我國現(xiàn)存的新能源發(fā)電技術(shù)包括風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能等,核電也被歸類于新能源,目前風(fēng)電、光伏和核電的發(fā)展規(guī)模較大。
新能源發(fā)電位于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、售(送)電四個(gè)環(huán)節(jié)中的發(fā)電側(cè),其產(chǎn)品同火電、水電等傳統(tǒng)電力具備極高的同質(zhì)性,僅在電壓、頻率等方面有少許區(qū)別。
對于絕大多數(shù)用戶而言,不同電力產(chǎn)品僅存在價(jià)格區(qū)分,這意味著在不考慮其他因素的條件下,成本領(lǐng)先戰(zhàn)略是發(fā)電企業(yè)必然也是唯一可行的競爭戰(zhàn)略。
新能源發(fā)電行業(yè)由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期成本較高,必須依賴政策補(bǔ)貼才能維持一定的發(fā)展規(guī)模,此時(shí)新能源在能源結(jié)構(gòu)中作為補(bǔ)充性能源,而補(bǔ)貼規(guī)模的大小決定了新能源空間的上限。
只有當(dāng)新能源發(fā)電成本與傳統(tǒng)能源(主要為火電)具備可比性,也就是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)側(cè)的平價(jià)上網(wǎng),才能在市場競爭中擴(kuò)大份額,并逐漸在能源結(jié)構(gòu)中由補(bǔ)充性能源變?yōu)樘娲阅茉础?/p>
市場競爭力取代產(chǎn)業(yè)政策成為行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力,其發(fā)展上限也由補(bǔ)貼規(guī)模變?yōu)槟茉纯傂枨蟆?/p>
新能源在能源結(jié)構(gòu)中的份額提升意味著能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
我國已經(jīng)充分意識(shí)到推動(dòng)新能源發(fā)電并網(wǎng)側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的重要性:國家“十三五”規(guī)劃明確提出光伏并網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo),并要求發(fā)電側(cè)成本進(jìn)一步下降30%、40%;同時(shí)要求到2020年風(fēng)電實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)側(cè)平價(jià)上網(wǎng)。
平價(jià)上網(wǎng)含義及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定
通常所說的電價(jià)是指銷售價(jià)格,其成本組成包括發(fā)電廠的發(fā)電成本、輸配電成本等。
我國的銷售電價(jià)分為三類:工商業(yè)電價(jià),一般在1元/kWh左右;大工業(yè)電價(jià),一般在0.6~0.9元/kWh之間;居民和農(nóng)業(yè)售電電價(jià),由于享受國家的交叉補(bǔ)貼,價(jià)格較低。
主要的幾種新能源技術(shù),風(fēng)電目前的標(biāo)桿電價(jià)為0.40~0.57元/kWh,集中式光伏為0.65~0.85元/kWh,分布式光伏0.7~0.9元/kWh左右,核電約為0.43元/kWh,低于大多數(shù)電力售價(jià),初步具備用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)的條件。
判斷新能源能否在發(fā)電側(cè)與火電上網(wǎng)電價(jià)相競爭的方法:是比較新能源發(fā)電度電成本與火電成本,衡量度電成本最為常用的指標(biāo)是平準(zhǔn)化電力成本(levelizedcostofenergy,LCOE),LCOE=電站生命周期內(nèi)的成本現(xiàn)值/電站生命周期內(nèi)發(fā)電量貼現(xiàn)。
目前的新能源應(yīng)用中,除分布式光伏之外,風(fēng)電、集中式光伏及核電設(shè)備距離負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn),實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)意義不大,真正能夠促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的是實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)平價(jià)上網(wǎng),即在發(fā)電側(cè)能夠與火電的上網(wǎng)電價(jià)相競爭。
