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每人1千瓦光伏研报05:为什么德国有大量路侧光伏

何继江2020-10-16 09:15发文

在德国考察期间,经常会有意无间看到公路两边的光伏电站,为什么会有这么多路侧光伏电站?

目录

一、德国路侧光伏考察

二、德国可再生能源法

三、德国路侧光伏政策的起源

四、露天地面光伏系统建设实况

五、路侧光伏案例介绍

六、思考和参考建议

01

德国光伏考察

德国路侧光伏

调研过程中,在车内拍到的路侧光伏

2019年12月,何继江博士率清华大学能源转型研究中心的欧洲能源转型万里行团队在德国考察。考察团在途经纽伦堡至海德堡的路上,观察到许多路侧光伏。当时在沿着6号高速公路行驶,从谷歌地图中我们可以更清晰的看到路侧光伏电站。6号高速公路沿线光伏设施:

届时何老师提出疑问:

为什么会有这么多的路侧光伏?这些土地是否是属于公路部门所有?

是否仅仅或主要是因为公路附近建设施工方便?

路侧光伏并网方便吗?有些与铁路并行的公路侧的光伏当然并网方便,但也不全是这样呀!

2020年7月,能源考察团队在对德国南部代根多夫市的施特凡斯波兴镇(Stephansposching)考察时,稍做留意和分析,发现该小镇也有很多路侧光伏项目。在该镇官网上也注意到路侧光伏是当地重点建设的光伏项目。每人1千瓦光伏研报04:德国小镇人均11千瓦光伏。

建设在高速公路两侧的光伏设施

建设在铁路两侧的光伏设施

施特凡斯波兴镇将路侧光伏项目“Photovoltaik Kainzenstadelfeld”(红色区域内) 德国为什么有这么多的路侧光伏?清华大学社科学院能源转型与社会发展研究中心的每人一千瓦光伏研究团队针对这问题广泛搜集文献进行研究。

02

德国可再生能源法在德国可再生能源法中找到依据,在公路或者铁路线外边界的110米范围之内建光伏属于政策鼓励的范围。德国可再生能源法Erneuerbare-Energien-Gesetz(EEG 2017)法律原文:§37 Gebote für Solaranlagen(1)Gebote für Solaranlagen müssen in Ergänzung zu § 30 die Angabe enthalten, obdie Anlagen errichtet werden sollen […]3.auf einer Fläche, […]c)die zum Zeitpunkt des Beschlusses über die Aufstellung oder Änderung desBebauungsplans längs von Autobahnen oder Schienenwegen lag, wenn dieFreiflächenanlage in einer Entfernung bis zu 110 Meter, gemessen vom äußerenRand der befestigten Fahrbahn, errichtet werden soll.第37条光伏设备招标(1)除第30条外,参加太阳能系统招标的投标书内还必须包含以下信息,[…]3. (c)在决定制定或修订发展计划时,光伏设备应建设在距离高速公路或者铁路线外边界的110米范围之内。 §48 Solare Strahlungsenergie

(1) Für Strom aus Solaranlagen, derenanzulegender Wert gesetzlich bestimmt wird, beträgt dieser vorbehaltlich der Absätze 2 und 3 8,91 Cent pro Kilowattstunde, wenn die Anlage […]3. (c) aa) auf Flächen befindet, die längs vonAutobahnen oder Schienenwegen liegen, und die Anlage in einer Entfernung bis zu110 Metern, gemessen vom äußeren Rand der befestigten Fahrbahn, errichtetworden ist.

第48条 太阳辐射能

(1)对于来自太阳能系统的电力,其价值是由法律确定的,以第2款和第3款为前提,为每千瓦时8.91欧分[…]3.(c)aa)对于太阳能系统的电力,其适用价值由法律确定,如果该系统位于与高速公路或铁路沿线区域,并且光伏设施距离已铺设道路的外边缘最远为110米,则可享有每千瓦时8.91欧分的上网电价补贴。 上述法律规定适用于以下情况:1)在高速公路和铁路沿线两侧110米内,装机量在不超过750kWh的小型光伏系统均可享有固定的上网电价补贴。2)在高速公路和铁路沿线两侧110米内,装机量超过750kw的露天光伏系统,只有中标才适用EEG上网电价政策,享有国家财政补贴。系统运营商会在20年的合同有效期内享有上网电价,由此也可以精确的预算太阳能光伏系统的收入。上网电价补贴(Einspeisevergütung)由光伏系统连接到其电网的本地电网运营商支付,通常由国家规定。

