日本脱碳:大规模太阳能光伏的挑战与机遇

  • 2021年07月07日
  • 作者: 奚霞

    奚霞

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首图:Vena Energy Japan的35MW Ono光伏发电项目,位于Fukushimaprefecture,代表着日本发展大型光伏发电事业的决心。

首图:Vena Energy Japan的35MW Ono光伏发电项目,位于Fukushimaprefecture,代表着日本发展大型光伏发电事业的决心。

图二:Baywa Japan通过大阪燃气和日本开发银行(DBJ)将位于Kitaibaraki市的一座35MW Isohara太阳能项目出售给一家创业公司。

图二:Baywa Japan通过大阪燃气和日本开发银行(DBJ)将位于Kitaibaraki市的一座35MW Isohara太阳能项目出售给一家创业公司。

图三:2020年12月Sonnedix Japan拿下了这座55.6MW的项目。该项目将持续获得上网电价FiT补贴到2037年。

图三:2020年12月Sonnedix Japan拿下了这座55.6MW的项目。该项目将持续获得上网电价FiT补贴到2037年。

日本| 根据RTS公司提供的数据和分析结果,以及对Vena EnergyJapan、Sonnedix Japan和Baywa Japan的采访,Andy Colthorpe了解到了日本大型光伏市场的现状与未来预期。

2020年11月,联合国秘书长Antonio Guterres向全球发出警告说:“科学界的结论是明确的”,如果不能在2030年之前将温室气体(GHG:greenhouse gas)排放量减少一半,并在2050年之前实现全球净零碳排放,后果将是灾难性的。“与潜在的气候危机相比,COVID-19危机只是小巫见大巫”,Guterres说。
 
在达成里程碑式共识的《巴黎协定》签订5年之后,秘书长Guterres对外公布:欧盟、日本和韩国以及其他110多个国家一道,共同承诺到2050年实现碳中和,而中国则是承诺到2060年实现碳中和。紧接着,美国总统拜登也宣布美国将重新回到巴黎协定。
 
就像拜登将气候行动作为他上任后的第一个重大举措之一一样,日本首相菅直人在10月份就做出了这一份承诺。日本共有过两次大规模推广太阳能的措施,最早是在20世纪70年代欧佩克(OPEC)石油价格冲击之后,然后是从2012年开始,即2011年3月日本发生地震和海啸之后。
 
2012年,日本在所有规模以上的太阳能光伏发电项目中引入上网电价(FiT:feed in tariff)政策,最初设定的价格超过每千瓦40日元(0.38美元),从而引发了太阳能发电“淘金热”。
据政府统计,该政策共批准了74.3GW太阳能发电项目,其中68%(50.2GW)已投入使用。绝大多数核准的2MW以下项目已经建成并网,其中97%的10kW以下的项目(即一般住宅)已经建成并网,而所有10kW至2MW容量的项目中,70%至80%已经并网投产。
 
然而,对于2MW或者以上的光伏发电站,虽然共计21.9GW的项目已经获得批准,但只有42%的项目已经投产(9.2GW)。总部位于东京的行业分析公司RTS认为,剩余12.7GW的项目大部分正在开发中,但目前还不清楚会怎么建设。那么,目前大型太阳能光伏开发商仍然面临哪些挑战呢?
 
争取当地合作商
Sonnedix Japan的董事代表Tomomichi Kageyama说,在日本开发项目可能相当耗时。欧洲光伏开发商Sonnedix在全球拥有超过1GW的运营资产,并于2013年在东京开设了办事处。它现在日本有250MW的安装规模。
Kageyama说,这要得益于2020年的快速发展:与之形成反差的是,到2019年底,Sonnedix Japan在运营项目规模还只有56MW。
 
去年新增的装机规模归功于收购在建项目的新战略。Kageyama说,从早期阶段开始,项目花费的时间比公司预期的要长,因为需要“长途跋涉”才能获得政府部门的许可。
 
“在日本,当地发展问题非常具有挑战性。在海外的大型基础设施项目中,大多数由各国政府支持,”日本Baywa公司总裁兼代表董事Tatsuya Oura说。
 
在几年前加入Baywa之前,Oura在日本和国际上开发并资助了多个行业的项目。他说,每个国家都存在基本风险,但总的来说,大型项目往往能得到中央政府的大力支持。
 
“在日本,当地合作方和私人机构非常强大,他们拥有强大的权力。所以在这个意义上,我们需要得到他们的共识。”
 