目前國內(nèi)不同地區(qū)脫硫煤電價(jià)格在0.26~0.5元/kWh,由于不同地區(qū)脫硫煤電價(jià)格差距較大,新能源不要任何補(bǔ)貼、實(shí)現(xiàn)全面的平價(jià)上網(wǎng)并不現(xiàn)實(shí)。
我們認(rèn)為在高電價(jià)地區(qū),平價(jià)上網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)置為脫硫煤電價(jià)格,而在低電價(jià)地區(qū),考慮到新能源發(fā)電的正向外部性和煤電的負(fù)外部性,將平價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為0.43元/kWh較為合理(2016年煤電的加權(quán)平均價(jià)格約為0.40元/kWh,加上碳交易3分/kWh的成本)。
內(nèi)化外部成本,新能源已初具競爭力
新能源從起步到如今已經(jīng)歷了幾十年,如果僅考慮發(fā)電的商業(yè)成本,新能源發(fā)展還需要政策扶植。
對不同能源項(xiàng)目的商業(yè)成本核算一般包含其建設(shè)成本及運(yùn)營成本。
就當(dāng)前情況而言,如果僅考慮新能源發(fā)電的商業(yè)成本,在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全面的并網(wǎng)側(cè)平價(jià)上網(wǎng)并不現(xiàn)實(shí),在新能源發(fā)電技術(shù)商業(yè)成本優(yōu)勢欠缺的情況下,國家適當(dāng)對新能源電價(jià)采取補(bǔ)貼政策相當(dāng)必要。
而如果將外部成本內(nèi)化,新能源發(fā)電成本已初具競爭力。我國的電力結(jié)構(gòu)以火電(主要是燃煤)為主,火電具有商業(yè)成本低、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),但也是造成大氣污染的罪魁,并且排放大量的溫室氣體,目前的火電價(jià)格中并未考慮上述負(fù)外部作用。
新能源的清潔特性使其具有較好的環(huán)境正外部性,同時(shí),如果內(nèi)化火電的環(huán)境負(fù)外部性,其成本優(yōu)勢將被削弱。
煤電企業(yè)要想達(dá)到國家規(guī)定超低排放標(biāo)準(zhǔn),脫硫脫硝效率需從80%上升至95%和90%,火電度電成本約增加0.4分/kWh。
同時(shí),2017年我國計(jì)劃全面推行碳交易機(jī)制,為碳排放定價(jià)。2011年10月,國家發(fā)改委決定在北京、天津、上海、重慶、湖北、廣東及深圳市設(shè)立7個(gè)線上碳交易試點(diǎn),并于2014年全部啟動(dòng)。
截止2017年5月,碳交易市場共納入排放企業(yè)超過1900家,累計(jì)成交碳配額接近1.6億噸,交易額37億元,預(yù)計(jì)2017年我國有望全面推行碳交易市場。
如果將2017年啟動(dòng)的碳交易因素納入考慮范圍,火電度電成本將繼續(xù)增加約4分/kWh。未來伴隨著超低排放標(biāo)準(zhǔn)及碳交易等政策的限制,火電成本競爭優(yōu)勢將顯著下降。
同時(shí),“綠證”等新政策的開展將有效引入市場機(jī)制,補(bǔ)償新能源的正外部性,加之新能源成本的逐漸下降,新能源發(fā)電將逐漸實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。
補(bǔ)貼壓力日增,平價(jià)上網(wǎng)助力新能源二次騰飛
近幾年,隨著新能源扶植政策的緊密出臺(tái)和大力推進(jìn),中國可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展,在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷增長,從2011年的8%上升至2016年的13%。
根據(jù)《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》要求,到2020年可再生能源占整體能源消費(fèi)比重將不低于15%。
2016年可再生能源總裝機(jī)容量達(dá)到584GW(含水電,其中風(fēng)電、光伏及核電合計(jì)裝機(jī)量252GW),2005至2016年可再生能源總裝機(jī)量CAGR達(dá)到15%(其中風(fēng)電、光伏及核電等新能源裝機(jī)容量CAGR為34%)。
根據(jù)《中國能源展望2030》,到2030年,可再生能源發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到1440GW。
新能源大肆擴(kuò)張之后,日益增長的電價(jià)補(bǔ)貼缺口表明新能源當(dāng)前依賴政策扶植的發(fā)展模式不具有可持續(xù)性。