03

德国路侧光伏政策的起源

德国路侧光伏的开发建设在2010年8月发表的《Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien》(EEG 2009)中被首次提出,该报告的第32条第3点指出光伏电站可建设的区域,其中新增了铁路、高速公路两侧用地的开发,而在以前的规划中并未将铁路和高速公路考虑进光伏电站的选址建设中。2010年的光伏修正案(PV-Novelle 2010)对EEG 2009进行了修订。两个最主要的促成因素是光伏补贴规模超预期的问题和光伏与农业争地的问题。由于光伏高速发展和光伏生产规模的扩大带来了光伏产品成本的快速下降,光伏系统的投资成本降低的速度超过预期,使得光伏建设规模远超预期,造成国家财政负担的风险。该修正案的重点是降低新光伏系统的补贴水平,在EEG已有的“与扩建有关的自动退补”的基础上做出了调整。另一方面,光伏的开发建设对农业发展造成了影响,因为在耕地上建设光伏,其租金收入远高出种植农业产品的土地租金。为了避免农业生产广泛被太阳能系统取代的情况出现,2010年7月EEG终止了在耕地上的太阳能选址建设,取而代之的是将高速公路和铁路沿线宽度为110m的带状区域作为可参加招标,可获得补贴的光伏系统的建造区域。高速公路及铁路两侧大多为农业用地或者绿地。

该法规提出后受到了广泛关注,迫切需要更清晰地界定110米的范围。2011年Clearingstelle EEG-KWKG (EEG可再生能源法的法外澄清问题和纠纷的中立机构)针对EEG 2009 和EEG 2012中的路侧光伏进行了解释和定义。其在《注释2011/8-距高速公路或铁路110米之内的光伏系统》(Hinweis 2011/8 - PV-Anlagen innerhalb eines Abstandes von 110 Metern zu Autobahnen oder Schienenwegen)中表明该规定的含义和目的在于:由于铁路和高速公路沿线的土地常年受到噪音和尾气的污染,这些地方的农业具有较差的经济性。因此,应鼓励在该区域建设地面光伏系统。
该注释文件对EEG法规中的名词进行了解释和定义,并模拟了不同场景的道路系统的光伏电站安装范围。 场景模拟:场景1:在高速公路尽头,理论上是可用于安装太阳能系统的区域(蓝色阴影线)。从联邦高速公路的道路外部边缘的每个点开始,直线距离均为110 m。

场景2:高速公路入口处太阳能安装系统的理论可用区域(蓝色阴影线)。

场景3:在辅助设施附近(例如服务区)安装太阳能系统的理论上可用的区域(蓝色阴影线)。

04

德国地面光伏电站的用地和生态要求

路侧光伏电站的选址开发隶属于地面光伏系统(德语简称为PV-FFA),PV-FFA可根据EEG2017中(EEG后续文件未对该条例进行更改)提出的选址区分为如下五类:●         用地转换区(经济,交通,住宅或军事用途的转换区,即用地功能发生更改的区域,例如拆除的工业区或军事用地,改造的露天矿等)●         耕地(在生态评估中处于劣势地带的耕地)●         绿地(在生态评估中处于劣势地带的绿地)●         交通沿线用地(高速公路和铁路沿线宽度为110 m的带状区域)●         其他用地

迄今为止,露天地面光伏系统的发展受到EEG法律规定的强烈影响。1、由于2009年耕地的PV-FFA增长急剧增加,2010年的EEG中删除了耕地安装光伏的许可,而新引入高速公路和铁路沿线110 m的区域类别。2、2012年,在降低电价的同时,引入了可支付的最大系统规模10 MW。从2013年光伏装机大幅下滑,该项政策严重抑制了新的光伏项目的发展。3、2015年4月开始对PV-FFA进行招标,EEG的一部分首次转换为竞争程序,这也确保了对相关额外建设量的控制。4、自2017年起,在对EEG进行修订的过程中,超过750 kW的PV-FFA被强制参加招标。在开放条款的过程中,联邦各州再次允许在劣势地区的耕地和草地上建立PV-FFA。

截至2017年底,德国共安装了27,000公顷的PV-FFA。其中的62%位于转换区,26%位于耕地,12%位于交通路线路侧的110米区域(见下图)。

截止至2017年底PV-FFA安装量(柱状图)及综述(饼图)数据来源:ZSW, Bosch & Partner

从上图中可看出在2010年以前主要的地面光伏电站主要是占用了耕地,2010年耕地面积被禁止建设后,用地转换区成为了主要的建设场地,同时路侧光伏也分担了一部分光伏电站的建设。2016年,建于交通沿线用地上的光伏占到光伏总规模的约三分之一。

2017年又有部分处于劣势地区的耕地面积用于光伏电站的建设,而在交通沿线用地上建设的光伏的规模接近当年新增光伏的一半。

需要强调的是PV-FFA项目建设中生态因素也是重要一环。由联邦自然保护局(Bundesamt für Naturschutz)发布的《气候与自然保护:携手并进》(Klima- und Naturschutz: Hand in Hand)第六册《地面光伏系统:更具自然保护价值的规划和建设》(Photovoltaik-Freiflächenanlagen Planung und Installation mit Mehrwert für den Naturschutz)详细论述了PV-FFA建设中需要考虑的生态环境因素。

