欧洲再电气化与中国新基建谁是未来之路？
- 来源：亿欧网
- 2020/4/9 8:53:22
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可再生能源署(IRENA)的预测数据显示，到2050年，发电量将达到47.9万亿千瓦时，年均增速2%，可再生能源发电届时将可以满足电力需求的80%，而“再电气化”则是这个革命性剧变的关键法宝。再电气化不仅仅是对化石能源在消费环节的替代，更体现在生产环节全产业链的能源转型当中的深度应用。
中国社会科学院《2019年世界能源蓝皮书》指出，再电气化水平的提高主要依靠三个途径：智能电网、可再生能源(发电)以及电动车的普及。而数字化转型则如影相随，增加了再电气化的强劲动力。
那么，作为欧洲经济火车头和未来发展标杆的德国是如何实现再电气化的呢？
德国再电气化之路从退煤开始
2019年初，德国总统施泰因迈尔(Steinmeier)从矿工手中接过后一块煤炭，德国境内后一座硬煤矿——位于鲁尔区的哈妮尔煤矿，正式关闭，这标志着硬煤开采在德国正式成为历史。此举正是德国实现能源转型雄心和目标的一个缩影。
在这之前，2016年5月，德国太阳能和风能达到峰值，可再生能源提供了87.6%的能源需求，创下了历史性的纪录。这也让德国提出的基于可持续发展的能源政策能源转型(Energiewende)看到了胜利的曙光。
而这一切都要回溯到本世纪初，德国政府基于应对气候变化、避免核风险、改善能源安全以及保障经济竞争力和增长开始大力推行能源转型。2000年德国颁布了《可再生能源法(EEG)》，明确了可再生能源在能源结构中的重要地位，以及它在能源市场投资保护原则中以及能源生产过程中的优先地位。
在能源转型框架下，到2035年德国55-60%的电力将来自可再生能源，到2050年可再生能源的发电占比将达到80%。在能源转型之初，很多欧洲国家都不以为然。例如核电能源占优势的法国认为核电的安全性是可以保障的，德国的做法过为谨慎。然而，从近些年德国能源供给领域的变化来看，这些目标正在虽有曲折，却朝向未来的光明逐渐接近。
尽管在文献研究中，德国本土并没有再电气化(Reelektrifizierung)这个概念。然而，其能源转型政策所涉及的所有工作领域几乎都指向了再电气化的三个关键途径和核心领域，致力于从能源生产再电气化领域实现水能、风能、太阳能等清洁能源的大规模开发和利用，并完成终端消费电能对煤炭、石油等化石能源的深度替代，从而完成德国乃至欧洲的气候保护长期目标。
智能电网重新连接行业
在“再电气化”(即从燃料供应转型为电力供应)的浪潮中，随着新能源电力逐渐运用在能源密集型的供热、运输和工业生产上，电力供应过程中将需要越来越多的新技术和规则。在德国的能源转型中，行业耦合是其中关键的一步。
行业耦合是指将能源消耗部门-建筑物(供暖和制冷)、运输和工业等部门-与电力供能相互连接(整合)。它不仅是通过电力供能将传统的用能行业实现“脱碳”的目标，并且能够通过结合储能技术，解决在能源转型的过程中新能源并入电网造成的一系列供需不匹配的问题。因此，行业耦合概念的兴起和储能的爆发，将会是其能源行业发展中至关重要的一步。
德国的能源转型主要工作之一集中在其电力生产领域，期待可再生电力逐步替代传统能源与出于安全原因废弃的核能供能。截止2018年中，可再生能源在总电力中占据36%的份额。而在其他领域，尤其是建筑和运输，其能源消耗仍主要依赖化石燃料，可再生能源仅占13%。而如果能将行业电气化带入这些领域，将会对这些产业造成革命性的影响。
使运输行业脱碳的关键技术包括使用压缩天然气(CNG)、生物燃料、电池、氢气或合成燃料。而热泵被认为是将供暖行业整合到电力能源系统中的关键技术。热泵装置利用来自外部空气，地热或地下水的热量来利用电力来循环热/冷液体。热泵的安装须与建筑物隔热同步进行，以确保减少能量损失并使整个系统变得异常高效。
产业间的耦合效应会进一步提升整个能源系统的稳定性和灵活性，解决目前存在的由于能源供给介质不同所产生的差异化问题。在德国，它勾画了可行的蓝图，并且迈出了未来能源系统探索的第一步。
与此同时，而政策层也极力促成整个经济体当中的参与方都将电力作为默认的供能方式，提升能源的利用效率，根据效益优分配全国范围内的储能和资源，在再电气化的前提下，能源利用效率将会再上升一个层级。
储能新飞跃提速再电气化进程
传统电力系统因为其发电可根据用户需求进行调整，无需太多储能容量。但随着可再生能源的并网利用占比逐渐在德国加大，情况发生了不可忽视的变化。
