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2.2燃气电厂固定投资成本大幅低于燃煤电厂
根据EIA的2012年数据,美国燃煤机组的单位产能隔夜成本是燃气机组的3.2倍,燃气电厂的固定投资成本优势非常显著。主要原因在于:一方面,美国政府制订的一系列环保政策直接和间接地抬高了燃煤电厂的建造成本;另一方面,随着轮机抗高温材料和进气冷却技术的不断突破,燃气机组的发电效率不断提高,单位产能的建造成本随之下降。相比之下,中国燃气机组的造价仅仅比燃煤机组低12%,这是因为目前全球重型燃机市场几乎被欧美三大燃气轮机主机制造商(通用电气、西门子、三菱重工)垄断。2001年以来,中国通过“以市场换技术”的方式积极与国外燃机制造厂合作,把燃气轮机的国产化率提高到了70%以上,但是核心技术没有取得突破,关键热部件仍需进口且价格较高,导致燃机设备购置和养护成本一直居高不下。
环境政策在不同程度上提高了燃煤发电的成本,主要体现在固定投资成本方面。不同污染物控制技术的成本,主要包括脱硫装置、脱硝装置以及未来可能被要求安装的碳捕捉与储存装置带来的成本支出,造成燃煤电厂的建设投资远高于燃气电厂。在当前的环境政策下,燃煤机组安装脱硫和脱硝装置的平均单位隔夜成本为425美元/千瓦,约占固定投资成本的14%,而燃气-蒸汽联合循环机组的这一比例为8%。若考虑到未来电厂可能被要求安装的碳排放处理技术,燃煤机组在控制污染物排放上的总成本将达到2214美元/千瓦,是燃气-蒸汽联合循环机组的1.9倍。
除了排放控制技术所带来的直接成本增加外,环保政策还通过影响从业者对燃煤发电行业的信心而间接地提高了燃煤电厂的固定投资成本。趋紧的环境政策导致更多的燃煤电厂从业人员(例如工程师、建筑工人)另谋职业,从业人员的供不应求使得燃煤电厂建造的人工成本部分相应提高。美国联邦能源管理委员会(FERC)的一份报告显示,2003-2008年燃煤电厂平均建造成本上升了1700美元/千瓦,燃气电厂平均建造成本仅上升575美元/千瓦。除去电厂所需建筑材料(钢铁、水泥、铜、镍、锌、铝等)的全球性需求增加而引发的造价成本提高以及前文测算的排放控制成本外,同期燃煤电厂增加的固定投资成本中约有600美元/千瓦是由劳动力成本上升所致。
燃煤电厂的建造时间较燃气电厂更长,投资风险相对较高。环境政策造成的固定投资成本提高进一步降低了投资者对燃煤电厂的兴趣,从而严重影响了燃煤电厂的发展。FERC发布的数据显示,2007-2008年,76个计划建设的燃煤电厂项目中的50个受成本增加影响而被取消或推迟;《汞和大气有毒物质排放标准》(MATS)要求2015年4月15日前所有2.5万千瓦以上燃煤电厂通过安装“最大可行控制技术”(BACT)以控制汞、可吸入颗粒物和氯化氢等有害气体排放,导致一些燃煤电厂不堪重负选择退役,这是2015年4月份美国天然气发电超过燃煤发电的主要原因之一。
2.3美国燃气电厂的运行维护成本同样大幅低于燃煤电厂
三大燃气轮机主机制造商不仅垄断了新机市场,也垄断了服务市场。中国燃机的调试、检修、维护等工作几乎全部由国外燃机制造企业完成,每年动辄要付出上亿元的费用,部分燃机维修费用甚至超过设备采购费用。以浙江某天然气电厂为例,其与国外燃机制造商签订的运行维护费用达0.03元/千瓦时,占燃煤上网标杆电价的近7%,是燃煤机组维修费用平均水平的3.4倍。相比之下,美国同等条件下的燃气机组维修费用仅为燃煤机组的25%。
3电力市场化改革为天然气发电快速发展提供了动力
3.1因电力市场改革而进入发电市场的独立发电公司是气电产能增长的主力军
1996年,FERC依照能源政策法颁布888号令,要求所有输电商开放电网,并推行发电部门市场定价。随后PJM、新英格兰区、纽约等地率先进行市场化改革,大批的独立发电公司进入发电市场。特别是在21世纪初电力供应偏紧的情况下,追逐低成本和高效率的独立发电公司纷纷把目光投向了综合成本低、建造用时短的燃气机组。美国天然气发电装机容量在2000-2005年快速增长,其中78%来自独立发电公司,综合电业公司占比仅为15%。
3.2批发电价反映发电成本,气电成本可通过电价疏导
在美国竞争性发电市场中,独立运行机构(ISO)或区域输电组织(RTO)根据所在区域的电厂运行成本由低到高依次对电力需求进行配电,最后一个被配出的电厂运行成本即被视为整个区域边际发电成本,形成批发电价。按照美国的电力供应结构,之前由于天然气价格相对煤炭较高,燃气机组通常充当决定批发电价的角色。其中,非联合循环燃气机组主要用于调峰。据FERC的数据,2012年美国有1.21亿千瓦的非联合循环燃气机组,发电量占美国总发电量的3%,平均容量因数不到10%;运行成本相比较低的蒸汽-燃气联合循环机组的使用更加频繁,其运行成本通常等于或略低于月平均电价。这样的电价机制和电力供应结构使燃气机组发电不会亏损。以新英格兰区为例,燃气电厂平均发电成本和电力批发电价关系紧密,且批发电价持续高于燃气机组的平均运行成本,从而使天然气发电获得了有力支撑。
气电综合发电成本低于煤电的情况同样出现在英国。英国能源与气候变化部(Department of Energy and Climate Change,DECC)的最新数据显示,燃气发电的综合成本比燃煤发电低11%。
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