气候政策下的能源转换:加速欧洲的煤炭开采？

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2019年1月26日，德国政府指定的煤电退出委员会宣布，到2038年，所有煤电都将关闭。在现有的能源技术下，由于煤炭、天然气等化石能源对市场的锁定和能源系统的惯性，决策者选择的过渡模式和时间点对化石能源的未来起着决定性的作用。在欧盟能源气候政策框架下，德国和波兰的不同路径选择反映了碳排放交易机制、电力市场设计、能源安全理念和社会经济因素对能源转型的影响。气候政策的制定、新能源的开发和自上而下快速推进煤炭移除需要考察不同地理条件下的国家能源安全。一刀切的政策给新能源起步缓慢的国家和地区带来了更大的经济和社会压力。气候政策推动的能源转型应该基于灵活平衡地区差异的治理模式。 2016年11月底，欧盟委员会宣布了第四个全欧洲能源立法计划的提案:清洁能源法案。在2018年气候峰会前夕，欧洲议会和欧洲理事会正在密集讨论清洁能源法案中的最后一个项目:统一电力市场指令。议会中的立法者希望欧盟在气候会议中起带头作用，并在会议开始时推动整个法案的通过。在关于新电力市场设计的讨论中，被推迟的条款是为容量市场设定二氧化碳排放标准。12月6日，立法者向媒体透露，由于波兰政府的强烈反对，电力市场秩序在本轮谈判中无法通过。12月19日，电力市场指令获得通过，为波兰制定了特别条款。最后，煤炭和电力储存条例将于2025年后实施容量市场排放标准。 在电力市场引入碳排放上限的目的是削弱煤电补贴的份额，并引导投资者关闭煤电。褐煤和黑煤约占波兰电力系统总装机容量的70%，总装机容量约为40GW。根据波兰电力协会(PKEE)的估计，到2025年，波兰将关闭10GW的发电站，并且从2020年起，由于容量不足，可能会面临电网平衡问题(PKEE，2018)。波兰电网(PSE)报告指出，在更新设备和延长现有电站使用寿命的情况下，波兰到2035年仍需要15.8%的电力？GW的新电力投资(PSE，2016)。为了保持装机容量并吸引新的电厂投资，波兰政府于2017年启动了一项容量市场计划，波兰容量市场于2018年2月获得欧盟委员会批准。针对电力市场指令提出的容量市场550克/千瓦时二氧化碳排放标准，欧洲议会希望为褐煤发电站设定200小时补贴上限。几个国家，主要是波兰，在理事会和议会谈判中反对这一条款。 电力市场的设计全面建立了严格的排放标准，本质上具有筛选能源技术的作用。一旦这些规定得以实施，这意味着煤炭广播电视大学将在不影响核电的情况下大规模撤离。这项提议得到了法国等主要核能国家的支持，而依赖煤炭和电力的德国和波兰则反对。尽管德国和波兰处于反对这一排放标准的同一阵营，但由于地理和经济结构的差异，两国的能源结构和发展道路大不相同。只有厘清两国能源发展的驱动力，审视气候政策的异同，才能更好地理解欧盟体系下气候与能源政策的互动，以及能源安全和经济社会因素对能源转型的影响。 01欧洲-气候新能源政策 在上一轮欧洲新能源政策制定中，经济水平是基于2000年初油价将继续上涨的预期。当时，主要由西欧国家组成的欧盟希望通过补贴开发新能源，通过大规模安装实现新能源产业的先行者优势。政策目标是，当欧洲国家在2020年左右退出补贴机制时，它们将在高油价环境下利用能源成本(Helm，2017)。增加新能源的比例可以降低欧洲对整体进口石油和天然气的依赖，还可以降低由空气体污染造成的公共卫生成本。京都协议签署后，欧盟开始将协议中的减排承诺转化为可执行的政策。由于成员国和欧盟之间对碳税所有权的争议，欧洲最终采用了市场机制来协调减排分配。从1990年到2016年，欧洲经济增长了54%，同期温室气体排放减少了22%。 欧洲排放交易机制(EU ETS)主要涵盖电力工业、制造业和航空工业，在31个国家运作，涵盖欧洲45%的温室气体排放。排放交易机制包括二氧化碳和其他温室气体。2005年，欧盟排放交易计划开始运行，通过设定机制覆盖的碳排放目标上限并逐步降低上限，实现了减排。在欧盟排放交易计划运行之初，各国政府发布了过多的自由排放目标，而碳排放机制覆盖的行业受到2008年后全球经济危机的严重影响。需求下降导致碳指标供过于求，碳价格长期保持低位。 