美因河畔法蘭克福位于德國中西部黑森州境內，是德國第五大城市，地區格局緊湊，人口密集，城區人口約75萬(wàn)。由于該市位于萊茵河與美因河交匯之處，地理位置優(yōu)越，因而形成了以法蘭克福市為中心向四周輻射，覆蓋周邊75個(gè)城鎮地區的德國第二大都會(huì )區——法蘭克福萊茵美因大都會(huì )區。這里是歐洲中央銀行與德意志聯(lián)邦銀行的總部所在地，約470家銀行均在此設有辦事處， 更有電子科技、生物制藥和工業(yè)自動(dòng)化等各領(lǐng)域的行業(yè)巨頭扎根于此，是全球重要的會(huì )展中心，世界交通樞紐之一，因而法蘭克福常被稱(chēng)為德國“曼哈頓”。
該地區屬于溫帶氣候，太陽(yáng)能資源一般，全球水平輻射約為1110kWh/(m2·年)，相當于我國太陽(yáng)能四類(lèi)地區。岸上風(fēng)能資源一般，百米高空10%風(fēng)速最大區域的平均風(fēng)速為5.22m/s，平均風(fēng)能為169W/m2。
按照官方公布的數據顯示，2016年法蘭克福萊茵地區能源消耗總量約為72.2 GWh，占黑森州總能耗的三分之一，其中熱占比48%，為該地區的最大能耗端，交通領(lǐng)域以29%的比重緊隨其后，因而該地區的節能與清潔能源推動(dòng)計劃主要集中在供暖與交通部門(mén)。當地電廠(chǎng)主要利用礦物燃料發(fā)電(約36%)，且嚴重依賴(lài)外部電力供應(50%以上)?？稍偕茉窗l(fā)電量只占5%，其中生物質(zhì)能與沼氣以38%的比例位居該地區電力供應的首位。太陽(yáng)能發(fā)電緊隨其后，占比為30%。水力發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電在當地占比則分別為14%與12%。另外還有少量的污氣與垃圾填埋氣發(fā)電，占比為6%。
二. 氣候保護總體方案目標
為了大力推動(dòng)城市能源轉型，促進(jìn)可再生能源的建設和消納，改善當地嚴重依賴(lài)外部電力輸入的能源困境，法蘭克福地區政府推出了“100%氣候保護總體規劃”，目標是：
l到 2050 年，溫室氣體年排放量相較 1990 年降低 95%;
l到2050年，法蘭克福的城市終端能源消耗(包括供電、供熱及交通)100%由可再生能源供給;
l到 2050 年，城市的能源消耗總量應降至 2010 年水平的 50%(2010能源消耗為22,600GWh)。
三.氣候保護總體方案內容
“100%氣候保護總體規劃”將重點(diǎn)對電力、熱力和交通三個(gè)重要領(lǐng)域進(jìn)行改造和升級，針對每個(gè)領(lǐng)域都給出了具有針對性的改進(jìn)措施。
電力領(lǐng)域
電力供給和消耗的改造和升級工作將從家庭、商業(yè)以及工業(yè)三部分分別進(jìn)行展開(kāi)。
1.家庭
• 通過(guò)錯峰用電進(jìn)行消峰填谷可以有效解決電力供應緊張問(wèn)題，例如在用電高峰期外靈活使用洗碗機、洗衣機等家用電器。
• 使用新技術(shù)和高效設備替換低功效的舊設備，可以將功耗降低一半，減少22萬(wàn)噸二氧化碳排放量
•增加可再生能源的份額，例如安裝光伏系統。并通過(guò)蓄電提高能源自給率。
2.商業(yè)
• 法蘭克福是該地區的商業(yè)和購物中心，在商用照明領(lǐng)域，可以利用鈉燈通過(guò)鈉蒸氣放電產(chǎn)生可見(jiàn)電光源的特性，代替傳統的電燈，從而減少該領(lǐng)域電力供應造成的二氧化碳排放。
• 在商用機械設備領(lǐng)域，通過(guò)使用高效且可調節的電機，可以節約泵，風(fēng)扇，抽氣系統等所需的電力，最多可減少60%的功耗。
• 夏季的升溫使城市有很高的冷卻需求，通過(guò)建筑物和密封表面可以阻擋太陽(yáng)的熱量，并防止其在晚上冷卻下來(lái)。隨著(zhù)溫室效應，未來(lái)對空調的需求將不斷增加，通過(guò)大量的綠色屋頂和外墻可以抵制熱量過(guò)度。
• 將新的商業(yè)園區和建筑物設計為零排放建筑物，并對此類(lèi)前瞻性商業(yè)項目展開(kāi)大力宣傳，該項目額外投資成本可以被最低的運營(yíng)成本所抵消。
3.工業(yè)
• 通過(guò)使用高效率的發(fā)動(dòng)機代替普通的發(fā)動(dòng)機以及對熱電聯(lián)產(chǎn)項目的優(yōu)先使用可以有效節約能源并提升能源效率。
