可再生能源發(fā)電成本已與火電比肩!
世界性的可再生能源成本已急速下降,可再生能源“貴”的常識正在成為歷史。本文介紹大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電廠和百萬瓦級光伏電站接連投入運(yùn)轉(zhuǎn)的美國,其低成本之低很具有沖擊性。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/236401.htm在日本仍被視為“成本高”
在日本,在討論可再生能源的時候,依然是把成本高作為前提。官方最近一次重新審視發(fā)電成本要追溯到2011年舉辦的成本等檢驗委員會,發(fā)表的時間為同年12月。
當(dāng)時得出的成本水平大體成了固定價格收購制度(FIT)成本的前提。收購價格在發(fā)電成本的基礎(chǔ)上,加上了內(nèi)部收益率(IRR)和系統(tǒng)接入成本。成本委員會的結(jié)論顯示(2010年版本),每kWh電能的成本,核能為8.9日元(下限),煤炭為9.5日元,LNG為10.7日元,地面風(fēng)力為9.9~17.3日元,百萬光伏為30.1~45.8日元。按照FIT的條件,光伏發(fā)電的收購價格雖然從40日元降到了32日元,但其他條件基本未變,成本委員會的估算依然適用。
但是,在海外條件好的地方,現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了價格低得驚人的長期購電協(xié)議(PPA:Power Purchase Agreement)。以美國1kWh的協(xié)議價格為例。風(fēng)力發(fā)電的最低價格為2.5美分,3美分左右的協(xié)議在不斷涌現(xiàn)。光伏發(fā)電也出現(xiàn)了期間25年、價格不到7美分的協(xié)議。這已經(jīng)達(dá)到了比火力、核能大規(guī)模發(fā)電還低,至少也與之齊平的水平。考慮到減稅的因素,實際會略高,即使如此,價格依然很低。
在風(fēng)力重鎮(zhèn)德克薩斯州,3美分是一般水平
在以風(fēng)力開發(fā)量稱雄美國的德克薩斯,1kWh3美分左右的PPA已是一般水平,甚至有創(chuàng)2.5美分紀(jì)錄的例子。即使考慮到聯(lián)邦政府按照發(fā)電量實施的減稅措施PTC(Product Tax Credit),也就是在10年內(nèi)優(yōu)惠2.2美分,在最初的10年,價格也僅為5美分左右。考慮到整個協(xié)議期,價格還要更低。
除了大規(guī)模項目的規(guī)模效益,這里還擁有得天獨(dú)厚的風(fēng)況條件。其設(shè)備利用率(容量因子)高達(dá)4~5成。這樣的成本水平與火力發(fā)電相比也具有競爭力。在頁巖氣革命把天然氣價格拉低到歷史低點(diǎn)的情況下,3美分左右的成本,再加上3美分的設(shè)備相關(guān)成本,至少在新投資領(lǐng)域,風(fēng)力發(fā)電具有競爭力。在德克薩斯和中西部,決定建設(shè)火力發(fā)電反而需要勇氣。
風(fēng)車的技術(shù)革新日新月異,再考慮到天然氣價格的上漲和碳價補(bǔ)助,風(fēng)力發(fā)電更是如虎添翼。最近,風(fēng)力發(fā)電采用的技術(shù),很多都能以相同的風(fēng)速,獲得更多的發(fā)電量。比方說,在每架風(fēng)車上安裝蓄電池,可相應(yīng)于風(fēng)況快速調(diào)整葉片角度(間距),通過延長葉片降低發(fā)電對風(fēng)速的要求,以及根據(jù)天氣預(yù)報和電網(wǎng)流量情況,優(yōu)化控制輸出功率的軟件技術(shù)等。
美國是總輸出功率高達(dá)6100萬kW的風(fēng)力發(fā)電大國(截至2013年12月底),而德克薩斯州擁有1240萬kW,在全美首屈一指(資料1)。
資料1.美國的風(fēng)力發(fā)電設(shè)置量(2013年12月 累計)
