這一次，筆者將介紹德國智能電網(wǎng)實證（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。

　　德國已經(jīng)決定在2022年之前停用所有核電站，提出了到2030年，使可再生能源占到總發(fā)電量的50％，到2050年占到80％以上的國家目標（資料1）。因為各地區(qū)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(fā)電的開發(fā)意味著增加資源量豐富的風力以及太陽能的發(fā)電量。但二者的發(fā)電量受天氣影響，如果可再生能源達到100％，就會產(chǎn)生發(fā)電量超過或是大幅低于當?shù)匦枨蟮那闆r。這就需要從境外輸入電力，或向境外輸出。

　　地區(qū)的電力消費量減去地區(qū)利用風力及太陽能生產(chǎn)的發(fā)電量，剩下的部分稱為“剩余電力”（residue power），而風力及太陽能發(fā)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(fā)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(zhì)的熱電聯(lián)產(chǎn)（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(fā)電，而且容量有限。

　　為提高可再生能源的比例生物質(zhì)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(yè)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(zhì)有木片等固體燃料，牲畜糞便和玉米等則通過微生物發(fā)酵生成沼氣。

　　但開發(fā)生物質(zhì)發(fā)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(zhì)發(fā)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，并吸引足夠的投資。

　　“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(qū)的嘗試。哈爾茨地區(qū)位于德國中心偏北的山區(qū)（資料2）。原本是一個擁有24萬人口的完整區(qū)域，但受到東西德分裂的影響，這里如今分屬3個州。為了實現(xiàn)宏偉的能源目標，德國準備在這里，對自然資源豐富的地區(qū)應當承擔的作用及系統(tǒng)構(gòu)建進行驗證和模擬。

　　讓我們先來通過2008年的實際數(shù)據(jù)，來大致了解哈爾茨地區(qū)的電力供需情況（資料3）。地區(qū)內(nèi)的電力消費量為1300吉瓦時（1吉為10億），占德國整體的0.2％。發(fā)電容量為191兆瓦（1兆為100萬）。發(fā)電量為467吉瓦時，其中，水力占5％，風力占67％，太陽能占2％，生物燃氣占7％，生物質(zhì)占2％，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)占18％。除以地區(qū)內(nèi)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(fā)電輸出功率的變化仍然會造成過?；蚴嵌倘?。以15分鐘為單位進行估算，從地區(qū)外輸入電力的比例為65％，向地區(qū)外輸出的比例為2％。

　　RegModHarz項目進行模擬的對象是2008年實際數(shù)據(jù)、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(fā)電方式的比例增加，發(fā)電量的變化隨之增大，輸入輸出的規(guī)模也會擴大。而且，在不同的季節(jié)和時段，發(fā)電量會發(fā)生變化，電力價格也會發(fā)生變化。二者的權(quán)重越大，生物質(zhì)這種靈活電源就愈發(fā)重要。

　　對于生物質(zhì)發(fā)電，德國采取了怎樣的引導措施？其關(guān)鍵詞是與市場直接交易（Direct Marketing）。

　　德國政府于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(fā)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(guī)定，輸配電企業(yè)要在20年的時間里，以固定的優(yōu)惠價格收購可再生能源發(fā)電，但隨著制度的修改，發(fā)電方也可選擇直接向市場銷售。但是，因為市場價格一般低于收購價格，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。這是在市場價格低于收購價格時補齊差價的制度。協(xié)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(yè)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(yè)支付“管理溢價”。隨著預測精度的提高，溢價逐漸縮小。并且，對于生物燃氣發(fā)電，由于要按照供需調(diào)整輸出，運轉(zhuǎn)會受到限制，因此為了彌補損失，國家將向企業(yè)支付“彈性溢價”。

　　生物質(zhì)與火力發(fā)電一樣使用燃料，輸出功率有望保持穩(wěn)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(fā)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(zhì)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(fā)電具有相當高的價值。在政策支持下，生物質(zhì)更容易得到融資，這也起到了刺激追加投資的作用。

　

　　如果根據(jù)電力市場的走向安排設(shè)備運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)的熱量有可能超過需求。這就需要通過細致的合理控制，提高熱泵的輸出，或是利用蓄熱設(shè)備增加熱需求。如果熱量低于需求，則要減少熱需求，并且利用蓄熱槽和生物質(zhì)鍋爐增加供熱。

　　這就必須建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、鍋爐、蓄熱槽、熱泵等設(shè)備。而為生物質(zhì)發(fā)電設(shè)置市場溢價和管理溢價，正是為了促進這樣的投資。

　　資料4表示了RegModHarz項目中，在進行直接買賣的情況下，生物燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和生物燃氣鍋爐的運轉(zhuǎn)情況。第1排是次日電力市場的價格變化，第2排是熱能的供需變化，第3排是電能的供需變化，第4排是蓄熱的容量和水平。企業(yè)要根據(jù)電力價格、熱需求、蓄熱設(shè)備的使用情況等因素，決定熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和鍋爐的最佳運轉(zhuǎn)方式。

　　判斷什么是最佳的投資方式并不簡單，因為其中摻雜著電力交易市場、地區(qū)的電能和熱能需求、地區(qū)的天氣預報等諸多變化因素。因此，開發(fā)包含了這些參數(shù)的模擬軟件成為了首要任務。總而言之，就是積累技術(shù)經(jīng)驗。而E-Energy能夠為開發(fā)這樣的軟件提供驗證。

　　如上所述，要想實現(xiàn)100％可再生能源發(fā)電，重點在于增加風力和太陽能的發(fā)電量，開發(fā)能夠吸收發(fā)電量變化的靈活電源“生物質(zhì)”，構(gòu)筑推動需求轉(zhuǎn)移的機制。修改固定價格收購制度，采用與電力交易市場進行直接交易的方式，稱得上是這一舉措的撒手锏。

　　而生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)需要使電能與熱能取得平衡。電力交易的最佳答案并不一定適合當?shù)氐臒嵝枨?。熱電?lián)產(chǎn)同時產(chǎn)生一定比例的熱能。而傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)一般是以熱需求為準，同時產(chǎn)生電能，因此，借助以需求響應為基礎(chǔ)的熱需求轉(zhuǎn)移，應該可以實現(xiàn)一定程度的調(diào)整。

　　但是，對于普及可再生能源發(fā)電來說，根據(jù)電力市場的動向，使