设为首页  |  加入收藏  |  联系我们
电!到底有多贵?
2015/8/14 10:23:53    新闻来源:工程客

电的产生方式可以有很多种,从最传统的火电,水电,核电,到最新的风电,太阳能,燃料电池及生物能源。这些发电形式谁最便宜,谁将住在未来? 让我们现在能源战争中掀起一番价格战, 是砖头还是白菜,看得劈开看看!

大体来说,发电成本主要包括初期的固定投资成本和之后的生产成本两大类。生产成本又可以分为,运营,维护,燃料及其他杂项。因为一般的电厂投资都是规划运营20~40年不等,资本的时间折扣影响非常大,所以一般通用的是考虑利息的这和算法。

在这里,我们暂时只对不同了种类的发电成本进行比较。市电的价格还需要考虑电网(输电+配电)运营成本及电网公司的投资回报率等因素。在美国,政府一般规定电力公司的投资回报率不能超过11%。 同时,因为采集数据的方便,我们主要借用美国能源部(EIA)和国家实验室(NREL)的数据来分析。从EIA的Annual Energy Outlook 2015报告中看出美国的火力发电也就是使用燃煤占到了40%,其次是天然气占到27%,之后便是核发电站到19%,新能源13%,以及剩下的一些石油及液体1%。

而在新能源发电中,水利发电则是占到主要地位为48%,其次便是风能发电为31%,而最近相当火热的光伏产业只有7%,生物质9%,地热以及其他分别为2%和3%。

火电

火电是最传统的发电方式,主要是通过烧煤烧油等方式来推动汽轮机发电。目前火电在美国的发电比例为40%左右,在中国的比例为67%,可以说火电仍然是全球发电的主要形式。火电的主要成本是固定资本,燃料和维护。目前EIA公布的传统火电的发电成本是每度0.57元(0.092美金,为了阅读方便,以下都折合成人民币)。固定资产成本为62%(0.35元/度),燃料成本约为27%(0.15元/度)。虽然近年来煤炭的成本大幅降低,但是由于碳排放标准的日益严格。火电增加了一个新的成本排碳费,主要是用来购买一定量的碳排放额度。今年8月份,奥巴马和美国环保局宣布到2030年美国的碳排放要减少32%,这个势必会增加碳排放在火电中的成本。

 

天然气

天然气作为油气资源的一种,主要在一些天然气资源比较丰富的国家用来发电。比如说,美国,加拿大和澳大利亚。 在中国和欧洲,因为天然气资源价格价高,天然气发电的比例非常小。天然气发电在美国所占的比重为30%天然气和煤炭发电都属于利用燃料燃烧来发电。 天然气发电成本是每度0.51元, 其中固定资产成本17%, 燃料成本为40%,其他的为维护运营成本。近年来因为美国页岩油气技术的发展,美国的天然气资源非常过剩,进而造成了天然气价格瀑布。

据显示,目前美国天然气的价格为$2.8/M Btu, 而煤炭的价格约为 $2.34/M Btu。当天然气的价格接近煤炭的时候,人们就开始更多地选择用天然气发电了,因为天然气更加清洁,同时节省了污染处理,碳排放等额外成本。 由于天然气价格的波动,今天七月份,美国天然气的发电量(32%)在历史上首次超过了煤炭发电量(30%)

 

水力

水力发电主要是通过大坝里的发电机,将水的势能转化为电能。中国水力发电比例为15.5%.。美国的水力发电比例为6.8%,全球水电比例为16.6%美国的水电平均成本大约为每度0.56元。因为水电不需要燃料,其固定资产的成本为84.5%,其余主要是一些运营成本。另外在美国历史上,大坝建设曾经发了坍塌造成了重大伤亡。政府对水电加收了一定的保险费和生态环境保护费。由于工程成本价格低,水电在中国的成本一般要比火电低0.1~0.2元。因此,作为可再生能源的水电,近年来发展迅猛。但是由于工程和环境等成本的增加,水电的增加已经减速非常明显。

 

核电

核电是主要由核裂变反应所释放的能量来发电。目前在法国和日本等国家核电的比例非常高,中国核电的比例仅为2%,美国核电比例为19%。核电的碳排放为零,燃料成本非常低。但是,核电站本身的高技术和安全问题,让核电的固定资产成本比例非常高。美国能源部的数据显示,目前平均核电的成本为每度0.55元,其中固定资产成本为70%,剩余地主要是运营成本及废料处理成本。另外,由于核电站万一发生泄漏的危害非常大,一些政府开始对核电要求核电风险保险等。日本核泄漏事件,也让核电的风险成本大大增加!