該州計劃建設(shè)風(fēng)力發(fā)電2200萬kW,正在建設(shè)的容量超過700萬kW。2013年底,該州耗時6年、投資68億美元建設(shè)的輸電線全線開通,為設(shè)置1850萬kW創(chuàng)造了條件。州內(nèi)現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電比例達(dá)到了10%。從2008年的4.9%,5年內(nèi)增加到了原來的兩倍。
巴菲特斷定“風(fēng)力最便宜”
如此令人驚訝的低成本不只出現(xiàn)在德克薩斯。在擁有廣闊平原的中西部,大型風(fēng)力發(fā)電廠正在如雨后春筍般涌現(xiàn)。因為這里風(fēng)況好,而且系統(tǒng)與東海岸的巨大電力市場相連。奧巴馬政府的綠色新政考慮到了這條“風(fēng)道”。在風(fēng)道之上,坐落著許多預(yù)計要裁員和關(guān)閉的汽車、煤炭火力發(fā)電企業(yè),風(fēng)力發(fā)電在承接雇用上也成為了眾望所歸。風(fēng)車制造屬于旋轉(zhuǎn)式的機(jī)械產(chǎn)業(yè),相關(guān)設(shè)備將供應(yīng)給發(fā)電公司。
稀世罕有的投資家沃倫·巴菲特斷定“風(fēng)力發(fā)電最便宜”。2013年12月,巴菲特執(zhí)掌的能源開發(fā)公司“中美能源公司”(MidAmerican Energy)與西門子簽訂了10億美元的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備采購協(xié)議。而在此之前,巴菲特曾明言要在愛荷華州投資20億美元進(jìn)行風(fēng)力開發(fā),至此,其中的2分之1已經(jīng)兌現(xiàn)。該州州長布蘭斯塔德稱贊這次的風(fēng)力項目是“愛荷華州有史以來最大的經(jīng)濟(jì)活動”。而且,西門子的風(fēng)車工廠地處該州,還有望起到拉動就業(yè)的效果。
巴菲特高度評價風(fēng)力的成本競爭力,認(rèn)為風(fēng)力是取代老化的煤炭火力的最佳選擇。而投資風(fēng)力的摩根士丹利(Morgan Stanley)也在2013年11月舉辦的研討會上,高度評價了風(fēng)力發(fā)電在中西部地區(qū)的成本競爭力。在當(dāng)?shù)夭环υO(shè)備利用率超過50%的項目,其長期協(xié)議單價有望達(dá)到2.5美分。
奧斯汀市的光伏發(fā)電步入新階段
德克薩斯州州府奧斯汀市有民營電力公司“奧斯汀能源”(Austin Energy)。該公司鑄就了光伏發(fā)電史上一座輝煌的里程碑。
該公司將在25年中,以1kWh低于5美分的價格向SunEdison購買15萬kW的光伏電力。對于這一交易,在3月7日的《奧斯汀美國政治家報》(Austin American-Statesman)報道后,3月10日的Greentech Media也作了跟進(jìn)。下面,筆者基于二者的報道,結(jié)合自己的感想,介紹該交易的情況。
奧斯汀市為應(yīng)對氣候變暖及穩(wěn)定采購低成本電源,提出了大幅擴(kuò)增可再生能源采購的目標(biāo)。到2016年,要把可再生能源在發(fā)電量中所占的比例提高到35%。現(xiàn)在,以風(fēng)力為中心,這一比例已經(jīng)達(dá)到了25%。該市已經(jīng)簽訂了85萬kW的風(fēng)力發(fā)電購買協(xié)議。
除此之外,該市還制定了在2020年之前,使光伏發(fā)電的使用量達(dá)到20萬kW的目標(biāo),光伏發(fā)電活躍的舞臺今后將越來越多。采用風(fēng)力的一個目的是替代煤炭火力,而光伏發(fā)電更大意義上則是確保峰值功率?,F(xiàn)在,該市的電力需求不斷增大,高峰時的系統(tǒng)受到的限制也越來越大。
