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每人一千瓦光伏研报06:人均光伏世界冠军列支敦士登凭什么超越德国

何继江 2020-10-29 15:31 发文

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引言

德国在光伏领域一直扮演着全球引领者的角色,自2000年能源转型启动以来,很长一段时间,德国的年度光伏装机量、光伏装机总量和人均光伏装机量都是世界第一。现在光伏装机总量和年度光伏装机量的桂冠被中国抢走了。而人均光伏装机量这个指标的的桂冠也于2015年被一个国家抢走,这就是欧洲微型国家列支敦士登,这个名字对很多人来说,十分拗口,而且陌生。列支敦士登自2015年超越德国后,至今依旧牢牢占据人均光伏世界冠军的位置。

列支敦士登是哪里?

它是如何在立锥之地上创造这样的光伏奇迹的?

它靠什么超越经济和科技很强大且高度重视光伏的德国?

当地的光伏政策是如何设计的?

对我国有怎样的启示?

清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心何继江博士在欧洲能源转型万里行活动中专程到列支敦士登进行了实地考察,并组织团队对该国光伏发展情况进行研究。

目录

一、列支敦士登半日考察

二、可称为“能源大国”的微型国家

三、人均光伏装机世界冠军

四、光伏完全建在建筑上的国家

五、光伏鼓励政策

六、2050能源愿景和2030能源战略中的光伏

七、总结和评析

八、对中国的借鉴和启示

一、考察概况

2020年9月11日,何继江老师和研究中心实习生周洣冰同学自瑞士驾车前往列支敦士登。

列支敦士登全称为列支敦士登公国(德语:Fürstentum Liechtenstein),位于瑞士与奥地利两国之间。面积仅160.5平方公里,与北京三环内面积大体相当。

列支敦士登是申根国家,和瑞士的边境不设边境检查站,考察团还没有注意到边境就进入了首都瓦杜兹市区。

考察团在路途中看到一些光伏,参观了国家博物馆、主教座堂、瓦杜兹市中心和列支敦士登大学。

傍晚时分,考察团的周洣冰同学在附近的火车站乘火车返回瑞士首都苏黎世,何继江独自驾车前往奥地利和德国继续进行考察工作。

列支敦士登首都瓦杜兹的市政厅

博物馆紧邻山脉,山上的城堡是瓦杜茨城堡(德语:Schloß Vaduz),是列支敦士登亲王的官方居住地

在列支敦士登考察的最大收获是了解到两个信息:一个是首都瓦杜兹在2004年获得了欧洲能源奖,第二是该国人均光伏装机量超过德国,位居世界第一。

我们在考察途中发现不少屋顶光伏设施。

住宅屋顶光伏

列支敦士登大学对面幼儿园的屋顶光伏

列支敦士登大学的光伏景观棚,是一种光伏与艺术建筑结合的创新。

景观光伏与陡峭的阿尔卑斯山

下图为搜寻到的一幢在建光伏建筑:此项目是光伏与木制建材结合的BIPV,900平的屋顶上,镶嵌261块光伏组块,文章稍后会对这部分进行进一步介绍。

二、可称为“能源大国”的微型国家

2.1 国家概况:小巧,人少,富足

只有160平方公里的列支敦士登是欧洲的微型国家,人口只有38244人(2019年12月)。其官方语言是德语,历史渊源上与奥地利关系密切,现在在经济文化上与瑞士高度一体化,采用瑞士法朗作为官方货币。列支敦士登2011年加入申根协定,从瑞士和奥地利进出国境没有边境管理,仅在国界上有一个标牌。

该国以阿尔卑斯山美丽风光、避税天堂和高生活水准而著称。列支敦士登约有一半的山脉位于中部阿尔卑斯山(Central Alps),最高的格劳斯匹兹峰海拔2599米。

公国虽然土地狭小并且人口稀少,国民收入水准却极高。人均国民生产总值高达16万美元(2017年),高居世界第二。列支敦士登是世界上工业化程度最高的国家之一,工业是国民经济的支柱,工业产品95%以上供出口。它拥有强大的金融中心,是创新型高科技国家,有16家银行,经济高度多样化。它是一个稳定的商业区,经济高度多样化,由4000多家企业组成,几乎提供与居民一样多的工作。邮票产业也是该国的支柱产业。

