当前位置:
由德国大量路侧光伏引发的思考与研究
发布时间:2020-11-25浏览量:487信息来源:江苏云杉清洁能源投资控股有限公司

编者荐语:

本篇文章主要介绍了何继江博士及其研究团队在德国考察期间,由德国大量路侧光伏引发的思考与研究。文章系统地介绍了德国可再生能源法对路侧光伏的规定,相关政策的发展历程,以及地面光伏电站的用地和生态要求,并对路侧光伏在国内外的发展提出意见与建议。


目录

一、德国路侧光伏考察

二、德国可再生能源法对路侧光伏的规定

三、德国路侧光伏政策的缘起

四、地面光伏电站的用地和生态要求

五、对德国路侧光伏政策的评析

六、路侧光伏能够成为中国的光伏政策吗?



德国光伏考察

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赴德国考察,期间发现德国公路两侧有许多窄条状的光伏电站。数据表明,德国地面光伏电站中12%位于公路和铁路两侧110米内的地带。

德国可再生能源法中路侧光伏的规定

根据德国《可再生能源法》(2017),在公路或者铁路线外边界的110米范围之内建设光伏属于政策鼓励的范围,其中提到的部分新规包括:

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

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,装机量不超过750kW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,由此可以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。


德国路侧光伏政策的缘起

德国路侧光伏的开发建设在2010年8月发表的《可再生能源发展法》(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,这是在以前的选址建设规划中从未考虑过的。


2010年的光伏修正案对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,光伏的开发建设与农业生产对土地产生明显竞争关系。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,这可能导致耕地大量被光伏替代而严重影响农业生产。为避免这种情况的发生,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,在这里建设光伏电站并不改变原有的用地性质和土地所有关系,这些土地作为特殊用地只能安装光伏相关设施,不得用于其它用途。光伏系统结束使用后,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》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。

德国地面光伏电站的用地和生态要求

在德国可再生能源法中,路侧光伏电站属于地面光伏系统(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)

         其它用地


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年由于政策调整,处于劣势地区的耕地面积可用于光伏电站的建设,而在交通沿线用地上建设光伏的规模占比进一步增加,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。由联邦自然保护局发布的《气候与自然保护:携手并进》第六册《地面光伏系统:更具自然保护价值的规划和建设》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个太阳能系统得出的结论是: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。


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)代根多夫市的小镇施特凡斯波兴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-奥伯特劳布林铁路线以西、帕绍-雷根斯堡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。联邦自然保护法和建筑法规指出“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。


对德国路侧光伏政策的评析

一、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。图林根州可持续发展与气候保护研究所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。


二、对路侧光伏政策有一些质疑的声音。

1. 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。

2. 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。

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。


在中国的土地政策中,公路的服务区、边坡等属于转换用地,即这些土地已经转换为交通用地。


中国的光伏发展正在加速,土地资源的供给必然是一个重要的政策因素,有必要对此进行深入研究,制订有关路侧光伏的政策。思考和建议如下:


1、国家能源局应和交通运输部,在联合研究的基础上,发布更加明确的鼓励交通用地上发展光伏的鼓励政策,在增加光伏项目的土地供给的同时,鼓励土地的复合利用。

2、对路侧保护带是否鼓励,或是否允许建设光伏应进行积极研究。借鉴德国经验,路侧光伏不作为一种建筑物,而是一种特殊用途,在某些情况下可以给予许可。

3、从各省市县扩大本地能源供应能力的角度出发,统筹策划更多土地资源用于光伏建设是推动能源转型,实现中国2060年碳中和目标的重要保障。

4、分类评估路侧土地的情况,制订相应的路侧光伏政策。

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。

6. 制订更加严格的生态标准,以保障路侧光伏减少环境和生态影响,并尽可能产生较大生态正效益。


本文撰写成员:

贾玮    德国多特蒙德工业大学硕士研究生

王碧辉 德国多特蒙德工业大学硕士研究生

樊铁男 德国柏林工业大学硕士研究生

何继江 清华大学