Baywa于2015年开始进入日本,是日本光伏行业的后进生。该公司去年委托并出售了国内首个大型光伏项目,即位于日本南部九州的一个11.9MW、面积达24公顷的太阳能园区。随后,作为最初100MW工程的一部分,又迅速建起了一个35MW的大型项目(如图所示)。
 
市场不断发展以适应独特的环境

总部位于新加坡的Vena能源公司活跃于亚太地区8个国家的可再生能源市场。独立发电商(IPP)自2013年在日本开设办事处以来,已经拿下总共450MW大型光伏发电厂配额,从事开发到建设和运营的所有工作。

Vena能源日本公司(Vena Energy Japan)负责人Juan Mas Valor表示:“日本在场地收购、许可和建设方面相当独特。”我从来没见过我们在日本做的那种建筑。日本是一个多山国家,而平坦地区都属于我们不允许使用的稻田。因此,我们需要专注于找到正确的区域”,Juan Mas Valor说。
 
Juan Mas Valor从2013年开始在日本工作,在此之前他在美国和欧洲建造了光伏发电厂。他说,日本市场已经发展成熟,随着规模、经验和竞争力的提高,成本大大降低。
 
Juan MasValor说,2013年,一个“少数先锋”的行业也出现了“玩家的进化”。早期,参与的大型企业或机构性企业并不多,后面才有越来越多的企业加入。
 
政策也在演变。政府已经启动了大规模太阳能拍卖,以取代上网电价政策。Vena能源日本公司(Vena Energy Japan)赢得了最近一次拍卖中授予的最大一笔合同,该公司拥有一座68MW的发电厂。
 
与其他国家最近的拍卖不同,它们并没有被大量超额认购。政府制订了最高限价,并在降低成本方面取得了一些成功。分析公司RTS corporation指出,在11月针对容量为250kW或以上的系统举行的投标中,平均中标价格为11.34日元。
 
“上一次拍卖价格为11日元,而且我们会看到价格将持续下降。太阳能将是最具竞争力的技术,所以国家自然会越来越多地采用这种清洁技术,因为最重要的是它也具有成本效应”,Juan Mas Valor说。
 
在一开始,为了吸引本地和国际投资,需要进行高价上网电价激励。日本在这方面做得非常好,“现在机器开始运作了”,Juan Mas Valor说。
 
尽管如此,拍卖过程还是出现了挑战。不仅要求最高限价或价格竞争,还要求在参与拍卖前确保电网连接和合适的土地,这是针对250kW或以上规模的项目。超过30MW的项目需要展示环境影响评估过程的进展。在拍卖前需要存入第一笔定金,第二笔定金则需要在中标后存入。
Juan Mas Valor说,所有这些都可能成为企业参与的障碍。Sonnedix Japan和Baywa Japan都没有参与拍卖,Sonnedix的Kageyama说。
 
Sonnedix Japan和Baywa Japan均未参与竞拍,Sonnedix的Kageyama表示,该公司不排除在投标中投入时间和资金,但找到土地并满足其他标准“并不容易”。
  
Sonnedix Japan在2012年收购的项目都是过去几年授予的高度契合项目。Kageyama说,这类项目对公司来说仍然是一项“有意义的投资”,Sonnedix正在努力收购的一些开发资产也是高关税项目。
 
Tetsuya Oura证实,Baywa还在开发一系列的上网电价项目。拍卖计划本身将很快被淘汰,作为替代机制—“上网溢价”政策仍在进行中。我们还预计合作购电协议(PPA: power purchase agreement),甚至是直接与地方当局签署PPA,这将成为更大的趋势。
 
我们所有的受访者都热衷于签署长期合作PPA,他们说,与地方当局签订PPA同样是一个不错的选择,尽管这需要进一步的监管改革。
 
到2030年达到150GW?

