當(dāng)前位置: 首頁 > 風(fēng)電 > 數(shù)據(jù)報(bào)告

IEA和NEA聯(lián)合報(bào)告:發(fā)電成本估算報(bào)告

光伏們發(fā)布時(shí)間:2021-02-09 10:33:11

2020年12月,國際能源署(IEA)和經(jīng)合組織核能署(OECD-NEA,Nuclear Energy Agency)聯(lián)合發(fā)布《預(yù)計(jì)發(fā)電成本報(bào)告》(2020年版)(Projected Costs of Generating Electricity, 2020 Edition),這是發(fā)布的第9版《預(yù)計(jì)發(fā)電成本報(bào)告》。

《預(yù)計(jì)發(fā)電成本報(bào)告》(2020年版)

Projected Costs of Generating Electricity–2020 Edition

隨著各國努力確保電力供應(yīng)可靠、負(fù)擔(dān)得起并且要求更低的碳排放量,各國的決策者、建模人員和專家,有必要掌握有關(guān)發(fā)電成本的可靠信息。本報(bào)告包括天然氣、煤炭、核能和各種可再生技術(shù)發(fā)電的基本成本數(shù)據(jù)。本版本還首次包括了有關(guān)存儲技術(shù)的成本以及核電站和燃料電池的長期運(yùn)行信息。由來自經(jīng)合組織和非經(jīng)合組織24個(gè)國家/地區(qū)的243家發(fā)電廠的詳細(xì)成本數(shù)據(jù)匯總而成。

低碳電力系統(tǒng)的特征在于,不同技術(shù)與不同功能的相互作用日益復(fù)雜,需確保始終提供可靠的電力供應(yīng)。因此,2020年版的《預(yù)計(jì)發(fā)電成本》將工廠級成本,即平準(zhǔn)化度電成本(LCOE),的簡單指標(biāo)納入了研究背景。

2020年版《預(yù)計(jì)發(fā)電成本》的主要見解是,低碳發(fā)電技術(shù)的平均發(fā)電成本正在下降,并日益低于傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電的成本。近年來,可再生能源發(fā)電成本一直在下降,按照LCOE的計(jì)算,可再生能源的成本在許多國家,與可調(diào)度的化石燃料相比具有競爭力。新建核電站的電力成本保持穩(wěn)定,但長期運(yùn)行方面還是成本最低。如果碳價(jià)為每噸二氧化碳30美元,并且在碳捕集與封存方面沒有突破,那么燃煤發(fā)電將超不再具有競爭優(yōu)勢。由于天然氣價(jià)格的下降,燃?xì)獍l(fā)電的成本有所降低,也證實(shí)天然氣在能源轉(zhuǎn)型過程中具有其作用。報(bào)告有大量詳細(xì)的信息和分析,100多張圖表

另外,IEA網(wǎng)站提供的LCOE計(jì)算器,包括了本報(bào)告中的所有LCOE數(shù)據(jù)。使用滑塊調(diào)整條件,例如折現(xiàn)率和燃料成本,可以看到不同數(shù)據(jù),并可下載CSV格式。跳轉(zhuǎn)到LCOE計(jì)算器:

/articles/levelised-cost-of-electricity-calculator

一、低碳發(fā)電技術(shù)正在變得具有成本競爭力

2020年版的主要見解是,低碳發(fā)電技術(shù)的平均發(fā)電成本正在下降,并日益低于傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電成本。近年來,可再生能源發(fā)電成本在持續(xù)下降,假設(shè)碳價(jià)為30美元/噸,那么可再生能源發(fā)電成本(按LCOE計(jì))現(xiàn)在已經(jīng)具有競爭力。

圖1 不同技術(shù)LCOE成本,折現(xiàn)率設(shè)定為7%(左,化石能源發(fā)電技術(shù),右,低碳技術(shù))

預(yù)計(jì)到2025年,陸上風(fēng)電的平均平準(zhǔn)化發(fā)電成本最低。盡管各國之間的成本差異很大,但對于大多數(shù)國家而言(14個(gè)國家中有10個(gè))陸上風(fēng)電最低。大規(guī)模太陽能光伏的成本競爭力也非常高。