列支敦士登是君主立宪制国家,由亲王担任国家元首。

雕塑为列支敦士登亲王弗朗兹·约瑟夫二世(Franz Joseph II)夫妇。

约瑟夫二世生于1906年8月16日,自1938年起继位为亲王,至1989年逝世。他统治列支敦士登51年,去世时是欧洲统治时间最长的主权国家领导人之一。

他是第一位全职在公国生活的执政者。他努力促进列支敦士登的经济发展,使国家从贫穷的农业国剧变为世界上最富裕的国家之一。

2.2 能源概况:人均能耗高,人均用电量高,能源自给率低

这样一个袖珍国家,却成为了世界上第一个被允许称为“能源大国”的国家。列支敦士登不是能源消耗或能源生产的大国,而是被欧盟所认可的能耗管理水平高的大国。

列支敦士登分为12个城市行政单位。由于全国只有不到4万人,平均每个城市便有三千多居民,相当于中国城市一个街道的人口。从2004年至2012年11月,全国12个城市全部获得欧洲能源奖,是欧洲唯一一个全部城市都获奖的国家。

“能源城市”的奖项是示范和实施可持续城市能源政策的市政当局的绩效证明,是Energiestadt协会依据欧盟能源部创立的能源城市标准颁发的认证标签。该奖项颁发给那些体现并实施可持续能源政策的城市或社区。欧盟用此认证表彰和宣传倡导有效利用能源、提倡气候保护和可再生能源以及与环境相容的交通方式的自治市或城市。该证书每四年需重新认证。

由于当地能源资源条件较差,使列支敦士登的所有城市都获得“能源城市“的称号是一个巨大的挑战。依托阿尔卑斯山脉,这个160.5平方千米的袖珍小国有少量的水电,生物质能源和垃圾可用于能源生产,但资源量极少,国内没有化石燃料来源,石油和天然气都完全依赖进口,电力也是净进口。2016年的国内能源产量仅占国内电力供应量的24%。

更大的挑战是,虽然国家工业发达,国民收入高,但是人均能耗水平也很高。电力消耗占整体能耗的近三分之一。2017年的人均电力能耗为10211 kWh/人,在全球排名第13,欧洲排名第6。中国2018年的人均电力能耗是4018 kWh/人。列支敦士登的人均电力能耗是中国的约2.5倍。

列支敦士登的能源自给率相当低,在2016年仅有10%。2016年,列支敦士登的电力供应中可再生能源占32.47%,包括27.71%的水力发电(8.91%的进口和18.80%的国内),以及约5%的国内太阳能生产。

在可再生资源贫乏、能源密度很大等不利条件下,列支敦士登通过不断创新,让所有城市获得“能源城市”,国家获得“能源大国”的称号,彰显了列支敦士登在能源和气候政策方面的创新能力。

三、人均光伏装机世界冠军

列支敦士登高度重视提高国内能源自给率,基于免费的阳光资源在有限的土地上扩展太阳能系统是其最重要的手段。列支敦士登在可再生能源领域,尤其是光伏领域,所做的努力已见成效。至2019年底,列支敦士登共建成光伏系统1767个,并网装机容量为27576 kWp。

Sources: Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

光伏发电量占本地电力消费总量的比例逐年攀升,在短短的10年间,从2010年占比不足1%到2019年达到了6.35%,帮助列支敦士登将国内能源的能源供应配额相对于总能源供应的比例从2016年的不足10%增加到13.3%。

Sources: Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

从人均光伏的角度来看,2015年,列支敦士登以532瓦的人均装机量被SolarSuperState协会授予人均光伏冠军的称号。从前排在第一位的德国以473人均瓦装机容量跌至第二位。意大利以人均303瓦位列第三。此后,列支敦士登一直保持第一的领先位置。

