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編者按：太陽(yáng)能間歇性成本最終可合理地歸因于太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的潛力為太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)投資者帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)。如果沒(méi)有直接補(bǔ)貼，全球平均太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生任何投資回報(bào)。如果價(jià)值下降并且整合成本公平地分配給太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，那么導(dǎo)致這種風(fēng)險(xiǎn)的太陽(yáng)能市場(chǎng)份額的穩(wěn)定增長(zhǎng)將不會(huì)發(fā)生。

公用事業(yè)規(guī)模太陽(yáng)能光伏發(fā)電的累計(jì)現(xiàn)金流量分析。

說(shuō)明了折現(xiàn)率對(duì)平均成本的巨大影響。

在基礎(chǔ)案例假設(shè)下，價(jià)值下降和整合成本導(dǎo)致平準(zhǔn)化成本增加$ 60 /兆瓦時(shí)。

如果太陽(yáng)能市場(chǎng)份額在整個(gè)電廠壽命期間每年增加1％，則年化投資回報(bào)率將大幅下降13％。

這種投資風(fēng)險(xiǎn)并不像看起來(lái)那么大，因?yàn)槿绻槐Ｗo(hù)太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)免受其價(jià)值下降和整合成本的影響，導(dǎo)致這些負(fù)收益的太陽(yáng)能市場(chǎng)份額的穩(wěn)定增長(zhǎng)將永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。

簡(jiǎn)介

一個(gè)以前的文章中提供的涉及幾大主流能源方案的風(fēng)險(xiǎn)一些定性的討論。繼之前關(guān)于陸上風(fēng)能和核能的文章之后，接下來(lái)的三篇文章將對(duì)公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能光伏，天然氣和煤炭的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析。將針對(duì)典型的發(fā)達(dá)國(guó)家情景進(jìn)行分析。發(fā)展中國(guó)家的技術(shù)成本水平非常不同，將在以后的文章中介紹。

將清楚地解釋所有最有影響力的假設(shè)，并將量化它們對(duì)結(jié)果的影響。這將使讀者有機(jī)會(huì)在他們認(rèn)為最合適的假設(shè)下清楚地看到風(fēng)險(xiǎn)的量化影響。

方法

結(jié)果將以貼現(xiàn)現(xiàn)金流量分析的形式呈現(xiàn)，在一年的建設(shè)期內(nèi)僅為1千瓦的公用事業(yè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電，其后的運(yùn)營(yíng)期限為工廠盈利或最長(zhǎng)40年。投資在第一年進(jìn)行，然后是每年從電力銷(xiāo)售收入和支付運(yùn)營(yíng)和維護(hù)(O＆M)成本。

資本成本為1800美元/千瓦。在調(diào)整購(gòu)買(mǎi)力平價(jià)時(shí)，這被認(rèn)為是一個(gè)很好的全球平均值。運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本占每年資本成本的1％，假設(shè)這些成本每年線性增長(zhǎng)1％。假設(shè)電廠產(chǎn)量在第一年下降2％，之后每年線性下降0.8％。每15年更換一次逆變器的費(fèi)用為100美元/千瓦(硬件和安裝)。

在進(jìn)行了1800美元的初始資本投資之后，以平均批發(fā)價(jià)60美元/ MWh和容量系數(shù)18％的電力銷(xiāo)售產(chǎn)生的年度現(xiàn)金流量如下所示。電廠績(jī)效的線性下降清晰可見(jiàn)，以及O＆M的線性增長(zhǎng)(盡管O＆M成本相對(duì)較小)。逆變器更換成本也值得注意。請(qǐng)注意，根據(jù)BP數(shù)據(jù)，18％的容量因子被選擇為在過(guò)去4年中徘徊在15％左右的全球平均值旁邊是樂(lè)觀的。


使用此信息，可以構(gòu)建累積現(xiàn)金流量曲線(下圖)。如圖所示，最初的1800美元投資沒(méi)有貼現(xiàn)時(shí)28年回收(貼現(xiàn)率為0％)。當(dāng)貼現(xiàn)率為1.4％時(shí)，凈投資回報(bào)率為零。換句話說(shuō)，如果折現(xiàn)率設(shè)定為1.4％，這種分析將返回一個(gè)平準(zhǔn)的60 $ /兆瓦時(shí)的電力成本。在更現(xiàn)實(shí)的8％貼現(xiàn)率下，初始投資無(wú)法收回。


