中德两国实现农村低碳能源转型

1 中德两国实现农村低碳能源转型 两个村庄的自给自足和部门耦合展望 中德能源转型项目 印记 《中德两国实现低碳农村能源转型》报告介绍了中德两地具有低碳、清洁能源转型潜力的农村平行研究结果，并提出了与推动清洁能源政策相关的政策建议，以加速这一转型。该报告是在中德能源转型项目的框架内发布的，是德国联邦经济事务和气候行动部（BMWK）与中华人民共和国国家能源局（NDRC）之间中德能源伙伴关系的一部分。德国国际合作机构（GIZ）有限公司、AgoraEnergiewende和德国能源署（DeutscheEnergie-Agentur，简称dena）在政治合作伙伴的委托下共同实施该项目。 作为一家德国联邦企业，德国国际合作机构支持德国政府实现其国际合作促进可持续发展的目标。 发表的 德国联邦经济事务和气候建设部（BMWK）委托的中德能源转型项目 中国北京市朝阳区亮马河南大街14号塔源外交办公大楼1-15-1100600 c/o 德国国际合作机构（GIZ）有限公司 TorstenFritscheKothenerStr。210963年柏林 项目管理: 安德斯·霍夫，德国国际合作机构（GIZ）有限公司 作者: 薛冰，李红青，中国科学院应用生态研究所 迈克尔·波普、马库斯·兹德拉莱克、杰西卡·斯蒂芬、斯文·帕克、伍珀塔尔大学 乌尔里希·詹森，托尔斯滕·科斯卡，伍珀塔尔研究所安德斯·霍夫,菲利普·基尔,她们 设计: Xueling刘,她们 埃德尔曼。因此(BMWK佣金) 图片: BMWK/盖,侯Shutterstock_108342809/P5Shutterstock_326698985/P20AdobeStock_478467898/P47 ©北京,2022年5月 本报告全文受版权保护。所载资料是根据良好科学实践的原则，尽我们所知和所信汇编的。作者认为本报告中的信息是正确、完整和最新的，但对任何明示或暗示的错误不承担任何责任。本出版物中链接的外部网站的内容始终由其各自的出版商负责。本文档中的状态不一定反映客户的意见。GIZ对这些地图的完全最新、正确或完整不承担任何责任。对于因使用它们而造成的任何直接或间接损害，不承担任何责任。 内容 执行概要4介绍6 比较Dongqiaotou和schwaig8 Schwaig,巴伐利亚州8dongqiaotou9 比较Schwaig和dongqiaotou10 二、中德两国的现状与政策框架13 政策在德国13政策在中国13 方法分析15 分析-schwaig24 研究问题、假设和方法-东桥头32 调查结果——dongqiaotou37 分析-dongqiaotou39 二、两种研究方法的差异讨论45 2030年德国和中国的一个村庄46 政策建议47结论51 附件53引用56 执行概要 农村地区在低碳能源转型中发挥着至关重要的作用，因为农村地区拥有充足的开放空间和可观的能源消耗。然而，对低碳技术采用或低碳能源系统预报的分析大多没有提到农村社区，而是关注较富裕的城市居民或公用事业规模可再生能源或储能的整体安装。 在这项研究中，中德能源转型项目汇集了能源建模和农村生态学的学者，研究清洁能源技术将如何影响德国和中国农村地区的能源流动和碳排放的问题。本报告描述了中国山东省东桥头和德国巴伐利亚州施瓦伊格两个农村/城镇的案例研究结果，以研究如何加快地区清洁能源转型的问题，并确定农村社区在能源供应方面更加自给自足的潜力，以增强弹性和降低网络成本。 以山东省的东桥头村为例，通过村庄规模调查、半结构化访谈以及自上而下和自下而上的分析相结合，可以开发能量流模型，并对村庄当前和未来的能源系统进行情景分析。分析发现，该村有潜力通过太阳能光伏和热泵（提供供暖和制冷）来满足其大部分电力和供暖/制冷需求。随着电动汽车份额的增加，村民可以通过在白天使用太阳能发电来节省燃料费用。加快采用光伏电池板和太阳能路灯的计划，不仅可以通过降低能源成本使居民受益，还可以促进低碳社会的发展。