可再生能源发电成本已可与火电比肩？
来源：日经技术在线 | 0评论 | 5005查看 | 2014-04-10 17:00:00
世界性的可再生能源成本已急速下降，可再生能源“贵”的常识正在成为历史。本文介绍大规模风力发电厂和百万瓦级光伏电站接连投入运转的美国，其低成本之低很具有冲击性。
在日本仍被视为“成本高”……
在日本，在讨论可再生能源的时候，依然是把成本高作为前提。官方最近一次重新审视发电成本要追溯到2011年举办的成本等检验委员会，发表的时间为同年12月。
当时得出的成本水平大体成了固定价格收购制度（FIT）成本的前提。收购价格在发电成本的基础上，加上了内部收益率（IRR）和系统接入成本。成本委员会的结论显示（2010年版本），每kWh电能的成本，核能为8.9日元（下限），煤炭为9.5日元，LNG为10.7日元，地面风力为9.9～17.3日元，百万光伏为30.1～45.8日元。按照FIT的条件，光伏发电的收购价格虽然从40日元降到了32日元，但其他条件基本未变，成本委员会的估算依然适用。
但是，在海外条件好的地方，现在已经出现了价格低得惊人的长期购电协议（PPA：Power Purchase Agreement）。以美国1kWh的协议价格为例。风力发电的最低价格为2.5美分，3美分左右的协议在不断涌现。光伏发电也出现了期间25年、价格不到7美分的协议。这已经达到了比火力、核能大规模发电还低，至少也与之齐平的水平。考虑到减税的因素，实际会略高，即使如此，价格依然很低。
在风力重镇德克萨斯州，3美分是一般水平
在以风力开发量称雄美国的德克萨斯，1kWh3美分左右的PPA已是一般水平，甚至有创2.5美分纪录的例子。即使考虑到联邦政府按照发电量实施的减税措施PTC（Product Tax Credit），也就是在10年内优惠2.2美分，在最初的10年，价格也仅为5美分左右。考虑到整个协议期，价格还要更低。
除了大规模项目的规模效益，这里还拥有得天独厚的风况条件。其设备利用率（容量因子）高达4～5成。这样的成本水平与火力发电相比也具有竞争力。在页岩气革命把天然气价格拉低到历史低点的情况下，3美分左右的成本，再加上3美分的设备相关成本，至少在新投资领域，风力发电具有竞争力。在德克萨斯和中西部，决定建设火力发电反而需要勇气。
风车的技术革新日新月异，再考虑到天然气价格的上涨和碳价补助，风力发电更是如虎添翼。最近，风力发电采用的技术，很多都能以相同的风速，获得更多的发电量。比方说，在每架风车上安装蓄电池，可相应于风况快速调整叶片角度（间距），通过延长叶片降低发电对风速的要求，以及根据天气预报和电网流量情况，优化控制输出功率的软件技术等。
美国是总输出功率高达6100万kW的风力发电大国（截至2013年12月底），而德克萨斯州拥有1240万kW，在全美首屈一指（资料1）。
资料1.美国的风力发电设置量（2013年12月累计）
该州计划建设风力发电2200万kW，正在建设的容量超过700万kW。2013年底，该州耗时6年、投资68亿美元建设的输电线全线开通，为设置1850万kW创造了条件。州内现在的风力发电比例达到了10％。从2008年的4.9％，5年内增加到了原来的两倍。
巴菲特断定“风力最便宜”
如此令人惊讶的低成本不只出现在德克萨斯。在拥有广阔平原的中西部，大型风力发电厂正在如雨后春笋般涌现。因为这里风况好，而且系统与东海岸的巨大电力市场相连。奥巴马政府的绿色新政考虑到了这条“风道”。在风道之上，坐落着许多预计要裁员和关闭的汽车、煤炭火力发电企业，风力发电在承接雇用上也成为了众望所归。风车制造属于旋转式的机械产业，相关设备将供应给发电公司。
稀世罕有的投资家沃伦·巴菲特断定“风力发电最便宜”。2013年12月，巴菲特执掌的能源开发公司“中美能源公司”（MidAmerican Energy）与西门子签订了10亿美元的风力发电设备采购协议。而在此之前，巴菲特曾明言要在爱荷华州投资20亿美元进行风力开发，至此，其中的2分之1已经兑现。该州州长布兰斯塔德称赞这次的风力项目是“爱荷华州有史以来最大的经济活动”。而且，西门子的风车工厂地处该州，还有望起到拉动就业的效果。
