關于德國“全面棄核”的分析與思考

周杰

（國際清潔能源論壇（澳門）秘書長、武漢新能源研究院研究員）

2023年4月15日，德國關閉了最后三座核電站，標志著德國結束了持續(xù)60多年的核電歷史，成為西方七大工業(yè)大國里第一個全面棄核的國家。在俄烏沖突造成能源危機不斷加深的背景下，告別核能的決定是否明智引發(fā)了廣泛的討論。

一、“棄核優(yōu)先”還是“退煤優(yōu)先”？

盡管德國可再生能源發(fā)展迅猛，但近年來針對德國能源轉型的爭議卻有增無減，特別是德國優(yōu)先淘汰低碳的核電，卻仍保留高碳的煤電，這一做法遭到了國際社會的廣泛批評。根據(jù)德國聯(lián)邦統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，如圖1所示，2022年德國總發(fā)電量為5090億千瓦時，同比下降1.9%，53.7%來自傳統(tǒng)能源（2021年為57.7%），由于天然氣和核能發(fā)電量大幅減少，傳統(tǒng)能源發(fā)電量同比下降8.7%，但煤電升至33.3%（2021年為30.2%），發(fā)電量同比增長8.4%；2022年德國可再生能源占比升至46.3%（2021年為42.3%），發(fā)電量增長7.3%。其中風電占比升至24.1%（2021年為21.6%），發(fā)電量增長9.4%；光伏占比升至10.6%（2021年為8.7%），發(fā)電量增長19.5%。那么，德國為何選擇棄核優(yōu)先，退煤在后？這對德國碳中和進程有何影響？

圖1  2021年、2022年德國電源結構比較

鑒于核電在碳減排方面的作用，當前歐洲主要國家都試圖通過復興核電來推動綠色低碳轉型，歐盟委員會“可持續(xù)分類”規(guī)則將核能歸類為在一定條件下的“綠色能源”。國際能源署（IEA）提出，全球核電裝機容量到2050年翻番，才能實現(xiàn)凈零碳排放和能源獨立的雙重目標。德國核電站曾一度被譽為世界上最安全的核電站，數(shù)量多且密集，為此德國成為歐洲最大的電力出口國之一。德國第一座核電站于1961年6月開始運行。1997年德國曾擁有37臺機組，在鼎盛時期占全國總發(fā)電量的30.8%。從2021年到2022年，核電在電源結構中所占比重從12.6%降到6.4%。今年1—3月，核電仍占4.4%左右。按照最后3臺機組的發(fā)電量計算，即伊薩爾2號機組（PWR、1.485吉瓦、1988年投運）、埃姆斯蘭（PWR、1.406吉瓦、1988年投運）、內卡韋斯特海姆2號機組（PWR、1.4吉瓦、1989年投運），每年可提供325億千瓦時電能。如果用氣電替代所需天然氣約430萬噸，如果用煤電替代所需煤炭約1030萬噸。于是，挺核派要求重新評估退核決定或者推遲棄核時間，巴伐利亞州甚至要求聯(lián)邦政府同意該州繼續(xù)運行核電。為此，2022年德國進行了兩次“電力供需壓力測試”，針對各種不利情境對電網(wǎng)進行壓力測試，結果得出德國冬季的電力系統(tǒng)出現(xiàn)危機的可能性很小、核電對穩(wěn)定電網(wǎng)貢獻不大的結論。實際上，核電延期運行確實伴隨著巨大的經(jīng)濟成本，法律、安全和技術上的風險。因此，最終只延長了3個半月。

為彌補棄核帶來的電力缺口，為高比例可再生能源電力提供調峰“基石”，在“氣荒”和核電站關停的背景下，德國只能增加煤炭、褐煤火電小時利用數(shù)。因此，德國淘汰煤電進程相對其他歐洲國家較為緩慢。2020年8月德國才通過了《退煤法》，法律規(guī)定到2038年煤炭和褐煤火力發(fā)電廠將全部關停。2021年11月，德國聯(lián)合執(zhí)政三黨公布的聯(lián)合協(xié)議，將全面廢除的時間提前到“理想的2030年”，但并未形成法律。受俄烏沖突影響，2022年7月通過的《替代電廠可用性法案》（EKBG）規(guī)定，按照退煤計劃退役的煤電機組可在特定時間重新參與電力市場，目前重啟或推遲退役的煤電裝機容量達到了10吉瓦，于是2022年煤電占比由2020年的24.2%竄升到2022年的33.3%。重啟或擴大煤電必定會增加二氧化碳排放，同時推高國際市場化石燃料價格，無論從環(huán)境性、經(jīng)濟性還是安全性來看，都無法推導出邏輯上優(yōu)先棄核的理性理由。