我國實(shí)行新能源固定上網(wǎng)電價(jià)制度,對風(fēng)電及光伏發(fā)電的補(bǔ)貼來自可再生能源補(bǔ)貼附加費(fèi)。從2006年至今,可再生能源電價(jià)附加征收標(biāo)準(zhǔn)從1厘/kWh提高到1分9厘/kWh。
2016年預(yù)計(jì)征收額可達(dá)到1100億元,但實(shí)際征收額不足700億元。隨著風(fēng)電及光伏發(fā)電行業(yè)上網(wǎng)電量不斷擴(kuò)大,補(bǔ)貼基金面臨巨大的資金缺口。2016年全年可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼缺口超過100億元,累計(jì)缺口超過600億元。
現(xiàn)狀總覽:降本空間釋放,距平價(jià)上網(wǎng)一步之遙
風(fēng)電:步入穩(wěn)定發(fā)展期,成本已大幅下降,行業(yè)由市場驅(qū)動(dòng)
我國行業(yè)的發(fā)展主要可劃分為三個(gè)階段,2005年以前的積累階段;2006-2010年的爆發(fā)階段,及2011年至今的穩(wěn)定階段。
2006至2009年期間風(fēng)電裝機(jī)容量連續(xù)4年實(shí)現(xiàn)翻倍增長,2006到2010年CAGR達(dá)到105%,政策扶持是該階段行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。
然而2010年以前的高速增長催生了風(fēng)電行業(yè)并網(wǎng)難、消納難、機(jī)組質(zhì)量事故頻發(fā)等一系列問題。2011年棄風(fēng)限電量超過100億kWh,棄風(fēng)率達(dá)到16%,隨后棄風(fēng)量一直居高不下。
棄風(fēng)限電儼然成為制約風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的重要因素。自2011年開始,風(fēng)電裝機(jī)增量出現(xiàn)放緩,維持在20%左右,2011至2016年CAGR為22%,行業(yè)進(jìn)入成熟期。
另外,得益于風(fēng)電行業(yè)規(guī)?;?yīng)形成,以及風(fēng)電設(shè)備企業(yè)激烈的市場競爭,風(fēng)電行業(yè)上游成本大幅下降。
據(jù)估計(jì),從2010年到2015年,全球陸上風(fēng)電的投資成本下降了約30%,而根據(jù)BNEF的預(yù)測,陸上風(fēng)電建設(shè)成本會(huì)在2040年前下降47%左右。
投資成本下降帶來的度電成本下降促進(jìn)了風(fēng)電項(xiàng)目收益率的提升,推動(dòng)行業(yè)走出衰退期迎來穩(wěn)定增長,2014-2016年全國風(fēng)電裝機(jī)容量超過75GW。
光伏:政策仍是核心驅(qū)動(dòng)力,系統(tǒng)成本快速下降
2001年,施正榮博士在無錫創(chuàng)立尚德電力,開啟了中國光伏產(chǎn)業(yè)元年。之后的十年里,在歐洲國家高昂的補(bǔ)貼政策帶動(dòng)下,全球光伏行業(yè)經(jīng)歷了2003-2004、2006-2008以及2010-2012三輪裝機(jī)熱潮。
中國光伏制造業(yè)沿著產(chǎn)業(yè)鏈不斷向上延伸,完成了從多晶硅原料到電池組件的全面覆蓋,但國內(nèi)下游裝機(jī)并未大規(guī)模啟動(dòng),產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重依賴國外市場,這種局面持續(xù)到2010年,該階段也可視為我國光伏行業(yè)的市場培育階段。
2011年國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于改善太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》,明確規(guī)定2011年7月前核準(zhǔn)的項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)為1.15元/kWh,之后執(zhí)行1元/kWh,在強(qiáng)有力的政策扶植下,光伏發(fā)電行業(yè)得到快速發(fā)展;
特別是2012年光伏產(chǎn)業(yè)遭受歐美“雙反”沖擊,國家出臺(tái)光伏的標(biāo)桿電價(jià)制度,下游裝機(jī)容量迅速爆發(fā),行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期,從2011-2016年,國內(nèi)累計(jì)光伏裝機(jī)容量增長了85倍。
然而到目前為止,由于光伏發(fā)電的成本仍顯著高于其他發(fā)電方式,光伏行業(yè)仍然主要由國家產(chǎn)業(yè)政策驅(qū)動(dòng)。2016年國家頒布《太陽能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,明確指出到2020年,光伏發(fā)電電價(jià)水平在2015年基礎(chǔ)上下降50%以上,實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng);