• 此外，可以通過(guò)廢水處理廠(chǎng)生產(chǎn)氫氣，為公共汽車(chē)等提供清潔燃料
熱力領(lǐng)域
熱力消耗是法蘭克福萊茵美因地區的最大能耗端，而建筑物的供熱需求占比又很高，因而有大量應對措施都集中在建筑領(lǐng)域。除此之外，新的節能設備和技術(shù)，也有助于推動(dòng)供熱的轉型。
1.建筑
建筑可分為居住類(lèi)建筑以及非居住類(lèi)建筑，以下是推動(dòng)供熱轉型的主要措施。
•熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)不僅擁有高能效，且運行方式靈活，與儲熱配合使用后靈活性會(huì )進(jìn)一步提高。在住宅建筑中使用CHP可以滿(mǎn)足各住戶(hù)的熱量需求。在城市社區中，通過(guò)小型局部供熱網(wǎng)絡(luò )將用戶(hù)連接可經(jīng)濟地實(shí)現孤島供熱。
•儲熱系統可以顯著(zhù)提升電熱和生物質(zhì)能產(chǎn)熱的熱利用比例。
• 設立適用于新建筑的能耗標準，可以顯著(zhù)降低熱和電的能源需求。法蘭克福市政府規定購買(mǎi)城市用地的建筑商在建造時(shí)必須遵守被動(dòng)式房屋標準。
• 對已有建筑進(jìn)行節能翻修工程，可以達到能效改造。此外通過(guò)各種激勵措施(例如降低財產(chǎn)稅，提升翻新資金等)可以提高建筑翻新比例。
• 通過(guò)在建筑領(lǐng)域擴大太陽(yáng)能熱系統的覆蓋面積，例如旅館，飯店，養老院，醫院或體育館等，可以滿(mǎn)足其全年對熱水的高需求。在新建筑物和舊建筑物翻新工程中，也可以通過(guò)使用太陽(yáng)能與低溫供熱結合來(lái)實(shí)現空間供暖。
•常規熱泵系統僅適用于低能耗房屋，但與太陽(yáng)能熱或光伏系統的連接可以進(jìn)一步優(yōu)化建筑物的能量平衡，尤其是在冬天可以取代有限的太陽(yáng)能熱。特別是在住宅和大型公寓樓比例高的大都市區，熱泵扮演了舉足輕重的作用。
2.節能技術(shù)
•區域供熱優(yōu)勢諸多，不僅過(guò)程穩定，空間需求小，且投資成本低，也可通過(guò)將天然氣或煤炭等化石燃料轉化為生物質(zhì)能，以此提高可再生能源在供熱領(lǐng)域的份額。
交通領(lǐng)域
交通按照距離，公私用等可以分為不同類(lèi)型，針對不同類(lèi)型也有相應的措施。
1.近距離交通
• 通過(guò)“自行車(chē)+商業(yè)”的模式，倡議通勤者使用自行車(chē)高速公路。公司會(huì )提供自行車(chē)存放處，更衣室和淋浴間。其他激勵措施還包括對服務(wù)類(lèi)，電子山地類(lèi)或賽車(chē)類(lèi)自行車(chē)進(jìn)行補貼，以此降低城市溫室氣體排放量。
• 現有自行車(chē)租賃系統可以使商務(wù)人士和游客受益，各種知名的自行車(chē)租賃公司已經(jīng)表明經(jīng)濟運營(yíng)的可能性。城際租賃系統則提高了通勤者換火車(chē)的意愿。
2.個(gè)人交通
• 通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的使用可以減少尾氣排放，從而減少化石能源的消耗。法蘭克福為電動(dòng)汽車(chē)提供了優(yōu)惠停車(chē)位。為了滿(mǎn)足充電需求，多層停車(chē)場(chǎng)和社區車(chē)庫中也配備了充電站。
• 多家固定式共享汽車(chē)提供商已在法蘭克福建立了業(yè)務(wù)，可用于300多個(gè)站點(diǎn)。
3.公共近距離交通
•電動(dòng)巴士配備可更換的電池系統，通過(guò)站點(diǎn)的感應線(xiàn)圈直接充電。更換柴油公交車(chē)，可以節約58%的二氧化碳排放。
• 通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)提供城市物流。創(chuàng )造貨運自行車(chē)吸引包裹服務(wù)提供商以改變其車(chē)隊。若行駛里程足夠，大多數電動(dòng)汽車(chē)也都可以實(shí)現經(jīng)濟性運輸。另一個(gè)商業(yè)模式是區域物流公司之間的合作，可避免卡車(chē)空載或半載。
四. 法律和政策支持