巴菲特高度评价风力的成本竞争力，认为风力是取代老化的煤炭火力的最佳选择。而投资风力的摩根士丹利（Morgan Stanley）也在2013年11月举办的研讨会上，高度评价了风力发电在中西部地区的成本竞争力。在当地不乏设备利用率超过50％的项目，其长期协议单价有望达到2.5美分。
奥斯汀市的光伏发电步入新阶段
德克萨斯州州府奥斯汀市有民营电力公司“奥斯汀能源”（Austin Energy）。该公司铸就了光伏发电史上一座辉煌的里程碑。
该公司将在25年中，以1kWh低于5美分的价格向SunEdison购买15万kW的光伏电力。对于这一交易，在3月7日的《奥斯汀美国政治家报》（Austin American-Statesman）报道后，3月10日的Greentech Media也作了跟进。下面，笔者基于二者的报道，结合自己的感想，介绍该交易的情况。
奥斯汀市为应对气候变暖及稳定采购低成本电源，提出了大幅扩增可再生能源采购的目标。到2016年，要把可再生能源在发电量中所占的比例提高到35％。现在，以风力为中心，这一比例已经达到了25％。该市已经签订了85万kW的风力发电购买协议。
除此之外，该市还制定了在2020年之前，使光伏发电的使用量达到20万kW的目标，光伏发电活跃的舞台今后将越来越多。采用风力的一个目的是替代煤炭火力，而光伏发电更大意义上则是确保峰值功率。现在，该市的电力需求不断增大，高峰时的系统受到的限制也越来越大。
略低于5美分的价格水平并非是一时性的。响应奥斯汀市征集的企业有30家左右，其中大多数与SunEdison相比毫不逊色。也就是说，SunEdison并不是冒着亏本的风险提出这样条件的。
条件中包含了联邦政府的免税措施。光伏发电的代表性援助措施中有一项是30％的投资减税（ITC：Investment Tax Credit），一般都会利用。另外，还可以选择在10年内享受2.2美分/kWh优惠的PTC。ITC适用的项目费用有限，不同项目的适用范围各异。适用范围是总项目费用的80％时，去掉补助的成本为6.6美分。而选择PTC的话，成本约为5.6美分。
能够实现低成本的理由
成本为何这么低？这里面当然有光伏发电系统成本降低的原因，作为买方的奥斯汀能源也是一大因素。该公司的财务内容严谨详实，评级也比较高。能够享受大规模协议的规模效益。协议在最初预定的5万kW的基础上追加10万kW，共计15万kW。交易相关者指出，规模效益在削减财务费用方面特别有效。
一般来说，金融机构会策划出整合风险评估与减税等政策支援的金融商品。随着光伏发电项目相关数据的累积，风险评估变得容易，如果规模够大，审查成本也会随之降低。要想让可再生能源项目的成本降低，压缩财务成本是一种有效的办法。因为在超长期协议中，财务成本所占的比例会增大。
另外，为了避免在与其他地区的采购竞争中处于劣势，奥斯汀市公布了每种电源的的采购条件，也就是采购成本的范围（资料2）。
风力为2.8～5.5美分，光伏发电为4.5～5.5美分，木质生物质为9～16美分，天然气为7美分，煤炭为10美分，核能为13美分。其中，可再生能源是长期协议价格，而火力和核能可认为是参考了电力交易市场的采购价格。在夏季，因为市场价格飙升，所以均价较高。采取夏季峰值对策的诱因也会提高。这时，适合峰值的光伏发电和消费错峰将发挥出效果。光伏发电的价格如今已经降低到了2009年的1/3左右。
奥斯汀市以30年的平均成本来作判断。此时，到20年后，燃料成本为零的可再生能源完成了折旧，优势还将更大。德克萨斯州的电力系统是独立的，因此该州的能源环境可产生影响。虽说其风力、光伏发电的条件在美国国内都算很好，但因是电力自由化的先进州，一级市场发达，所以剩余电力并不算多。总而言之，是市场
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