自俄烏沖突發生以來，歐洲遭遇能源危機，而嚴重依賴俄羅斯能源供應的德國更是受到強烈沖擊。目前，歐洲多國政府采取緊急行動補充天然氣儲備，為未來幾個月的寒冬做準備。在德國煤炭電廠裝機量穩定的情況下，德國只有通過提高煤電裝置發電小時數以彌補天然氣發電損失量。
A 德國電力系統的改革初見成效
德國電力系統的供給側改革以《2050德國氣候環境行動法案》的基本原則來展開，其中，最主要的特點就是可再生能源從裝機量和發電量來看已經明顯超過化石能源。
(資料圖片僅供參考)
從裝機量來看，2020年德國發電裝機量達到233.8吉瓦，較2014年的196.40吉瓦增加37.40吉瓦，年均增長2.52%。其中，2020年可再生能源裝機量130.60吉瓦，較2014年的90.3吉瓦增加40.3吉瓦，年均增長5.41%，可再生能源裝機量占發電裝機總量的比例也從2014年的46%提升至2020年的56%。與此同時，核能發電和煤炭發電裝機量顯著下降。核能發電裝機量從2014年的12.1吉瓦下降至2020年的8.1吉瓦，同時自日本福島核電站事故后，德國政府計劃在2022年淘汰全部核能發電廠，但目前來看仍然沒有結束對核能發電的依賴。煤炭電廠發電裝機量占總發電量的比例從2014年的24.08%下降至2020年的19%；煤炭發電裝機量從2014年的47.30吉瓦下降至2020年的44.4吉瓦。2020年，無煙煤發電裝機量較2019年增加1.1吉瓦，這主要是因為德國Datteln 4發電機組上線運行，其裝機量達到1052兆瓦。
圖為德國電力裝機量(單位：吉瓦)
從發電量來看，2021年德國總發電量582.90億千瓦時，與2014年的583.3億千瓦時基本持平，2016年和2017年發電量最高值達到601.3億千瓦時和601.30億千瓦時。2021年可再生能源發電量233.60億千瓦時，較2014年的154.8億千瓦時增加78.80億千瓦時，年均增長20.85%，可再生能源發電量占總發電量的比例也從2014年的26.53%提升至2021年的39.70%。煤炭發電裝機量顯著下降，從2014年的256.1億千瓦時下降至2021年的165億千瓦時，煤炭電廠發電量占總發電量的比例從2014年的43.91%下降至2020年的28.10%。
2021年年底歐洲可再生能源發電量不足疊加2022年俄烏沖突引發的能源供需博弈，加劇了歐洲天然氣供給短缺，德國天然氣發電也陷入尷尬處境。
2014年到2020年，德國天然氣發電裝機量僅僅從29吉瓦增長至31.70吉瓦，但發電量已經從50億千瓦時增長至81億千瓦時。裝機量和發電量數據變化的迥異反映出德國在這7年間對天然氣能源的依賴程度大幅提高，天然氣發電量占總量發電的比例也從2014年的8.51%提高到2021年的15.20%。
在2018年計劃淘汰全部煤炭發電機組前，德國已經開始根據法律文件關閉相對應的發電機組。2015年到2020年，德國關閉的發電電廠主要由根據《德國能源法案》、《德國核能退出法案》以及安全備用狀態煤炭電廠組成，5年共計關閉21749兆瓦。在此期間，德國根據《德國可再生能源法案》大力發展可再生能源，德國能源部門結構性優化效果顯著。
B 德國煤炭發電廠走上謝幕之路
煤炭退出委員會的成立
2018年6月6日，德國民主聯盟黨和社會民主黨就德國淘汰全部煤炭發電廠達成初步協議；德國聯邦議會批準成立煤炭退出委員會，即產業成長、結構變革與就業委員會。德國煤炭電廠的關閉是德國和歐盟實現“碳中和”目標的重要組成部分。
煤炭退出委員會以德國《2050年氣候行動計劃》為綱要，其主要任務包括以下幾點：為德國制定短期、中期和長期的煤電退出的日期、目標和程序；在德國電廠淘汰過程中促進對應區域內經濟可持續增長、解決煤電產業工人就業問題；降低能源部門碳排放總量以實現德國2020年碳排放目標(溫室氣體排放量較1990年的水平下降40%)；實現2030年能源部門減排目標的措施(溫室氣體排放量較1990年水平下降61%至62%)。