图1:欧洲排放机制下的碳价格来源:沙袋网站(sandbag.org.uk/) 由于气候政策和新能源开发之间的密切联系，欧盟在2009年通过了第三项能源立法，通过了一项气候能源计划。气候能源计划设定了20-20-20个目标:到2020年，可再生能源占20%，与1990年相比，排放减少20%，能源效率提高20%。近年来，新能源投资大幅增加。然而，碳排放指标上限值的设定相对固定，指标数量的供给缺乏灵活性，因此实际增加的新能源部署对总排放量影响不大。这种设计缺陷反映在德国的能源转换过程中。从2019年1月1日起，欧盟碳排放机制将引入市场稳定储备。MSR的初衷是从多年来碳排放目标的过度供给中吸取教训，并设计一个储备机制来减轻市场需求冲击的影响。它的主要功能是在拍卖市场回收多余的碳指标，并把它们放入储备，当需求紧张时再把它们放回去(Delbeke，2015)。 由于现有能源技术对市场的锁定和能源政策制定路径的惯性，决策者选择的过渡时间和方法将对化石能源技术的未来起决定性作用。2018年11月底，欧盟委员会宣布了2050年可持续长期计划，并提出了2050年温室气体净排放量为零的气候目标(欧共体，2018年)。更严格的长期目标意味着加速能源转换。煤炭和电力在2050年的长期规划中没有位置，天然气在各种能源方案中的比例已经大大降低。政策制定者选择使用市场导向的手段来确保能源转换的技术中立性，而碳市场有望发挥更重要的作用。欧洲电力市场采用边际成本定价。碳价格上涨的作用是改变供电曲线的优先级，并将煤电成本推高到系统的边际成本之上。然而，天然气的碳排放量只有煤炭的一半，这有可能成为一种新的边际定价能源，从而给天然气发电带来繁荣。同时，天然气发电的灵活性与新能源的间歇性相辅相成，被业内许多人视为煤炭开采后的过渡能源。对天然气发电的质疑集中在过渡能源的必要性上:对新的天然气发电站的投资可能会锁定未来的市场，影响转换路线，延长摆脱对化石能源依赖的过程；增加天然气进口对地理和能源安全的影响不容忽视。 德国——能源转换的先驱 德国早期新能源产业的发展离不开绿党(Aklin等人，2018)。绿党成立于1980年，其核心是环境问题。绿党在1998年至2005年与社会民主党联合执政期间，不仅在议会推动了新能源法的颁布，还制定了有利于新能源发展的政策。1986年4月的切尔诺贝利事故加深了德国公众对核能安全和环境问题的担忧。同年6月，德国环境部成立。根据1992年的调查数据，76%的德国受访者密切关注全球变暖(布雷欣，2003)。冷战结束时，德国国内煤炭产量达到峰值，然后产能持续下降，相关行业的影响逐渐减弱。在20世纪80年代和90年代，德国政府以能源安全为由补贴国内煤炭生产，以使其售价低于成本。根据国际能源署的估计，在20世纪90年代中期，德国政府每年补贴煤炭行业100-120亿马克。东西德合并后，传统电力企业集中力量整合前东德，新能源产业初步发展空。1990年通过的《电网连接法案》(StrEG)要求电力公司在购买新能源时支付65%至90%的消费者电费。《电网连接法案》已经开始直接促进新能源的电网连接，而德国政府对新能源的支持此前一直侧重于研发。2000年，首次与社会民主党一起执政的绿党推动了德国新能源法的颁布。脑电图因引入新能源固定并网补贴而广受赞誉。太阳能和风能投资的固定成本高，运营成本接近于零，融资成本在很大程度上决定了项目的利润。在固定补贴形式下，投资者承担的风险较低，从而降低了融资成本，推动了德国中小投资者主导的分布式风力发电和太阳能的早期快速发展。 2010年的福岛事件再次推动了德国的能源转型，重点是核裁军和新能源的开发。能源转型的目标是使能源政策成为产业政策的一部分，并帮助德国成为下一轮低碳经济的全球标准制定者。关于德国式能源转换的争论源于新能源的蓬勃发展。同时，欧盟碳排放机制的设计缺陷带来了持续的低碳价格，引领煤电迎来黄金时代。从2000年到2015年，德国在硬煤方面投资了73亿瓦，在褐煤方面投资了55亿瓦。在低碳价格环境下，新能源的快速发展带来的减排被煤炭和电力增加的碳排放所抵消(Helm，2017)。褐煤贡献了德国四分之一的发电量，排放了20%的二氧化碳。 为了实现到2050年减排80%的目标，德国政府已经为能源转换计划起草了一份白皮书。白皮书没有具体说明何时关闭燃煤发电站，因为退出煤电行业会影响就业。