風能是如何改變丹麥能源系統的

文 | 丹麥綠色國度

作為開發風能資源最早的國家之一，目前，丹麥無疑在項目開發、技術研發、供應鏈打造等方面處于全球領先位置。丹麥風電產業從業人員已經將近3.3萬，2016年的行業營業額為130億歐元（約合人民幣979億元）。丹麥能源署的研究顯示，陸上風電的價格已經低于煤炭和天然氣，成為了丹麥新能源中價格最低的能源。那么，丹麥在開發風能資源方面有哪些好的做法？風能資源開發又給丹麥能源系統帶來了哪些改變？

丹麥電網是歐洲電網的一部分

我們曾經有過這樣的擔憂，當風電發電量達到總用電量的5%時會發生什么？然后又擔心這個比例接近10%時，電力系統是否能夠承受？幾年后，我們說20%絕對是極限了！然而，我們幾乎沒有想過，在2016年，丹麥風電產量與電力消耗總量相比，超出了317個小時。當年復一年，我們確定風電發電量已經增加到丹麥總用電量的33%、39%甚至42%，丹麥風電取得了非凡成就。

風電的占比及它與其他能源的有效整合是丹麥成功的基礎。Energinet是丹麥的輸電系統供應商。然而，丹麥如今取得的成就絕不僅僅歸功于某一個體，它是風能行業、監管機構、能源部門、公民和其他方之間良好互動的結果。要平衡供電系統和大量不同的電能來源，與此同時還要保持全歐洲最高水平的供電安全，這并不是一個簡單的任務。2016年中的某一個小時，丹麥電力系統的風電占比曾達到139%；某一個全天，這一比例曾達到了103%。反之，2016年中也有幾天風電發電量較低，某一天機組發電量占比僅為1%。

無論產能高低，對于風電行業而言，都是成功的。丹麥人從不必為電力供應而擔憂。這種成功依賴三個前提條件：（1）丹麥具有靈活高效的發電站，當地的熱電聯產廠、風力發電和太陽能相互作用形成一個整體的供電系統。（2）丹麥有著發達的電網，可以處理大幅波動。丹麥可以進口或出口相當于最大用電量80%左右的電力。（3）丹麥是完善的北歐和歐洲電力市場的一部分。通常在大風條件下，發電成本會下降，當發電成本低時，丹麥供應商會向鄰國出售電力；在鄰國提供更優惠的電力價格時，丹麥會從鄰國進口電力，包括挪威水電、德國風電和太陽能電力、瑞典核能電力等。

日常的電力市場和最先進的系統運行保證了電力系統的平衡和可再生能源的高效整合。Energinet的任務是確保電力安全和高性價比的電力供應，以便消費者能持續享受經濟且高度安全的電力。這需要跨境電網與貿易的持續發展，和區域性及泛歐洲的解決方案。

本地電網——高效能源系統的關鍵

公眾很少圍繞配電網開展激烈討論。但是，配電網在協助向更清潔和更易分配的能源過渡方面起著重要作用。

現如今，丹麥有超過一半的發電量來自風電機組、熱電聯產廠和太陽能電池板，并直接從下級電網輸送至配電網，發電量逐年增長。丹麥的配電系統運營商（DSO）為這種從下至上的分散式發電提供支持。

丹麥配電系統運營商需要采取重要的平衡措施，并轉變自身的角色。系統從前是將電力從大型中心發電商輸送到電網，然后單向供電給消費者，現在轉變為一個不斷變化的電能在許多小單元之間流動的系統，其中一部分小單元的發電依賴于市場和天氣條件，這些小單元既是生產者又是消費者。

丹麥配電系統運營商已成為電力系統中的靈活“脊柱”。這是通過對配電網的創新、維護和擴展進行必要的投資而實現的。如此，配電系統運營商便可處理不同可再生能源的產出情況。隨著波動電力來源的占比逐步增加，電力系統需要有更高的適應度。