Sources: Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

2020年上半年,德国光伏装机达到52吉瓦,相对国内8300万人口,人均光伏626瓦,仅相当于2017年底列支敦士登的水平。近几年,列支敦士登的光伏项目还在稳步增加,继续保持对德国的领先优势,稳居人均光伏世界冠军的地位。

四、光伏完全建在建筑上的国家

作为国土面积仅相当于北京三环内面积大小的国家,列支敦士登是怎么做到发展光伏的呢?答案就是这个国家所有光伏项目都在建筑上。

截至目前为止,当地最大的建筑上光伏是建在Gründenmoos网球场上的112kWh的项目。

在列支敦士登光照资源条件下,面积为40至50平方米的现代光伏系统可大致满足四口之家的用电量,可以持续发电约25年。

以下为一些列支敦士登的典型光伏建筑案例:

列支敦士登的屋顶太阳能普及率很高。利用当地的可视化工具(稍后有具体介绍),任意寻找一个街区就可以看到大量建筑的屋顶都有已完成的太阳能组件(深蓝方格图样代表实际的屋顶太阳能组件)。

除了这种传统的光伏系统依附建筑的BAPV, 建筑集成光伏领域,或光伏建筑一体化(简称BIPV)的最新发展使太阳能系统既可以集成到立面中,也可以集成到窗户和遮阳棚中。这种设计从结构上讲创造了很多余地,优雅的外观带来的更多的附加值也随之产生。

现有的技术可以将设计和功能很好地结合在一起以同时达到美观和实用。例如,用现代化的光伏玻璃代替中空玻璃作为防晒材料,彩色且晶圆薄的太阳能电池可以使建筑外墙具有光伏功能,可印刷的光伏组件也可以成为一种选择。

立面的BIPV比传统的屋顶光伏造价高,立面光伏在列支敦士登的成功推行依靠于国家繁荣的经济发展和较高的人均收入。随着技术的不断进步,相信立面光伏能够广泛帮助光伏建筑的推广。

4.1 列支敦士登辅助光伏建筑设计工具:

列支敦士登政府为帮助居民更便捷地进行光伏规划,政府能源部门的官方网站提供了非常详细便捷的自动可视化工具帮助普通民众分析境内任一建筑的光伏潜力。

下图蓝色框表示屋顶。

红框部分的深蓝方格图样代表实际的屋顶太阳能组件:

当开始进行分析时,任意选取一个区域远景,可以看到如下图一样五彩斑斓的标识:

不同颜色代表屋顶太阳能潜力的不同:

深红色代表最佳

红色代表很好

橙色代表好

黄色代表中等

蓝色代表可利用率较低

可以看到,深红色区域一般表示方向正南,或正南向的斜坡屋顶,此处有效光伏发电单位面积最多;红色,橙色,黄色标识区域一般是平顶型屋顶;而蓝色标识一般为朝北的坡面型屋顶。

网站支持近远景的切换,运转速度很快,下图是远景→中景:

中景→近景:

通过近景,在随意选择的这栋建筑中可以看到标红位置(即代表光伏潜力很好的建筑位置)确实是有太阳能光伏组件的安装的。

对这个平台进行了一定的尝试以后,我们可以得出结论:

该辅助工具是非常有效且便捷的;

列支敦士登的建筑光伏资源潜力还很大。

4.2 光伏在多大程度上帮助列支敦士登完成电力自给和能源自给?