在2050年实现碳中和目标之前,日本预计将推出一个比目前目标高22%-24%的2030年中期可再生能源目标。日本环境大臣小泉纯一郎去年表示,在下一个国家战略能源计划中,这一比例可能会提高到40%,虽然陆上和海上风电的贡献率将开始高于目前最低水平或根本不存在的水平,但太阳能光伏发电似乎将继续占据主导地位。
 
RTS公司说,日本在2020年部署了8GW的太阳能项目,所有累计规模以上装机量在70W左右。事实上,这家分析公司在去年的一次网络研讨会上指出,现有国家可再生能源目标中的2030年光伏发电量目标约为64GW,在2019年至2020年期间的某个时间已经超额完成。
 
RTS认为还将有个更加雄心勃勃的并将对完全脱碳或碳中和做出有意义贡献的新目标会被提出。即到2030年装机容量将突破150GW。从该公司对市场的模拟分析来看,即使是一切按目前的速度前进,日本到2030年也将达到130GW左右,而在“加速场景”下,日本将达到160GW。
 
日本经济产业大臣Kagiyama去年表示,日本将致力于最大限度地利用可再生能源和核能,未来还将支持氢能等新能源。人们还期望放宽一些土地使用和许可的规定,允许在废弃的农业用地和一些国家公园开发太阳能和风能。
 
Sonnedix日本的Tomomichi Kageyama说:“有很多方法可以提高可再生能源的安装规模,尤其是太阳能。”最近几年,政府看起来并没有显著地促进可再生能源的发展。在过去的几年里,他们对上网电价法做了很多修改,还引入了一些针对太阳能的法规,因为他们担心,对太阳能的投资增加太多,补贴随之增加,会给民众(支付)带来太多负担。”
 
JuanMas Valor说Vena Energy Japan与FiT合同的项目组合预计将最终敲定,“许多项目现在已经在建设中”。他说,能够开发新的项目将非常重要。
 
“我们希望继续帮助日本实现零碳排放的目标,因此,重点是继续开发新项目。经济产业省(METI)已经在讨论新的商业模式,例如采用FIP结构。我们在这里是为了在可再生能源方面继续长期支持日本,因此我们需要继续开发项目。”
 
预计上网电价将是一种合同结构,它将在发电商从批发市场或购电协议获得的价格基础上支付一定的额外费用,而不是上网电价所规定的千瓦固定费率。Mas Valor说,随着“大量的讨论”正在进行中,该行业正得到“越来越多的信息,它将如何落实。”他说,虽然目前尚不清楚该政策的具体内容,但日本Vena能源公司将“乐于继续开发这些(新)计划的项目”。
 
支持不一定意味着直接补贴,它也可以是改变或更新规章制度,以实现积极的变化。Sonnedix Japan的Kageyama说,FiT方案结构的不灵活性阻止了公司将安装在现场的组件更换为更新、更大的组件,从而提高产量和效率。
 
“在合适的计划中,我们不能增加(太阳能发电厂的)产能。因为如果我们增加关税站点的容量,我们将获得更多的利益。”但是很多技术已经得到了改进,“自从FiT八年前推出以来,单个光伏组件所能产生的电力容量已经发生了很大的变化。即使是扩大产能部门的批发电价也足以激励人们以这种方式重新供电或升级发电厂”。
 
解决电网容量问题

可用电网容量不足是日本大型太阳能开发商面临的一大技术和发展挑战。对于Sonnedix Japan来说,在寻找新项目时,这是主要的挑战,Kageyama再次表示,改变相关法规可能会有所帮助。
 
“有人说,实际上已经有足够的能力,但在紧急情况下,相当大的一部分能力是闲置的。目前还没有运行的核电站也有所需的容量(因为福岛核电站已经关闭了日本的大部分核电站),但它们需要这样的容量。”
 
BaywaJapan的Tetsuya Oura说,日本11个地区电网运营商中的大多数(他们也是日本的地区垄断公共事业供应商)至少在地图上显示了可用的电网容量。然而,每个公用事业
公司使用不同的方法来计算容量。
 
他说,政府真在主导提高透明度的举措是积极的,而这种情况可以通过政策制定者、公用事业公司和可再生能源行业之间的合作来解决。
 
VenaEnergy 的Juan Mas Valor也认为“电网存在很多限制因素,”“阻碍了开发更多项目的可能性”。他也意识到,日本经济产业省正在努力改变这种状况,包括取消计划中的太阳能项目的FiT合同,这些项目看起来不太可能进行,但电网容量已经预留。在过去一年左右的时间里,已经讨论了“几项对策”来试图解决这个问题,但要看到效果还需要一段时间。
 
VenaEnergy也已经在日本的项目中安装了双面组件这同样可以提高发电效率。Sonnedix Japan和Baywa尚未在其国内项目中使用双面组件,但都在积极研究未来项目的技术。Baywa日本公司的首席运营官Jean-Francois Rebeille说,他们将使用该技术的一个项目还没有最终“敲定”,但它“肯定已经被拿到桌面上讨论了”。
 
