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可再生能源的成本并不高

2018-10-31 13:59:02

可再生能源的成本并不高

这一篇我们以太阳能、风能和生物质能为例,探讨利用可再生能源是否真的成本高昂的问题。希望通过介绍日本在利用可再生能源方面的一些实际做法为大家提供一些借鉴。

1.将太阳能发电与住房商品及金融商品结合

光伏发电成本正在急剧下降

提及光伏发电,很多人的反应是成本太高,根本无法取代火力发电和核电。这是一个不可否认的事实。据日本经济产业省资源能源厅电力事业分科会发布的发电成本调查数据显示:在日本,火力发电的成本是每千瓦时6至16日元、水力发电成本是每千瓦时12日元、核电成本是每千瓦时6日元与这些相比,光伏发电明显不具备成本优势,每千瓦时高达42日元。

众所周知,电价是由发电、送电和配电三项成本构成,如若发电成本占到了电价的一半,那么,过度依赖光伏发电势必加重国民负担。不过,我们认为,在评价太阳能电池的成本时,需要留意以下两点。

一是,太阳能电池的成本正在逐年发生变化。

目前,世界各国尤其是日本的光伏发电技术的研发仍在不断攻坚。据日本经济产业省和新能源产业技术开发机构(NEDO)设想的技术发展路线图显示,在未来十年里,太阳能发电的成本估计会降至每千瓦时14 日元左右。

太阳能发电的单价的计算公式是:太阳光发电系统/(太阳能发电系统的全年发电量使用寿命)。这其中,全年发电量是由日照条件决定的。离赤道越近发电量越多,即使是相同的太阳能发电系统,在日照条件好的地方,发电成本就便宜。日本的情况是,功率为1kW的太阳能发电机的全年发电量大约为1000千瓦时,不管是九州还是北海道差别不大。因此,左右发电成本的就是太阳能发电系统的单价了。

目前日本的太阳能发电系统单价为50至60万日元/千瓦时,而据说美国太阳能公司的兆瓦级光伏发电的标准化生产线的生产单价已经达到了每瓦1美元换算成日元的话,也就是每千瓦时8万多日元。近几年,中国的太阳能电池生产商的市场份额急剧扩大,生产成本将会降到跟美国太阳能相当的水平;日本厂家也就很难独善其身,这样要素进一步推动光伏发电成本的降低。

二是,应该比较光伏的发电成本单价与电力零售价格。

一般来说,火力发电的成本为每千瓦时6日元左右,商业用电价为每千瓦时13日元左右,家庭用电价为每千瓦时24日元。像光伏发电这样,如果在家庭得到很好的应用,具有比较良好的经济合理性。没有充分考虑光伏发电的特性加以灵活运用,而只是将其同传统燃料比较而得出结论证明其成本高,简直是荒谬之举。

住宅安装的太阳能发电属于自发自用,其成本的比较对象应该是家庭用电价,即每千瓦时24日元。对于这一价格,或许有人会说自家发电中有一部分剩余电量会卖给电力公司,完全按照每千瓦时24日元计算不严谨。但是,我们知道,光伏自家发电的剩余电力上时,并非接到高压电而是在一般家庭利用的低压配电系统内传输,考虑到这些实际情况,笔者认为,光伏发电与火电、水电、核能的电价并不具备可比性。

太阳能发电更适合新建住宅

现在的太阳能发电系统的成本约为50至60万日元/千瓦时,电池板的成本约占一半,其余的1/4为功率调节等附属设备,1/4为施工费用。如果采用屋顶一体型发电系统,跟新建住宅一起施工的话,施工的成本几乎为零。此外,若将光伏系统成本与住宅捆绑使用长期分期付款,则每月节约的电费还能抵消部分成本。

假设在新建住宅安装3千瓦的光伏发电系统,系统的成本为每千瓦60万日元,去掉施工费用后为每千瓦45万日元。按3%的年利率计算,将光伏系统成本同住宅一起分摊到30年贷款中,那么光伏部分每年需偿还7万日元。另一方面,3千瓦光伏发电系统年发电量约为3000千瓦时,按家庭电价每千瓦时24日元计算,每年可获得72000日元的发电收入。银行还贷金额和发电收入基本相当。若将剩余的电力按照固定价格制度卖给电力公司,所获得收入可能超出光伏部分还款金额。

综上所述,如果将光伏发电与新建住宅同时建设并捆绑申请房贷,可以将光伏发电的成本降为零。此外,随着今后光伏发电效率的进一步提高,可获得的发电收入还有可能帮助减少住宅贷款的负担。

2.北海道和东北地区的大型风力发电场

北海道是风力资源的宝库

风力发电的成本为每千瓦时十几日元,是现在成本竞争力的可再生能源。由于大型风力发电厂不能像光伏发电一样在我们的住宅周边利用,同火力和核能发电一样,需要建设在远离用户的地方并通过输配电,将电力输送给用户。因此,风力发电的发电成本必须与零售电价作比较。