同时，由于环境问题在德国社会中的重要地位，大力发展新能源已成为近年来各大政党的共识。在过去的两年里，联邦和地方政府选举中的煤炭退出问题一再引起公众的讨论。2019年1月25日，德国政府指定的煤电退出委员会在最终谈判中达成了煤电关闭的关键最后期限:2038年前退出煤电。委员会提议的政策的第一步是在未来三年关闭12.5千兆瓦的机组，占德国煤电装机容量的三分之一。如果德国政府通过该委员会的政策提案，德国将成为正式停止使用煤炭的最大经济体，短期内将在减少温室气体排放方面取得重大进展。 图2:2018年德国电力系统装机容量。德 图3:1990年至2019年德国电力生产数据来源:德国电力公司能源研究所网站 图4:1990年至2017年德国温室气体排放量来源:清洁能源网网站(cleanenergywire.org) 大规模投资用于电网连接和电网建设的新能源需要足够的工业基础和居民支付能力。由于欧盟法律对国家援助的限制，德国的新能源补贴直接来自居民和企业的电价。根据清洁能源过渡，2016年每个家庭的平均月电费将为85.8欧元(根据一个三口之家每年消耗350万瓦时的电力计算)，加上汽油和取暖的总能源支出将为每个家庭每月223欧元。在占居民电费一半以上的税费中，新能源补贴的比例为23%，超网费的比例为25% (Thalman，2015)。工业和商业占德国总用电量的70%，其中工业用电占50%。为了减少过高的电费对能源密集型行业的成本影响，并确保出口行业的国际竞争力，一半的工业用户获得了部分或全部电费减免。由于不同类型的税收减免，德国没有统一的工业用电价格。BDEW提供的2014年数据显示，工业用电的最低价格和最高价格相差10欧元美分(塔尔曼，2015年)。2018年，德国对新能源的直接补贴估计为240亿欧元。还有相当数量的新能源带来新的电网建设和电力平衡成本，这些成本包括在过网费和其他费用中。昂贵的煤炭退出计划引发了一个问题，即德国能否成为其他国家能源转型的榜样。 03波兰-地理、能源历史和经济社会发展的不同选择 在波兰，能源战略是国家负责任发展计划的一部分(Gawlikowska-Fyk等人，2017年)。在责任发展计划中，波兰的发展目标被定义为防止五个陷阱:1)中等收入；2)资本损失；3)中低端产品；4)人口老龄化；5)制度效率低下。责任发展计划将能源政策目标定义为:安全性、可用性和低价格。目前，波兰的电力供应占其煤炭和电力的80%以上，三分之二的天然气供应来自俄罗斯。2015年，波兰50%的能源供应和84%的电力供应来自硬煤和褐煤。一半的碳排放来自电力行业。 图5:2015年波兰电力系统装机容量数据来源:PSE网站 图6:1950-2015年波兰电力生产数据来源:PSE网站 波兰的能源安全意味着能源独立，优先考虑国内煤炭和电力生产，并使天然气来源多样化。上世纪末，德国以能源安全为由，通过补贴本国煤炭生产来支持煤炭和电力。二十年后，波兰政府再次强调能源安全。除了保护他们自己的煤炭工业，他们还反映了部分由于地缘政治的原因，西欧和东欧国家的不同需求。波兰对大规模快速煤炭开采的能源安全担忧源于天然气作为过渡能源的作用可能得到加强，从而加大天然气进口的缺口。近年来，波兰通过天然气来源的多样化摆脱了对俄罗斯进口天然气的依赖。给煤加燃料和大幅增加天然气进口与波兰的能源安全背道而驰。 在西欧，天然气进口在很大程度上被视为一种市场行为，而在东欧，由于俄罗斯在历史上多次停止天然气进口，天然气进口被视为一种能源武器。当俄罗斯在2006年和2009年切断欧洲天然气供应时，波兰受到了严重影响。在2006年新年的天然气危机中，波兰的俄罗斯天然气进口下降了14%。在2009年1月为期15天的欧洲天然气危机期间，波兰的俄罗斯进口天然气供应量下降了33% (Zadorozhna，2012)。波兰尤其渴望摆脱对俄罗斯天然气的依赖。在过去两年中，出于对未来能源安全的担忧，波兰和中东欧国家强烈反对北溪2号项目。 根据20-20-20的目标，波兰必须在2020年前实现15%的新能源。从2020年到2030年，欧洲新能源的总体目标将不再通过具有法律约束力的国家量化目标来实现。碳市场有望在促进能源转化方面发挥更重要的作用。由于MSR改革即将实施，2018年的碳价格将会上涨，因为市场预期未来碳价格会很高。