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摘要:新能源发电即将步入平价上网时代,近中期仍将快速发展,在全网总装机中的占比将继续提高,其发展应放到整个能源电力行业发展的框架内进行统筹考虑。结合中国新能源发电成本和接入电力系统引起的利用成本趋势研判,分析未来平价上网和平价利用情况,研究“十四五”中国新能源发展总体情况以及需要关注的4个关键问题,提出实现高比例新能源与电力系统协调发展的政策建议。
关键词:新能源发展,度电成本,利用成本,平价上网,电网安全
0 引言
新能源的快速发展对推动中国能源变革、践行应对气候变化承诺发挥了重要作用 [1] 。截至2019 年 9 月底,中国光伏发电累计装机 1.9 亿 kW,风电累计装机 1.98 亿 kW,新能源装机占比已超过 20%,在电力系统中的地位悄然变化,正在向电能增量主力供应者过渡 [2-5] 。着眼未来,从履行国际义务看,中国政府承诺到 2030 年非化石能源占终端能源消费比重达 20%;从自身竞争力来看,风光发电成本仍将持续下降,即将步入平价上网时代 [6-7] 。因此,“十四五”期间新能源仍将继续快速发展,装机和发电量占比仍将持续提高,新能源发展应放到整个能源电力行业发展的框架内进行统筹考虑。本文分析中国新能源发电经济性变化历程及趋势,对“十四五”新能源发展情况进行研判,对新能源科学发展需要关注的关键问题进行研究,并提出有关政策建议。
1 新能源发电经济性分析
1.1 近年来新能源成本变化情况
1.1.1 全球新能源成本变化情况
近 10 年来,主要受关键设备价格下降影响,全球新能源发电成本持续下降,陆上风电成本最低,光伏发电下降最快,如图 1 所示。2018 年下半年,全球陆上风电平均度电成本(levelized costof energy,LCOE)约为 0.052 美元/(kW·h)(折合人民币 0.340 元/(kW·h)),比 2010 年下降44%; 海 上 风 电 平 均 度 电 成 本 0.115 美 元 /(kW·h)(折合人民币 0.759 元/(kW·h)),比2010 年下降 32%;全球光伏发电平均度电成本为0.060 美 元 /( kW·h) ( 折 合 人 民 币 0.396 元 /(kW·h)),比 2010 年下降 80% [8] 。
图 1 2009—2018 年全球风电和光伏平均度电成本
Fig. 1 LCOE of global wind and PV generation from2009 to 2018
引入竞争机制有效促进了新能源发电价格的下降。目前全球至少已有 100 个国家采用竞价方式确定上网电价,2018 年光伏发电和风电竞价项目装机容量分别为 3 200 万 kW 和 1 500 万 kW [9-10] 。
2019 年 6 月,全球光伏发电项目中标电价创历史新低,巴西 202 MW Milagres 项目电价为 1.697 5 美分/(kW·h),折合人民币 0.12 元/(kW·h) [11】
1.1.2 中国新能源成本变化情况
随着光伏发电的技术进步和产业升级,以及市场更趋成熟,中国光伏发电成本持续下降,如图 2 所示。2018 年中国光伏组件平均为 1.8 元/W,光伏电站造价约为 4.2 元/W,相较 10 年前下降了90% [12] 。相较集中式光伏电站,虽然分布式光伏发电组件和逆变器的单位容量成本更高,但是由于前期立项、土地费用等非技术成本较低,总体造价反而略低于集中式光伏电站。
随着中国风电全产业链逐步实现国产化,风电机组设计和制造技术的不断改进,发电效率持续提升,风电场造价和度电成本总体呈现逐年下降趋势,如图 3 所示。近年来中国东中部地区新增风电规模占比上升,抬高了土地和建设成本,但得益于风电机组价格的继续下降,2018 年陆上风电造价约为 7 500 元/kW,同比下降 6%,度电成本为 0.38 元/(kW·h),略高于全球平均度电成本 [13-15] 。
相较大型风电场,分散式风电单机容量相对小、机组单位容量价格高,前期和配套费用没有明显下降,使得分散式风电单位容量造价要比大型风电场高 10% 以上。
近年来,海上风电机组设计、运输和安装的创新以及集群规模化的建设,推动海上风电造价快速下降。与陆上风电相比,海上风电具有平均风速大、利用小时数高、市场消纳空间大、适合大规模开发等优点。目前中国在建海上风电项目单位容量造价 14 000~19 000 元/kW,约为陆上风电的 2 倍。近期国内第一个海上风电竞价项目(奉贤海上风电项目)有关数据显示,单位容量投资15 700~17 000 元/kW,申报电价 0.65~0.76 元/(kW·h),明显低于国家给定的指导价 0.8 元/(kW·h)。
非技术成本已成为影响光伏发电和陆上风电度电成本的重要因素,光伏发电、陆上风电和海上风电初投资中非技术成本占比分别为 18%、9% 和 2% [12-15] 。新能源发电成本包括风电机组/光伏组件、电力线路、涉网装置、设备运维等技术成本,以及前期立项、土地使用费、融资成本、补贴拖欠、弃风弃光等非技术成本。立项成本为0.2~0.9 元/W,补贴拖欠通常在 3 年以上,民企长期贷款利率通常在 10%~12%,2018 年全国新能源平均弃电比例约为 5%。
1.2 中国新能源成本未来趋势
2019 年初以来,作者对多家行业协会、研究机构、权威人士和项目业主开展访谈调研,结果表明,未来一段时期光伏发电和海上风电的建设成本仍有一定下降空间,陆上风电下降空间不大,预计 2020 年中国光伏电站、陆上风电和海上风 电 的 单 位 容 量 造 价 分 别 为 3 800、 6 900 和14 000 元/kW,2025 年有望降到 2 500、6 000 和12 000 元/ kW,不同地区光伏发电和陆上风电造价分别如表 1 和表 2 所示。
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