實際上，棄核優(yōu)先還是退煤優(yōu)先是德國國內的政治和社會生態(tài)使然。德國是世界上最大的褐煤生產國，褐煤采用露天開采，成本低廉，褐煤礦井和褐煤發(fā)電廠對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和就業(yè)貢獻很大，而且作為傳統(tǒng)工業(yè)強國，煤電有力支撐了十九世紀德國第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命，煤炭產業(yè)有較強的政治勢力和影響力。相比而言，核電產業(yè)發(fā)展只有60多年，而且經(jīng)常受各種反核運動和核電站事故沖擊而聲名狼藉，因此，核電早早就被排除在能源轉型的選項之外。1998年德國就達成了棄核的“核共識”，而不再新建燃煤電廠則到了2007年之后才明確。總之，在德國，棄核比退煤更容易提前做到。

德國一向被認為是全球碳減排的先鋒。歐盟確定到2050年實現(xiàn)碳中和的目標，而德國將實現(xiàn)碳中和的目標提前了5年。2021年6月，德國又修訂了《聯(lián)邦氣候保護法》進行加碼，2030年碳減排目標從55%提高到65%，并明確到2040年減排88%，到2045年實現(xiàn)碳中和，2050年之后實現(xiàn)負排放的新目標。據(jù)德國官方統(tǒng)計，2021年全年的二氧化碳排放量為7.72億噸，比2020年增加了3300萬噸，增幅為4.5%，碳排放增長主要是疫情后經(jīng)濟復蘇、燃煤發(fā)電量增加、可再生能源發(fā)電量降低等原因。2022年溫室氣體排放量為7.46億噸，比上一年度下降了1.9%，比1990年減少了40.4%。究其原因，一方面是由于能源價格上漲導致工業(yè)生產下降了10.4%，平均能耗同比也下降了4.7%；另一方面是可再生能源發(fā)電量增加的原因。但能源部門的排放量同比增加了4.4%，主要原因還是燃煤發(fā)電量增加。

二、“去碳”“去核”還是“去俄”？

德國推進“去碳”“去核”的底氣實際上來自俄羅斯源源不斷提供廉價的天然氣等化石燃料。2021年德國進口的天然氣中，從俄羅斯進口的比例達到55%，在歐盟成員國中進口量最大。煤炭的49.9%、原油的35%均來自俄羅斯。俄烏沖突爆發(fā)后，歐洲委員會制定了階段性擺脫俄羅斯產化石燃料的“Repower EU”戰(zhàn)略，德國在“去碳”“去核”的同時又面臨“去俄”的壓力，但德國要想擺脫對俄羅斯的能源依賴，還需要很長的路要走。

早在1973年，當時的西德就開始從蘇聯(lián)進口天然氣，這是東西方冷戰(zhàn)時期勃蘭特總理（社民黨）推行“新東方外交”的最大成就。當?shù)聡鴽Q定2022年全面棄核，2038年全面退煤之后，天然氣就成為德國不可或缺的救命稻草。默克爾執(zhí)政16年間所推行能源政策之重心，就是熱衷于利用“北溪1號”管道從俄羅斯進口石油和天然氣，因為“北溪1號”每年可向德國輸送550億立方米的天然氣。2018年9月，德國又參與投資修建“北溪2號”?！氨毕?號”于2021年9月竣工后，因遭到美國反對而處于凍結狀態(tài)，并未實際投入使用。在地緣沖突背景下，“北溪1號”于8月30日起開始無限期停供，歐洲和俄羅斯之間展開的制裁與反制裁拉鋸戰(zhàn)還在上演之中，期間北溪管線又多次遭到破壞，恢復運營的可能性極低。俄烏沖突攪亂了德國從俄羅斯獲得廉價天然氣為前提的“棄核退煤”戰(zhàn)略布局。