德國《可再生能源法》(EEG)等法律為法蘭克福能源轉型計劃的融資提供了法律支撐?？稍偕茉捶ㄗ罱囊淮涡薷氖窃?014 年，最新修訂版本中針對法蘭克福的政策包括設定一個(gè)“電力擴建區間”，即將可再生能源新增裝機控制在每年2.4GW~2.6GW。而為實(shí)現這一目標所推行的一項重要措施就是可再生能源發(fā)電浮動(dòng)津貼機制，通過(guò)調整每季度針對所有可再生能源發(fā)電商(企業(yè)亦或個(gè)人)的津貼價(jià)格來(lái)調控可再生能源裝機的增速。
熱力領(lǐng)域針對可再生能源的市場(chǎng)激勵計劃(MAP)也是聯(lián)邦政府的一項核心推動(dòng)措施，即提高對居民、商業(yè)以及公共建筑中太陽(yáng)能收集裝置、生物能裝置和熱泵的投資補貼。
此外，法蘭克福針對推進(jìn)可再生能源建設有多種融資方式，例如征收新型能源稅和氣候稅，提高燃料稅和建立能源基金等。以效率基金(亦稱(chēng)為節能基金)為例，這種基金通過(guò)收繳稅款作為資本為可再生能源促進(jìn)方案提供資金。該基金收繳的稅款主要來(lái)源為建筑能效稅，即能效等級低的建筑所有者需要繳納的額外稅費，而建筑能效高的建筑所有者則可以從該基金獲得補貼。在德國還出現了一種新型的融資方式，即群眾籌資方式。項目發(fā)起人可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺向公眾介紹其項目，所有有意向的投資人都可以對該項目投入資金，但是對每個(gè)項目都有規定的最低限額和時(shí)間限制。如果項目目標達成，所有投資人都可以從中獲得一定的分紅。
五. 市政管理措施
除了技術(shù)和金融領(lǐng)域的支持外，法蘭克福地區能源轉型背后的市政管理工作也是一大亮點(diǎn)。
建立跨部門(mén)城市管理工作組
跨部門(mén)的工作組在關(guān)于氣候保護和能源轉型相關(guān)的行政管理工作中起到了智囊團的關(guān)鍵作用。法蘭克福政府搭建的智庫平臺是由來(lái)自各行各業(yè)的100家機構和150名專(zhuān)家組成的，分為建筑，能源，交通，經(jīng)濟，新創(chuàng )增值五個(gè)工作組。智庫成員們不僅可以為相關(guān)項目制定計劃，進(jìn)行評估，利用各辦事處的技術(shù)協(xié)同來(lái)實(shí)現目標，同時(shí)還可以監督政府工作。
消除障礙(法律，經(jīng)濟，技術(shù)，社會(huì )障礙)
在實(shí)施能源轉型時(shí)，可能會(huì )反復出現障礙，這些障礙通常具有組織，行政或法律性質(zhì)，或者由于技術(shù)，社會(huì )或經(jīng)濟原因導致計劃無(wú)法實(shí)施。因而有必要更精確地分析這些障礙，并在必要時(shí)進(jìn)行問(wèn)題描述并研究相應的解決方案。尤其是與總體規劃中的市政當局合作，可以減輕障礙與財務(wù)負擔。此外，對補貼政策的分析也會(huì )大有益處。
六.不確定因素
根據法蘭克福實(shí)際情況，想要實(shí)現到2050年全城能源消耗完全依靠可再生能源，還需要在技術(shù)革新上挖掘出更大的潛力。例如，若不使用蓄電設備，預計到2050 年只有53%的所需電量可以實(shí)現自產(chǎn)自用。若使用蓄電設備，這一比例可達 90%。但蓄電設備的容量越大，電力成本也會(huì )越高。若能借助聯(lián)邦州的風(fēng)電和生物質(zhì)發(fā)電量，法蘭克福市則可以實(shí)現 100%依靠可再生能源。從經(jīng)濟角度來(lái)看，成本最優(yōu)的選擇是自產(chǎn)電量份額達到90%，剩余 10%通過(guò)進(jìn)口實(shí)現。
從2011年6月，德國議會(huì )確定能源轉型的目標以來(lái)，德國的能源轉型過(guò)取得了舉世矚目的成就。2019年德國的溫室氣體排放量約為8.11億噸，比2011年減少12%，可再生能源發(fā)電占總發(fā)電量的比例超過(guò)40%，提前完成2020年的目標(35%)。關(guān)于聯(lián)邦政府在能源轉型方面的努力與成果，相關(guān)的文章也有不少，在此不在贅述。不過(guò)，除了聯(lián)邦政府，城市作為現代大多數人的生活舞臺，在德國的能源轉型中也起到了至關(guān)重要的作用。這個(gè)系列將帶大家換一個(gè)視角，選取4個(gè)在城市能源轉型中有成果、有亮點(diǎn)的德國城市，看看它們如何為能源轉型添磚加瓦，希望能為中國的城市能源轉型帶來(lái)一些啟發(fā)和思考。