海上風(fēng)電的成本大幅下降。五年前,LCOE的中位數(shù)超過150美元/兆瓦時(shí),而現(xiàn)在卻大大低于100美元/兆瓦時(shí),已進(jìn)入競爭范圍。

兩種水電(河流和水庫)在某些地方具有競爭力,但成本仍然因地點(diǎn)情況而異。與2015年相比,新核電廠的發(fā)電成本在2020年版中的預(yù)期成本要低。但核電的地區(qū)差異也很大,但核電仍是可調(diào)度的低碳技術(shù),其到2025年的預(yù)期成本最低。只有大型水庫的成本可與之相比。與基于化石燃料的發(fā)電相比,預(yù)計(jì)核電廠比燃煤電廠更便宜。該報(bào)告確實(shí)也認(rèn)識到,特別是在第4章中,不同技術(shù)對系統(tǒng)影響的重要性,最顯著的是在較高的滲透率下,風(fēng)能和太陽能光伏的間歇性性可能給系統(tǒng)帶來額外的成本。

3%折現(xiàn)率情況下各數(shù)值變化

10%折現(xiàn)率情況下各數(shù)值變化

二、各中發(fā)電技術(shù)的成本競爭力取決于國家和當(dāng)?shù)貤l件

提供本報(bào)告數(shù)據(jù)的24個(gè)國家/地區(qū)的匯總數(shù)據(jù)無法說明平均發(fā)電成本。由于可再生能源或多或少的有利位置,因燃料成本和技術(shù)成熟度的不同,所有技術(shù)的成本可能會因國家和地區(qū)而異。此外,某些發(fā)電技術(shù)在電力系統(tǒng)總發(fā)電量中的占比會對其價(jià)值、負(fù)載因子和平均成本造成影響。

7%折現(xiàn)率下按地區(qū)給出的技術(shù)成本中位數(shù),日本風(fēng)光等可再生能源成本較高

Median technology costs by region, dis rate of 7%

更清晰的柱圖形式

盡管可再生能源在大多數(shù)參與本報(bào)告的國家中具有很強(qiáng)的競爭力,但根據(jù)“2020年預(yù)計(jì)發(fā)電成本”的數(shù)據(jù)顯示,在某些國家,可再生能源的成本仍高于化石燃料或核能發(fā)電(本報(bào)告中為日本、韓國和俄羅斯)。同樣在一個(gè)國家,不同的地理位置也會導(dǎo)致各地發(fā)電成本的差異。在歐洲,陸上和海上風(fēng)電以及公用事業(yè)規(guī)模的太陽能光伏發(fā)電,比天然氣和新建核電都具有競爭力。

在美國,因?yàn)檩^低的燃料預(yù)期價(jià)格,燃?xì)獍l(fā)電廠價(jià)格較低。但是,大多數(shù)發(fā)電廠以LCOE計(jì)算,陸上風(fēng)能和公用事業(yè)規(guī)模的太陽能光伏在碳價(jià)30美元/噸的情況下,成本最低。隨后是天然氣發(fā)電、海上風(fēng)電、新建核電,最后是燃煤發(fā)電。

在中國和印度,風(fēng)電和光伏等間歇性可再生能源的平均平準(zhǔn)化發(fā)電成本最低,兩國的公用事業(yè)規(guī)模的太陽能光伏發(fā)電和陸上風(fēng)電成本最低。核電也具有競爭力,這表明兩國都擁有從當(dāng)前仍然高度碳密集的發(fā)電中轉(zhuǎn)型到低碳發(fā)電的基礎(chǔ)。

三、延長核電站的服役年限很劃算

本報(bào)告包括了核電站長期運(yùn)行(LTO)的成本估算,即進(jìn)行大規(guī)模整修,讓核電站延長使用壽命。與新建核電站相比,利用現(xiàn)有的設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施,可以顯著降低成本。

延長核電站服役年限可降低成本

即使出現(xiàn)利用率降低的情況(對于高比例可再生能源的國家而言,核電廠可能存在使用率下降的問題),延長服役年限的方案,其成本也低于對其他低碳技術(shù)進(jìn)行新投資。水力發(fā)電廠延長服役年限也能提高成本競爭力,但本報(bào)告未給出。