电力和热能的储存可以进一步提高未来的自给自足能力 。 就施韦格而言，村庄规模的监测数据、当地公用事业的能源数据和情景分析相结合，使得能够构建能量流模型和情景分析。报告发现，通过采用可再生能源热泵和电动汽车，施韦格有很大的潜力进一步提高其已经很高的清洁能源自给自足程度。然而，来自电网的海声能量存储和平衡仍然是必要的。 总体而言，这两个村庄/城镇在清洁能源的潜力方面具有共同点 ，尽管它们 在收入、占用率以及当前用于供暖和电力的燃料方面表现出显着差异。 根据我们的情景分析和预测，我们得出结论： 分布式能源和自给自足在德国和中国都具有吸引力：在德国，分布式太阳能、电动汽车和热泵的采用可能会继续下去，使该地区具有能源自给自足的巨大潜力。同样，我们发现东桥头有潜力提 高其电动汽车和光伏的自给自足能力，即使其能源消耗因收入增加而增长更快。 在德国，热泵和隔热材料可以帮助减少太阳能变化的影响：分布式清洁能源的采用也将使日常电力供应和负荷更加不稳定，因为光伏可以提供当地能源产量的四分之一，远远超过夏季家庭每月的 总负荷。我们估计，热泵和隔热良好的德国房屋在平滑家庭净负荷方面具有很高的效力。虽然奥伯丁的热泵采用率目前很低，但根据dena95情景，到2035年，62%的家庭可以安装热泵。电动汽车的采用和定时充电可以发挥作用，但考虑到电动汽车负载预计仅占总能耗的4-5%，而加热和冷却的这一比例为16-17%，因此要小得多。 在中国农村地区，分布式能源技术的采用更具不确定性，但潜力巨大：在中国，生物能源将继续在促进该村的可再生能源吸收方面发挥更大的作用。虽然分布式光伏、热泵或电动汽车的采用存在不确 定性，但本研究采用的情景和估计表明，到2030年，这些技术可能会有更大的存在，特别是光伏。对于那些需要制冷和供暖的家庭来说，热泵已经很经济了。在现有的发展模式下，该村2020年的能源自给率为16.8%。在乐观的发展形势下，能源自给率在2025年可能达到80.70%，到2030年达到126.16%。 中国和德国的分析采用了混合方法，根据现有数据集、国家或地区数据的估计数、配电网的数据（在Schwaig案例中）和家庭调查来量化当前的能源生产和消费。对于家庭能源调查，施韦格/奥伯丁的生存回复率为19%，东桥头为18.8%。 光伏、电动汽车和热泵采用的场景结合了多个来源，包括与当地官员和专家、dena、Agora、BDI和德国BWP的讨论。对于中国，情景包括来自当地调查的信息;对电动汽车和热泵的预期国家和区域发展的分析是村级估算的基础。 重新搜索者在两个村庄采用的建模方法和方法不同，因此对两个村庄的能源自给自足的估计不能直接比较。例如，在东桥头，研究人员考虑了农业废物和所有能源消耗，而在施瓦格 分析仅考虑电网电力和家庭电力。 农村能源转型是两国的重要政策优先事项，因为农村社区对能源转型做出了重要的积极贡献，政策制定者希望确保能源转型的好处惠及农村社区。未来，这样的研究可以提高农村居民的认识，并促进与政策制定者就如何确保能源转型的公正进行交流。 5 介绍 至关重要的是，农村地区既要参与低碳能源转型，又要从中受益 。迄今为止，中国的能源转型涉及风能和太阳能的大规模部署，燃煤电厂和工业的效率升级，以及主要城市电动汽车等领域的新能源技术商业化。德国是最早大规模部署风能和太阳能的国家之一，农村社区受益于农村能源设施的所有权。为了重新实现能源转型，两国都可能加快可再生能源的部署，交通和供暖的电气化 ，以及用电热泵或其他低碳选择取代化石燃料供暖。这将如何影响农村居民是一个悬而未决的问题，特别是考虑到电气化趋势可能需要对农村配电网进行重大升级的担忧。如果分布式能源和储能能够实现更大的自力更生，那么通过降低基础设施成本，从而降低电网费用，以及提高农村整体气候适应能力，可以使当地受益。 中国 中国的能源转型讨论有时主要集中在能源行业或城市地区。