我们对前文展示过的一个在建建筑进行数据分析。

这栋正在建设中的生态建筑位于列支敦士登首都瓦杜兹以北的沙恩(Schaan)。该建筑物中的光伏系统不仅拥有常规发电的作用,还承担了屋顶的功能。

整幢建筑采用木制结构,这样建材更低碳。光伏组件留了一定透明度,日光穿透光伏组件,与木结构结合在一起创造了奇妙的光线。屋顶的透明性还节省了人造光源,从而进一步减少能耗。由于光伏组件是作为屋顶安装的,必须满足各种安全标准,需由特殊的安全玻璃制成。这导致重量增加,使得整个木结构重约29吨。

在约900平方米的面积上,有261个光伏组件组成了屋顶功能,并产生了约80,000 kWh的功率,安装输出功率为96 kWp。这相当于约16个平均单户住宅的年用电量。

由此推算,光伏能够帮助列支敦士登居民用电实现自给自足,并能够向工业提供一部分电力。

五、光伏鼓励政策

列支敦士登政府于2008年推出了光伏发电上网电价法。根据该法令,政府规定了光伏发电的投资补助和上网电价,并鼓励建筑物的所有者在屋顶上增加光伏设施。这项法律保障了光伏电力以固定电价上网,持续十年。

列支敦士登的光伏补贴政策比德国的更加稳定,是该国人均光伏超过德国的关键因素之一。

Sources:Federal Ministry for Economic Affairs and Energy,

Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

德国的光伏上网电价政策补贴始于2000年《可再生能源法》(EEG)。2004年1月,为了响应联邦政府的“十万屋顶计划”,德国实行了新的《可再生能源法》,其中规定了“优先并网,全额接纳”的新能源电力政策,不仅上调了补贴力度,还细分了各种类型发电装置的上网电价。这次政策激励了德国光伏的快速增长。德国光伏的累计装机量从2004年的1.1吉瓦迅速攀升到2012年的34吉瓦,8年翻了约三十倍。这种超速增长,造成的补贴金额远超预期,给德国财政政策和光伏政策造成巨大压力。2012年4月开始实行以月为单位的光伏退补新政策,补贴量大幅下滑,这导致了2013年以后几年,德国光伏新增装机量暴跌。

2012年德国光伏装机量达到创纪录的8.1吉瓦,相当于同年德国人均增加了约100瓦的光伏,但由于光伏补贴政策的大幅调整,2013年光伏装机比2012年下降了60%以上,2014年再一次又比2013年下跌了一半以上。列支敦士登的光伏政策相对稳健,这也反映在每年新增光伏装机的变化 上。列支敦士登2013年的光伏新增装机量高于2012年,与德国形成明显反差,2014年列支敦士登的新增装机虽然比上年有下跌,但下跌幅度小很多。

正是在这一年底列支敦士登的人均光伏超过了德国。

列支敦士登经济办公室官网网站有详细的光伏资助计划。

政府对自发自用光伏投资给予补贴支持;

电网运营商有义务购买和补偿所产生的能源。用户可以选择以0.1瑞士法郎每千瓦时的固定上网电价将多余的电力馈入公共电网,这个价格约合0.7元人民币。

自2018年6月15日起,光伏拥有者可以选择得到更高的补贴,条件上他选择不使用固定上网电价并网的话。此外,对于垂直排列的光伏系统,如外墙系统等,可能会有更高的投资补贴和固定的上网电价。

1选项1:400瑞士法郎/ kWp + 10Rp / kWh,持续10年。

每千瓦的已安装直流电功率400.- CHF 1

尽可能自己用电。进入公共电网的电费在前10年为0.1瑞士法郎每千瓦时。要获得固定的并网电价,该系统必须最迟在2020年12月31日之前并网。

2选项2:650 瑞士法郎 / kWp

尽可能自己用电。

馈入公共电网的电费基于市场价格(EEX)而不是固定电价。

3选项3:750瑞士法郎/ kWp + 10Rp / kWh,持续10年

建筑外立面的光伏系统享受每千瓦750瑞士法郎的补贴,汇入电网的光伏电力按10Rp每千瓦时的固定结算价格,持续10年。

享受该项政策要求光伏项目最迟在2020年12月31日之前将系统连接到电网。

另外,用户还享受所在城市地方政府即社区的资助,具体由各个市政府来规定。电站可以作为“其他系统”获得资金。不过目前,列支敦士登还没有过这么大的光伏电站项目。

案例:某家庭的安装光伏6kWp,选用选项1加上社区资助,可以获得4800瑞士法郎,相当于人民币约35520元的补贴。需要注意的是,列支敦士登当地人工费非常高,光伏装机价格和各项成本相应也高,不可与国内成本直接比较。