并于2017年下調(diào)三類地區(qū)光伏標(biāo)桿電價(jià)至0.65元,0.75元及0.85元,維持分布式光伏0.42元/kWh的補(bǔ)貼力度。這些舉措充分說明國家引導(dǎo)光伏行業(yè)由政策扶植向市場主導(dǎo)轉(zhuǎn)移的決心。
同時(shí),隨著光伏發(fā)電行業(yè)規(guī)?;?yīng)的凸顯和光伏組件行業(yè)激烈的市場競爭,光伏系統(tǒng)裝機(jī)成本明顯下降。
目前國內(nèi)集中式光伏電站的裝機(jī)成本已下降至7元/W以下,2008年至今裝機(jī)成本已經(jīng)下降超過80%,組件成本下降約90%,并仍處于快速下降之中。
雖然光伏補(bǔ)貼存在退坡現(xiàn)象,但成本端的同步下調(diào)一定程度上保證了光伏電站的整體收益,加之在每次補(bǔ)貼退坡新政執(zhí)行日期前出現(xiàn)的“搶裝潮”現(xiàn)象,2014年以后光伏行業(yè)增長速度并沒有出現(xiàn)明顯下滑。
系統(tǒng)成本:價(jià)格跌跌不休,平價(jià)上網(wǎng)才是終點(diǎn)
光伏系統(tǒng)成本主要包括組件、逆變器、支架、變壓器、線纜、建筑工程費(fèi)用、項(xiàng)目征地費(fèi)用等,其中太陽能電池組件費(fèi)用占整體成本的50%左右,BOS成本占比(包含控制器、支架、逆變器、蓄電池、線纜等)接近30%,其他成本包括土地、基礎(chǔ)建設(shè)和EPC費(fèi)用等。
得益于光伏累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的不斷增長以及技術(shù)進(jìn)步,光伏系統(tǒng)的成本從超過50元/W下降至約7元/W,其中組件的價(jià)格從2006年近30元/W下降至當(dāng)前的3元/W左右。
組件價(jià)格下降的動(dòng)力有二:一是全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能擴(kuò)張帶來的規(guī)模效應(yīng)大幅降低了各環(huán)節(jié)的成本;二是技術(shù)進(jìn)步不斷提高組件效率從而攤薄了整體的成本,其中規(guī)模效應(yīng)主導(dǎo)了過去十幾年光伏產(chǎn)業(yè)鏈成本下降的進(jìn)程。
目前,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能都出現(xiàn)過剩,組件企業(yè)的盈利十分微薄,因此規(guī)模擴(kuò)大的邊際效應(yīng)大幅減弱,提高電池和組件效率以降低成本的作用日益凸顯。
目前多晶及單晶電池效率由2009年的16%和17.5%提高至2016年的19.2%和21%,在光照條件相等情況下,BOS成本、其他組件成本等都與電池效率相關(guān),電池效率每提升1%,每瓦系統(tǒng)成本能降低約5-6%。
度電成本:用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)已近實(shí)現(xiàn),發(fā)電側(cè)平價(jià)任重道遠(yuǎn)
與風(fēng)電不同,光伏系統(tǒng)由于裝機(jī)容量非常靈活,既可以在并網(wǎng)側(cè)建設(shè)大型光伏電站,也可在用戶側(cè)安裝容量較小的分布式系統(tǒng),其平價(jià)上網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)也包括用戶側(cè)平價(jià)和發(fā)電側(cè)平價(jià)兩種。
我國對分布式光伏系統(tǒng)電力采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”和“全額上網(wǎng)”兩種購電模式,“全額上網(wǎng)”模式實(shí)際上和集中式電站沒有分別,因此我們只討論集中式電站和分布式的“自發(fā)自用”模式。
能否實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng)取決于我國分布式光伏項(xiàng)目的度電成本
我國的分布式光伏項(xiàng)目大多位于中東南部的用電負(fù)荷區(qū),光照資源多屬于II類和III類資源區(qū),參考圖表21的計(jì)算結(jié)果,我國分布式光伏項(xiàng)目的LCOE約為0.70~0.82元/kWh。我國的居民生活用電價(jià)格約0.4~0.67元/kWh,平均約0.53元/kWh;工業(yè)用電價(jià)格多為0.7~0.9元/kWh,商業(yè)用電價(jià)格高達(dá)1元/kWh以上。
因此,分布式光伏在工商業(yè)用電已基本實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)平價(jià)上網(wǎng),對于居民用戶而言,光伏發(fā)電的成本還需要進(jìn)一步下降。