按目前估算,新的火电厂成本大约为3000~4000美元/千瓦,对于核电站来说,由于过去20年中建设的核电站很少,比较难估计,其成本大约是4000~8000美元/千瓦。目前风电场的成本约为2000~2500美元/千瓦。而火电厂和核电站通常有较高的容量系数,同等装机容量下,风电年发电量要比火电或核电少。在风能资源丰富地区,风电的容量系数是35%~45%,而火电和核电能达到60%~90%。
图10 3个供电区域内的热发电系统都具有冗余的负荷跟踪能力

图11 风电及趸售电价的历史价格(来源:美国能源部《美国风能市场2008年报》)
从单位电力投资成本来看,造价为2500美元/千瓦、利用率为40%的风电场,造价为3750美元/千瓦、利用率为60%的火电厂,造价为5000美元/千瓦、利用率为80%的核电站,在单位投资成本方面是相同的。当然,后期的运行成本,尤其是燃料和维护成本,是不同的。但是煤电和核电燃料成本很低,而风电不需要燃料。所以三种发电方式的运行成本都只占其投资成本的一小部分。
在趸售电价方面,风能也显示出了优势。图11中,带状图形表示2003年到2008年平均趸售电价的最高和最低价格。红点表示1998年到2008年每年(在运行天数中的)风电容量加权后的平均电价。对图中的各项目数据进行累计发现,风电的平均电价与最低趸售电价相当或者更低。
电厂容量系数也反映了不同发电技术的性能。不同发电机的容量系数不同,这取决于发电机是否用作基本负荷、循环或调峰电源 。比如,核电和煤电机组主要是具有高容量系数的基本负荷设备,风电和水电更加灵活,有风的时候就可以发电,水电则被安排为电网提供最大发电量(在可能的情况下)。
容量系数较小的发电技术(如复合循环机组、燃气轮机组、燃油和燃气蒸汽锅炉),起着调峰和负荷跟踪电源的作用,也可用作容量电源。单个电厂的容量系数也受到环境因素的限制,比如对空气质量的要求会限制化石燃料调峰机组的工作小时数。
此外,市场因素也会使电厂的容量系数下降。比如,高昂的天然气价格使燃气发电厂不得不减少工作时间。总之,很多电源都在额定容量以下运行,但是为保持电网系统的可靠性发挥了非常重要的作用。这在图12 显示的美国中西部电网公司(MISO)一年运行数据中得到说明。
图12 美国中西部电网内燃料电厂的容量系数(2005年6月至2006年5月)
摘自美国能源部2008年7月编制的报告《2030年风电占比20%》
11、电网到底能接纳多少风电?
虽然风电是一种变化出力的电源,但是以往的运行经验以及详细的风电并网研究并未发现电网在容纳多少风电方面存在明确的技术限制。 一些国家已经使用了大量的风电。通过与欧洲其他地区的有限互联,丹麦的风电占比达到20%(高峰时达到43%),德国达到7%(高峰时达到30%),西班牙和葡萄牙达到11%(高峰时达到30%)。爱尔兰风电占9%(高峰时达到11%)。(编者注:此处为2010年数据,目前的比例有显著提高。)