六、2050能源愿景和2030能源战略中的光伏

尽管列支敦士登在地理上是一个袖珍小国,但是该国具有细致清晰的中期能源战略和2050年的愿景设想。其所展现的能源规划能力,匹配得上“能源大国”的称号。

6.1  2030年能源战略:人均光伏2.2千瓦

在列支敦士登能源部组织编制的《2030能源战略》报告中对2030年的能源战略目标有清晰的描述。核心目标有三项:

1

与2008年相比能耗降低20%

2

30%可再生能源,其中国内生产17%

3

与1990年相比,减少40%的二氧化碳

光伏是2030年能源战略的主角。按官方测算,仅考虑建筑上的光伏,其资源潜力约150-260吉瓦时(即1.5至2.6亿千瓦时),当地年度发电等效时数大体是按900小时来测算的,光伏的装机量资源潜力约4-7千瓦左右。这项资源测算是2018年进行的。

Sources:Energie Strategie 2030 Vision 2050, Regierung des Fürstentums Liechtenstein

按2030年能源战略规划,如果执行每年增长5兆瓦计划,到2030年,光伏装机总量将达到87兆瓦。列支敦士登人口现为3.8万余人,以约0.5%的很低的速度缓慢增长。2030年人均光伏装机量约在2.2千瓦。目前德国制订的2030年光伏发展目标大约是人均1.2千瓦左右。

列支敦士登的人均光伏指标进一步拉大了与德国的差距。

至2030年,按能源战略规划考虑,光伏主要安装在建筑的屋顶上和南立面上。同时该战略也意识到,停车场作为复合利用土地,有不小的潜力。2030的光伏项目可能会有一些在停车场上,但政府尚未对停车场的光伏资源进行仔细测算。

在农业用地上安装光伏也在考虑和研究之中。其优点是光伏与农业兼顾,在农业中实现了双重用途(Agrosolar)。计算表明,大约1-4km²的面积就足够涵盖列支敦士登未来的预期用电量。但农地光伏目前尚未纳入2030年的能源战略。

该方案提出了人均光伏装机量2.2千瓦的目标,将会出现中午光伏的峰值负荷非常好,是否会产生电力消纳的问题。该报告的研究表明,如果列支敦士登的电力化同步推进(主要是指用空气源热泵的普及实现供暖电气化,以及通过电动汽车实现交通电气化),那么,电力在能源消费中的比重会大幅度上升。在这种情况下,即使没有电力的跨季节储存,光伏电力的消纳基本是问题不大的。

6.2   2050年能源排放减少100%

《2030能源战略》报告中,对列支敦士登2050年的远期能源愿景做了描述。列支敦士登确定依据《巴黎协定(Paris Agreement)》所设定的全球气温增幅尽量限制在1.5℃水平的目标制定能源战略,已经明确了2050年碳中性的目标。2050年的能源目标主要有三方面:

1

能源消耗总量降低40%

2

100%可再生能源。尽可能多地在国内生产,国内自产比率不低于36%

3

能源项目的二氧化碳排放量减少100%,也即实现净零排放

6.3  光伏在2050年情景方案中依然是主角

列支敦士登针对2050年能源规划提出了四种不同的情景方案。四种方案的主角无一例外都是光伏,所不同的是光伏的规模,以及光伏与风电、电储能、跨季节储能的组合方式。

鉴于列支敦士登本身土地资源的局限,风机安装的难度明显大于光伏。在情景规划中可以看到政府在可再生能源中对光伏的倾向,甚至考虑了纯光伏和电池或电池+储存的结合。

Sources:Energie Strategie 2030 Vision 2050, Regierung des Fürstentums Liechtenstein