该文章在光伏选址、设施建设与设计以及运营方面进行了解析和相关规范要求,意在规范光伏建设中对于物种及栖息地,水,土壤,空气和小气候以及景观风貌的影响。

对于光伏建设与生态、经济的结合,有不少学术研究。美国能源部(DOE)阿尔贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员调查了昆虫在太阳能电池板附近的宜居性。科学家测试了3,000个太阳

系统得出的结论是:太阳能组件周围的区域是适合授粉类植物种植的理想场所,而且种植效果更好,还可以为授粉媒介(如蜜蜂)提供食物和庇护所。这些授粉类昆虫新栖息地的建立也对光伏电站附近的收成产生了积极影响,因为定居在光伏电站中的蜜蜂(昆虫)也会飞向周围耕地,促进农田授粉,农民也将从中受益。因此,将授粉友好型植物与靠近农业地点的太阳能电池板结合起来,将是清洁能源,农业以及生物多样性的三赢局面。

这种组合方式在路侧光伏项目中显示了其优势,路侧光伏既可享受补贴政策又位于农业生产区,在实现三赢局面的同时还可以获得电价补贴。

昆虫友好型光伏电站

05

路侧光伏的用地方案介绍

坐落于德国东南部的巴伐利亚州(Bayern)代根多夫市(Deggendorf)的小镇施特凡斯波兴(Stephansposching)属于德国光照资源良好的区域之一,该镇总辐照度为1165  kWh/m²,高于德国辐照度中值1055kWh/m²(数据来源:DWD)。从谷歌地图中可以看出,该区域建设了很多的路侧光伏电站(见下图)。

施特凡斯波兴镇路侧光伏

施特凡斯波兴镇开发的“Photovoltaik Kainzenstadelfeld”项目计划在帕绍-奥伯特劳布林(Passau-Obertraubling)铁路线以西、帕绍-雷根斯堡(Passau-Regensburg)B8联邦公路以南划出一块特殊区域用于建设光伏电站,申请面积总规模约2万平方米(见下图)。其中光伏设施占地面积为13992平方米,共安装2829块光伏面板,年度发电量预计为1121.4kWh。景观补偿面积为2298平方米,即规划中E1, E2, E3, E4部分。联邦自然保护法(BNatSchG)和建筑法规(Baugb)指出“对自然和景观的干预活动,即对自然平衡或景观的性能和功能造成影响的行为”,需要进行用地补偿,经专家投票得出补偿系数为0.2。其中E1, E2, E3为草甸,绿篱及爬行动物栖息地,E4为果园种植区。

Photovoltaik Kainzenstadelfeld项目规划图纸,E1,E2,E3,E4为绿地补偿区,蓝色网格为光伏装置,红色虚线为路侧110米边界线根据土地开发法规(Bau NVO)第11条第2款,关于建造可再生能源设备的特殊区域的规定,这里允许建立独立光伏系统。此外,光伏系统技术运行所需的建筑物或结构设施也被允许建设,这里指代的通常是变压器房,建筑物或结构设施面积不得超过100平方米。如果光伏系统停止使用,所有光伏构件和附属设施必须拆除,不得有任何残留,并将土地恢复原状。该项目的建设仍考虑了生态因素的影响,在项目开始前首先对区域进行了生态价值评估,根据评估结果确定是否为可建设区域。该地区的总体生态价值为一级,既生态价值较低区域,可进行光伏电站的建设。除此以外仍需针对该区域的生态因素进行详细分析,光伏建设对于区域内物种、土地、水等的具体影响。

06

思考和参考建议

一、对德国路侧光伏政策的评析。1、铁路和高速公路两侧110米范围内建设光伏电站的规定为光伏的发展提供了一定土地资源的资源准备,为光伏项目的建设开辟了新的途径。在德国日渐增多的路侧光伏可以看出各联邦州对于该政策支持和建设。各个州政府也在对路侧光伏的发展潜力进行预测和规划。图林根州可持续发展与气候保护研究所(ThINK)的一项最新研究表明,500公里高速公路110米沿线上的太阳能安装潜力总计可达1.8GW。图林根州经济事务部长Matthias Machnig在介绍本研究报告时表示:“通过使用这些位置[...],可以减少其他地方的土地消耗和对景观的进一步干预。”2、对路侧光伏政策有一些质疑的声音。

     缺乏科学严谨性:目前没有关于高速公路和铁路沿线污染物排放水平或它们与当地动植物之间关系的一般科学证据。只能根据具体情况进行分析,因为道路沿线的植被以及其坡度或高度也会起到减少噪音和排放的效果。

