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電!到底有多貴?
2015/8/14 10:23:53    新聞來源:工程客

電的產生方式可以有很多種,從最傳統的火電,水電,核電,到最新的風電,太陽能,燃料電池及生物能源。這些發電形式誰最便宜,誰將住在未來? 讓我們現在能源戰爭中掀起一番價格戰, 是磚頭還是白菜,看得劈開看看!

大體來說,發電成本主要包括初期的固定投資成本和之后的生產成本兩大類。生產成本又可以分為,運營,維護,燃料及其他雜項。因為一般的電廠投資都是規劃運營20~40年不等,資本的時間折扣影響非常大,所以一般通用的是考慮利息的這和算法。

在這里,我們暫時只對不同了種類的發電成本進行比較。市電的價格還需要考慮電網(輸電+配電)運營成本及電網公司的投資回報率等因素。在美國,政府一般規定電力公司的投資回報率不能超過11%。 同時,因為采集數據的方便,我們主要借用美國能源部(EIA)和國家實驗室(NREL)的數據來分析。從EIA的Annual Energy Outlook 2015報告中看出美國的火力發電也就是使用燃煤占到了40%,其次是天然氣占到27%,之后便是核發電站到19%,新能源13%,以及剩下的一些石油及液體1%。

而在新能源發電中,水利發電則是占到主要地位為48%,其次便是風能發電為31%,而最近相當火熱的光伏產業只有7%,生物質9%,地熱以及其他分別為2%和3%。

火電

火電是最傳統的發電方式,主要是通過燒煤燒油等方式來推動汽輪機發電。目前火電在美國的發電比例為40%左右,在中國的比例為67%,可以說火電仍然是全球發電的主要形式。火電的主要成本是固定資本,燃料和維護。目前EIA公布的傳統火電的發電成本是每度0.57元(0.092美金,為了閱讀方便,以下都折合成人民幣)。固定資產成本為62%(0.35元/度),燃料成本約為27%(0.15元/度)。雖然近年來煤炭的成本大幅降低,但是由于碳排放標準的日益嚴格。火電增加了一個新的成本排碳費,主要是用來購買一定量的碳排放額度。今年8月份,奧巴馬和美國環保局宣布到2030年美國的碳排放要減少32%,這個勢必會增加碳排放在火電中的成本。

 

天然氣

天然氣作為油氣資源的一種,主要在一些天然氣資源比較豐富的國家用來發電。比如說,美國,加拿大和澳大利亞。 在中國和歐洲,因為天然氣資源價格價高,天然氣發電的比例非常小。天然氣發電在美國所占的比重為30%天然氣和煤炭發電都屬于利用燃料燃燒來發電。 天然氣發電成本是每度0.51元, 其中固定資產成本17%, 燃料成本為40%,其他的為維護運營成本。近年來因為美國頁巖油氣技術的發展,美國的天然氣資源非常過剩,進而造成了天然氣價格瀑布。

據顯示,目前美國天然氣的價格為$2.8/M Btu, 而煤炭的價格約為 $2.34/M Btu。當天然氣的價格接近煤炭的時候,人們就開始更多地選擇用天然氣發電了,因為天然氣更加清潔,同時節省了污染處理,碳排放等額外成本。 由于天然氣價格的波動,今天七月份,美國天然氣的發電量(32%)在歷史上首次超過了煤炭發電量(30%)

 

水力

水力發電主要是通過大壩里的發電機,將水的勢能轉化為電能。中國水力發電比例為15.5%.。美國的水力發電比例為6.8%,全球水電比例為16.6%美國的水電平均成本大約為每度0.56元。因為水電不需要燃料,其固定資產的成本為84.5%,其余主要是一些運營成本。另外在美國歷史上,大壩建設曾經發了坍塌造成了重大傷亡。政府對水電加收了一定的保險費和生態環境保護費。由于工程成本價格低,水電在中國的成本一般要比火電低0.1~0.2元。因此,作為可再生能源的水電,近年來發展迅猛。但是由于工程和環境等成本的增加,水電的增加已經減速非常明顯。