注:此处“电-电”效率指的是“电-氢-储-电”的电能到电能的过程:用电网多余电力进行电解水制氢,氢气再通过氢燃料电池发电。

Sources:Energie Strategie 2030 Vision 2050, Regierung des Fürstentums Liechtenstein

上图为冬季典型周发电与用电负荷情况,下图为夏季典型周发电与用电负荷情况。

冬季风电发电很好,光伏出力较差,且只在白天发电,光伏在中午的最大出力大体与最大用电负荷相当风光互补后,对储电的要求显得没那么高。

在夏季,光伏出力好,而风电出力差,中午的光伏出力峰值大体是用电负荷峰值的两倍或以上,风光互补后对储电的要求比在冬季要大一些。

该方案从技术而言,对列支敦士登最优,但是由于该国地域狭小,风机选址十分困难,目前在2030年的能源规划中尚没有风电的计划。

这四种情景中,光伏装机量最高的是情景三,人均光伏装机量达到20千瓦,研究方认为这几乎是不可实现的。光伏装机次高的是情景一,人均光伏装机量将达到11千瓦左右。从现在起,每年的光伏装机量需要达到14兆瓦左右。这是光伏发展最极端的可能了。

另两种情景下人均光伏装机量大约是4.5千瓦。

无论是人均光伏4.5千瓦还是11千瓦,目前来看,这很可能是国家层面上发布的2050年光伏发展规划的最高目标。

6.4  能源独立从几个小时开始

在2020年5月10日,列支敦士登的电力系统发生了该国历史上的一个重大事件,正午后的几个小时,列支敦士登国本国发电功率超过了该国用电负荷,也就是说,这几个小时内该国生产的电力满足了电力需求,这是该国历史上首次不需要任何外部能源,完全自给自足地完成了整个国家的电力运作。虽然时间只有几个小时,但非常具有标志性。

这个特殊事件的发生首先是因为新冠疫情的爆发,国家采取了疫情应对措施,工业公司不得不关闭生产,用电负荷大幅下降;第二个原因是当天是周日,用电负荷更低;第三个原因是当天天气十分晴朗,光伏发电出力很好。三重条件使得列支敦士登依靠光伏发电实现了短暂的能源独立。

虽然这几个小时的能源独立对于列支敦士登来说还属于偶发事件,列支敦士登在长久的能源自给自足上还面临很多的挑战,但是,这几个小时的成功经验足以说明,列支敦士登通过大力发展光伏谋求提高能源独立水平的战略已经取得了标志性的重大成果。

列支敦士登这几个小时的成功经验也可以让我们更加坚定了中国依靠960万平方公里的广袤国土上的太阳能和其它可再生能源实现能源独立的信心和决心。

七、总结和评析

1、小国家,大目标。

列支敦士登作为一个地理小国设计了2050年100%可再生能源的大目标,向世界展现了他们推动能源转型的魄力和对国家技术创新能力和国家治理能力的信心。

2、战略目标引领下的光伏发展战略。

因为国土狭小,太阳能成为该国惟一具备大规模发展空间的可再生能源

政府制订了一系列的政策,保障光伏作为主体能源快速发展。

政府在光伏方面的补贴力度之大、政策之稳健非常值得赞尚。

光伏发展的世界冠军的桂冠回报了他们这样的战略和政策设计。

3、建筑装机资源量给全世界提供了参照系。

列支敦士登因为国土过于狭小,光伏装机规模几乎对全球市场不产生影响,但其人均光伏725瓦的光伏全部建在建筑上,这完全可以成为世界各国都能实现的目标;