電力系統完全擺脫對化石燃料的依賴是一場重大的變革。要應對這一變革，配電系統運營商必須利用其電網運營的專業知識和最新裝機技術參與創新項目。電網公司對新概念的測試，例如，加強客戶與靈活電力消耗的聯系等，對于將科研成果引入實際應用至關重要。因此，丹麥配電系統運營商處在轉型的最前沿。

配電系統運營商在引入新的創新理念中起著關鍵作用，它們可以改善電網，開發智能能源系統，使客戶受益。由于配電系統運營商為自然壟斷，因此，創新概念的開發需要在監管框架內進行。

受監管的公司必須有效運行，而監管必須留出發展余地。如果只鼓勵配電系統運營商進行短期的成本削減，那么它們將變得停滯不前，社會將會把這一紙高額賬單傳給下一代。如今堅決不能以犧牲可再生能源的最佳解決方案為代價，去實現短期的效率提升。

圖1 與配電網直接相連的電力生產占比

密切合作是降低風能成本的關鍵

多年來，降低成本一直是風電產業的一個指導原則。創建更智能、更強大、更具創新性的產品和解決方案，可以提高風電機組的效率，從而降低風力發電的價格。丹麥擁有世界領先的風電機組制造商和供應商。總共有大約500家風電公司的總部坐落在丹麥，它們覆蓋了風電產業所有領域，從而建立了一個全球獨一無二的供應鏈和緊密聯系的全能服務型網絡。然而，讓丹麥風電產業脫穎而出的，不僅是創新和降低成本的能力，還有產業在整個供應鏈內彼此開展合作的獨特能力。多年來，風電產業已形成了在各方面互相協作的強大傳統，這將有助于進一步降低風能價格。

在丹麥，尤其是在日德蘭半島，數百家公司距離很近，注重風能研究的公司聚集程度令人驚嘆。在中日德蘭大區，每25個私營部門的雇員中就有1個在風電行業工作，可見行業規模巨大。

“少即是多”的理念如今也體現在供應商的數量選擇上。這一新趨勢促使了丹麥供應商將服務和產品匯集到實際的系統中。通過向風電機組制造商或風電場所有者等終端消費者提供完整的技術系統或成套解決方案，合作公司可以鞏固其戰略地位。這就需要丹麥風電機組制造商和子供應商之間更緊密的合作，提高科技創新和降低成本的能力。

風電產業從其他行業中引入了很多標準和最佳實踐。最近幾年來，丹麥風電產業的標準化已經有了重大飛躍，商業組織正在一起制定專門針對風電產業應用的標準。通過遵循共同的標準，供應商可以減少制造和質量監控流程，從而減少產品故障。標準化可以擴展到風電產業的許多領域，預計未來幾年內，標準的開發和部署將有所增加。在這個過程中，丹麥強大的合作傳統將起到重要作用。有一個完善的供應鏈是至關重要的，它使風能在與最新、最好、最有競爭力的產品競爭時更具有競爭力。

先進的測試和演示設備為全球創新保駕護航

力求創新是丹麥整個風電產業的不懈追求。為了測試各種想法的可行性，以及新解決方案的耐用性，企業會進行全面的測試。目標是提出一種比以前更好的解決方案，同時降低發電成本，確保為消費者提供具有競爭力的海上和陸上風電。通過全方位測試風電機組中的每個組件并通過局部模塊和機組整體測試，企業能夠在產品最終交付之前及時發現并修正潛在的設計或生產誤差。

在早期測試階段找出并消除設計和生產誤差，與在風電機組投入量產和安裝之后再消除誤差相比，更加經濟可行。因此，先進測試設施有助于降低風能的平準化電力成本（LCOE）。

?sterild的近郊地區安裝了7臺大型試驗型風電機組，充分展現了丹麥風電產業的雄厚實力。?sterild是目前世界上唯一一個可以測量風電機組高度達到250米的地區。在偏往南部的Funen島上，風電機組制造商可以在LORC（Lindoe 海上可再生能源中心），模擬搖晃和較惡劣的條件，測試機艙的生命周期。