四、隨著碳價(jià)的提升,碳捕集技術(shù)可能是可行的選擇

在默認(rèn)情況下,碳價(jià)如果為30美元/噸,則因?yàn)镃CUS設(shè)備的投資成本較高且熱效率降低,因此為燃煤和天然氣發(fā)電廠裝備CCUS的成本要高于傳統(tǒng)基于化石燃料發(fā)電成本。

但如果碳價(jià)上升,則碳捕集技術(shù)可能可行。對于燃煤電廠,如果每噸二氧化碳定價(jià)50至60美元,CCUS裝置具有競爭能力;對于燃?xì)獍l(fā)電長,只有高于100美元/噸的碳價(jià),CCUS才具備競爭力。在高碳價(jià)條件下,可再生能源、水電或核電是更好的選擇。

盡管觸發(fā)CCUS電廠成本具有競爭力所需的碳價(jià)超過了當(dāng)今的大多數(shù)價(jià)格,但與現(xiàn)有的碳社會成本相比,它們?nèi)匀幌鄬^低。如果需要靈活的低碳發(fā)電,但又缺乏競爭性替代方案且可負(fù)擔(dān)得起的化石資源,在碳價(jià)足夠高的情況下,CCUS還是可能成為一種選擇。

五、技術(shù)必須適應(yīng)市場

隨著可再生能源發(fā)電份額的增加,基荷發(fā)電廠可能會失去市場份額,不得不滿足剩余需求。本報(bào)告對天然氣、煤電和核電等可調(diào)度基荷技術(shù)按50%容量因子進(jìn)行估算。

對容量因子(capacity factor)的影響

結(jié)果表明,由于天然氣燃?xì)廨啓C(jī)的投資成本較低,而且在許多地區(qū)天然氣價(jià)格變動(dòng)幅度適中,因此非常適合處理不同的發(fā)電量。另一方面,由于高的投資成本,核電則需要高利用率。

對折現(xiàn)率(dis rate)的影響

一項(xiàng)技術(shù)的資本密集程度越高,其LCOE對折現(xiàn)率(dis rate)變化的敏感性就越高。在基荷工廠中,這尤其意味著新建核電站的成本取決于折現(xiàn)率。如果只有3%的低折現(xiàn)率,表明較穩(wěn)定的市場環(huán)境和較高的投資安全性,這種情況下,新建核電廠的LCOE就會低于新建燃煤和天然氣電廠的LCOE。但如果折現(xiàn)率提高到7%或10%,表明有較高風(fēng)險(xiǎn)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境,則新建核電廠的成本將超過化石燃料電廠的成本。

六、系統(tǒng)成本對于展現(xiàn)能源系統(tǒng)的全貌很重要

LCOE成本因其相對簡單和透明,成為比較不同發(fā)電技術(shù)的眾所周知的指標(biāo)。本報(bào)告中的共同假設(shè)(假設(shè)跨地區(qū)的燃?xì)獍l(fā)電、煤電和核電的容量因子相同)有利于清楚地識別成本之間的差異。但是,這種方法忽略了各個(gè)系統(tǒng)和市場的差異,而這些差異可極大地影響各項(xiàng)發(fā)電技術(shù)的成本競爭排名。這些特定于系統(tǒng)的特征與不同技術(shù)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特征相互影響,即它們的可變性、可調(diào)度性、響應(yīng)時(shí)間、成本結(jié)構(gòu)和優(yōu)劣順序,還包括以下事實(shí),即并非所有單位都在技術(shù)和市場上以相同的程度分配。更重要的是,LCOE指標(biāo)適用于單個(gè)電廠的級別,并未解決不同發(fā)電技術(shù)以不同滲透水平為電力系統(tǒng)增加的價(jià)值。