例如：因为风力涡轮机和太阳能光伏发电系统的发电量对于天气的依赖性较强，加上分布式发电系统的多元化，各种电力并网的协调控制也越来越动态化。因此，大力发展清洁能源，大容量储能必不可少。
除了能够保障大量可再生能源电力的消纳以外，储能技术还能完美的起到供给侧的行业耦合的作用。因此，从新能源消纳的角度来看，在能源转型的下一个阶段，储能技术无疑会是行业耦合关键突破口。
由于投资和运营成本问题，在未来可以预见的几十年里，大规模的储能设施只能在一些示范项目中探索前行。因此，无数的小型家用储能设备和电动汽车电池作为储能设备，则成为了未来的大容量储能需求的较大可能性，并有望在德国推开。
或者换一种角度，可再生能源的份额不断上升，使得整个能源系统的趋势也是从一个高度集中的能源系统向分散、灵活和可再生的分布式能源系统进行转变，家用储能设备和电动汽车的分布式储能恰恰可以提供这种转换所需的灵活性。
据麦肯锡预测：“到2035年，基于设计的进步、规模经济和流程的简化，储能系统的总成本将下降50%至70%。”
可再生能源协会(IRENA)预计，到2030年，安装电池的价格将下降50%到66%。
欧洲经济研究中心(ZEW)的德国能源行业专家预计，鉴于市场力量，以及能源转型在交通和供暖领域的不断扩张，未来几年对电力存储的需求将大幅增加。
目前，大约一半的新住宅太阳能光伏系统都配有储能电池系统。据亚琛工大的研究显示，越来越多的家庭表示，电价越来越高，为了削减电力支出，降低对电网的依赖性，更愿意使用光伏储能系统。
太阳能行业协会(BSWSolar)预计，家用电池将继续迅速普及，价格进一步下跌将使经济形势向更有利于户用储能系统普及的方向转变，德国有可能在2020年突破20万个系统的门槛。此外，在2000年初建造的数十万个屋顶光伏系统在运行了近20年之后，将达到支持费用(即所谓的上网电价)的临界点，这些系统将继续以接近于零的成本发电，这使得家用电池的普及可能会进一步加速。
与此同时，德国公用事业公司，特别是电力公司也在逐渐学会适应未来能源系统的灵活发展，加强风险管理和应对能力。目前发展得比较成熟的一种创新商业模式就是合同能源管理商业模式，即：能源服务商可以为业主提供设备管理和交易管理，在保障业主的收益的情况下，收取一定量的服务费或者按比例提成。
一些德国比较大的公用事业公司(如EnBW)，会向用户便宜出售或租赁自己的家用光伏系统和储能设备，以获取管理那些设备的权限，这样就完美的创造了完全属于自己的能源社区，占据当地的能源服务市场。
数字化技术再添翅膀
智能家居、大数据算法和智能电网等领域的规范标准，也促进着前沿技术走向应用。伴随着数字化的浪潮，能源和资源得以智能化分配，效率得到空前的提升，能耗成本也大幅下降。
在德国，“能源转型”也可以被看做有史以来大的国家层面的信息技术升级项目：联邦经济能源部(BMWi)能源产业的数字化转型是“能源转型”的一个组成部分。
德国交通业界认为，数字化技术应用的革命性的变化将发生在道路交通和运输领域。无处不在的互联和自动化技术可能从根本上改变人和货物的运输方式。自动化、互联网、电力与共享(ACES)技术将对未来交通运输业的能源消耗和碳排放产生深远影响。
建筑领域的楼宇智能技术，如智能恒温器和照明，预计将在2017-2040年，数字化技术奖显著降低住宅和商业建筑的能耗。到2040年，预计累计节能将达到65万亿千瓦时，相当于非经合组织(OECD)国家2015年的终端能源总消耗。
在电力行业，数字技术可以通过四个方面降低电力系统成本：节约运维成本；提升发电以及电网效率；减少意外停机；以及延长设施的使用寿命。
采用数字化技术，可使2016-2040年的年发电成本降低800亿美元，相当于发电总成本的5%。
石油和天然气业界一直有使用数字技术的历史传统，尤其在生产链上游，数字技术潜力巨大。例如，在生产系统中引入微型传感器和光纤传感器可以提高产量或总体油气回收率；使用自动钻机和机器人来检查和修理水下基础设施、监测管道和油罐。
在未来，更多的可穿戴设备、智能机器人和人工智能技术将应用于石油和天然气工业。数字技术的广泛应用，可使油气工业生产成本降低10%-20%，可采油气资源增加5%左右。
再电气化的重头戏：德国汽车产业巨头追赶纯电动车制造
目前，德国大约五分之一的温室气体排放来自交通运输。虽然机动车能源效率显著提升，但是其节能减排效果被运输能力、发动机功率和机动车重量的增加所抵消。对此德国政府在气候保护计划2050中定下的中期目标是，到2030年交通部门的温室气体排放应降低40%-42%。
