可再生能源發(fā)電成本已與火電比肩！

　　世界性的可再生能源成本已急速下降，可再生能源“貴”的常識正在成為歷史。本文介紹大規(guī)模風力發(fā)電廠和百萬瓦級光伏電站接連投入運轉(zhuǎn)的美國，其低成本之低很具有沖擊性。

　　在日本仍被視為“成本高”

　　在日本，在討論可再生能源的時候，依然是把成本高作為前提。官方最近一次重新審視發(fā)電成本要追溯到2011年舉辦的成本等檢驗委員會，發(fā)表的時間為同年12月。

　　當時得出的成本水平大體成了固定價格收購制度(FIT)成本的前提。收購價格在發(fā)電成本的基礎上，加上了內(nèi)部收益率(IRR)和系統(tǒng)接入成本。成本委員會的結論顯示(2010年版本)，每kWh電能的成本，核能為8.9日元(下限)，煤炭為9.5日元，LNG為10.7日元，地面風力為9.9～17.3日元，百萬光伏為30.1～45.8日元。按照FIT的條件，光伏發(fā)電的收購價格雖然從40日元降到了32日元，但其他條件基本未變，成本委員會的估算依然適用。

　　但是，在海外條件好的地方，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了價格低得驚人的長期購電協(xié)議(PPA：Power Purchase Agreement)。以美國1kWh的協(xié)議價格為例。風力發(fā)電的最低價格為2.5美分，3美分左右的協(xié)議在不斷涌現(xiàn)。光伏發(fā)電也出現(xiàn)了期間25年、價格不到7美分的協(xié)議。這已經(jīng)達到了比火力、核能大規(guī)模發(fā)電還低，至少也與之齊平的水平?？紤]到減稅的因素，實際會略高，即使如此，價格依然很低。

　　在風力重鎮(zhèn)德克薩斯州，3美分是一般水平

　　在以風力開發(fā)量稱雄美國的德克薩斯，1kWh3美分左右的PPA已是一般水平，甚至有創(chuàng)2.5美分紀錄的例子。即使考慮到聯(lián)邦政府按照發(fā)電量實施的減稅措施PTC(Product Tax Credit)，也就是在10年內(nèi)優(yōu)惠2.2美分，在最初的10年，價格也僅為5美分左右?？紤]到整個協(xié)議期，價格還要更低。

　　除了大規(guī)模項目的規(guī)模效益，這里還擁有得天獨厚的風況條件。其設備利用率(容量因子)高達4～5成。這樣的成本水平與火力發(fā)電相比也具有競爭力。在頁巖氣革命把天然氣價格拉低到歷史低點的情況下，3美分左右的成本，再加上3美分的設備相關成本，至少在新投資領域，風力發(fā)電具有競爭力。在德克薩斯和中西部，決定建設火力發(fā)電反而需要勇氣。

　　風車的技術革新日新月異，再考慮到天然氣價格的上漲和碳價補助，風力發(fā)電更是如虎添翼。最近，風力發(fā)電采用的技術，很多都能以相同的風速，獲得更多的發(fā)電量。比方說，在每架風車上安裝蓄電池，可相應于風況快速調(diào)整葉片角度(間距)，通過延長葉片降低發(fā)電對風速的要求，以及根據(jù)天氣預報和電網(wǎng)流量情況，優(yōu)化控制輸出功率的軟件技術等。

　　美國是總輸出功率高達6100萬kW的風力發(fā)電大國(截至2013年12月底)，而德克薩斯州擁有1240萬kW，在全美首屈一指(資料1)。

　　資料1.美國的風力發(fā)電設置量(2013年12月　累計)

　　該州計劃建設風力發(fā)電2200萬kW，正在建設的容量超過700萬kW。2013年底，該州耗時6年、投資68億美元建設的輸電線全線開通，為設置1850萬kW創(chuàng)造了條件。州內(nèi)現(xiàn)在的風力發(fā)電比例達到了10%。從2008年的4.9%，5年內(nèi)增加到了原來的兩倍。

　　巴菲特斷定“風力最便宜”

