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光伏应用将可能达到一个“临界点”

发布者:yuwei 发布时间:2017-09-18 阅读:

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与所有正常商品一样,对于能源商品而言,消费者同样追求物美价廉。在人类社会发展中,煤炭等化石能源之所以能够替代薪柴,正因为其高效且低廉。而近200年来,化石能源一直牢牢占据主体能源的位置,也是因为没有其他替代品能够在高效和经济性方面无出其右。

有意思的情况是,从环保的角度出发,人们会得出可再生能源应该替代化石能源的观点,然而算一算经济账,却很容易分裂为不同的阵营。可见,决定可再生能源能否替代化石能源的根本因素,还是可再生能源的生产和使用到底有没有经济性。

所幸,这些年来可再生能源的供应成本一直在下降,虽然目前仍然高于化石能源,但这一临界点已经不远了。

能源的供应成本

能源的供应成本,包括内部和外部两块成本。内部成本是能源自身开发和利用的直接成本,而外部成本则主要包括对环境等外部因素造成影响的间接成本。

首先,这些年来化石能源供应的内、外部总体成本在逐渐增加。内部成本表现为化石能源的开采难度逐步加大,成本增长。随着油气勘探开发逐步向深海、极地等复杂地质地理条件地区转移,开采成本持续走高。

据国际能源署统计分析,世界石油的平均边际开采成本2003年时是30美元/桶,2011年则达到了80美元/桶;其次,外部成本也在不断增加。传统化石能源开发利用会造成大量污染物排放,对大气、水、土壤等造成严重破坏,且危害人类健康,同时化石能源燃烧所导致的二氧化碳等温室气体排放,还造成了全球气候变暖等系统性灾害。正是为了纠正化石能源的巨大环境负外部性,很多国家和地区已经或考虑征收资源税、碳税、环保税,或开展碳排放权交易等,这些措施无一例外将导致化石能源资源供应成本进一步上涨。

与之形成对比的是,可再生能源的内部成本在逐步下降,开始表现出竞争力。从经济性角度来看,可再生能源的竞争性正在提高,如果进一步考虑其较低的环境外部成本,则综合效益更大。据德国专家计算,燃煤电厂每发一度电应该要计算外部成本每度约9-12美分,而太阳能发电的外部成本仅为每度约0.9-1.5美分。

在中国,这样的情景正在上演,传统化石能源的处境已不如以前,资源消耗和枯竭压力带来煤炭价格的上涨压力,导致火电成本升高。而大量增加的煤炭消耗还导致诸多环境问题,如京津冀等区域近年来雾霾严重,政府计划投入数万亿元进行大气治理。如果综合考虑这些环境治理成本,化石能源的供应成本绝不低廉。相反,可再生能源的生态和环境效益渐趋明显,长期来看将成为提升竞争力的重要因素。

当然,外部环境成本在短时间还难以内部化,目前阶段影响能源供给成本的主要还是内部成本。相比于火电6-10美分/千瓦时的平均度电成本,可再生能源成本水平还相对较高。不同种类的可再生能源成本水平也有差距,其中,水电、生物质和风电的价格已较容易被市场接受,而太阳能光热发电的度电成本还相对较高。过去5年间,可再生能源发电的成本降低趋势明显,如美国的太阳能、风能发电成本已经出现大幅下降,在某些区域市场甚至已经低于燃煤或天然气发电。

据美国太阳能产业协会的统计,2013年大型太阳能发电项目的长期合同电价,相比2008年已经下降了70%以上。标准公用事业规模的太阳能项目前期安装成本,平均也比2009年下降超过1/3。风电的情况与太阳能类似,据美国风能协会产业数据,近年来风电成本下降超过一半。在美国某些区域,已经有风电项目的发电成本低于现有的传统发电了。