隨后，包括價(jià)值下降的影響和與間歇性相關(guān)的成本增加(在前一篇文章中討論)。首先，將電網(wǎng)連接的額外成本包括在前期成本中。假設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)與消費(fèi)者之間的平均距離為100公里，在傳輸成本為2美元/千瓦/公里的情況下，增加的資金成本為200美元/千瓦。

其次，假設(shè)平衡成本與風(fēng)能市場(chǎng)份額直接相關(guān)，每增加一個(gè)百分點(diǎn)的市場(chǎng)份額就增加0.3美元/兆瓦時(shí)。這大約是德國(guó)當(dāng)前平衡成本的一半。

第三，太陽(yáng)能的價(jià)值下降是根據(jù)以下市場(chǎng)價(jià)值因素建模的。市場(chǎng)份額高于15％時(shí)，線性趨勢(shì)被推斷出來(lái)。應(yīng)指出的是，這種趨勢(shì)代表了歐洲，中國(guó)和日本(占當(dāng)前裝機(jī)容量的74％)，其太陽(yáng)能容量因素非常低。像美國(guó)西南部，澳大利亞和中東這樣的市場(chǎng)將會(huì)看到由于產(chǎn)能因素增加以及與季節(jié)性需求的更好匹配而導(dǎo)致的價(jià)值下降不那么顯著。


風(fēng)能和太陽(yáng)能的價(jià)值因數(shù)(對(duì)于具有恒定輸出的發(fā)電機(jī)而言，價(jià)值因數(shù)為1)取決于它們各自的市場(chǎng)份額(來(lái)源)。

當(dāng)這些假設(shè)應(yīng)用于太陽(yáng)能市場(chǎng)份額為2％(當(dāng)前全球平均值)并且每年增加1％(最多為40％)時(shí)建造的電廠時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下年度現(xiàn)金流量。收入下降越快(價(jià)值下降造成的)和平衡成本的增加就越明顯。


如下面的累積現(xiàn)金流量分析所示，即使在0％的貼現(xiàn)率下，現(xiàn)在也無(wú)法收回一半的初始投資。由于收入下降低于增加的成本，該電廠在第15年首次更換逆變器時(shí)開(kāi)始虧損。


貼現(xiàn)率的影響

折現(xiàn)率對(duì)所需平均電價(jià)的影響如下所示，有或沒(méi)有價(jià)值下降和間歇性成本增加。請(qǐng)注意，這里使用的平均電價(jià)代替電力平準(zhǔn)化成本，以說(shuō)明隨著市場(chǎng)份額的增加，太陽(yáng)能的價(jià)值下降。該指標(biāo)可以解釋為整年的平均市場(chǎng)價(jià)格，它將以指定的折現(xiàn)率產(chǎn)生零投資回報(bào)。太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)收到的實(shí)際電價(jià)會(huì)降低。


該圖顯示，隨著折現(xiàn)率從0％增加至15％，所需的電力價(jià)格幾乎是四倍。包含價(jià)值下降，平衡成本和電網(wǎng)成本在內(nèi)，在0％貼現(xiàn)率下將所需電價(jià)提高約60美元/兆瓦時(shí)，并且貼現(xiàn)率上升趨勢(shì)適度增加。這種影響是風(fēng)力發(fā)電的兩倍，因?yàn)樘?yáng)能的間歇性更明顯，與其他太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的相關(guān)性更高。

量化風(fēng)險(xiǎn)

接下來(lái)，將量化由間歇性引起的價(jià)值下降和成本增加的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)的影響。當(dāng)平均電價(jià)設(shè)定為60美元/兆瓦時(shí)，通過(guò)確定折扣率給出零投資回報(bào)來(lái)完成量化。然后將年度投資回報(bào)量化為貼現(xiàn)率減去2％，以解釋在工廠生命周期內(nèi)上線的新工廠的技術(shù)改進(jìn)帶來(lái)的利潤(rùn)率下降以及財(cái)務(wù)/立法成本(支付參與設(shè)立的銀行家和律師的費(fèi)用)為工廠融資)。