“尺寸和组件类型的选择空间都是非常大的,我们总是在性能和成本的权衡方面寻找最新的最佳选择。您在项目开始时所做的假设,以及最终选择、购买和安装的实际组件可能都会有很大的不同。开发周期可能需要几年。我们在下订单的时候选择最好的技术,这可以包括双面—我们也在全球范围内使用这些技术。”
 
Rebeille说,Baywa也在积极研究浮动太阳能的机会:“日本已经在浮动光伏方面做了很多工作。目前还有好多水资源可以利用。无论是独立开发还是与可能有池塘或与其活动相关的水库的工业场地进行合作。就规模而言,我们不是在谈论“MW太阳能”,几十MW的安装容量,尽管可能会有一些相当好的规模项目。”

蓄电池在未来的作用

电池储能在未来可能发挥更大的作用。电池还没有提供频率调节和其他辅助服务的市场机会,尽管Baywa的Jean-Francois Rebeille认为这将改变,这取决于电网运营商的要求。他还认为,混合可再生能源和储能项目是应对许多挑战的“整体”答案,这些挑战包括增加可再生能源对能源结构的贡献,无论是太阳能还是风能。
 
“会有越来越多的讨论,你在投入可再生能源,但是你能在不用的时候存储能量,或者在需要的时候释放能量吗?现在还处于早期阶段:日本需要做很多事情来加速这种转变。但对我们来说,我们确信储能将成为我们必须提供的一部分。”
 
Sonnedix日本公司的Tomomichi Kageyama说,储能“可能成为日本下一阶段大规模开发太阳能发电的推动力。”目前,电池储能成本仍然相当高,该国唯一一个要求对可再生能源进行任何形式储能的地区是北海道北岛,该岛电网拥挤,与该国其他地区的互连有限。
 
“我们必须考虑投资,但我们也需要确保投资有良好的回报,”Kageyama说。储能成本还不是那么“合理或便宜”,对储能的强制性要求并不能使投资更有利可图。然而,他说索尼日本公司也希望在日本安装储能设备。
 
Vena能源公司正在南澳大利亚建设一个150MW的电池项目,Juan Mas Valor说,日本团队将密切关注。他说,澳大利亚已经有了储能业务案例,对电网辅助服务的迫切需求也越来越大。一旦可再生能源的普及率上升,日本也将做到这一点。
 
Baywa的Jean-Francois Rebeille说,缩减可再生能源的使用可能会成为另一个储能可以解决的更大问题。“我们得看看缩减的情况。这就意味着储能可以让你储存能量,并在正确的时间将其传回电网。缩减将成为需要考虑的重要因素。”

长期承诺

太阳能将需要在日本的碳中和目标中发挥重要作用。日本首相菅直人和其他政府部长也承认,低碳转型是经济活动的主要驱动力,欧盟和美国拜登哈里斯政府也持有相同看法。我们所有的受访者都在日本做长期生意,希望继续为这些目标做出贡献,与当地社区接触,开设当地办事处,培训当地员工。

 “不仅政府的举措,企业部门的雄心壮志也将成为关键因素,”Baywa的Tetsuya Oura说我们现在看到越来越多的公司表现出了推广环保和加入RE100的意愿。越来越多的公司与我们联系,讨论我们支持其可再生能源转变的可能性。有许多公司愿意增加可再生能源的使用,但他们不熟悉项目本身的开发或建设。从这个意义上说,他们将把创新项目的开发外包给像我们这样的“外部机构”。这是我们正在考虑的未来活动的核心部分。”
 
 Jean-FrancoisRebeille说,Baywa确信日本政府、企业和其他利益相关者意识到太阳能能够在国家能源转型中发挥重要作用。将国家可再生能源目标提高到40%,需要依靠海上风电开始发挥作用,但这是一项“繁重、长期的努力”,而部署太阳能则相对快速和廉价。他说,人们现在正在仔细监测不同的利益相关者将如何处理诸如获得土地、竞争成本和设计适当的公司购电协议结构等问题。
 
 “Vena能源于2013年来到日本,待了很长一段时间。我们是一个长期的参与者。我们已经用大量的项目证明了这一点,我们已经成功地开发、建造和运营了这些项目。”
 
 “最后但并非最不重要的一点是,我们始终坚守对当地社区的支持。无论我们去哪里建设项目,我们都会确保我们能参与到当地社区中去,如果他们需要什么,我们会帮助他们。”



 

(责任编辑:奚霞)

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