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2.2 中国新能源未来成本变动趋势及对比分析
2.2.1 中国新能源发电未来成本趋势
未来风电项目造价下降将主要依赖关键设备成本和非技术成本的下降,前者主要依靠技术进步和风机选型,后者主要是土地费用和税费等。根据GE研究结果,更长更轻的叶片、一体化传动链等技术突破将使2025年风电度电成本下降0.050~0.067元/(kW˙h),微观选址与风机选型的优化设计将使度电成本下降0.031~0.070元/(kW˙h)。
参照2012–2015年分区域风电项目单位造价的年均降幅,按2015年不变价格预测,2020年全国风电项目单位造价约为6 700元/kW(见表2),2030年约为4 600元/kW。
光伏发电单位容量造价在近中期仍有较大的下降潜力,主要是因为光伏组件、逆变器以及土地费用、税费等非技术成本呈下降趋势。其中,光伏组件成本下降主要取决于硅料成本的下降、组件转换效率的提升、硅利用率的改善等。
结合中国光伏行业协会对光伏组件行业关键指标的趋势分析,按2015年不变价格预测:2020年全国光伏发电单位容量造价约为5 500元/kW,2030年约为3 000元/kW。其中,2020年华中、东北、南方、华东、华北、西北区域分别为5 655、5 740、5 655、5 486、5 318和5 148元/kW。
为方便与标杆电价进行比较,采用平准化发电成本(LCOE)的概念,也常称为度电成本。平准化发电成本是指发电项目所发单位发电量的综合成本,即发电项目在整个运营期内产生的所有成本与全部发电量的比值,计算公式为
式中:LCOE为平准化发电成本;At为第t年的运营支出;E0为项目初始投资;i为投资收益率;Mt, el为当年的发电量;n为财务分析时考虑的项目寿命;t为项目运行年份(1,2,3,…,n)。
测算结果如下:2020年“三北”地区风电平均度电成本为0.35元/(kW˙h),低于东中部地区(0.49元/(kW˙h));“三北”地区光伏发电平均度电成本为0.48元/(kW˙h),低于东中部地区光伏发电成本(0.63元/(kW˙h))(见表3)。2030年全国风电平均度电成本降到0.33元/(kW˙h),光伏发电平均度电成本0.31元/(kW˙h)。
2.2.2 与发电侧、用户侧电价的对比分析
《可再生能源发展“十三五”规划》提出到2020年,风电项目电价可与当地燃煤发电同平台竞争,光伏发电项目电价可与电网销售电价相当。将预测得到的2020年和2030年风电、光伏发电度电成本,与发电侧、用户侧电价进行对比分析(仅考虑新能源自身发电成本,不考虑环境外部成本),结果如下。
(1)与本地燃煤标杆电价和电网销售电价的对比。2020年“三北”地区多数省份风电可实现发电侧平价上网,但甘肃、宁夏、内蒙古等省份燃煤标杆电价较低,风电实现发电侧平价上网有一定难度,东中部地区风电仍难以实现发电侧平价上网;东中部地区光伏发电可基本实现用户侧(大工业用户和一般工商业用户)平价上网,“三北”地区光伏发电仍难以实现用户侧平价上网。2030年光伏发电度电成本将低于风电,竞争力更强。
(2)“三北”地区新能源发电跨区外送与东中部地区新能源开发消纳的对比。当弃风弃光率控制在合理水平的情况下,2020年“三北”地区风电和光伏发电外送至东中部地区的价格分别为0.61、0.75元/(kW˙h)左右,要比东中部地区省内开发消纳更具经济性,后者价格分别为0.65、0.79元/(kW˙h)左右。
(3)“三北”地区新能源发电跨区外送与东中部地区煤电的对比。仅考虑外送到东中部地区特高压落点,2020年“三北”地区风电跨区外送的价格将达到0.40元/(kW˙h)左右,加上500 kV输电成本,将超过大部分东中部地区省份的燃煤标杆电价,经济性相对要差。按照现有跨区外送输电价格、东中部平均输配电价、基于资源条件的发电利用小时数等参数计算,预计“三北”地区光伏发电跨区外送到东中部落地价格比东中部地区煤电上网电价要高。
2.2.3 考虑环境成本和系统成本后的比较分析
在考虑新能源自身发电成本和燃煤发电环境外部成本情况下,参考国际绿色和平组织研究结果,燃煤发电环境外部成本包含燃煤发电的污染排放和碳排放、煤炭生产和运输环节对环境的负面影响等方面,2020年和2030年分别为0.095和0.300 1元/(kW˙h),综合分析,2020年东中部地区风电和“三北”光伏发电也初步可与燃煤发电同平台竞争,2030年全国风电和光伏发电竞争优势将较为明显(见图3)。
此外,新能源发展不但需要关注自身发电成本,也要关注系统成本。相比常规电源,新能源大规模并网必然增加系统的平衡成本和容量成本。风电等变动性电源出力波动,需要电力系统提供调峰、调频、备用等辅助服务,增加平衡成本。风电等变动性电源容量可信度低,需要提供备用容量,增加容量充裕性成本。参考IEA研究结果,当风电比例达到20%时,平衡成本和容量充裕性成本分别为1~7美元/(MW˙h)和4~5美元/(MW˙h)。
考虑到中国属于大陆季风性气候、风电保证出力相比欧美较低、新能源发电整体预测精度尚有差距、煤电比重高等原因,中国新能源所引发的额外系统成本要比欧美更高。
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