正式立法和實施階段
在煤炭退出委員會經過2年時間的調查和計劃后，2020年8月14日，德國聯邦議會通過兩項法案，即《德國燃煤電廠淘汰法案》和《礦區結構調整法案》，由此宣告德國煤炭電廠退出程序正式啟動。
根據《德國煤炭電廠退出法案》和德國聯邦環境、自然保護及核能安全部披露的詳細內容，德國煤炭電廠退出路徑如下：
一是2020年12月，首批4千兆瓦無煙煤發電機組已經關閉。
二是截至2022年，德國計劃將關閉40千兆瓦的煤炭總電力中的10千兆瓦的煤炭發電裝置(共計7座電廠)，剩余的30千兆瓦煤炭電力裝置中無煙煤機組和褐煤機組各占15千兆瓦。此舉將為每年的溫室氣體減排量帶來200萬到250萬噸的貢獻量。
三是截至2030年，德國計劃關閉13千兆瓦的煤炭發電裝置(共計10座電廠)，保存8千兆瓦無煙煤電力機組和9千兆瓦褐煤電力機組。此項煤炭電廠退出計劃將使得德國能源部門能夠在2030年實現溫室氣體減排目標。
四是2038年，德國煤炭電廠將全部關閉。剩余11座無煙煤電廠計劃于2034年全部關閉。根據要求，煤炭電廠退出委員會將分別在2026年、2029年和2032年三次評估是否能夠將2030年之后計劃關閉的電廠提前3年(2035年)關閉。
五是德國Uniper公司投資建造的Datteln IV發電廠將持有該煤炭發電廠正式運行的有效許可證。煤炭退出委員會暫未與Uniper公司就是否運行和關閉日期的問題達成一致。
針對上述關閉煤炭發電廠，德國聯邦政府計劃對2030年前關閉的褐煤發電廠補貼435億歐元；以公開拍賣配額的形式對自愿減少或關閉煤炭發電機進行補貼。截至2022年9月底，德國已經完成4輪拍賣。前四輪拍賣配額量分別為4787.67兆瓦、1514兆瓦、2480.82兆瓦和433.01兆瓦。拍賣價格從5000歐元/兆瓦到16500歐元/兆瓦不等。根據要求，中標的電廠自中標日起擁有6個月的緩沖期，緩沖期結束后對應電廠將停止運營。
從2015年開始，德國部分煤炭發電廠轉為安全備用狀態并保持4年時間。在此期間，除在可再生能源不能供應充足電力外，相關機組不允許運行發電，而在結束安全備用狀態后的電廠則必須永久關閉。2021年10月，德國弗里姆默斯多夫的F號和Q號發電機組完成安全備用狀態已經關閉，共計562兆瓦。2018年進入安全備用狀態的5臺的褐煤發電機組已經轉為安全備用狀態，共計1816兆瓦，且按計劃將分別于2022年10月1日和2023年10月1日關閉。
圖為德國煤炭發電量計劃路徑
整體來看，德國聯邦政府計劃從2021年到2024年關閉12487兆瓦的總發電機組。然而，從計算的預估數額上看上述總量為16120兆瓦。其中，包括《德國燃煤電廠淘汰法案》規定到期關閉的電廠和4輪在公開拍賣中中標的自愿關停電廠，共涉及6182兆瓦，結束安全備用轉態的煤電機組共1816兆瓦。
C 德國煤發電正在發揮替代效用
德國天然氣供應短缺雖無近憂仍有遠慮
在德國逐漸關閉煤炭發電機組的同時，能源安全的保障正在經受嚴重考驗。在俄烏沖突升級之際，德國進口來自俄羅斯天然氣的不利局面仍然沒有改善(2020年俄羅斯天然氣進口量占德國總進口量的37.10%)。德國官方數據顯示，來自“北溪一號”和馬爾諾站點的天然氣進口量仍然為零。
不過，德國天然氣供應嚴重短缺的局面得到明顯改善。截至10月21日，德國天然氣儲存量已經接近庫存的96.52%，同時德國天然氣現貨價格從350歐元/兆瓦時明顯回落至60歐元/兆瓦時。上述情況主要得益于以下幾個因素：