太阳能

太阳能是通过光伏或者集热等方式进行发电。目前美国太阳能发电的比例为0.4%, 中国的太阳能发电也不足0.5%。由于太阳能资源的不同,每个地方太阳能发电的成本相差很大。但是由于近年来太阳能电板价格的减半,以及政府补贴措施的加大,太阳能的成本已经非常接近火电的发电成本。EIA最新的数据显示,太阳能的总成本平均约为每度0.68元,其中包括固定投资成本平均为每度0.63元 (92%),平均维护成为为0.07元,政府补贴 -0.063元。太阳能的固定投资成本占比重最大,主要包括太阳能电板 (45%), 逆变器控制器(10%~15%), 及安装人工等等

虽然太阳能发电目前的比例非常低,但是由于它零排放,无污染及可持续发展等邮件,太阳能的发展非常迅猛,是目前最火热的新能源之一。在美国能源局公布的2015年新增发电装机总量中,太阳能占到29%, 而这个新增比例在2014年一度达到50%左右。中国太阳能的发展近年来一直处于全球领先地位。2014年中国的光伏新增总量约为12.7GW, 为全球第一。随着光伏技术的提高和运营的优化,光伏的成本有望降低至每度0.6元左右,甚至在某些地区降至每度0.6元以下,从而取消政府补贴而取代火电。

 

风能

风能发电主要是利用风速来推动风叶来发电。风能的变化性比太阳能还要大。风能发电根据地理性可以分为陆上风能,海上风能和高空风能。如果风资源丰富,陆上风能仍然具有很大的价格优势。EIA显示,美国陆上风能的发电成本为每度0.47元,其中固定资产成本为78%,剩余主要为运营维护, 为最便宜的发电形式。 但是,海上风电的成本还是在每度1.15元左右。

虽然理论上风电很便宜,但是由于风电资源的不稳定性,预估的装机总量和实际的发电量可能会有比较大的差距。丹麦为全球风电比例最高的国家,约为39%。中国风能的装机总量为世界第一,但是风能的发电量仅为国内总发电量的2.6% (装机容量为6.7%)。美国的风能发电量为总发电量的4.5%.

和太阳能一样,风能是新增装机总量的主要来源。同时,风能发电的绝对值要远远超过太阳能。风能发电的优化可以大大提高发电效率。同时海上风电的发展也让风电的获取更加稳定。EIA估计,在2040年,风能的发电比例有望超过水力发电占总量的7~8%。

 

小结

总的来说,火电虽然目前仍是主流,但是和其他新的发电方式相比,火电已经没有任何优势。 在新增的装机总量里面几乎已经没有火电的位置,不过火电会一直存在相当长的一段时间。天然气,水电,核电的综合价格都已经比火电更便宜,性价比更高。根据每个地区资源的不同一般会选择天然气,水电,核电之一作为替代能源。太阳能和风能虽然目前基数很小,但是因其成本越来越有优势,几乎占了新增装机总量的70~80%,将成为可再生能源的最大玩家。

据EIA估计,可再生能源的发电比例有望在2040年提高到18%。更有趣的是,EIA对这个估计一直在修正提高。 中国也将成为可再生能源发电的全球领导者!

 

地址:北京市海淀区车公庄西路22号院A座11层 电话:010--58381747/2515 传真:010--63547632 
中国水力发电工程学会 版权所有 投稿信箱:leidy5378@126.com
京ICP备13015787号 技术支持:北京中捷京工科技发展有限公司(010-88516981)