在此背景下，“去俄”成為德國能源安全保障的當務之急。在天然氣方面，一方面加速提高天然氣儲備以降低對俄能源依賴。2022年4月，德國制定了《天然氣儲備法》，設定了2022年國內40個儲氣庫的存儲水平，9月要達到75%、10月要達到85%、11月要達到95%，實際上到11月15日就已達到100%；另一方面擴大天然氣多元化供應和進口，緊急從卡塔爾、美國等地采購液化天然氣（LNG），并投資60億歐元建設LNG接收碼頭。2022年6月通過的《液化天然氣加速法》加快了批準建造浮動式LNG終端，12月17日，第一個浮動儲存和再氣化裝置（FSRU）竣工，此后還將新建5艘FSRU，建成后德國將擁有超過300億立方米LNG的接收能力。此外，德國還對大型天然氣企業(yè)進行國有化救助。在煤炭方面，積極尋求擴大從美國、澳大利亞等國家進口。2022年德國累計進口煤炭4440萬噸，同比增長8%，其中從俄羅斯進口煤炭1300萬噸，盡管俄羅斯仍是德國最大的煤炭供應國，但同比減少了37%，約占其進口總量的29%，而美國對德國出口煤炭940萬噸，同比增長32%，位居第二；哥倫比亞以720萬噸位居第三，同比增長210%，此外還從南非（390萬噸，同比增長278%）、澳大利亞（630萬噸）等國進口。在核燃料方面，德國“去核”就等同于“去俄”，因為德國核電站所需要的原料鈾235，都是從俄羅斯以及哈薩克斯坦進口的。那么，德國何時才能真正擺脫對俄羅斯的依賴呢？據(jù)德國政府規(guī)劃，煤炭和石油的依存度將在2022年內清零，天然氣進口目前已從俄烏沖突前的55%下降到了35%，到2024年夏天將下降到10%。

可再生能源是實現(xiàn)“去碳”“去核”“去俄”一石三鳥目標之“一石”。德國一直以來擴大可再生能源的主要目的是“去碳”，即減少溫室氣體排放，防止全球變暖。俄烏沖突后，德國將發(fā)展可再生能源的政策目標重心轉為“去俄”，即提高能源自給率，提升能源安全保障水平。2022年7月，德國政府重新修訂了《可再生能源法》（EEG2023）等一攬子能源法案。如圖2所示，2030年可再生能源發(fā)電占比目標由原來的65%提高到80%，年度可再生能源發(fā)電量將從現(xiàn)在的240太瓦時提高到600太瓦時，到2035年可再生能源發(fā)電將達到100%。為此，德國政府分別提高了風電和太陽能的裝機容量增長目標，如表1所示，2021年光伏裝機58.9吉瓦、陸上風電56.2吉瓦、海上風電7.7吉瓦。2030年的裝機目標分別是：光伏發(fā)電215吉瓦、陸上風電115吉瓦、海上風電30吉瓦。為減輕民眾負擔政府還取消了可再生能源附加稅，但在今后的7年內可再生能源發(fā)電占比從2022年46.3%提高到80%并非易事。

圖2  德國可再生能源占比新目標

表  德國可再生能源裝機容量增長目標（單位：吉瓦）

氫能是實現(xiàn)“去碳”“去核”“去俄”一石三鳥目標的重要支撐。早在2020年6月，德國聯(lián)邦政府就出臺了《國家氫能戰(zhàn)略》，計劃投資90億歐元對德國未來氫能生產、運輸、使用等進行布局。2023年3月，德國發(fā)布了國家氫能戰(zhàn)略H2.0，提出了68條細化的措施。德國押注于通過可再生能源發(fā)電進行電解水制取氫能的“綠氫”技術路線，尤其是在電轉氣（P2G）方面領跑世界，到2030年綠氫產能從5吉瓦提高到10吉瓦，電解槽產能也從50吉瓦增加到100吉瓦。未來燃氣發(fā)電燃料都將改用綠氫替代，2030年氫氣發(fā)電裝機容量目標為21吉瓦，基本覆蓋燃氣發(fā)電廠需求。2022年，德國與挪威、加拿大、澳大利亞、巴西、埃及、阿聯(lián)酋、納米比亞等多個國家簽署了氫能合作協(xié)議，建立了“H2全球機制”。目前在建的LNG接收站也可直接用于綠氫、綠氨的進口接收，為德國大規(guī)模進口氫能做好準備，以早日實現(xiàn)“去俄”目標。

