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IEA和NEA联合报告:发电成本估算报告

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 191 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

三、延长核电站的服役年限很划算

本报告包括了核电站长期运行(LTO)的成本估算,即进行大规模整修,让核电站延长使用寿命。与新建核电站相比,利用现有的设施和基础设施,可以显著降低成本。

延长核电站服役年限可降低成本

即使出现利用率降低的情况(对于高比例可再生能源的国家而言,核电厂可能存在使用率下降的问题),延长服役年限的方案,其成本也低于对其他低碳技术进行新投资。水力发电厂延长服役年限也能提高成本竞争力,但本报告未给出。

四、随着碳价的提升,碳捕集技术可能是可行的选择

在默认情况下,碳价如果为30美元/吨,则因为CCUS设备的投资成本较高且热效率降低,因此为燃煤和天然气发电厂装备CCUS的成本要高于传统基于化石燃料发电成本。

但如果碳价上升,则碳捕集技术可能可行。对于燃煤电厂,如果每吨二氧化碳定价50至60美元,CCUS装置具有竞争能力;对于燃气发电长,只有高于100美元/吨的碳价,CCUS才具备竞争力。在高碳价条件下,可再生能源、水电或核电是更好的选择。

尽管触发CCUS电厂成本具有竞争力所需的碳价超过了当今的大多数价格,但与现有的碳社会成本相比,它们仍然相对较低。如果需要灵活的低碳发电,但又缺乏竞争性替代方案且可负担得起的化石资源,在碳价足够高的情况下,CCUS还是可能成为一种选择。

五、技术必须适应市场

随着可再生能源发电份额的增加,基荷发电厂可能会失去市场份额,不得不满足剩余需求。本报告对天然气、煤电和核电等可调度基荷技术按50%容量因子进行估算。

对容量因子(capacity factor)的影响

结果表明,由于天然气燃气轮机的投资成本较低,而且在许多地区天然气价格变动幅度适中,因此非常适合处理不同的发电量。另一方面,由于高的投资成本,核电则需要高利用率。

对折现率(dis rate)的影响

一项技术的资本密集程度越高,其LCOE对折现率(dis rate)变化的敏感性就越高。在基荷工厂中,这尤其意味着新建核电站的成本取决于折现率。如果只有3%的低折现率,表明较稳定的市场环境和较高的投资安全性,这种情况下,新建核电厂的LCOE就会低于新建燃煤和天然气电厂的LCOE。但如果折现率提高到7%或10%,表明有较高风险的经济环境,则新建核电厂的成本将超过化石燃料电厂的成本。

六、系统成本对于展现能源系统的全貌很重要

LCOE成本因其相对简单和透明,成为比较不同发电技术的众所周知的指标。本报告中的共同假设(假设跨地区的燃气发电、煤电和核电的容量因子相同)有利于清楚地识别成本之间的差异。但是,这种方法忽略了各个系统和市场的差异,而这些差异可极大地影响各项发电技术的成本竞争排名。这些特定于系统的特征与不同技术的技术和经济特征相互影响,即它们的可变性、可调度性、响应时间、成本结构和优劣顺序,还包括以下事实,即并非所有单位都在技术和市场上以相同的程度分配。更重要的是,LCOE指标适用于单个电厂的级别,并未解决不同发电技术以不同渗透水平为电力系统增加的价值。

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。