 

核電

核電是主要由核裂變反應所釋放的能量來發電。目前在法國和日本等國家核電的比例非常高,中國核電的比例僅為2%,美國核電比例為19%。核電的碳排放為零,燃料成本非常低。但是,核電站本身的高技術和安全問題,讓核電的固定資產成本比例非常高。美國能源部的數據顯示,目前平均核電的成本為每度0.55元,其中固定資產成本為70%,剩余地主要是運營成本及廢料處理成本。另外,由于核電站萬一發生泄漏的危害非常大,一些政府開始對核電要求核電風險保險等。日本核泄漏事件,也讓核電的風險成本大大增加!

太陽能

太陽能是通過光伏或者集熱等方式進行發電。目前美國太陽能發電的比例為0.4%, 中國的太陽能發電也不足0.5%。由于太陽能資源的不同,每個地方太陽能發電的成本相差很大。但是由于近年來太陽能電板價格的減半,以及政府補貼措施的加大,太陽能的成本已經非常接近火電的發電成本。EIA最新的數據顯示,太陽能的總成本平均約為每度0.68元,其中包括固定投資成本平均為每度0.63元 (92%),平均維護成為為0.07元,政府補貼 -0.063元。太陽能的固定投資成本占比重最大,主要包括太陽能電板 (45%), 逆變器控制器(10%~15%), 及安裝人工等等

雖然太陽能發電目前的比例非常低,但是由于它零排放,無污染及可持續發展等郵件,太陽能的發展非常迅猛,是目前最火熱的新能源之一。在美國能源局公布的2015年新增發電裝機總量中,太陽能占到29%, 而這個新增比例在2014年一度達到50%左右。中國太陽能的發展近年來一直處于全球領先地位。2014年中國的光伏新增總量約為12.7GW, 為全球第一。隨著光伏技術的提高和運營的優化,光伏的成本有望降低至每度0.6元左右,甚至在某些地區降至每度0.6元以下,從而取消政府補貼而取代火電。

 

風能

風能發電主要是利用風速來推動風葉來發電。風能的變化性比太陽能還要大。風能發電根據地理性可以分為陸上風能,海上風能和高空風能。如果風資源豐富,陸上風能仍然具有很大的價格優勢。EIA顯示,美國陸上風能的發電成本為每度0.47元,其中固定資產成本為78%,剩余主要為運營維護, 為最便宜的發電形式。 但是,海上風電的成本還是在每度1.15元左右。

雖然理論上風電很便宜,但是由于風電資源的不穩定性,預估的裝機總量和實際的發電量可能會有比較大的差距。丹麥為全球風電比例最高的國家,約為39%。中國風能的裝機總量為世界第一,但是風能的發電量僅為國內總發電量的2.6% (裝機容量為6.7%)。美國的風能發電量為總發電量的4.5%.

和太陽能一樣,風能是新增裝機總量的主要來源。同時,風能發電的絕對值要遠遠超過太陽能。風能發電的優化可以大大提高發電效率。同時海上風電的發展也讓風電的獲取更加穩定。EIA估計,在2040年,風能的發電比例有望超過水力發電占總量的7~8%。

 

小結

總的來說,火電雖然目前仍是主流,但是和其他新的發電方式相比,火電已經沒有任何優勢。 在新增的裝機總量里面幾乎已經沒有火電的位置,不過火電會一直存在相當長的一段時間。天然氣,水電,核電的綜合價格都已經比火電更便宜,性價比更高。根據每個地區資源的不同一般會選擇天然氣,水電,核電之一作為替代能源。太陽能和風能雖然目前基數很小,但是因其成本越來越有優勢,幾乎占了新增裝機總量的70~80%,將成為可再生能源的最大玩家。

據EIA估計,可再生能源的發電比例有望在2040年提高到18%。更有趣的是,EIA對這個估計一直在修正提高。 中國也將成為可再生能源發電的全球領導者!

 

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