特定类型的可变可再生能源的发电是相关的,并非始终可靠。发电的同时性(不一定与需求相关)会降低发电的价值。缺乏可靠性需要可调度的后备,或者需要灵活性选项(例如存储或需求侧响应)以确保始终保证供应的安全性。另外,需要平衡可变可再生发电的潜在快速变化。为了了解这种影响并确保以低碳电力(最少成本)满足给定的需求,需要进行电力系统级分析。总体而言,这意味着LCOE越来越需要通过其他分析来进行背景分析,以便获得有关不同发电技术相对竞争力的有意义的描述。
为了补充LCOE方法并实现特定于系统的成本比较,国际能源署IEA开发了一种方法,即通过价值调整后的LCOE(VALCOE)的系统价值组件来调整成本。它根据对使电力系统安全运行的所有方面的贡献来修改特定电力系统中单个技术的LCOE。计算结果反映了现有技术及其未来可能发展的价值。
结果表明,一项技术的工厂级发电成本可能会与其在整个系统中的价值有很大区别。特别是间歇性性可再生能源在这一点上更加明显:比如太阳能光伏发电厂其发电量具有高度相关性,随着太阳能发电份额的增加,其发电价值反而会显著。发电量高产时段会导致弃光现象,会减少负载因子并增加LCOE。在系统分析中需要考虑到这一点。相反,风力发电的输出在各个单位之间的相关性较小,因此,即使风电份额占比增加,其价值损失也较小。以目前的容量水平,这些相关性在许多市场中的影响仍然有限,但是如果实现了高比例可再生能源目标且相对占比增加,则相关性的影响可能会增加。
而成本可变的技术(例如高灵活性的开放式燃气轮机)可能只在几个小时内发电成本增高,但平均的系统价值(每发电单位)更高。大都数基荷电厂通常由燃气电厂、煤电和核电来负担,能长期可靠发电,其提供的价值就相当于系统的平均值。
图ES6中报告的结果提供了IEA对欧盟,中国和美国的VALCOE分析的示例结果。在涵盖这些较大的地理区域时,该模型未考虑电网瓶颈或跨境流动,假设的是跨区域完全集成。因此,结果可能会低估未来系统的灵活性约束。VALCOE度量提供了一种创新的方法,可以用一个度量标准来捕获系统分析的复杂性。价值不仅取决于间歇性可再生能源的总体份额,还取决于诸如储能或互连的混合互补资源的成本以及竞争技术的成本。与许多其他模拟系统未来发展的系统分析(假设长期成本最优)相反,VALCOE计算所基于的场景试图复制真实世界的系统。未来还将系统化和完善当前的结果。
评估不同发电技术对系统的贡献可更全面地了解其经济成本。但是,为了衡量其对社会的全部成本,需要包括对人类健康的影响(通过空气污染和重大事故)、环境、就业、自然资源的可获得性和供应安全等。
七、储能变得越来越重要
能源结构中间歇性可再生能源份额的增加,会增加电价的波动性,因此提高灵活性和平衡则可获利。同时,沉没的投资成本(例如电池组成本)已经使短期电池存储在某些细分市场(例如辅助服务市场)中成为经济上有吸引力的选择。随着更多的波动性电价使跨期套利更具吸引力,与开放式燃气轮机等调峰装置相比,储能可能会成为一种有吸引力的替代方法,从而在未来几年内提高其重要性。因此,最新的“预计发电成本”报告首次包括了参与国提供的用于储能的成本数据。
储存可以补充间歇性可再生能源发电,以改善例如风能和太阳能光伏发电与电力需求的一致性。在未来的低碳系统中,多种灵活性选项的组合,例如储能、需求灵活性以及核电和水电的灵活低碳输出等组合,可能会提供成本最低的解决方案。
八、其他观点
另外,本报告还提供了由各个领域的专家撰写的五篇独立文章,对报告进行了补充,以考虑与发电成本相关的更广泛问题,并扩大了核心分析的范围。第6章,介绍了平均存储成本(LCOS)的方法;第7章总结了有关碳定价对电力部门的影响的知识状态;第8章介绍了核能在脱碳电力系统中的潜在作用的最新观点。它强调了寿命延长(LTO)的成本优势;第9章是法国电力TSO(传输系统运营商)RTE对通过电气化和部门耦合实现整体能源行业转型的贡献。第10章由IEA撰写,详细讨论了氢作为向清洁、安全和可负担的未来能源系统过渡的潜在关键要素,基于IEA 2019年的报告《氢的未来:抓住今天的机遇》,着重强调了电力部门在实现新出现的机遇中的关键作用,以及潜在的障碍和必要的后续步骤。
九、结论
这是《发电计划成本》第九版,重点介绍了来自许多国家/地区的多种技术的发电成本。不可避免地,区域、国家和地方条件至关重要。尽管如此,低碳发电技术的竞争力不断增强。该报告还首次深入考虑了不同发电方式对系统的影响,尤其是风能和太阳能光伏的间歇性性的影响。另外,首次介绍了储能成本。最后,本报告提供了运输、氢能或供热等行业即将电气化的观点,这些行业将以新的重要方式将发电与更广泛的经济结合起来。很有可能,这两者将在未来的《预计发电成本报告》中扮演更重要的角色。CWEA
备注:
1、还有5个非经合组织国家也参与了本项目,包括:巴西,中国,印度,罗马尼亚,俄罗斯和南非。其中,罗马尼亚和俄罗斯是NEA的成员国。巴西,中国和印度是IEA的协会国家和NEA的主要合作伙伴。
2、在第5章中分析了碳成本对基于化石燃料的发电的LCOE的影响。但是,该报告并未系统地比较所有技术LCOE对不同碳成本的影响。