丹麥豐富的風能知識吸引了國際風電產業一批有影響力的參與者。其中有來自中國的制造商，如遠景能源和金風科技，它們都在丹麥設立了研發部門。遠景能源也在?sterild地區安裝了風電機組，與GE-Alstom、西門子-歌美颯、維斯塔斯和MHI-維斯塔斯海上風電的風電機組為鄰。

與大多數其他國家的科研機構相比，丹麥科技大學在風能研究方面有悠久的歷史。在20世紀70年代后期，在這個行業的興起階段，Risoe國家實驗室（現名為 DTU風能中心）就建立了風電機組測試設備。

丹麥政府委派Risoe來審驗風電機組的原型設計，合格之后才能投入丹麥市場。這是產學在測試和改進設計與研究方面密切合作的早期例子。如今，科研與工業的密切合作仍在繼續，雙方都獲益于對方的能力和資源。丹麥的研究環境與風電產業并肩發展。盡管其他國家也形成了強大的研究環境，但丹麥研究機構仍然位居世界前列。

極大拉動就業、增長及出口

隨著丹麥、歐洲和其他地區風能利用的增長，風電產業也在發展壯大。今天，風電產業對就業、經濟增長、出口和經濟做出了巨大貢獻。根據歐洲風能行業組織WindEurope的數據，如今歐洲風電產業的雇員達到30萬人，年營業額達720億歐元（5350億丹麥克朗）。

根據丹麥風能協會的數據，該國風電產業雇用將近3.3萬人，相當于全國私營部門就業人數的2.2%。風電產業提供技術型工作崗位，大部分工作都位于首都地區之外。事實上，80%的風電產業工作位于丹麥西部，主要是邊遠地區。

安裝風電機組可創造就業機會，而風電機組的運行和維護則可提供長期工作機會。每安裝容量為10萬千瓦的海上風電機組，就可以創造1800個就業崗位。

2017年，丹麥風能技術出口額超過73億歐元（544億丹麥克朗），相當于該國商品出口總額的 6.7%。

根據丹麥能源工業聯合會的數據，2016年，能源技術出口總額占丹麥商品出口總額的11.8%。這是歐盟國家中的最高技術出口占比。它證明了丹麥具有不凡實力，并擅長出口包括風能技術在內的能源解決方案。

近年來，丹麥的能源技術出口增長強勁，風能技術成為其中的重要驅動力量。政府和能源行業共同的愿景是到2030年讓丹麥的能源技術出口額翻番，達到 190億歐元（1400億丹麥克朗）。

總的來說，風電的增長會創造更多本行業和相關部門的就業機會。風電裝機項目在安裝階段會為當地創造就業崗位，在整個項目生命周期內會創造運行和維護崗位。由于丹麥風電產業規模大，風力發電設備在全國范圍內的安裝需求量大，丹麥存在許多此類工作崗位。國際經驗表明，無論是在安裝階段還是后續階段，風力發電項目都能夠為當地帶來就業機會和增長。

制定招標程序標準

在丹麥，海上風電場的招標模式是一個協商過程，其中包括資格預審和與潛在投標人及投資者的初步技術對話。海上風電場Horns Rev 和Kriegers Flak 的招標程序同時啟動，但程序分別在2015年春季和2016年秋季完成。在這兩次招標中，丹麥能源署（DEA）都是招標人。

在選擇風電場的適宜區域以及編制招標文件時，DEA一直與其他相關部門就共同感興趣的任何項目主題展開持續對話。對話范圍包括電網連接、國防、海運和商業船運交通、自然環境保護、原材料提取以及漁業和海洋考古方面。對話降低了選定地區的利益沖突風險。

建立海上風電場是一個復雜的投資項目。持續的技術發展和經濟變化對招標文件框架條件的設計提出了很高的要求。為了確保潛在投標人能夠對框架條件提出意見和看法，為創造更有吸引力和更具活力的市場做出貢獻，DEA開展了相應的技術對話。這意味著 DEA根據選定的主題向市場提出具體問題，同時，DEA邀請潛在投標者自愿提供補充意見和建議。

