二、风电成本研究
(一)世界主要国家风电成本特点
风电成本逐渐下降。从投资成本(包括风机、并网、基建、其他设施以及安装等等)来看,2009年全球风电投资成本为每千瓦1450~2600美元。随着原材料(钢铁、铜)成本逐渐下降、供需情况出现逆转以及制造商竞争激烈等因素影响,目前全球风电成本有所下降而且范围更加宽泛,达到每千瓦1100(中国)~2600美元(日本),其中美国与西欧分别为每千瓦1600美元以及1700美元。相比2008年,2013年,全球(不含亚洲)风电投资成本已经下降近1/3,具体如图1所示。
在部分风力资源丰富的国家,风电已经几乎可以和常规电源竞争。例如,巴西、澳大利亚、智利、墨西哥、新西兰、土耳其以及南非等国家的陆上风电几乎可以和新建燃煤机组以及新建燃气机组竞争。
各国风电成本差异显著。各国环境差异显著,发展规模不一,技术研发情况有所不同。在多种因素影响下,中国、美国、丹麦以及西班牙等风电大国成本较低,而日本等国平均成本仍然较高。2012年,中国风机平均成本为每千瓦436.6欧元,单位造价(即投资成本)为每千瓦1220欧元。相比之下,日本风机成本为1740欧元/千瓦,造价为每千瓦2610欧元(海上风电成本较高也是影响其他国家风电成本较高的部分原因)。
风电造价规模效益明显。伯克利实验室对美国2012年建造的部分电站进行分析,结果显示,电站装机规模从小于5兆瓦到50-100兆瓦,单位投资成本随规模增加明显下降;大于100兆瓦时,规模经济逐渐消失。另外,风电单机容量也呈现出一定的规模效应,即风电平均单位造价随着单机容量增加而降低,尤其在低容量时这一现象尤为明显。
(二)我国风电成本现状
2006~2013年,我国风电造价总体呈下降趋势。其中,2007~2009期间风电投资成本有所回升,一方面由于风机成本上涨,另一方面与劳动力成本以及并网成本上升等因素相关。2009~2013年,我国风机供不应求局面得到缓解,随着规模化应用以及技术不断进步,风电造价重新回归下降趋势,2013年已经跌至每千瓦8000元左右。
(三)风电成本预测
1.研究方法介绍
从国际主要研究机构(IEA、PCC、EIA等)研究方法来看,可将规模效应作为影响投资成本的重要因素。另外,从世界以及我国风电发展历程来看,世界风电装机每年以近20%的规模增长(2003~2011),我国多年累计风机增长速率超过100%,而且中长期目标显示出明显的规模潜力。基于以上考虑,本文假定规模效应是影响价格的主导因素,结合相关机构研究成果,利用学习曲线对我国风电投资成本进行预测,即根据风电装机规模预测风电成本。若学习率为10%,即风电规模增加一倍,单位成本下降10%。度电成本是投资者考虑的主要因素之一。考虑到投资成本、运行成本以及贴现率等多种因素对度电成本的影响,本文采用国际上常用评价方法——平准化发电成本——进行研究(Levelized Cost of Electricity, LCOE),即各项费用考虑贴现率后,单位电量的平均成本。
2.国外风电学习曲线及风电成本研究进展介绍
美国能源部对美国风电造价进行了统计分析,1982~2012年期间,美国风电学习率为7.2%,982~2004期间学习率为14.1%,未来风电造价仍有下降空间。IPCC汇总了主要文献关于风电造价学习率的成果,世界各国风电造价学习率位于4%~32%区间(最早时期为971年左右),从最新时期来看,风电造价学习率为9%~19%。
IEA指出,通过优化设计、风机结构改造以及优化运行等手段,2030年风电平准化发电成本可降低20%(相比2010年);同时IEA对主要专家关于平准化发电成本的研究成果进行了汇总,根据具体情况,2030年LCOE可比2011年降低0~40%。
3.我国陆上风电成本研究
考虑到早期风电技术处于研发示范阶段、2006~2008期间风电无序发展以及其他因素影响,本文以2009~2013年风电造价为基础对2020年进行预测。综合多种因素影响,采用多种学习率情景进行了分析。其中:
8.8%学习率情景:假设未来成本符合2009~2013年趋势,学习率为8.8%。
0%学习率情景以及5%学习率情景:考虑到市场供求关系对价格影响、地形条件影响以及不当竞争影响,未来学习率可能偏低,本文以0%以及5%学习率予以替代。
2009~2013年新增风电学习系数E=0.132,学习率LR=8.8%。各情景下风电造价预测如下表所示。
0%学习率情景显示,2020年我国陆上风电造价为每千瓦8298元,LCOE为每千瓦时0.406,相应电价为每千瓦时0.593元;在2020年目标完全实现的前提下,而且年装机规模发展平稳,5%学习率情景可能实现,届时风电造价将为每千瓦7141元,LCOE以及电价分别为每千瓦时0.349元以及每千瓦时0.509元;受地理环境、人工成本等因素影响,2009~2013期间风电成本降低趋势难以复制,8.8%学习率情景难以实现。