三、“法電德送”還是“德電法送”？

經(jīng)常有人說“德國自己棄核卻進口法國核電”“不對，德國作為凈電力輸出國向法國出口電力”，其實這兩種說法都沒錯。電力系統(tǒng)需要維持“發(fā)供用瞬時平衡”，不足時買，剩余時賣，德法之間就是根據(jù)發(fā)供用市場需求以歐洲統(tǒng)一電力市場為媒介互為買賣的關系。從這種意義上來說，德國正因為背靠歐洲跨國交易電網(wǎng)，才有可能推行“棄核去煤高比例可再生能源”的能源轉型戰(zhàn)略。

首先，如圖3所示，從1990年至2022年跨國電力交易量來看，盡管每年都會有所不同，但總體上德國電力輸出超過輸入，德國確實是個電力凈出口國。2000年3月，德國《可再生能源法》出臺之后，風電和光伏發(fā)電裝機快速增長，可再生能源價格成本快速下降是電力出口增加的主要原因，由于國內可再生能源電力供給剩余，電力輸出大于輸入，輸出與輸入之間的幅度逐年拉大。但從2018年開始幅度又逐漸收窄，主要原因是可再生能源發(fā)電增速放緩，煤電利用小時數(shù)減少。眾所周知，可再生能源發(fā)電易受氣象條件制約，國與國之間通過跨國輸電網(wǎng)融通，則可以靈活應對供需平衡變化。德國通過一系列火電靈活性改造，與周邊國家互聯(lián)網(wǎng)架等已經(jīng)達到了很高的可再生能源滲透率。當國內無法消納時將剩余電力出口到周邊國家，當發(fā)電量不足時再從鄰國進口電力。從年度電力進出口交易量來看，德國從國外進口約占5%左右，出口到國外約占10%左右。確切地說，德國是可再生能源電力輸出的凈出口國。但這并不意味著德國就不需要依賴法國的核電和波蘭的煤電，棄核后德國對于進口電力的依賴程度可能會有所提高。

圖3  德國跨國電力交易輸出輸入量對比（1990—2022年）（單位:太瓦時）

其次，如圖4所示，德國跨國電力交易量因季節(jié)變化而變化。德國夏季天氣涼爽，居民一般不使用空調，夏季電力需求會有所減少。很多發(fā)電廠會利用夏季對發(fā)電設備進行檢修、維護和保養(yǎng)，此時德國就會增加周邊國家的電力進口；德國冬季電力需求增多，隨著國內發(fā)電量增加也會增加電力出口。德國供暖主要以天然氣為主，而法國暖氣用電比例很高，因此冬季輸出法國電力比例較高。從圖5就可以看出德法之間這種需求互補的季節(jié)性變化特點。2022年德國跨國電力交易輸出大于輸入的幅度同比增加了50%，達到26.3太瓦時。從用戶側來說，由于冬季氣候偏暖，電費大幅上漲等因素，電力消費量同比減少了約4.1%。從發(fā)電側來說，盡管核電機組從6臺減少為3臺，氣電又遭遇氣荒，但通過大幅增加可再生能源發(fā)電和重啟一批煤電機組補缺，對供電穩(wěn)定性影響不大。進入2023年以后，1月和2月的走勢基本與往年相同。

圖4  德國跨國電力輸出輸入交易平衡情況（2019—2022年）（單位：吉瓦時）

圖5  德國與法國之間進出口電力負荷曲線圖（2020年）（單位：吉瓦）

再次，跨國電力聯(lián)網(wǎng)進一步提高德國電力系統(tǒng)的靈活性，有助于電力在更大范圍內進行資源配置。與德國接壤的9個歐洲國家，分別通過28條380千伏～400千伏和31條220千伏～285千伏的輸電線路進行多路連接，與挪威和瑞典兩國之間也有海底電纜相連。圖6和圖7分別是2021年、2022年德國與各國電力輸出輸入交易量對比表。2021年德國對法國、丹麥、瑞典、挪威輸入大于輸出，德國對瑞士、奧地利、荷蘭、波蘭等國輸出大于輸入。2022年電力進出口交易量大致相同，但德法之間的進出口方向發(fā)生了逆轉。主要是由于法國的56座核電站中一半以上因管道腐蝕或定期維修等原因停運，再加上歐洲干旱、河水枯竭，導致河邊的核電廠因冷卻水不足而減少發(fā)電量，因而德國對法國出口增加，從法國進口減少。瑞典也是德國電力進口的重要來源國家，對德國全面棄核的做法就頗有微詞。