特定類型的可變可再生能源的發(fā)電是相關(guān)的,并非始終可靠。發(fā)電的同時(shí)性(不一定與需求相關(guān))會降低發(fā)電的價(jià)值。缺乏可靠性需要可調(diào)度的后備,或者需要靈活性選項(xiàng)(例如存儲或需求側(cè)響應(yīng))以確保始終保證供應(yīng)的安全性。另外,需要平衡可變可再生發(fā)電的潛在快速變化。為了了解這種影響并確保以低碳電力(最少成本)滿足給定的需求,需要進(jìn)行電力系統(tǒng)級分析??傮w而言,這意味著LCOE越來越需要通過其他分析來進(jìn)行背景分析,以便獲得有關(guān)不同發(fā)電技術(shù)相對競爭力的有意義的描述。

為了補(bǔ)充LCOE方法并實(shí)現(xiàn)特定于系統(tǒng)的成本比較,國際能源署IEA開發(fā)了一種方法,即通過價(jià)值調(diào)整后的LCOE(VALCOE)的系統(tǒng)價(jià)值組件來調(diào)整成本。它根據(jù)對使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的所有方面的貢獻(xiàn)來修改特定電力系統(tǒng)中單個(gè)技術(shù)的LCOE。計(jì)算結(jié)果反映了現(xiàn)有技術(shù)及其未來可能發(fā)展的價(jià)值。

結(jié)果表明,一項(xiàng)技術(shù)的工廠級發(fā)電成本可能會與其在整個(gè)系統(tǒng)中的價(jià)值有很大區(qū)別。特別是間歇性性可再生能源在這一點(diǎn)上更加明顯:比如太陽能光伏發(fā)電廠其發(fā)電量具有高度相關(guān)性,隨著太陽能發(fā)電份額的增加,其發(fā)電價(jià)值反而會顯著。發(fā)電量高產(chǎn)時(shí)段會導(dǎo)致棄光現(xiàn)象,會減少負(fù)載因子并增加LCOE。在系統(tǒng)分析中需要考慮到這一點(diǎn)。相反,風(fēng)力發(fā)電的輸出在各個(gè)單位之間的相關(guān)性較小,因此,即使風(fēng)電份額占比增加,其價(jià)值損失也較小。以目前的容量水平,這些相關(guān)性在許多市場中的影響仍然有限,但是如果實(shí)現(xiàn)了高比例可再生能源目標(biāo)且相對占比增加,則相關(guān)性的影響可能會增加。

而成本可變的技術(shù)(例如高靈活性的開放式燃?xì)廨啓C(jī))可能只在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)電成本增高,但平均的系統(tǒng)價(jià)值(每發(fā)電單位)更高。大都數(shù)基荷電廠通常由燃?xì)怆姀S、煤電和核電來負(fù)擔(dān),能長期可靠發(fā)電,其提供的價(jià)值就相當(dāng)于系統(tǒng)的平均值。

圖ES6中報(bào)告的結(jié)果提供了IEA對歐盟,中國和美國的VALCOE分析的示例結(jié)果。在涵蓋這些較大的地理區(qū)域時(shí),該模型未考慮電網(wǎng)瓶頸或跨境流動(dòng),假設(shè)的是跨區(qū)域完全集成。因此,結(jié)果可能會低估未來系統(tǒng)的靈活性約束。VALCOE度量提供了一種創(chuàng)新的方法,可以用一個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)來捕獲系統(tǒng)分析的復(fù)雜性。價(jià)值不僅取決于間歇性可再生能源的總體份額,還取決于諸如儲能或互連的混合互補(bǔ)資源的成本以及競爭技術(shù)的成本。與許多其他模擬系統(tǒng)未來發(fā)展的系統(tǒng)分析(假設(shè)長期成本最優(yōu))相反,VALCOE計(jì)算所基于的場景試圖復(fù)制真實(shí)世界的系統(tǒng)。未來還將系統(tǒng)化和完善當(dāng)前的結(jié)果。

評估不同發(fā)電技術(shù)對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)可更全面地了解其經(jīng)濟(jì)成本。但是,為了衡量其對社會的全部成本,需要包括對人類健康的影響(通過空氣污染和重大事故)、環(huán)境、就業(yè)、自然資源的可獲得性和供應(yīng)安全等。

