本文首发于《能源》杂志2017年1月5日。
导读：不是能源转型的所有问题都构成最终的挑战。只有在可再生能源发展高比重阶段仍然存在，真正影响和妨碍能源成功转型的问题，才是真正的挑战。德国能源转型最终能否成功取决于其能否应对两大挑战。
从德国实践看能源转型的当前问题与未来挑战
2000年以来，德国可再生能源发展一直保持较快增长速度。2000-2015年间，德国一次能源中可再生能源份额从2.9%增加到12.5%，电力总消费中可再生能源份额从6.2%增加到32.6%， 分别增加了3.3倍和4.3倍。德国也因此而成为全球可再生能源发展的“模范生”。同时，德国能源转型的“经验与启示”成为国内学者关注话题。
然而，当跟随者在积极“借鉴”和“推进”时，作为“先行者”的德国已开始面临可再生能源快速发展中暴露的种种问题。对跟随者来说，总结经验固然重要，但对可再生能源发展进程中存在的问题，以及未来将面临何种挑战研究更为重要。遗憾的是，混淆“问题”与“挑战”已经成为当前德国能源转型研究中的一个普遍现象。
▎德国能源转型的阶段：从1.0到4.0
德国可再生能源发展的最终目标是2050年实现总发电中可再生能源占80%以上。因此，目前德国可再生能源仍处于发展的初期阶段。发展初期阶段所暴露出来的问题，大多是发展中的阶段性问题，并不一定是影响可再生能源未来高比例发展目标的“挑战”。因此，研究能源转型“挑战”的第一个“挑战”就是如何区分“问题”与“挑战”。也就是说，按照什么样的逻辑来区分“问题”与“挑战”。
通常情况下，我们讨论某个研究主题时，不一定需要对“问题”和“挑战”作细致的区分：发展中遇到的种种“问题”，多数也是继续发展将面对的“挑战”。这里之所以需要对“问题”和“挑战”作细致分区，从中识别出德国未来可再生能源发展面对的真实挑战，是由于向可再生能源转型这一主题特殊性使然。
可再生能源是与化石能源截然不同的能源品种，两者之间差异远远大于它们同作为能源的共性。这种差异性，绝不仅仅体现在一个“可再生”，一个“不可再生”这一方面，更重要的是源自特性差异所导致的开发、利用和服务模式的不同。从根本上说，是可再生能源作为“新”的能源与现有能源系统的差异，以及由此产生的冲突和问题。
根据德国制定的可再生能源发展目标规划，全国总发电中可再生能源发电的比重2020年达到35%，2030年达到50%，2040年达到65%，2050年达到80%以上。根据这四个发展目标，笔者把德国能源转型分为1.0、2.0、3.0和4.0四个阶段（图1）。2015年，德国可再生能源电力在电力总消费比重为32.6%。因此，目前德国处于能源转型1.0阶段。
图1 德国能源转型的四个阶段：从1.0至4.0
在能源转型的四个阶段，会出现不同的问题需要解决。这些问题，有的只存在于1.0或2.0阶段，并随着应对措施的出台而消失；有的则可能是随着可再生能源发展规模提升而新出现的。比如，风电和光伏发电成本高在能源转型1.0阶段可能是影响其发展的最大问题之一，但到了能源转型3.0阶段随着风电和光伏发电成本进一步下降可能就不成为问题了。因此，识别德国能源转型的“真实挑战”，就是从能源转型1.0阶段出现的各种问题或者问题的背后，找出真正妨碍和影响未来转型推进的真实因素。
▎当前德国能源转型进程中的四大问题
在德国政府已经坚定继续走可再生能源转型之路的背景下，有些政府已经出台相关措施有望解决的问题，不应归为能源转型的“问题”。比如德国电网与可再生能源发展不相匹配的问题，政府不仅已经意识到，而且从2011年以来一直采取正确的方式解决。
从这个角度看，当前德国能源转型带来的问题主要有四个：转型成本高，煤电和碳排放量不降反增，可再生能源导致电力批发价格持续下降的负面影响，以及能源转型所导致的财富不公平转移和能源贫困问题。
1.向可再生能源转型成本高且不断增加
能源转型的成本高且不断增加可能是德国当前能源转型面临最主要问题。能源转型的成本如何度量并无统一标准，但其最直接的成本首先是对可再生能源的补贴成本。德国零售电价包含批发价格、电网并网费、增值税、碳税、可再生能源附加费等要素。可再生能源附加费是用来补偿可再生能源电力的FIT超过市场批发电价的差额，这一差额主要由德国居民用户分摊。在2000年前后，德国开始征收附加费，由每千瓦时不足1欧分，到2015年增至6.3欧分/千瓦时。
风电、太阳能发电和生物质等可再生能源规模发电量的增加，以及可再生能源附加费的不断上涨，两个因素共同作用导致德国电价持续上涨。据德国联邦能源和水资源协会（BDEW）的统计数据，2000-2015年，德国平均居民电价从13.64欧分/千瓦时上升到29.46欧分/千瓦时，上涨幅度高达116%；同期企业用电价格从6.04 欧分/千瓦时上涨到13欧分/千瓦时，涨幅为194%。
随着各类可再生能源电力规模的继续扩张，未来向可再生能源转型所累积的这一笔成本相当惊人！德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)2015年发布的一项研究显示，为实现2050年德国相比1990年减碳80%的能源转型目标的累计总成本，在零碳价和化石燃料价格稳定的假定下为5.34万亿欧元，考虑到未来实际碳价不可能为零，则实际成本将更高。
