實現“100％可再生能源地區”的策略

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這一次，筆者將介紹德國智能電網實証（E-Energy）6個項目之一的“RegModHarz”。前兩次，筆者介紹了面朝波羅的海的港口城市庫克斯港的“eTelligence”項目，作為地方示范項目，RegModHarz的地位與之不相上下。

德國力爭在2050年使可再生能源電力達到80％

德國已經決定在2022年之前停用所有核電站，提出了到2030年，使可再生能源佔到總發電量的50％，到2050年佔到80％以上的國家目標（資料1）。因為各地區的可再生能源資源參差不齊，所以，在可再生能源資源豐富的地方，這一比例要達到100％甚至更高。

擴大可再生能源發電的開發意味著增加資源量豐富的風力以及太陽能的發電量。但二者的發電量受天氣影響，如果可再生能源達到100％，就會產生發電量超過或是大幅低於當地需求的情況。這就需要從境外輸入電力，或向境外輸出。

地區的電力消費量減去地區利用風力及太陽能生產的發電量，剩下的部分稱為“剩余電力”（residue power），而風力及太陽能發電會有變動，因此要想提高可再生能源的比例，剩余電力就必須是能夠吸收風力等發電量變化的靈活電源，而且還需要具備足夠應對天氣變化的容量。天然氣與生物質的熱電聯產（CHP：Combined Heat & Power）可滿足這個條件。抽水和蓄電池雖然靈活，但自身無法發電，而且容量有限。

為提高可再生能源的比例生物質備受期待。德國等歐洲各國擁有豐富的森林資源，而且牧畜業繁榮，牲畜糞便的排放量大。而且種植著大量的玉米等燃料作物。作為生物燃料，木質有木片等固體燃料，牲畜糞便和玉米等則通過微生物發酵生成沼氣。

但開發生物質發電也面臨著不少課題。作為風力和太陽能的剩余電力，生物質發電不僅有可能得不到有效利用，而且還需要照顧與熱需求之間的平衡。這些課題需要逐一解決，並吸引足夠的投資。

借助100％的可再生能源重振哈爾茨地區

“RegModHarz”（Regenerative Model Region Harz）項目顧名思義，是把哈爾茨作為樣板，利用能源重振地區的嘗試。哈爾茨地區位於德國中心偏北的山區（資料2）。原本是一個擁有24萬人口的完整區域，但受到東西德分裂的影響，這裡如今分屬3個州。為了實現宏偉的能源目標，德國准備在這裡，對自然資源豐富的地區應當承擔的作用及系統構建進行驗証和模擬。

讓我們先來通過2008年的實際數據，來大致了解哈爾茨地區的電力供需情況（資料3）。地區內的電力消費量為1300吉瓦時（1吉為10億），佔德國整體的0.2％。發電容量為191兆瓦（1兆為100萬）。發電量為467吉瓦時，其中，水力佔5％，風力佔67％，太陽能佔2％，生物燃氣佔7％，生物質佔2％，天然氣熱電聯產佔18％。除以地區內的消費量1300吉瓦時，推定自給率為36％，其中30％是可再生能源。但是，在這樣的情況下，風力及太陽能發電輸出功率的變化仍然會造成過剩或是短缺。以15分鐘為單位進行估算，從地區外輸入電力的比例為65％，向地區外輸出的比例為2％。

RegModHarz項目進行模擬的對象是2008年實際數據、2020年方案以及100％可再生能源方案，其中，風力和太陽能的輸出功率將大幅增加。風力將按照151兆瓦→248兆瓦→630兆瓦，太陽能將按照10兆瓦→90兆瓦→708兆瓦的速度擴大。隨著兩種發電方式的比例增加，發電量的變化隨之增大，輸入輸出的規模也會擴大。而且，在不同的季節和時段，發電量會發生變化，電力價格也會發生變化。二者的權重越大，生物質這種靈活電源就愈發重要。

在電力交易市場上直接買賣可再生能源發電

對於生物質發電，德國採取了怎樣的引導措施？其關鍵詞是與市場直接交易（Direct Marketing）。

德國政府於2009年1月修改固定價格收購制度（FIT：Feed in Tariff），使可再生能源發電可直接在電力交易市場上銷售。按照固定價格收購制度的規定，輸配電企業要在20年的時間裡，以固定的優惠價格收購可再生能源發電，但隨著制度的修改，發電方也可選擇直接向市場銷售。但是，因為市場價格一般低於收購價格，所以市場銷售不受青睞。

2012年1月，德國實行“市場溢價”，給直接市場交易提供了機會。這是在市場價格低於收購價格時補齊差價的制度。協議以月為單位簽訂，國家按月均市場價格減去固定價格的差額給予補償。如果在高價位時段銷售的電量多，利潤也會相應增加。

直接交易需要企業提供銷量與銷售時間的預期，偏離預期需支付違約金。為了彌補風險，國家將向企業支付“管理溢價”。隨著預測精度的提高，溢價逐漸縮小。並且，對於生物燃氣發電，由於要按照供需調整輸出，運轉會受到限制，因此為了彌補損失，國家將向企業支付“彈性溢價”。

生物質與火力發電一樣使用燃料，輸出功率有望保持穩定。能夠按照預定進行輸出和供電，可以較高的市場價格出售。通過推測次日市場的價格和自身的發電容量，精確上報利潤最高的時間和銷量。因此，能夠享受較高的市場溢價，以及各種溢價。

此次制度修訂雖然也給風力等變動電源帶來了相應的好處，但生物質得到的實惠最大，成為了一大投資誘因。因為人們可以作出判斷，靈活的可再生能源發電具有相當高的價值。在政策支持下，生物質更容易得到融資，這也起到了刺激追加投資的作用。