在快速城市化的背景下，人们很容易忽视该国广阔的农村地区，尽管它们仍然拥有超过5.09亿人，占总人口的36%。实现农村能源转型是实现中国能源革命、乡村振兴、美丽中国战略、碳达峰、碳中和等国家战略和目标的重要组成部分。 中国农村地区面临着人口老龄化等挑战;土壤和水污染;以及与大城市的巨大收入和财富差距。中国农村地区收入较低，往往依赖老式技术，如二冲程柴油三轮车或散煤取暖（散煤中文）或生物质。许多村庄采用绝缘性差的旧建筑方法。较小的城镇通常与电网的连接很少。然而，中国正致力于提高农村地区的生活质量，而清洁能源转型是这一进程的一部分，有可能改善当地的空气质量和日常生活任务的效率。尽管农村地区的人均能源使用量低于城市地区，但它们在碳中和方面也发挥着作用，而不是 不仅通过大型能源项目，还通过分配的清洁能源技术和能源效率升级。 德国 与中国不同的是，德国的能源转型早期侧重于让农村地区参与清洁能源的部署。德国能源转型的第一个动力来自1970年代的石油危机，但一个关键的转折点是1997年的《京都议定书》，该议定书为工业化国家设定了第一个减少温室气体排放的气候政策目标 。1据此，欧盟（EU）制定了气候、可再生能源和能源效率目标，以减少2007年的温室气体排放。欧盟在2015年《巴黎协定》和《欧盟绿色协议》下稳步收紧和更新了关税。2在2011年福岛核反应堆灾难之后，德国决定到2022年更快地淘汰核能。32020年，德国政府决定最迟在2038年关闭所有燃煤电厂，而2021年上任的新联邦政府打算在2030年之前关闭。42045年德国旨在成为气候中立。 德国只有通过大量的可再生能源和大规模扩大分布式能源（DER）才能实现这些目标。这些目标还意味着使运输和供暖部门电气化，这些部门目前主要依赖化石燃料。这一转变将进一步增加电力需求 ，这也凸显了安装尽可能多的分布式可再生能源以减少对进口能源和网络升级的需求的重要性。分布式风能和太阳能处于德国低碳能源转型的最前沿，通常由个人或小社区直接拥有。但德国农村能源转型也是一项进步的工作。例如，农村地区有足够的空间采用电力传输和高效供暖和制冷。 比较农村能源转换 能源转型正在创造机会，特别是在农村地区。与城市地区相比，中国和德国的农村地区往往拥有更多的当地可再生能源资源和更大的空间来部署可再生能源发电技术。因此，他们有可能实现 当地可再生能源的高度自给自足。 总的来说，与城市地区相比，农村地区往往存在各种结构性弱点，反映在收入较低和就业机会减少。例如，在巴伐利亚州，2019年农村地区的人均收入比城市地区低约9.3%。5 在这项研究中，我们试图通过量化当今的能源生产和消费，以及分析未来的能源情景，来了解和比较德国和中国城镇和村庄截然不同的清洁能源未来。我们考察了位于慕尼黑机场附近的巴伐利亚州施瓦格镇和山上的东桥头 侗省。这两个城市都是农业城镇，但格曼社区的人均收入远高于中国村庄，而且更多的分布式能源停滞不前。东桥头严重依赖煤炭、电力和石油，但大多数房屋都安装了太阳能热水器。该镇的光伏发电量很少，只有大约5%的家庭安装了光伏。 这两个村庄尽管发展状态不同，但却是各自国家能源转型的一部分，并将在这十年内发生变化。本研究旨在帮助了解这些变化的可能方向以及村庄在各自背景下做出巨大贡献的潜力。 比较Dongqiaotou和Schwaig Schwaig,巴伐利亚 施瓦伊格村位于德国巴瓦里亚州，距离慕尼黑东北约30公里。Schwaig属于Oberding社区，该社区由六个较小的村庄组成：Aufkirchen，Niederding，Notzing，Oberding，Schwaig，Schwaigerloh和Schwaigermoos。 慕尼黑机场也是奥伯丁社区的一部分。6共有6，455人居住在该社区，其中1，140人居住在施瓦伊格。7下面的地图显示了奥伯丁的不同土地用途。 图：标明土地用途的奥伯丁QGIS地图 私人住宅商业、工业农业 资料来源:伍珀塔尔大学,20