全球中央?2021/08/04 09:24(13天前)

德國的能源轉(zhuǎn)型是在2000年綠黨執(zhí)政時奠下基礎(chǔ)。當(dāng)時政府首度立法給予再生能源優(yōu)渥的電力收購價，從此風(fēng)力、太陽能、沼氣發(fā)電的規(guī)模和技術(shù)在德國突飛猛進。2011年的日本福島核災(zāi)在德國民間掀起強烈的反核聲浪，政府被迫提出廢核時間表，預(yù)計明年底核電廠將全數(shù)關(guān)閉。德國是產(chǎn)煤大國，但迫於國際社會的減碳壓力，最後一座燃煤火力發(fā)電廠最遲也將在2038年關(guān)閉。

目前風(fēng)力和太陽能已是德國發(fā)電的主力。其中風(fēng)力占全國總發(fā)電量的27%，超越褐煤、核電、天然氣和太陽能，成為最重要的電力來源。去年風(fēng)力和太陽能的發(fā)電量總計1,830億度，也首次超越煤炭、石油、天然氣等化石燃料的總發(fā)電量1,780億度。

風(fēng)力和太陽能源源不絕，可說是地球上最便宜的再生能源，卻有間歇性發(fā)電的特性?？耧L(fēng)來時發(fā)電量暴增，夏日平靜無風(fēng)時風(fēng)機葉片完全停擺；每天一到夜晚，太陽能板一度電也發(fā)不出來。隨著日升日落、颳風(fēng)下雨、季節(jié)變化，風(fēng)力和太陽能時時波動，到底該如何維持電力供應(yīng)的穩(wěn)定？

首先，風(fēng)力和太陽能來自大自然，進入再生能源時代，氣象預(yù)測成了維繫電力供需平衡的關(guān)鍵。

在風(fēng)能和太陽能尚未普及前，核電廠和火力發(fā)電廠又稱基載機組，具有長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)和低成本的特性?？梢择R上發(fā)電和停機的天然氣渦輪發(fā)電機組、水力發(fā)電則被稱為尖載機組，在用電高峰（例如亞洲夏天的午後）併聯(lián)發(fā)電以滿足尖峰需求。基載和尖載彼此互相支援，這是傳統(tǒng)的調(diào)度觀念。

當(dāng)風(fēng)力和太陽能逐漸成為電網(wǎng)的主體，電力的調(diào)度觀念也跟著調(diào)整。調(diào)度人員透過氣象報告，事先推測風(fēng)力和太陽能的發(fā)電量，以及早安排備用的發(fā)電機組。過去24小時火力全開的基載機組，由於應(yīng)變的速度最慢，只好從原本除了歲修從不休息的主角，變成在後臺待命、偶爾才上臺兼差的配角。

為維持電力供應(yīng)的穩(wěn)定，發(fā)電量必須隨時等於用電量。鑒於再生能源的變動性，隨時待命能立即上場救援，也就是過去的尖載機組，反而扮演關(guān)鍵角色，例如能迅速開停和升降載的燃氣發(fā)電與再生能源就是天作之合。

德國北部地勢平坦，擁有數(shù)以萬座的風(fēng)力發(fā)電機，但風(fēng)速太強時，為避免發(fā)太多電造成電網(wǎng)難以承受，風(fēng)機經(jīng)常被迫停擺，這就是讓許多風(fēng)力發(fā)電國家頭痛的棄風(fēng)問題。

德國因此與北歐的水力發(fā)電大國挪威合作，打造一條全長623公里的海底電纜，預(yù)計今年底完工，讓挪威成為德國的電池。當(dāng)?shù)聡鴽]風(fēng)時，挪威多餘的水力發(fā)電可供應(yīng)德國；當(dāng)?shù)聡L(fēng)太大時，風(fēng)電就送到挪威轉(zhuǎn)換成位能儲存起來，等到需要時再用。

鋰電池的靈活性高，一樣也被視為適合再生能源的儲能技術(shù)，德國目前有多家業(yè)者經(jīng)營鋰電池儲能系統(tǒng)，為電力調(diào)度業(yè)者解決短期供需不平衡、系統(tǒng)頻率變動的問題。不過，鋰電池的成本太高，應(yīng)用在大量儲能還需要很多年的時間。

現(xiàn)階段比較被看好的是再生能源與氫能的結(jié)合，也就是將過剩的電轉(zhuǎn)換成方便儲存和運輸?shù)臍錃狻?br />
零碳排的綠色氫能是能源界當(dāng)前的熱門話題，全球最大的離岸風(fēng)力發(fā)電業(yè)者丹麥沃旭（?rsted）、荷蘭石油天然氣巨擘皇家殼牌集團（Shell）都積極打造與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備結(jié)合的電解水製氫廠。氫應(yīng)用的範(fàn)圍很廣，除了發(fā)電也可應(yīng)用在化工業(yè)、鋼鐵製造、交通等領(lǐng)域。法國鐵路設(shè)備大廠阿爾斯通（Alstom）的氫動力列車，近年已在德國和奧地利先後上路，戴姆勒（Daimler）、曼集團（MAN）等德國卡車大廠也積極投入氫燃料卡車的研發(fā)。

德國的汽車、機械、航太等高科技製造業(yè)發(fā)達，對電力穩(wěn)定度的要求特別高，而德國供電的穩(wěn)定程度向來在全世界名列前茅。從各國衡量電力可靠度的標(biāo)準(zhǔn)SAIDI（系統(tǒng)平均停電時間指標(biāo)）來看，過去10年德國始終維持在16以下，近年並有下滑趨勢，數(shù)字愈低表示電力穩(wěn)定度愈高。從德國經(jīng)驗來看，間歇性發(fā)電比重的增加並不影響供電的穩(wěn)定度。

不過，未來幾年，德國的電力供應(yīng)仍面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，首先是電力需求的問題。即便零碳排的綠電目前在發(fā)電占比已超過一半，但隨著經(jīng)濟體走向低碳化，原本使用化石能源的汽車和建築用暖氣都可能改用電，用電量勢必成長，再生能源設(shè)備有必要再進一步擴充，才有可能在2045年前實現(xiàn)碳中和的既定目標(biāo)。

其次，再生能源有因地制宜的特性，德國北部平原和北部外海的北海、波羅的海風(fēng)力資源最豐沛，但製造業(yè)等用電大戶集中在南部，因此有必要建設(shè)高壓直流輸電網(wǎng)，將北部的風(fēng)電南運。如何克服建設(shè)過程中遇到來自地主和環(huán)保人士的重重阻力，成了電力業(yè)者的一大難題。

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