风力发电的发电量与风车的叶片半径的平方以及风速的3次方成正比。施工成本与叶片的半径成正比。因此,要想提高风力发电项目的可行性,将更大的风车放置在风更大的地方是个关键。除此之外,要想降低每台风车送变电设备的成本以及维护管理成本,将更多的风车集中到一起建立风力发电场效果很好。

日本的风力资源大部分集中在北海道、东北和九州地区,尤其是北海道。一般来说,风速7米以上是风力发电项目的重要前提条件。按照这样的条件,北海道大概可以设置的容量为5200万千瓦,这几乎相当于日本电力公司东京电力的发电设备总量。其次,东北地区为4600万千瓦;九州约为2600万千瓦。如果能够充分利用这些资源,基本上可以满足当地电力需求的一大半。如果土地条件允许,可以建设大型风力发电场,可以进一步降低成本。

欧洲的风况与北海道条件类似。在欧洲,风力发电基地的设备单价在每千瓦17万日元。按照年25%的运转率,使用年限17年,年利率3%计算,发1度电的成本大约为8日元,这与天然气、火力发电等发电基本相当,十分具有竞争力。

将北海道和东北风电输送到东京周边地区

目前,日本北海道和东北地区的风力资源并未得到很好的利用。这主要是因为,将大量的风电传输到当地的电会给电造成不稳定性。众所周知,日本国内有9大电力公司,这9大公司各司其职,为各自区域内提供电力需求。而且9大电力公司之间并没有形成联的形式。风力发电所产生的电能功率极不稳定,而日本的电又不是全国联,当地电力的需求规模较小,电无法调节这种不稳定性。

如果日本国内能够建立起覆盖全国的输配电,北海道和东北地区的风电就很容易输送至东京及附近周边等首都圈区域。加之,考虑到各地风况的差异,如果建立起覆盖全国的输配电,使风电在更广阔的区域范围内上形成均一化的效果,则可降低风力发电功率变动的幅度,保证电力系统的运行更加稳定。

除此之外,近来越来越先进的气象预测技术也可以帮助降低风电预测的误差,更容易调节风电电量,这样可以节省大量的蓄电池成本。

3.生物质能源同现有燃料的混合利用

关键是气化和混合利用

降低生物质能源成本的关键在于气化和混合利用。

比起高温发酵等形式,将生物质资源气化的效率很高。但是,同液体燃料相比,燃气在搬运和流通过程的成本要高出许多。此外,使用生物质气体发电,需要专门的设备,这也是成本增加的一大原因。供给不稳定的原因也是妨碍生物质能源成为基础能源的一大原因。

要解决上述问题,笔者认为必须充分利用现有的天然气基础设施。例如,坐落在东京郊区的东京超级生态城中有一家叫生物能源的公司,这家公司从食品垃圾中提炼精致生物质燃气,销售给东京燃气公司,东京燃气收购生物质燃气将其注入城市燃气管道。从笔者的经验看,依靠垃圾及家畜粪便提炼精致的生物质气体,除去硫化氢及二氧化碳以后,可以生成95%左右的沼气,单价约为每立米70日元,与LNG成本处于同一水平。在燃料费高涨的今天,可以说生物质燃气是一种具有相当竞争力的燃料。

重视生物质能的开发和利用

气化有容易混合的优势。首先是在生成燃气的过程中可以完成混合。例如,在家畜粪便中加入废弃的农作物垃圾,可以增加燃气的产量。这样,不仅可以提高生物质燃气量的稳定性,同时可以降农作物垃圾的处理费用。此外,由于燃气本身非常容易混合,因此即便是生物质燃气热量不稳定,也能够通过天然气或空气调节保证燃气热量的稳定。

上述生物能源公司还有一个事例回收污水处理厂排放的气体,将其精致提炼为生物质燃气,然后将其混合进入城市燃气管道中。生物能源公司向燃气公司出售燃气的收入来回收成本。

同样的道理:林业部门产生的生物质能源,可以利用气化的方法制成燃气,也可以将废弃的木材垃圾做成木屑燃料利用在燃煤锅炉里,这些都不需要特殊的技术和设备。

从理论上讲,如上所述依靠改进使用方法,可将生物质能源的成本竞争力拉升到和传统能源相当的水平。但地方政府如何制定利用生物质能的方针,以及如何同既有的基础设施相关部门建立协调机制,是保证生物质能源利用成功的关键。

下一次介绍日本可再生能源方面产业方面的事例。

作者简历

◆姓名:王婷

◆职务:株式会社日本综合研究所创发战略中心 主任研究员

日综(上海)投资咨询有限公司北京分公司 总经理

◆研究领域:

中日环保能源相关政策及产业方向、环保低碳城市建设研究、企业的海外投资咨询等

◆经历:

1993年、毕业于北京大学

1998年、在东京大学完成硕士课程

2000年至2001年、美国哈佛大学费正清中国研究中心客座研究员

2002年、攻读完东京大学博士课程后进入株式会社日本综合研究所工作

现阶段供职于日综(上海)投资咨询有限公司

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