     生态效益:科学证明,森林或灌木丛,尤其是作为二氧化碳的存储,在气候和生态方面具有很高的价值。然而EEG法规中并未对这些区域进行单独定义。

3、路侧光伏的建设需结合生态目标和具体项目进行考量。 4、通过上述针对德国路测光伏的研究,我们可以回答在考察时遇到的问题:
1. 德国路测光伏的大量建设一方面是因为EGG法律支持,另一方面是由于耕地面积被限制建设,路侧光伏既满足新能源发电又可以减少对耕地的占用和对景观的干预。2. 在德国路侧土地的用地性质为耕地、绿地或其他用地(Sondergebiet),不从属于道路用地。3. 路侧110范围内属于特殊用途用地区域,原则上只能安装光伏相关设施。如果光伏系统停止使用,所有光伏构件和附属设施必须拆除,不得有任何残留,并将土地恢复原状。4. 由于轨道交通具有配电网络,光伏建设在轨道交通附近可以节省建设长距离电缆所提高的电力成本。

二、路侧光伏能够成为中国的光伏政策吗? 近年来路侧光伏的建设在国内也逐步登上舞台,8月6日交通运输部发布的《交通运输部关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》中指出:

新能源新材料行业应用。引导在城市群等重点高速公路服务区建设超快充、大功率电动汽车充电设施。鼓励在服务区、边坡等公路沿线合理布局光伏发电设施,与市电等并网供电。

德国路侧光伏电站的土地和生态要求对于中国的光伏发展有很多启示

通过对德国路侧光伏发展的研究为未来国内的光伏政策提供了很大帮助,现阶段我们也提出了路侧光伏这一规划政策,更深入的研究和规范势在必行。中国的光伏必须处理好土地和生态的关系。

得我们思考。从德国的案例中可总结出以下几点,为国内路侧光伏发展提供参考建议:

1. 明确定义路侧光伏的可建设范围,并鼓励各个地区根据可建设范围进行区域性分析和规定;2. 建设光伏电站时考虑当地生态因素;3. 为避免光伏电站的过度开发可采取招标式进行整体开发管控;4. 明确光伏建设时补偿用地规范;5.  路侧光伏系统可与昆虫友好型植物结合建设,增加生物多样性、确保农作物授粉以及改善光伏建设对景观风貌的影响。  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 清华大学能源转型与社会发展研究中心郭澍昱 德国亚琛工业大学本文撰写成员:贾玮 德国多特蒙德工业大学王碧辉 德国多特蒙德工业大学樊铁男 德国柏林工业大学 

参考资料:1. http://financialconservation.blogspot.com/2012/11/solar-highway-in-germany.html2. Susanne Jung, 2012:Freiflächen-Solaranlagen entlang von Autobahnen und Schienenwegen. Abgerufen von:http://www.sfv.de/artikel/freiflaechen-solaranlagen_entlang_von_autobahnen_und_schienenwegen.htm. (zuletzt aktualisiert am 08.10.2010, zugegriffen am09.10.2020.)3.  Christian Märtel, 2020: PV Freiflächenanlagen: Konversionsflächen vs. Grünflächen. Abgerufen von:https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik-grossanlage/freiflaeche/konversionsflaeche-gruenflaeche. (zuletzt aktualisiert am 07.10.2020, zugegriffen am09.10.2020.)4.Tristan Rayner, 2019: MitSolarparks das Bienensterben aufhalten? Abgerufen von:https://reset.org/blog/solarparks-das-bienensterben-aufhalten-02062019.(zuletzt aktualisiert am 06.02.2019, zugegriffen am 10.10.2020.)5. Bundesamt fürNaturschutz: Ziele und Grundprinzipien der Eingriffsregelung. Abgerufen von:https://www.bfn.de/themen/planung/eingriffe eingriffsregelung.html  (zugegriffen am 13.10.2020.)6. Bundesministeriumfür Wirtschaft und Energie: Erneuerbare-Energien-Gesetz2009 – 20177.Clearingstelle EEG|KWKG, 2012: Hinweis 2011/8 -PV-Anlagen innerhalb eines Abstandes von 110 Metern zu Autobahnen oderSchienenwegen.8. Tobias Kelm, Sven Schicketanz et al., 2019:Untersuchung zur Wirkung veränderter Flächenrestriktionen fürPV-Freiflächenanlagen. innogy SE.9.Gemeinde Stephansposching, Landkreis Deggendorf, Gemarkung Michaelsbuch, 2017: Vorhabenbezogener Bebauungsplan – SO Solarpark Kainzenstadelfeld. Flur-Nr. 171010.ZSW, Bosch & Partner: Vorbereitung undBegleitung bei der Erstellung eines Erfahrungsberichts gemäß § 97Erneuerbare-Energien-Gesetz, Teilvorhaben II c: Solare Strahlungsenergie.Zwischenbericht, Februar 2018.

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

声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
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