欧盟市场也差不多。从欧盟光伏发电成本的趋势分析,每千瓦时的度电成本2010-2020年间大致要下降50% 。据预测欧盟的光伏发电平准化成本由2010年的18美分/千瓦时-30美分/千瓦时,按照年均5%的速度逐年下降,至2020年预计降至约合9美分/千瓦时-21美分/千瓦时。

中国将成为可再生能源发电与常规能源发电竞争最为激烈的市场,可再生能源与化石燃料的度电成本差异还将继续缩小。随着天然气价格改革,国内会逐步将天然气发电度电成本推升到10美分/千瓦时左右,而目前光伏发电成本将与此相仿和持平。

中国太阳能发电成本逐年下降:1977年,太阳能发电成本曾经高达200元人民币/千瓦时。到2000年底,单晶硅太阳能电池发电成本已经降到42-47元人民币/千瓦时,非晶硅电池发电成本为23-25元人民币/千瓦时。随着国产太阳能电池组件技术水平的提高,目前中国太阳能发电成本已经降至0.7-0.8元人民币/千瓦时左右(约合12美分/千瓦时)。

可再生能源的经济性

从自身经济性提高的因素来看,可再生能源在全球能源发展转型的大背景下的确迎来了发展机遇期。无论是从全球范围看,还是从中国的实际情况分析,世界上的主要发达国家以及中国等新兴经济体都已经进入可再生能源开发和利用的快速上升通道。

在欧洲、美国,新增能源装机中可再生能源的比重已经占到60%到70%,可再生能源投资已经超过化石能源投资。在中国,新增能源装机容量中可再生能源的比重占到一半,按照投资额计算,60%都是可再生能源。就光伏产业而言,光伏与传统化石能源竞争的关键是价格和成本,由于光伏发电的价格高于常规能源,长期以来中国光伏产业发展主要依赖于国家政策补贴。但近几年来,中国晶体硅光伏组件制造技术取得了巨大进步,围绕着降低成本的研发工作也取得显著成绩,硅片厚度持续降低、电池效率不断提升,短短几年时间,光伏发电成本下降幅度超过市场预期。

显而易见的事实是,十多年前可再生能源还是次要的能源系统,现在的增长速度却超过其他任何能源,而且成本的下降也使其能够与化石能源抗衡。五六年前,2009年光伏发电上网基准价为1.5元/千瓦时,如果按照光伏发电价格每年下降8%,2014年光伏发电价格将低于1元/千瓦时。

从实际情况看,数据显示目前国内光伏行业的度电成本已达0.7元-0.8元,而目前传统能源的度电成本在0.4元附近。如果加上国家一定数额的政策补贴(财政补贴或替代机制如绿证不退坡的情况下),度电成本能够达到0.4元及以下,光伏应用将可能达到一个“临界点”。

当然,人们可能会问,既然现在可再生能源的发电成本已经具备一定竞争力了,为什么没有出现可再生能源替代传统化石能源的巨变?可再生能源发电的比例仍然很低?这里需要说明的是,可再生能源替代效应发挥的大小,除了其自身成本竞争力的因素以外,还受到发电不稳定性因素的制约。可再生能源,如风能和太阳能的供应都具有间歇性,只能在部分时间发电,为了保持电力的持续供应,就需要配建传统的火力发电厂,由此造成其运行负荷和效率不高,为保证运行还需要给予一定补贴。发电不稳定的因素使得可再生能源替代传统能源的效果打了折扣。

但是长远来看,可再生能源的替代趋势是确定的。国家能源局预计到2020年,中国新增的风电项目不再需要补贴,可以实现自我良性发展。《国家能源局综合司发布关于开展风电平价上网示范工作的通知》已于2017年5月底发布,吹响了我国风电平价上网的号角。太阳能光伏发电在部分地区和部分领域,也基本能实现与电网供电成本平价发展。2025年将全面实现光伏平价上网。

未来的20年间,可再生能源将可能占到全球能源供应增长的半壁江山。平价上网的临界点如果突破,可再生能源成为主力能源的时代将到来。

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