受绿色和平组织的委托Energy Brainpool就如何实施去煤炭化(至2030年)既能保证电力供应安全同时又能实现环保目标展开了相关研究。

在巴黎气候峰会上通过了限制全球气温上升不超过2摄氏度的决议,为了实现这一目标只能通过增强经济的脱碳来完成。通过对碳排放预算的监控就能得知为了能实现巴黎协定的环保目标我们还能排放多少环境活性气体。

对于德国而言,将碳排放预算平均分摊各个行业后能源行业最多可以排放37亿吨二氧化碳。如果按照现有的排放速度,能源行业的碳排放预算将在12年后消耗殆尽。从2015年到2030年的去煤炭化进程中,褐煤发电厂还能排放12.17亿吨二氧化碳,而其余包括硬煤在内的化石燃料发电厂还能在排放11.57亿吨二氧化碳。

Source: Energy Brainpool

根据相关的气候保护计划,2014年德国能源行业共排放了3.58亿吨二氧化碳。在德国政府的报告中预测到如果继续采取相关减排措施,到2020年全年将排放8.05亿吨温室气体,这也就意味着在当年未能实现的二氧化碳减排指标高达5500万吨。其中2020年能源行业预测将排放2.77亿吨二氧化碳,而参照目前制定的减排计划,能源行业需要进一步减少排放,从预计的2.77亿吨减少0.42亿吨,实现2.35亿吨的碳排放指标。仅通过解决电力行业产能过剩的问题就能实现减排目标的80%。

在此项研究中对如何实现2030年的减排目标和路径进行探索。边界参数是到2030年德国为减少褐煤及硬煤的电力供应将有80%的电力需求通过可再生能源供应。为了保证电力供应的安全性预计需要新建燃气电厂。由此得出2020年至2030年各类型发电厂的装机容量变化如下表:

Source: Energy Brainpool

虽然可以通过各种方式来实现减排目标,但此项研究中选择了一个多标准的方法,确保在剩余期限内燃煤电厂的总排放量可以最小化。

目前已经公布的需要关停的燃煤电厂将按原计划的时间关停。剩余的燃煤电厂将根据效率的高低排序进入关停电厂名单,也就是效率越低的电厂将比那些效率高的电厂更先关停。通过这样的方式来减少二氧化碳的排放量。

在目前列入需要关停的电厂名单中,合计46.6GW的硬煤及褐煤发电厂中将有17.8GW的发电厂将在未来10年内关停,到2029年剩余的这部分硬煤及褐煤发电厂也将逐渐退出市场。按照这样的减排计划,预计总共将有21.4GW的褐煤发电厂以及25.2GW的硬煤发电厂将不再上网发电。

通过关停燃煤发电厂以及核电厂来调整发电结构之后,发电的边际成本变得更低,但是灵活性也下降了。当风能与太阳能发电不足时,需要燃气电厂多发电或者通过电力进口来满足本国的电力需求,由此也会影响到电价;当风能和太阳能发电充足时,燃气电厂就可以少发电,多余的电量还能出口。

由此对电价会产生相反的影响,一方面太阳能与风能发电增多会导致电价下降;另一方面当可再生能源发电量无法满足电力需求时就需要启动发电成本更高的燃气电厂发电或者进口电力,由于受到天然气价格和碳证价格的影响,这很可能导致电价上升。

热电联产电厂使得电力供应与供暖系统密不可分,供暖系统将受到关停燃煤电厂的影响。由于要新建许多燃气电厂,热电联产电厂也会相应增多。由此可以预想,虽然关停燃煤电厂,但是以热定电的发电量还是会保持不变。

虽然集中供热会受到去煤炭化的影响,但是通过德国国家能源效率提升计划,预计供暖需求可以以每年1.7%的速度下降,到2030年由去煤炭化造成的影响就能被完全消除了。理论上可以通过新建的燃气电厂来满足由去煤炭化造成供暖缺口,但是考虑到由此带来的必发电量实际上是不值得的。因此相关专家想借助柏林和汉堡的集中供暖系统的改造工程找出其他替代方案。

下载Energy Brainpool 完整研究报告。