其2030年靠建筑光伏实现人均2.2千瓦的目标更是给世界各国各个城市制订光伏发展规划起到了灯塔的作用。

其对全部建筑资源测算得到的人均4-7千瓦的光伏装机资源量给世界各国的建筑光伏资源量给出了重要参照。

4、发展建筑光伏的强大的支撑体系。

列支敦士登的光伏全部位于建筑上,建筑光伏的高覆盖率是该国光伏的最核心的特点之一。每人一千瓦光伏研报5指出德国有近40%的光伏电站位于耕地或道路侧土地上。列支敦士登的人均光伏装机水平高于德国,可以推测,列支敦士登的屋顶安装光伏的比率是明显高于德国的。列支敦士登人口密度约为240人每平方公里,比德国略高一点。如果两国人均建筑面积大体相当,那么,列支敦士登的屋顶安装光伏的比率有可能是德国的2倍。

列支敦士登对全国每一幢建筑的屋顶进行了光伏装机资源的测算,实现了全国建筑光伏装机资源的数字化、可视化。

5、列支敦士登的人均光伏世界冠军有可能长期保持。

以现有战略推断,列支敦士登很可能直保持自2015年人均光伏第一的领先位置,并继续领跑创造新的记录。若是能够顺利进行每年增加5MW的规划目标,那么在三年内就能率先打破“每人一千瓦”的记录。并在2030年有可能成为世界上首个人均光伏超过2千瓦的国家。

八、对中国的借鉴和启示

1、用科学技术大力挖掘建筑光伏的潜力。

列支敦士登已经向中国展现了人均建筑光伏达到七百余瓦的现实,以及达到2.2千瓦的明确的资源量和技术可能性。

我们有必要全方位借鉴学习列支敦士登在发展建筑光伏的科学技术。

首先是建筑光伏资源的测算。列支敦士登已经实现了国境内所有屋顶资源的数字化管理和图视化管理,普通居民可以借鉴政府的科学工具,方便地进行光伏装机资源的测算和分析。现在我国相关的技术还尚未成熟,普通民众难以算出他的屋顶或外墙可以产生多少电或热量,也暂时没有可视化程度如此精确细致的平台工具。建议有关部门在这方面加快科研创新。

建筑光伏技术,特别是屋顶BIPV和南立面BIPV需要加大科技研究和产品研发。

以屋顶光伏作为部分城市的主体电力进行能源转型规划的方法论对某些城市的设计和规划很有借鉴意义。

2、市县要积极与列支敦士登对标。

列支敦士登 人口密度约为240人每平方公里。比德国略高一点。与中国的省级单位相比,人口密度最接近的是海南省和山西省,前者为255人每平方公里,后者为229人每平方公里。

海南省和山西省的人均住宅面积估计比列支敦士登小一些。但人均的建筑资源量基本是在同一量级。他们的光伏发展可以考虑对标列支敦士登。

海南省要建设国际旅游岛,零碳岛成为必然目标。海南已经明确2030年禁售燃油汽车,海南有可能提出2030年碳中和目标(或者稍晚一些)。在光伏发展方面,海南有可能与列支敦士登一较高下。

中国很多的地级市或县级市,所拥有的光伏装机资源不仅是建筑,而是有大量荒漠等未利用地,这些地区超越列支敦士登的机会是很大的。

3、制订人均一千瓦的战略目标和规划

中国目前2019年的人均光伏数据是147瓦/人,清华大学社科学院能源转型研究中心于2018年初发起了“每人一千瓦光伏”的倡议。当时很多人感觉这个目标在2035年实现是不可能的。经过对列支敦士登的探索,我们更坚定地相信“每人一千瓦”的目标并不夸张,中国2060年要实现碳中和,光伏发展必然应该提速,我们把2035年作为目标实现年,实现的机率很大。

就城市或社区层面而言,具备发展光伏的优势条件的地方很多。我们期待人均一千瓦光伏先锋城市不断涌现。

4、树立与列支敦士登竞赛的决心和信心。

竞赛,赛什么!

