之所以能够取得成功,与其自身的条件和背景不无关系。

  首先,丹麦人口稀少,全国人口只有500多万。人口少就意味着耗能少,也就有利于新能源的推广。在完全实现可再生能源利用的萨姆索岛上,常住人口只有4100人,即使这样,据当地居民介绍,还有很多人平时不在岛上生活,岛上的房子只是自己的“夏屋(summer house)”。在这样的一个人口稀少的地方,推行可再生能源的试点,取得成功的几率自然较大。但即使人口稀少,萨姆索岛能源学院媒体负责人杰斯帕仍然说,最初发展新能源时也受到了很大阻力,“当时全体岛民的决议过程异常艰难,咖啡喝得大家肚子都疼了。”

  其次是优越的并网模式和先进的制度设计。在正常的电力市场中,一般分为四个主体,即发电企业、输电企业、配电企业和用户。这四个主体缺少一个,必然导致垄断或用户利益受损。在包括中国在内的大多数国家中,都缺少了配电企业,实行输配电一体化,这就必然导致电网的垄断,从而为新能源上网设置障碍。丹麦这种输配电分开的模式,不仅为风电上网提供了可能,更为风电的发展排除了后顾之忧。而设在挪威首都奥斯陆的北欧电力市场,为北欧各国电力自由交易提供了平台。据丹麦国家电网相关负责人介绍,这种输配电分开的制度在丹麦之外的其他国家也开始推广,目前德国已经改革完毕,法国由于阻力较大还在进行当中。

  除了电网的制度优越之外,丹麦国家能源局的高级政策顾问欧乐博士还告诉记者,包括丹麦在内的欧洲国家对化石能源的税收非常高,而对可再生能源不但不征税,还会有补贴,这很大程度上提高了投资者对新能源投资的积极性。而投资商投资一个风电场,必须将其股份的20%让给当地居民,这样也同样提高了民众对发展新能源的兴趣。

  再次,教育模式和当地居民的素质对发展新能源和环境保护也至关重要。据萨姆索岛能源学院负责人介绍,当地对儿童的教育很多内容会牵涉的风电和新能源的发展,从小给他们树立发展新能源的意识。而在记者走访的哥本哈根商学院,每个教室的门口都有一个企业的名字,该校学生介绍说,这些都是企业赞助的教室,包括维斯塔斯在内的新能源公司都在其中。

  而丹麦风能协会作为一个民间组织,也经常组织一些活动,如组织丹麦与瑞典的学生互访,一起交流自己对风电发展的看法。“当然,我们还会组织学生与风电供应商交流,让学生了解企业的发展,同时也便于企业挑选人才”,丹麦风能协会媒体负责人洛恩·尼尔森如是说。

  除了教育模式之外,当地居民的综合素质和环保意识也是发展可再生能源的有利因素。在丹麦国家电网采访时,该公司的工作人员就向记者展示了一副照片,其内容是不久前一些民众在一家火电厂进行抗议的场景,民众抗议让电厂尽早关闭火电,减少污染。风能协会的负责人还介绍说,作为丹麦最大的能源公司——Dong能源公司,明年计划将现有的16家火电厂关闭6家,其产能将用风电代替。

  丹麦的新能源发展尽管是成功的,但是由于各国的国情不同,其发展模式难以简单复制。但是它至少给我们提供了一种思路,即人类利用新能源完全能够满足自身的需求,只要人们善于改革和有意识地发展,我们的未来仍然掌握在自己的手里,2012年12月21日将不会是人类的终点,12月22日的黎明依然可以到来。

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