从技术特点和发展趋势来看，发展纯电池电动汽车是未来交通转型的核心。围绕电动汽车，德国政府将在税收、基础设施建设、购买补贴政策、制造与回收再利用、创新出行模式方面给与政策扶持，同时兼顾航空、海运的低碳转型，并加强以欧盟范围为重点的合作，共同推进德国交通转型。
德国汽车是真着急了。德国汽车工业协会(VDA)在2019年4月召集主要汽车制造商以及零部件供应商的高层举行技术大会，德国汽车业代表人物齐聚一堂，对该国车辆电气化技术的发展路径进行探讨。汽车厂商一致认同未来交通系统将全面实现电气化。
据德国《商报》报道，在VDA技术大会后，大众、宝马和戴姆勒三家德国车企巨头的掌门人又举行了电话会议共同讨论并终达成共识，即中短期内，德国汽车业的未来将属于电动汽车。
据悉，大众、宝马和戴姆勒的掌门人迪斯、科鲁格以及蔡澈一致同意，未来10年，电动汽车将成为德国汽车制造商遵守欧盟环保法规主要的技术。VDA会长恩哈德·马特斯也表示，未来3年，德国汽车业将投资近600亿欧元于电动汽车和自动驾驶领域，以确保德国汽车工业未来的竞争力。
汽车巨头们还大声疾呼，在整个欧盟采取适当的行政措施，来推动电动汽车产业的发展。他们认为，政府层面，为实现欧盟碳减排目标，德国将新能源汽车作为未来主要的发展方向是一个*。
与此同时，默克尔政府2019年11月初宣布，将投入35 亿欧元扩建电动汽车公共充电桩，争取2030 年建成100 万个充电桩。德国目前充电桩总数仅有2.1 万个。其基本逻辑则是，预计到2030 年，德国预计将拥有700 万至1000 万辆电动汽车。
2020年3月6日，麦肯锡在其发布的2020《电动汽车指数》报告中则对此做出了大胆假设：德国在电动车制造方面将超过中国。麦肯锡预计到2024年，德国汽车制造商在电动汽车产能方面的市场份额将从去年的18%升至29%，凭借超170万辆的电动汽车产能，德国早在2021年就可成为市场的领导者，并于中国。德国政府也将为购买电动汽车和混合动力汽车的消费者提供高达6000欧元的补贴，并承诺大力扩展该国的充电基础设施。
当然，麦肯锡的研究不包括特斯拉计划在柏林附近开设的千兆工厂的潜在产量，也未考虑新冠病毒疫情对市场的潜在影响。如果加上特斯拉柏林超级工厂和宁德时代在东部的图林根州建造的为德国汽车制造商提供低成本的动力电池厂，则会更加让德国在电动车时代加速前进。
明镜在线分析认为，以特斯拉为代表的“新势力”和传统的汽车工业，谁将在电动汽车产业发展上更具优势，现在还很难说。像大众汽车这样的百年老店，其优势在于大规模量产和质量，而号称颠覆汽车产业的特斯拉，其特长在于驾驶方式、计算机技术和互联网。大众汽车CEO 赫伯特·迪丝(Herbert Diess)也表示，大众汽车的优势在于硬件，特斯拉的优势在于软件，两者有广泛的合作空间。大众汽车将与马斯克会谈，讨论合作、入股的可能性。
尾声：德国再电气化与中国新基建谁是未来之路？
不难看出，气候和环境保护急先锋德国，正在快马加鞭的用能源转型下的再电气化为人类未来探新路，一条通过再电气化走向可持续发展的路，一条通往气候保护为目标的全新的经济和社会发展之路。
巧的是，中国在疫情还未完全被扑灭的时候，刚刚公布了新基建战略，包含：5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网。
如果单单从以上名称还不能看出它与德国再电气化之间的区别的话，那么在应用层面则可以更加清晰的看到德国的再电气化之路和中国的新基建战略或有异曲同工之处。
简单来说，5G基建对应的是车联网、物联网、工业互联网、企业上云、人工智能和远程医疗等；特高压对应电力行业和智能电网的再电气化；城际高速铁路、轨道交通和新能源汽车充电桩，则与交通领域的再电气化对应；大数据中心对应的则是金融、安防、各行业业务管理以及个人生活的数字化支撑；人工智能也与智能家居、服务机器人、一定设备和自动驾驶等领域对应；工业互联网则直接针对企业内的智能生产，企业价值链之间的协同，及企业与终端的个性化定制和互动。
而以上每一个领域的每一项都或多或少可以用再电气化涉及的技术进行支撑或者再定义。
与德国和欧盟官方钦定的竞争对手暨合作伙伴的中国相比，德国再电气化与中国新基建看上去走向了相同的道路。
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