略低于5美分的價格水平并非是一時性的。響應(yīng)奧斯汀市征集的企業(yè)有30家左右,其中大多數(shù)與SunEdison相比毫不遜色。也就是說,SunEdison并不是冒著虧本的風(fēng)險提出這樣條件的。
條件中包含了聯(lián)邦政府的免稅措施。光伏發(fā)電的代表性援助措施中有一項是30%的投資減稅(ITC:Investment Tax Credit),一般都會利用。另外,還可以選擇在10年內(nèi)享受2.2美分/kWh優(yōu)惠的PTC。ITC適用的項目費(fèi)用有限,不同項目的適用范圍各異。適用范圍是總項目費(fèi)用的80%時,去掉補(bǔ)助的成本為6.6美分。而選擇PTC的話,成本約為5.6美分。
能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的理由
成本為何這么低?這里面當(dāng)然有光伏發(fā)電系統(tǒng)成本降低的原因,作為買方的奧斯汀能源也是一大因素。該公司的財務(wù)內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)詳實,評級也比較高。能夠享受大規(guī)模協(xié)議的規(guī)模效益。協(xié)議在最初預(yù)定的5萬kW的基礎(chǔ)上追加10萬kW,共計15萬kW。交易相關(guān)者指出,規(guī)模效益在削減財務(wù)費(fèi)用方面特別有效。
一般來說,金融機(jī)構(gòu)會策劃出整合風(fēng)險評估與減稅等政策支援的金融商品。隨著光伏發(fā)電項目相關(guān)數(shù)據(jù)的累積,風(fēng)險評估變得容易,如果規(guī)模夠大,審查成本也會隨之降低。要想讓可再生能源項目的成本降低,壓縮財務(wù)成本是一種有效的辦法。因為在超長期協(xié)議中,財務(wù)成本所占的比例會增大。
另外,為了避免在與其他地區(qū)的采購競爭中處于劣勢,奧斯汀市公布了每種電源的的采購條件,也就是采購成本的范圍(資料2)。
風(fēng)力為2.8~5.5美分,光伏發(fā)電為4.5~5.5美分,木質(zhì)生物質(zhì)為9~16美分,天然氣為7美分,煤炭為10美分,核能為13美分。其中,可再生能源是長期協(xié)議價格,而火力和核能可認(rèn)為是參考了電力交易市場的采購價格。在夏季,因為市場價格飆升,所以均價較高。采取夏季峰值對策的誘因也會提高。這時,適合峰值的光伏發(fā)電和消費(fèi)錯峰將發(fā)揮出效果。光伏發(fā)電的價格如今已經(jīng)降低到了2009年的1/3左右。
奧斯汀市以30年的平均成本來作判斷。此時,到20年后,燃料成本為零的可再生能源完成了折舊,優(yōu)勢還將更大。德克薩斯州的電力系統(tǒng)是獨(dú)立的,因此該州的能源環(huán)境可產(chǎn)生影響。雖說其風(fēng)力、光伏發(fā)電的條件在美國國內(nèi)都算很好,但因是電力自由化的先進(jìn)州,一級市場發(fā)達(dá),所以剩余電力并不算多??偠灾?,是市場原理在發(fā)揮作用。
縱觀整個德克薩斯州,供應(yīng)的擴(kuò)大沒能趕上需求的不斷增長,豐富的光伏發(fā)電除了用于峰值之外,其發(fā)電量也開始受到期待。在該州,光伏發(fā)電的規(guī)模今后無疑還會越來越大。日照時間長、適用面積遼闊的德克薩斯也有其獨(dú)有的優(yōu)勢。如上所述,德克薩斯風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)量一騎絕塵,占到了全美的20%,而光伏發(fā)電雖然潛力巨大,但其占比卻不太顯眼(2013年度的累計排名名列第八)。
該州發(fā)展光伏發(fā)電項目的開端,是2013年12月在圣安東尼奧市內(nèi)開發(fā)的4萬kW光伏電站。在該處建設(shè)的容量最終將達(dá)到40萬kW。奧斯汀這一可以稱之為史無前例的協(xié)議,將會對德克薩斯州的電力采購思路產(chǎn)生巨大的影響。
第一太陽能的協(xié)議價格兩年減半