我们要在战略目标上竞赛、在战略规划深度上竞赛、在建筑光伏的科技创新上竞赛、在局部地区人均光伏的指标上竞赛。

中国已经发布了2060年碳中和的战略目标与列支敦士登2050年碳中和的目标仅差十年。

列支敦士登能源在2050年实现100%可再生能源,能源排放减少100%。

列支敦士登的排放主要集中在能源方面,而我们国家在能源以外的排放的比例比它要高,所以中国的能源转型的进程要加快一些才行。

中国有必要尽快明确2050年-2055年间实现100%可再生能源的目标和能源排放净零的目标。

决心一定要有。

决心来自于危机意识。

列支敦士登对能源安全的极大忧虑和对全球气候变化的优虑是其加快能源转型的决心的重要来源。

这样的危机意识,我们也有,我们有人多的优势,我们可以有更大的决心。

信心也一定要有。

信心来自于科学技术和产业实力。

列支敦士登三万八千人所能达到的科学技术水平,我们中国十四亿人一定能够达到。

中国的光伏产品的成本和安装成本远低于列支敦士登,中国光伏在2020年将全面进入平价时代,破除了光伏发展的一个最最关键的障碍。

某些条件较好,战略措施得当的地市或县市完全有可能超越列支敦士登。

我们要敢于竞赛,要抱着勇于取胜的心态参加竞赛。

5、正视挑战和困难。

对于列支敦士登来说,由于光伏都在建筑上,处在用电负荷中心,电网的消纳还远未出现,也没有远距离输电线路的问题。但是中国的光伏发展将会是集中式光伏和分布式光伏协同发展,集中式光伏的发展所遇到的制约性因素是不同的,这需要多方包括基础建设,电网规划,法制规范以及资金扶持等等方面的更深入支持。

中国的城市建筑普遍为高层,与列支敦士登较高比例的低层建筑相比,中国城市特别是大中型城市的建筑光伏的人均资源量估计要比列支敦士登低不少。

提问:

1.你认为列支敦士登2030年人均2.2千瓦光伏的目标能够实现吗?

2.你支持中国设定2050-2055年间实现100%可再生能源(或非化石能源)的目标吗?

3.你认为中国哪些市县能够率先实现人均光伏一千瓦,为什么?

研究团队:清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心每人一千瓦光伏团队现场考察:何继江 清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心周洣冰 多特蒙特工业大学(硕士研究生在读),苏黎世联邦理工学院访学本文撰写成员:孟静惟 美国德克萨斯奥斯丁大学(毕业)

牛万星 美国乔治华盛顿大学(本科在读)

周洣冰 多特蒙特工业大学(硕士研究生在读)

何继江 清华大学

参考资料:

[1]Energy in Liechtenstein, https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_in_Liechtenstein

[2]Population of Liechtenstein (2019 and historical) https://www.worldometers.info/world-population/liechtenstein-population/

[3]Liechtenstein Energy department tool: https://geodaten.llv.li/geoportal/sonnendach.html

[4]Energiehstfacelle Liechtenstein , https://www.energiebuendel.li/EnergiestadtLabel.aspx

[5]Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung,https://www.llv.li/inhalt/1608/amtsstellen/photovoltaikanlagen

[6]https://www.indexmundi.com/map/?t=100&v=81000&r=xx&l=zh

[7]Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

[8]Energie Strategie 2030 Vision 2050, Regierung des Fürstentums Liechtenstein

[9]European Energy Award, https://www.european-energy-award.org/fileadmin/Documents/Fact_Sheets_Countries_2018/FS_Liechtenstein_2018_01.pdf

瓦杜兹城堡,照片摄于市中心的宣传橱窗

瓦杜兹市中心街道上的乒乓球台

列支敦士登国家博物馆

周洣冰在列支敦士登国家博物馆

何继江在列支敦士登大学

公众号简介

何继江

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任

清华大学科技与社会研究中心副主任

清华大学社会科学学院博士

清华大学能源环境经济研究所博士后

清华MBA校友能源环保协会副会长

这是何继江的个人微信公众号,也发布能源转型与社会发展研究中心研究团队的原创文章。

普及绿能,淘汰碳能。

推动能源革命,促进社会发展

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