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图9 核电度电成本变化
Fig.9 Cost per kilowatt hour of nuclear power
3.7 CCUS成本情况
受技术进步影响,CCUS(碳捕集、利用、封存)相关成本呈下降趋势。据调研相关设备机构,预计火电CCUS捕集设备投资成本在2035年下降至2500元/kW左右,2060年进一步降至1500元/kW。
3.8 电化学储能
由于技术进步,新型储能单位造价成本呈下降趋势(见图10)。目前新型储能的主流路线是以锂离子电池为代表的电化学储能,造价为1300~1600元/(kW·h)。据调研生产厂商及相关科研机构,储能单位造价将降低,主要原因有:一是储能规模扩大,逆变器、场地费用占投资比例将有所下降;二是电池管理系统不断优化,电池寿命有望提高至10年以上;三是固态电池、钠离子电池技术取得突破,原料成本有望大幅度下降。
图10 电化学储能造价变化
Fig.10 Cost of electrochemical energy storage
预计2030年,用户承担的电化学储能成本增加约928亿元。
3.9 抽水蓄能
由于优质站址逐渐开发完毕,新增抽水蓄能装机站址经济性较差导致造价将上涨。2020年,中国在运抽水蓄能32座、装机3149万kW,全寿命周期度电成本约为0.25元/(kW·h)。随着优质站址逐渐开发完毕,预计抽水蓄能造价将逐步提高,据调研,2030、2060年平均造价分别约为6300、6900元/kW。依据国家对抽水蓄能的规划,2030年全国装机总量将达到1.2亿kW,据此测算用户承担的抽水蓄能成本增加约638亿元。
3.10 电源综合度电成本预测
预计电源综合度电成本呈上升趋势。2040年前由于电源结构快速变化,度电成本快速增长,之后保持相对稳定水平。2030、2060年电源成本分别将达到0.445、0.472元/(kW·h),较2020年分别上涨27.5%、35.2%。
各类电源占电源综合成本比重如图11所示。由图11可看出:煤电占比逐步下降,气电占比先升后降,水电占比基本保持平稳,风电、太阳能发电、核电、储能、CCUS占成本比重逐步上升。
图11 2020—2060年电源成本预测
Fig.11 Power generation cost forecast from 2020 to 2060
4 电网输配电成本预测
研究中假设未来仍按大电网互联互济模式进行电力输送。电网投资驱动因素包括满足用电量和负荷增长的投资、满足新能源大规模发展的投资、由于存量设备退役产生的资产置换投资以及投资到用户红线投资。对于投资的划分以不重不漏的原则,考虑为服务电网各类需求而引发各项投资,例如线路投资、采集计量设备投资等。
对于服务电量增长以及投资到用户红线的电网投资,相关投资随用电量增速放缓会逐渐降低。对于服务电量增长的新增投资,将由2025年的5000亿元/年逐步下降;对于投资到用户红线的新增投资,将在近期达到850亿元/年的最高值后逐步下降。
对于服务新能源发展的电网投资,既包括新能源接网投资,也包括电网补强投资。在2035—2040年,由于新能源装机规模快速增长,以及单位装机引起的电网投资上升,此部分投资约2000亿元/年,为其他年份投资的2倍左右。
对于资产置换产生的电网投资,随着资产成新率降低,自2040年起资产退役规模将迅速增大,退役资产置换将成为电网投资的主要动因。
2021—2060年,电网度电成本基本保持稳定并呈小幅上涨趋势。预计2030、2060年输配电成本分别约为0.194、0.223元/(kW·h),较2020年分别上涨0.008、0.037元/(kW·h)。
5 终端成本预测
综合各环节电力成本变化情况,终端成本将持续上涨。预计2030、2060年终端成本分别为0.662、0.725元/(kW·h),较2020年分别上涨19.5%、30.9%,具体变化见图12。
图12 2020—2060年终端度电成本变化情况
Fig.12 End user electricity cost per kilowatt hour from 2020 to 2060
上述测算为基础场景(也可以叫保守场景),即考虑较大可能性的各类电源造价变化而引发的电力系统成本变化。此外,还考虑技术进步较快的可能场景,例如陆上风电、海上风电、光伏发电、新型储能造价快速下降,燃料成本涨幅较小,电网核价参数较为严格,电网设备使用年限增长等。成本变化区间如图13所示。
图13 不同预期下2020—2060年终端度电成本变化情况
Fig.13 End user electricity cost per kilowatt hour for different circumstances from 2020 to 2060
总的来说,在实现“碳达峰、碳中和”过程中电力系统度电成本将呈上涨趋势。其中,电源度电成本上涨幅度较大,2030、2060年分别较2020年上涨18.9%~27.5%、21.5%~35.2%;电网度电成本上涨幅度较小,2030、2060年分别较2020年上涨–1.1%~4.3%、3.2%~19.8%;2030、2060年终端度电成本分别较2020年涨幅12.1%~19.3%、15.7%~30.9%。
6 结语
本研究通过构建成本预测模型,结合电源结构、发电造价、燃料成本、电网投资等因素变化,测算电力系统各环节成本变化趋势。结果表明,未来电力系统成本呈上升趋势,其中电源侧成本上涨幅度较大,电网侧成本上涨幅度较小。2030、2060年终端度电成本分别较2020年上涨12.1%~19.3%、15.7%~30.9%。
为保障电力系统安全稳定运行,系统成本需要向终端用户合理疏导。一方面,要加快建立有效的价格机制,促进成本公平负担;另一方面,进一步优化完善市场化制度,优化电力资源配置能力,以最低成本代价实现减碳目标。
作者介绍
孙启星(1993—),男,博士,高级工程师,从事中国电力改革的电力价格研究,E-mail:sunqixing@sgeri.sgcc.com.cn;
张超(1987—),男,通信作者,博士,高级经济师,从事电价理论与方法、电力市场改革价格规则等研究,E-mail:zhangchao@sgeri.sgcc.com.cn.
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