為了進一步降低參與各方的風險，DEA積極尋求投資者面臨的市場挑戰相關信息。這意味著潛在的錯誤可以在招標過程的初始階段以及合同通知與合同文件發布之前得到糾正。對流程變更的所有意見和建議均以匿名方式發布，以幫助建立和確定最終合同文件中包含的框架條件。

丹麥能源署負責協調和授予海上風電場調試和運行所需的所有必要許可證和執照。由單一機構進行協調就是所謂的一站式服務理念。丹麥海上風場項目招標的唯一授標標準是首個5萬滿負荷小時的價格（丹麥克朗/千瓦時），大致相當于 11～12年的補貼期。海上風電場的預計壽命為25年，在度過補貼期的剩余時間內，電力按市場價出售。

圖2 2000-2016年丹麥能源技術出口在總出口額中的占比

小貼士

OECD對混合金融的定義是，有策略地使用發展融資和慈善基金，以調動私人資本流向新興和前沿市場。混合融資有意將私人投資引向有長遠發展意義的領域，同時提供具有吸引力的風險調整回報。丹麥氣候投資基金是一個極好的示范。其他混合融資優秀示范還有IFC-加拿大氣候適應項目、全球環境基金和丹麥農業綜合企業基金。

公私合作融資模式使在高風險市場投資可再生能源成為可能

由于高風險和缺乏特定國家的相關知識，純私人投資可行性太低。然而，混合融資模式通過丹麥氣候投資基金（KIF）使這些投資成為可能。KIF為發展中國家和亞洲、非洲、拉丁美洲和歐洲部分地區的新興市場的氣候投資提供風險資本和建議。KIF在肯尼亞圖爾卡納湖的一個風電場進行了首筆大規模投資，金額達1160萬歐元（8700萬丹麥克朗）。該風電項目將建造撒哈拉以南非洲地區最大的風電場，裝機規模為31萬千瓦，將以非常經濟的價格生產占肯尼亞當前裝機容量的20%左右的電力，并將替代大約每年1.2億歐元（9億丹麥克朗）的燃料進口。

KIF的資本承諾來自丹麥政府、IFU——丹麥發展中國家投資基金，以及機構投資者PKA、PBU和丹麥養老基金。通過 KIF，丹麥養老基金承諾了2700萬歐元（2億丹麥克朗）的投資。丹麥的出口信貸機構EKF同時提供了約1.35億歐元（10億丹麥克朗）的貸款擔保EKF的擔保減輕了資金提供者的風險，從而使得機構投資者能夠參與進來。

該基金由IFU管理。自50年前成立以來，該基金一直與丹麥貿易界和工業界合作，參與了對100多個國家、地區的1200項投資。因此，KIF和IFU具備豐富的融資經驗、深厚的當地商業條件知識和廣泛的國際關系網。

在通過丹麥氣候投資基金投資的項目中，公眾和資本會通力協作，承諾為機構投資者帶來豐厚回報，并通過在丹麥下訂單為丹麥公司帶來收益。丹麥公司維斯塔斯為圖卡爾納湖地區提供365臺機組。

圖3 丹麥能源署提供的一站式許可程序

圖4 丹麥海上風電場的中標價格

攝影：王世全

簡而言之，混合融資可以使新興和前沿經濟體中的此類投資獲得收益。這個概念有三個關鍵特征：（1）杠桿效應：利用發展融資和慈善基金吸引私人資本進入交易；（2）影響：投資可推動社會、環境和經濟進步；（3）回報：私人投資者的財務收益基于真實風險和感知風險，與市場利率相一致。

混合融資模式可以促進環境友好型項目的私人融資，從而在整個經濟中推廣氣候友好型技術。同時，混合融資模式可以啟動那些在正常情況下對私人投資者而言風險程度過高的項目，使項目獲得盈利并實現財務可持續性。值得一提的是，混合融資模式能夠降低政治風險和監管風險，這是該模式所具備的一個關鍵特性。由于該基金會與當地投資者共同對項目投資，預計KIF將吸引約10億～12億歐元（70億～90億丹麥克朗）的投資額。

（摘編自綠色國度發布的《綠色轉型白皮書》）