该行业普遍认为，当碳价格升至35欧元以上时，煤炭和电力将大规模撤出。波兰政府向欧洲法院申请推翻MSR机制，因为担心高碳价格将影响煤炭和电力行业。波兰提出申请的原因是，拍卖数量调整机制将会干扰欧盟成员国决定自己的能源结构。与此同时，波兰政府援引计算结果称，引入这一市场改革将导致2035年天然气需求增长7倍。然而，欧洲法院不同意由市场决定的碳价格和成员国在能源结构上的决策权之间存在矛盾。 波兰政府的激烈反应凸显了煤炭开采的复杂性。能源安全的概念以及经济和社会因素在很大程度上决定了不同地区对天然气作为过渡能源的接受程度。如果没有明确的经济信号来引导低碳投资，在短期内，在不强制煤炭退出的地区，对化石能源发电厂的投资可能会继续。作为过渡能源，加快煤炭开采和增加对天然气发电站的投资有可能在未来锁定市场。由于电站使用寿命较长，下一轮政策的剧烈变化也可能导致现阶段投资的化石能源电站提前关闭，造成经济资源的闲置浪费。 在欧洲统一电力市场的跨境合作中，德国和波兰之间的潮流问题引起了争议。欧洲电力市场的耦合实现了以国家为主体的区域电价，导致电力市场结算与国家内部电网潮流计算分离。市场设计漏洞加上新能源的间歇性使得趋势预测非常困难。与此同时，由于邻避运动，德国从北方向南方输送风力的输电走廊建设一再推迟，导致电网输电能力不足。几个因素叠加的结果是，在清理德国电力市场的过程中，大部分从北到南的商业输电实际上从德国东北部穿过波兰的西部电网，最后从波兰西南部绕回德国南部和奥地利(Puchala，2018)。大规模的无计划潮流测试了波兰西部电网的安全性，并引起了波兰电网公司(PSE)的抗议。然而，在德国早期的讨论中，它倾向于认为波兰的抗议旨在保护其煤炭和电力，避免与德国的风能和太阳能竞争，并忽视其邻国的声音。当前的市场设计能否得到改善将影响波兰在电力市场层面上的能源安全观。 图7:波兰-德国跨国电网的平均计划外潮流(Puchala 2018) 波兰清洁电力的官方背景相当于清洁煤电。政府预测，到2030年，煤电仍将占能源结构的50%至55%。波兰政府坚持认为煤和电的经济原因是波兰丰富的煤炭资源。然而，能源智库论坛能源(Forum Energii)指出，波兰国内煤炭生产效率低下，与进口煤炭相比没有价格优势。即使我们坚持煤炭和电力，波兰政府提出的能源独立在未来也可能无法实现。然而，高投资成本使得核电取代煤和电以实现能源独立的选择不那么有吸引力。2014年，波兰政府制定了到2035年建造60亿瓦核电的计划。 尽管电力行业属于欧盟碳排放市场体系，但碳排放机制迄今对波兰的能源结构影响甚微。作为一个受监管的行业，碳市场带来的直接成本有望通过提高电价转移给消费者。波兰碳市场的建立给波兰电力公司带来了额外的利润，因为波兰电力公司在碳市场建立时，由于欧洲联盟对八个中欧和东欧国家的过渡期的特殊规定，获得了一定份额的自由碳排放(Marcu等人，2015年)。波兰的能源强度是欧盟国家平均水平的两倍。在工业体系中，制造业对经济增长贡献很大。由于波兰的能源密集型制造业到2020年将获得很高比例的自由碳排放目标，该行业几乎不受欧盟碳排放交易机制的影响。与电力公司类似，能源密集型钢铁和化工行业甚至因为碳价格转移到销售方而获得了额外的利润(Marcu等人，2015年)。欧盟制造业的自由目标将从2020年下降到30%。考虑到未来减少自由碳排放的目标以及高碳价格和电价对工商业的影响，波兰政府指出，如果欧盟以外的地区不实施同样严格的环境政策，可能的后果将是产业的转移，全球碳排放不一定会减少。 能源转型考验中低收入人群的承受能力和社会共识。作为欧洲增长的引擎，波兰近年来的快速经济增长并没有转化为居民收入的同比增长。根据责任发展计划的数据，2014年波兰税后收入中值约为2，500波兰兹罗提(略低于600欧元)。如果改革后的碳市场和统一电力市场发挥作用，波兰可能会引进核电或大规模开发新能源。对电力的巨额投资意味着电价上涨，这需要及时支持大规模的公共补贴措施，以便平稳过渡。采煤在波兰社会受到尊重。波兰议会下院近四分之一的席位来自煤矿集中的地区，选民范围在很大程度上决定了能源政策的方向(Mikulska，2018)。如何将原有的煤电行业的员工安置在附近，并通过职业培训培养新的技能，将是一个难题。社会和经济因素使得欧盟的气候政策在波兰备受批评。

来源：BBC新闻网