圖6  德國2021年與鄰國電力輸出輸入交易量對比（單位:吉瓦時）

圖7  德國2022年與鄰國電力輸出輸入交易量對比（單位:吉瓦時）

最后需要注意的是，德國跨國電力交易有兩種情況，一種是直接交易，即交易電量在本國實際使用；另一種是過境交易，即交易電量過境輸配給他國使用，例如德國與瑞士之間的交易電量中就有很大一部分過境輸配給意大利使用。更加復雜的是，德國北部的電力過境他國后再輸回本國南部使用。因此，電力交易統(tǒng)計口徑不同，實際數(shù)據(jù)的內涵就會不同。

四、對德國全面棄核的思考

如上所述，德國既定的“棄核退煤高比例可再生能源”的能源轉型戰(zhàn)略高度依賴于俄羅斯天然氣的過渡。俄烏危機導致其能源安全在地緣政治沖突中處于較為被動的地位。德國試圖利用可再生能源和氫能實現(xiàn)“去碳”“去核”“去俄”一石三鳥的新策略，從而快速推進能源轉型和實現(xiàn)碳中和目標，但德國能源安全保障仍面臨多重困境和不確定性。

首先，“去核”任務雖已宣告完成，但能源危機并未就此終結，德國全面棄核不僅造成國際市場天然氣和煤炭的價格居高不下，還有可能拖累德國經(jīng)濟。今年1月開始，德國政府設定了電價和氣價的上限。2023年3月，德國物價漲幅同比仍增長7.4%，居民用天然氣價格同比上漲39.5%，居民用電價格同比上漲17.1%，通貨膨脹加劇必定會讓德國陷入經(jīng)濟滯脹甚至出現(xiàn)負增長的風險。因此，主張棄核的社民黨、綠黨支持率不斷下滑，2025年10月的下一次大選將面臨選民對“全面棄核”的拷問。實際上，全面廢核并不能讓德國免于核安全，因為鄰國法國、瑞士都是核電大國，而且“去核”與“去碳”是自相矛盾的政策目標。未來拆除核電站還需要15年左右的時間，如果能源危機進一步加深的話，不排除期間部分重啟核電的可能性。

其次，“去俄”的目標似乎比“去碳”更為緊迫，盡管德國滿世界奔波尋求擴大天然氣等化石燃料來源以替代從俄羅斯進口，但在一個“以長協(xié)為主，照付不議”的液化天然氣國際市場，即使出價再高也無法在短時間內獲得能滿足德國巨大需求的氣源，而氫能替代仍面臨著技術性、安全性和經(jīng)濟性的難題，難解當下燃眉之急。

再次，至于“去碳”的目標更是任重道遠，退煤時間表是在天然氣充分保障前提下推進的，如果氣源沒有保障則難以如期實行。而高比例可再生能源又面臨規(guī)劃土地不足、項目審批緩慢、補貼大幅減少、勞動力短缺、原材料價格上漲和供應鏈中斷等不確定因素，而且德國發(fā)展可再生能源的潛力和條件并不具備很大優(yōu)勢，不像北歐各國有豐富的水力和地熱，也不像南歐國家有豐富的太陽能資源。

最后，德國能源轉型和實現(xiàn)碳中和之路一直被視為各國的榜樣，德國關閉境內最后三座核電廠的同時，芬蘭則啟用了歐洲產能最大的核反應堆，兩者形成了鮮明對比。發(fā)展可再生能源只是手段而不是目的，每個國家的國情不同難以完全仿效。2045年去碳、2038年去煤、2024年去俄……德國這道“棄核、退煤、去俄”的聯(lián)立方程式難題該如何破解？或許這本身就是能源轉型的德國悖論。