首先，德國加大從挪威、荷蘭和比利時的進口力度。盡管德國天然氣進口量從2022年4月的6000兆瓦時/日下降至9月初的2300兆瓦時/日，但是此后開始穩步回升。截至10月21日，德國天然氣進口量維持在3200GWh/日的水平，目前進口量只占到“北溪一號”停止運行前的一半左右。
其次，德國大幅降低天然氣出口量。德國天然氣出口量從2022年5月的2500兆瓦時/日下降至9月初的500兆瓦時/日。
最后，德國大幅減少天然氣消費量，自2022年5月以來，德國天然氣消費量同比下降幅度保持在11%到22%，預計德國全年天然氣消費量同比下降15%—20%。因為德國2022年10月平均氣溫較2019到2021年同期平均氣溫高1攝氏度，德國天然氣消費量已經明顯低于過去4年的平均水平。
德國仍然面臨冬季能源供應穩定保障的嚴重挑戰。根據德國政府披露的文件內容，目前德國暫未進入居民部門用氣高峰，氣溫將隨著時間的變化而逐漸降低，盡管德國天然氣的儲存量已經到達“供應安全”的保障庫存，歐洲多處天然氣供應設施檢修已經結束，德國仍將天然氣庫存量維持在較高水平，天然氣供應形勢依然非常緊張并且仍然有進一步惡化的趨勢。
德國煤炭發電機組提高發電小時數以保障電力供應
根據德國電力供需平衡表的數據，2020年，德國國內電力總消費量456億千瓦時，其中，工商業非居民用電量達到318.5億千瓦時，居民部門用電量125.70億千瓦時，居民部門電力消費占總消費量的27.57%。目前，歐洲已經進入取暖季，根據德國大約1000家供暖供應商的數據，2020年德國通過179萬個供暖點提供超過11.2千瓦時的供暖，這相當于每個供暖點的平均供電量為6256千瓦時，較2019年的6336千瓦時下降80千瓦時。
2022年8月29日，德國政府宣布重啟Uniper公司所屬的Heyden 4號煤炭發電機組，其發電裝機量為875兆瓦，德國政府允許其運行至2023年4月1日。然而，根據上文分析的德國電力供應情況，我們認為德國已經不具備大規模重啟煤炭發電廠的能力，但淘汰煤電和核電的步伐將會相應減緩。目前，德國處于安全備用狀態和可運行的煤炭電廠裝機量較小。
在德國煤炭電廠裝機量穩定的情況下，德國只有通過提高煤電裝置發電小時數以彌補天然氣發電損失量。2020年，德國煤炭裝機量和發電量分別為44.4吉瓦和123.6太瓦時，折算發電設備平均利用小時數為2783.78小時，同年我國火電設備平均利用小時數為4216小時，所以我們認為德國煤炭發電機組是在考慮碳排放和經濟性的情況下非滿負荷運行。2022年，德國面臨嚴峻的電力保供危機，煤炭替代效用明顯。1—9月無煙煤累計發電量189.5太瓦時，較2021年的137.16太瓦時和2020年的104.29太瓦時分別增長38.16%和81.70%。盡管德國可以通過提高煤炭發電小時數來彌補天然氣損失量，但能源價格和電力價格將在四季度的寒潮中面臨再度推高的風險，德國通貨膨脹居高不下和經濟進入衰退階段都將演變為現實。
D 德國碳排放組成結構較為均衡
從碳排放的結構上來看，以電力和供暖為代表的能源使用部門是德國碳排放的主要來源，但德國碳排放的組成結構較為均衡。根據歐洲環境署(EEA)的數據，2020年，能源部門以2.19億噸的碳排放量占到德國溫室氣體排放量的第一名，能源部門碳排放量占總碳排放量的30%，顯著低于42%的全球平均水平和33%的歐盟平均水平。
盡管目前德國能源供應面臨緊缺狀態，但實現“碳中和”的目標和過程仍在繼續。
從電力生產的原料來看，2020年德國褐煤發電部門碳排放量934萬噸，較2019年降低236萬噸，同比下降20.17%；無煙煤發電部門碳排放量331萬噸，較2019年降低148萬噸，同比下降30.90%；天然氣發電部門碳排放量298萬噸，較2019年增加35萬噸，同比增加13.31%。碳排放的變化趨勢符合煤炭電力逐漸淘汰和天然氣發電逐步增加的整體趨勢。(作者單位：建信期貨)
（文章來源：期貨日報）