2.煤电和碳排放随着可再生能源转型的推进而增加
2014年，有关德国能源转型存在问题的焦点话题之一是，随着可再生能源电力发展壮大，煤炭发电和CO2排放本应减少，但德国近几年出现了褐煤发电和CO2排放不降反升的情况，只是到了2014年才又比前几年有所下降。对此，德国专家的解释是：一是因为2011年德国关闭17座核电站，导致煤电上升以填补核电关闭所缺失的电力供应；二是因为过去几年温室气体增长主要是由于天气冷特别冷，供暖需求增大，所以造成了温室气体排放的增加，但2014年是历史上最温暖的一年，所以排放有所下降。
上述解释有一定道理，但未必就是事实的全部。考察1990-2015年期间，可再生能源发电、褐煤发电和核能发电和CO2排放变化就可以发现，上述几个因素在阶段变化趋势上存在一定的相关性，但变化拐点出现的时间结点并不一致（见图2）。
图2 德国1990-2015年褐煤、核能与可再生能源发电量及CO2排放
资料来源：德国AG Energiebilanzen2015
首先，2011年关闭核电不是褐煤发电增加重要原因。因为1990年以来，褐煤发电虽然总体呈现下降趋势（从1990年的171TW·h到2015年的155TW·h），但期间出现过两次反弹：第一次是1999～2007年，第二次是2009～2013年。而核电是2011年才开始大幅下降的。而且，伴随着2011年核电的关闭，可再生能源发电量也出现了加速增长，增速远远超过褐煤发电。
其次，褐煤发电量的增加，以及伴随而来的碳排放反弹是现阶段德国可再生能源加速发展的一个必然结果，其作用机制源于可再生能源发电，特别是光伏发电的波动性与当前全额上网制度相互作用。德国在夏季白天利用越多的太阳能，则在夜间和冬季需要越多的煤电。
最后，目前看，褐煤发电，从而碳排放不降反增的现象是德国能源转型的一个阶段性特征，还是可再生能源发展所导致的一个难以解决的问题，还需要进一步观察。
3.可再生电力大幅降低电力批发价格对传统电力公司负面影响日益明显
大量边际成本为零的可再生能源电力参与德国电力市场竞价，使德国电力批发价格一再下降。根据欧洲能源交易所（EEX）的数据，自2008年以来，德国和其他欧洲国家的基荷电力批发价格进入下降通道，从90欧元/兆瓦时左右下降到2014年年中不到40欧元/兆瓦时。然而，可再生能源电力导致的批发价格大幅下降并没有传递到零售价格，因而不仅没给电力消费者带来好处，反而产生一些负面影响。比如，批发价格下跌直接降低了电力公司的盈利，加大化石燃料电厂的经营压力；再比如，风电、光伏发电的大规模上网减少煤炭、天然气等发电厂的运行时间，直接减少其发电收入。
在风能、太阳能发电条件好而用电需求不高的节假日和周末的白天，电力公司不得不根据法律全额收购可再生能源发电商发出的电，即使已经超出了市场需求；同时可再生能源发电商也愿意发电，因为可以获得更多的补贴。这种情况下，市场就会出现“负电价”——电力公司给用户消费电力提供补贴，因为他为避免电网崩溃做出了贡献。但这些增加的支出最终需要由全体消费者来承担。2014年，德国的万圣节当天的电力交易价格为“-20欧元/万千瓦”。
4.能源转型所引发的财富转移和公平问题
因推动可再生能源发展的支持政策所引发的财富在不同主体或阶层之间转移，以及能源贫困也是当前德国能源转型的一个不可忽视的问题。德国可再生能源支持政策除了投资补贴外，主要采取以可再生能源附加费形式的电价补贴方式。这一机制安排来自德国《可再生能源法》。该法规定各类可再生能源上网的“固定价格”（FIT），并要求电网运营商必须优先收购全部可再生能源发电量。可再生能源发电商通过竞价方式产生的上网“市场价格”与“固定价格”之间的价差，由“可再生能源附加费”来弥补。
同时，为了确保德国工业竞争力，德国法律允许工业用户不承担分摊可再生能源附加费义务，高耗能大企业也获得减少缴纳可再生能源附加费的“豁免权”。此外，为加快光伏发电发展，自发自用的屋顶光伏也可以免交可再生能源附加费。因此，可再生能源附加费主要由居民用户来分摊。由于德国能源转型的大部分成本都是由居民用户承担，导致居民用电不断飙升，由此产生了政策所引发的能源贫困和收入再分配问题。
一方面，可再生能源附加费不断增加所导致的德国居民电价不断上涨，使数百万德国家庭面临电贫困的威胁；另一方面，政府的养老金和社会福利却没有相应调整，这使可再生能源附加费的每次上涨都成为低收入消费者的威胁。
可再生能源附加费居高不下的原因，一方面是由于德国电力批发价格随着可再生能源电力规模增加而持续走低，导致批发价格与法定“固定价格”之间的价差扩大；另一方面是因为只需缴纳0.05欧分附加费的德国企业越来越多，导致缴费企业基数缩小。据估计，2014年未被豁免的企业及居民将替这些获得“豁免权”的高耗能企业每度电多承担2.2欧分的附加费。 因此，可再生能源政策实际上导致了收入的再分配：从承担可再生能源附加费分摊的居民和企业流向未承担附加费义务的企业和自发自用屋顶光伏用户。
公众号：朱彤能源转型研究（INDUSTRY_REVIEW）
