受可再生能源沖擊 德國已無法維持現(xiàn)有火力發(fā)電站

最早實行電力固定價格收購制度的德國出現(xiàn)了意想不到的影響。支撐可再生能源采用的火力發(fā)電的作用正在發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。

“無法維持現(xiàn)有火力發(fā)電站”，德國電力行業(yè)如今正抱著這樣的煩惱。大量采用太陽能發(fā)電所產(chǎn)生的影響已經(jīng)波及意想不到的領(lǐng)域。

德國電力公司產(chǎn)生危機(jī)感

德國最早實行了以固定價格收購太陽能發(fā)電所發(fā)電力的制度(FIT)。在2012年之前，太陽能發(fā)電累計裝機(jī)容量已達(dá)2480萬千瓦。收購費(fèi)用龐大、家庭收支負(fù)擔(dān)增加等，針對該制度的功過出現(xiàn)了各種分析。

容易被人忽視的是，該制度對德國國內(nèi)的火力發(fā)電也產(chǎn)生了很大影響。

在供電能力中占比增加的太陽能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電，在運(yùn)用階段的成本幾乎為零，在FIT下可優(yōu)先供應(yīng)(優(yōu)先供電)。這樣一來，就壓低了非FIT對象的火力發(fā)電等普通電源的電力交易價格，甚至使之降到了與需要燃料費(fèi)的火力發(fā)電成本不符的水平。

起初，可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量增加的影響主要表現(xiàn)在火力發(fā)電站新建項目延期。然而到如今，就連現(xiàn)有火力發(fā)電都幾乎無法維持。

不過，火力是擴(kuò)大采用可再生能源時不可或缺的電源。

太陽能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電由于發(fā)電量會受到日照及風(fēng)況的影響，輸出會發(fā)生大幅變動。但另一方面，電力需求量及供應(yīng)量需要隨時保持一致。如果無法保持一致，電力系統(tǒng)的頻率會發(fā)生大幅變動，最壞的情況下，甚至有可能產(chǎn)生大規(guī)模負(fù)荷、發(fā)電設(shè)備脫網(wǎng)，而導(dǎo)致發(fā)生大規(guī)模停電。因此需要預(yù)想到，受天氣變化的影響，可再生能 源發(fā)電量會大幅波動，并為此準(zhǔn)備火電等可機(jī)動調(diào)節(jié)輸出的發(fā)電設(shè)備，使之保持可隨時利用的狀態(tài)，根據(jù)需要增減其發(fā)電量。為了在電力需求達(dá)到高峰時也能保證穩(wěn) 定的供電能力，維持火電等可自由調(diào)節(jié)一定發(fā)電量的電源，對于確保電力系統(tǒng)的可靠性來說是不可或缺的。

鑒于這一事態(tài)，德國目前正探討采用某項對策。這在美國已有先例，那就是負(fù)責(zé)供電系統(tǒng)運(yùn)營及管理的獨立系統(tǒng)運(yùn)營商(ISO)PJM公司(名稱取自該公司負(fù)責(zé)管理的賓夕法尼亞州、新澤西州及馬里蘭州的頭一個字母)運(yùn)營的“電力容量市場”。

電力容量市場是在市場上交易將來的電力設(shè)備容量的機(jī)制。PJM目前正在交易3年后的容量。德國電力行業(yè)也向政府呼吁，為了確保將來的火電設(shè)備容量，也應(yīng)該在德國采用由市場支持的同樣的制度。

日本也同樣，在FIT制度下，太陽能發(fā)電正在長足發(fā)展。另一方面，日本政府正在探討推進(jìn)電力市場自由化的電力系統(tǒng)改革。

火力需要發(fā)揮的新作用

從德國的事例可以看出，火力發(fā)電技術(shù)目前也面臨新課題。這就是，在太陽能發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電的輸出增大后，降低“最低運(yùn)轉(zhuǎn)電力”，以在剩余需求較小的情況下，也能運(yùn)轉(zhuǎn)大量火力設(shè)備;提高“負(fù)荷變化速度”，以提高每臺火電設(shè)備的調(diào)節(jié)力。

位于德國東南部、接近奧地利國境的Irsching的德國大型電力企業(yè)意昂公司的火力發(fā)電站。

并且，如果能夠縮短啟動時間，便能夠機(jī)動地進(jìn)行運(yùn)用，從而避免多臺設(shè)備的部分負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。如上所述的一系列特性改善，也可以稱之為提高火力發(fā)電的“靈活性”。

不僅是德國，可再生能源利用量正在增加的其他歐洲國家、美國及日本近年來也面臨相同的問題。今后，全球都需要提高靈活性。

承擔(dān)一定的發(fā)電量、提高發(fā)電效率是火力發(fā)電歷來需要完成的使命?；緵]有化石燃料資源的日本一直在通過提高效率削減燃料進(jìn)口成本。為了實現(xiàn)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量抑制輸出變動是關(guān)鍵。

不過，今后所需要的是，具備可迅速改變輸出的“調(diào)節(jié)力”，同時可抑制效率下降、故障也少的新型火力發(fā)電。實現(xiàn)這種新型火電，不僅是通過技術(shù)革新及采用新設(shè)備，大多數(shù)情況下，只要改善現(xiàn)有火力設(shè)備的運(yùn)用狀況，便可滿足要求。

火力發(fā)電運(yùn)營商目前面臨新課題，必須采取解決這些問題的舉措。作為政府職責(zé)，也必須建立完善市場機(jī)制等，從制度方面推動企業(yè)行動。

日本已經(jīng)停運(yùn)了大部分核電站，天然氣及煤炭等化石燃料主要依賴從海外進(jìn)口，因此面臨供應(yīng)不穩(wěn)及價格暴漲的風(fēng)險。另一方面，還亟需提高能源自給率及削減溫室氣體。

受福島第一核電站事故影響，現(xiàn)有核電站或許無望如以往那樣完全恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外還要考慮讓已運(yùn)轉(zhuǎn)幾十年、預(yù)計將來維護(hù)費(fèi)用會增加的反應(yīng)堆退 役。利用核電存在較大的不確定因素，對于日本能源來說，從被稱為3E的“穩(wěn)定供應(yīng)”、經(jīng)濟(jì)效益”及“環(huán)境性”這三個方面來看，這都是一場新考驗。