如下圖所示，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)對(duì)間歇性成本(藍(lán)色條)不承擔(dān)時(shí)，投資回報(bào)率略低于0％。橙色條表示對(duì)三種不同間歇效應(yīng)的敏感性。當(dāng)包括100公里的電網(wǎng)連接時(shí)，年化投資回報(bào)僅下降0.6％。當(dāng)增加值下降時(shí)，會(huì)出現(xiàn)8％的大幅下降。進(jìn)一步增加平衡成本也會(huì)產(chǎn)生很大影響，將年化投資回報(bào)率降至-13.5％。


投資回報(bào)下降的幅度在很大程度上取決于工廠整個(gè)生命周期的太陽(yáng)能發(fā)電擴(kuò)張率(灰色柱)。電網(wǎng)上的更多太陽(yáng)能將降低價(jià)值，并增加所有太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的平衡成本。太陽(yáng)能擴(kuò)張速度從每年0.5％增加到1％，使投資回報(bào)率降低了7％，而將擴(kuò)張速度進(jìn)一步提高到每年1.5％，使年回報(bào)率再降低5％。

增加的電網(wǎng)擴(kuò)展成本(黃色條)的影響較小。將所需的電網(wǎng)連接從100公里增加到500公里(從而將增加的前期成本從200美元/千瓦增加到1000美元/千瓦)只會(huì)使年度投資回報(bào)率降低2％多一點(diǎn)。

最后，綠色條顯示了平衡成本的效果。風(fēng)電市場(chǎng)份額每增加0.2美元/兆瓦時(shí)，投資回報(bào)率就會(huì)下降2.5％以上。

結(jié)論

本文量化了太陽(yáng)能間歇性對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)的巨大負(fù)面影響。這些成本最終可合理地歸因于太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的潛力為太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)投資者帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)。

即使這些間歇性影響完全被忽視，如果沒(méi)有直接補(bǔ)貼，全球平均太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生任何投資回報(bào)。然而，與往常一樣，我必須強(qiáng)調(diào)，太陽(yáng)能更有吸引力的地方。例如，由于出色的太陽(yáng)能資源和高逆變器負(fù)載率(這也將資本成本增加到約2200美元)，美國(guó)西南部可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)30％的非常令人印象深刻的容量因子。根據(jù)這些假設(shè)，年化投資回報(bào)率為2.2％(對(duì)間歇效應(yīng)不考慮)。如此高的容量因素也將顯著大大減少價(jià)值下降。

當(dāng)間歇性成本得到正確計(jì)算時(shí)，投資回報(bào)急劇下降-遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)風(fēng)電。在基本情況假設(shè)下，當(dāng)間歇性成本和價(jià)值下降計(jì)算時(shí)，年度投資回報(bào)率從-0.6％下降至-13.5％。由于太陽(yáng)能的日常生產(chǎn)周期，電池存儲(chǔ)系統(tǒng)可以緩解這種非常大的下降。未來(lái)的文章將探討這種潛在的減輕影響。

分析中最有影響力的因素是太陽(yáng)能發(fā)電率。較高的擴(kuò)張率導(dǎo)致更大的投資損失。有趣的是，這種動(dòng)態(tài)實(shí)際上降低了投資風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槿绻麅r(jià)值下降并且整合成本公平地分配給太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，那么導(dǎo)致這種風(fēng)險(xiǎn)的太陽(yáng)能市場(chǎng)份額的穩(wěn)定增長(zhǎng)將不會(huì)發(fā)生。

這強(qiáng)化了早期的觀念，即持續(xù)的太陽(yáng)能發(fā)電需要永久性的補(bǔ)貼。如果要讓太陽(yáng)能產(chǎn)生綠色倡導(dǎo)者所設(shè)想的影響，那么由于其價(jià)值下降和整合成本造成的巨大投資損失將需要在未來(lái)幾十年內(nèi)由其他經(jīng)濟(jì)部門(mén)承擔(dān)。

作者：Schalk Cloete是Sintef研究員

原標(biāo)題：光伏需補(bǔ)多少 補(bǔ)多久