在奧斯汀市的采購案之前,最便宜的協(xié)議應(yīng)該是第一太陽能與新墨西哥州的阿爾帕索電力(El Paso Electric)簽訂的協(xié)議:輸出功率為5萬kW,期限為25年,價格為5.79美分/kWh。在2013年1月公開后,因為價格破天荒地跌破了6美分而成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。適用該價格的發(fā)電站是第一太陽能從2011年開始開發(fā)的Macho Springs Solar Project,與之前投入運(yùn)營的兩個項目相比,價格不到后者的1/2(兩個項目的價格高于12美分)。
但是,其成本除了聯(lián)邦政府的ITC,還包含了地方府提供的PTC。與之相比,奧斯汀的5美分雖然不包括地方政府的PTC,但推測該項目滿足該業(yè)務(wù)的采納條件,因此其價格還要更低。
2013年1月是美國前能源部部長朱棣文宣布辭職的時候。朱棣文在最后一封信中,回顧了任期內(nèi)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,最先提到的便是光伏發(fā)電的成果。
前能源部長朱棣文引以為傲的成果
信中寫道:2011年開始的太陽能計劃提出的目標(biāo),是到2020年,使發(fā)電站規(guī)模的項目的建設(shè)費(fèi)用降低到1美元/瓦以下,使生命周期的能源成本(LCOE:Levelized Cost of Energy)降低到1kWh6美分以下。這一水平低于煤炭和燃?xì)?,與頁巖氣相同。產(chǎn)業(yè)界最初是半信半疑,直到最近,越來越多的人開始相信這個目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)。
第一太陽能經(jīng)營的業(yè)務(wù),是利用低成本高效率的化合物半導(dǎo)體碲化鎘制造薄膜模塊,該公司長年致力于壓縮成本、提高效率等計劃,享有上佳的口碑。但是,隨著中國制造商推行量產(chǎn)戰(zhàn)略,供需平衡被打破,模塊的價格大幅下跌,受此影響,該公司的股價也出現(xiàn)了暴跌。面對這樣的局面,該公司積極采取行動,向下游拓展業(yè)務(wù)范圍,特別是發(fā)電站的建設(shè)和運(yùn)營,在擴(kuò)大收益機(jī)會的同時,第一時間推行了壓縮總體成本的業(yè)務(wù)模式。其效果已經(jīng)顯現(xiàn)。隨著系統(tǒng)成本的穩(wěn)步下降,該公司的收益開始回升,一落千丈的股價也已經(jīng)回暖(資料3)。
與第一太陽能的新墨西哥業(yè)務(wù)相比,前面提到的奧斯汀的事例成本更低,在其基礎(chǔ)上又向前邁進(jìn)了一步。除此之外,低成本的協(xié)議還有許多。2013年底,有報道稱,科羅拉多州的實力派電力公司ExcelEnergy簽訂了低于6美分的協(xié)議。另外,在起步較晚的東海岸,光伏發(fā)電也在逐漸普及。北卡羅來納州最近出現(xiàn)了低于7美分的PPA,由此可見,建設(shè)低成本光伏電站的潮流已經(jīng)擴(kuò)大到了美國全國。
此文介紹了可再生能源發(fā)電成本驟降、正在逐漸鞏固主要電源地位的情況。在今后,隨著屋頂光伏發(fā)電的激增,光伏發(fā)電預(yù)計還將繼續(xù)快速增加。不只是美國,至少對于最近的項目,成本高將不再是探討可再生能源的前提條件。
但是,會因天氣變動的可再生能源發(fā)電究竟能夠普及到怎樣的程度?按照過去的常識,受到系統(tǒng)的限制,可再生能源在達(dá)到一定的規(guī)模后,將很難繼續(xù)普及,成本也將居高不下。最近,IEA和歐美正在認(rèn)真探討這一問題,其中也出現(xiàn)了“不用增加太多的成本,也能使可再生能源得到廣泛普及”論調(diào)。對此,筆者將另文介紹。
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