七、儲能變得越來越重要

能源結(jié)構(gòu)中間歇性可再生能源份額的增加,會增加電價(jià)的波動(dòng)性,因此提高靈活性和平衡則可獲利。同時(shí),沉沒的投資成本(例如電池組成本)已經(jīng)使短期電池存儲在某些細(xì)分市場(例如輔助服務(wù)市場)中成為經(jīng)濟(jì)上有吸引力的選擇。隨著更多的波動(dòng)性電價(jià)使跨期套利更具吸引力,與開放式燃?xì)廨啓C(jī)等調(diào)峰裝置相比,儲能可能會成為一種有吸引力的替代方法,從而在未來幾年內(nèi)提高其重要性。因此,最新的“預(yù)計(jì)發(fā)電成本”報(bào)告首次包括了參與國提供的用于儲能的成本數(shù)據(jù)。

儲存可以補(bǔ)充間歇性可再生能源發(fā)電,以改善例如風(fēng)能和太陽能光伏發(fā)電與電力需求的一致性。在未來的低碳系統(tǒng)中,多種靈活性選項(xiàng)的組合,例如儲能、需求靈活性以及核電和水電的靈活低碳輸出等組合,可能會提供成本最低的解決方案。

八、其他觀點(diǎn)

另外,本報(bào)告還提供了由各個(gè)領(lǐng)域的專家撰寫的五篇獨(dú)立文章,對報(bào)告進(jìn)行了補(bǔ)充,以考慮與發(fā)電成本相關(guān)的更廣泛問題,并擴(kuò)大了核心分析的范圍。第6章,介紹了平均存儲成本(LCOS)的方法;第7章總結(jié)了有關(guān)碳定價(jià)對電力部門的影響的知識狀態(tài);第8章介紹了核能在脫碳電力系統(tǒng)中的潛在作用的最新觀點(diǎn)。它強(qiáng)調(diào)了壽命延長(LTO)的成本優(yōu)勢;第9章是法國電力TSO(傳輸系統(tǒng)運(yùn)營商)RTE對通過電氣化和部門耦合實(shí)現(xiàn)整體能源行業(yè)轉(zhuǎn)型的貢獻(xiàn)。第10章由IEA撰寫,詳細(xì)討論了氫作為向清潔、安全和可負(fù)擔(dān)的未來能源系統(tǒng)過渡的潛在關(guān)鍵要素,基于IEA 2019年的報(bào)告《氫的未來:抓住今天的機(jī)遇》,著重強(qiáng)調(diào)了電力部門在實(shí)現(xiàn)新出現(xiàn)的機(jī)遇中的關(guān)鍵作用,以及潛在的障礙和必要的后續(xù)步驟。

九、結(jié)論

這是《發(fā)電計(jì)劃成本》第九版,重點(diǎn)介紹了來自許多國家/地區(qū)的多種技術(shù)的發(fā)電成本。不可避免地,區(qū)域、國家和地方條件至關(guān)重要。盡管如此,低碳發(fā)電技術(shù)的競爭力不斷增強(qiáng)。該報(bào)告還首次深入考慮了不同發(fā)電方式對系統(tǒng)的影響,尤其是風(fēng)能和太陽能光伏的間歇性性的影響。另外,首次介紹了儲能成本。最后,本報(bào)告提供了運(yùn)輸、氫能或供熱等行業(yè)即將電氣化的觀點(diǎn),這些行業(yè)將以新的重要方式將發(fā)電與更廣泛的經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來。很有可能,這兩者將在未來的《預(yù)計(jì)發(fā)電成本報(bào)告》中扮演更重要的角色。CWEA

備注:

1、還有5個(gè)非經(jīng)合組織國家也參與了本項(xiàng)目,包括:巴西,中國,印度,羅馬尼亞,俄羅斯和南非。其中,羅馬尼亞和俄羅斯是NEA的成員國。巴西,中國和印度是IEA的協(xié)會國家和NEA的主要合作伙伴。

2、在第5章中分析了碳成本對基于化石燃料的發(fā)電的LCOE的影響。但是,該報(bào)告并未系統(tǒng)地比較所有技術(shù)LCOE對不同碳成本的影響。


評論

用戶名:   匿名發(fā)表  
密碼:  
驗(yàn)證碼:
最新評論0

相關(guān)閱讀

無相關(guān)信息