　　如此令人驚訝的低成本不只出現(xiàn)在德克薩斯。在擁有廣闊平原的中西部，大型風力發(fā)電廠正在如雨后春筍般涌現(xiàn)。因為這里風況好，而且系統(tǒng)與東海岸的巨大電力市場相連。奧巴馬政府的綠色新政考慮到了這條“風道”。在風道之上，坐落著許多預計要裁員和關閉的汽車、煤炭火力發(fā)電企業(yè)，風力發(fā)電在承接雇用上也成為了眾望所歸。風車制造屬于旋轉(zhuǎn)式的機械產(chǎn)業(yè)，相關設備將供應給發(fā)電公司。

　　稀世罕有的投資家沃倫·巴菲特斷定“風力發(fā)電最便宜”。2013年12月，巴菲特執(zhí)掌的能源開發(fā)公司“中美能源公司”(MidAmerican Energy)與西門子簽訂了10億美元的風力發(fā)電設備采購協(xié)議。而在此之前，巴菲特曾明言要在愛荷華州投資20億美元進行風力開發(fā)，至此，其中的2分之1已經(jīng)兌現(xiàn)。該州州長布蘭斯塔德稱贊這次的風力項目是“愛荷華州有史以來最大的經(jīng)濟活動”。而且，西門子的風車工廠地處該州，還有望起到拉動就業(yè)的效果。

　　巴菲特高度評價風力的成本競爭力，認為風力是取代老化的煤炭火力的最佳選擇。而投資風力的摩根士丹利(Morgan Stanley)也在2013年11月舉辦的研討會上，高度評價了風力發(fā)電在中西部地區(qū)的成本競爭力。在當?shù)夭环υO備利用率超過50%的項目，其長期協(xié)議單價有望達到2.5美分。

　　奧斯汀市的光伏發(fā)電步入新階段

　　德克薩斯州州府奧斯汀市有民營電力公司“奧斯汀能源”(Austin Energy)。該公司鑄就了光伏發(fā)電史上一座輝煌的里程碑。

　　該公司將在25年中，以1kWh低于5美分的價格向SunEdison購買15萬kW的光伏電力。對于這一交易，在3月7日的《奧斯汀美國政治家報》(Austin American-Statesman)報道后，3月10日的Greentech Media也作了跟進。下面，筆者基于二者的報道，結合自己的感想，介紹該交易的情況。

　　奧斯汀市為應對氣候變暖及穩(wěn)定采購低成本電源，提出了大幅擴增可再生能源采購的目標。到2016年，要把可再生能源在發(fā)電量中所占的比例提高到35%?，F(xiàn)在，以風力為中心，這一比例已經(jīng)達到了25%。該市已經(jīng)簽訂了85萬kW的風力發(fā)電購買協(xié)議。

　　除此之外，該市還制定了在2020年之前，使光伏發(fā)電的使用量達到20萬kW的目標，光伏發(fā)電活躍的舞臺今后將越來越多。采用風力的一個目的是替代煤炭火力，而光伏發(fā)電更大意義上則是確保峰值功率。現(xiàn)在，該市的電力需求不斷增大，高峰時的系統(tǒng)受到的限制也越來越大。

　　略低于5美分的價格水平并非是一時性的。響應奧斯汀市征集的企業(yè)有30家左右，其中大多數(shù)與SunEdison相比毫不遜色。也就是說，SunEdison并不是冒著虧本的風險提出這樣條件的。

　　條件中包含了聯(lián)邦政府的免稅措施。光伏發(fā)電的代表性援助措施中有一項是30%的投資減稅(ITC：Investment Tax Credit)，一般都會利用。另外，還可以選擇在10年內(nèi)享受2.2美分/kWh優(yōu)惠的PTC。ITC適用的項目費用有限，不同項目的適用范圍各異。適用范圍是總項目費用的80%時，去掉補助的成本為6.6美分。而選擇PTC的話，成本約為5.6美分。

　　能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的理由

　　成本為何這么低?這里面當然有光伏發(fā)電系統(tǒng)成本降低的原因，作為買方的奧斯汀能源也是一大因素。該公司的財務內(nèi)容嚴謹詳實，評級也比較高。能夠享受大規(guī)模協(xié)議的規(guī)模效益。協(xié)議在最初預定的5萬kW的基礎上追加10萬kW，共計15萬kW。交易相關者指出，規(guī)模效益在削減財務費用方面特別有效。

　　一般來說，金融機構會策劃出整合風險評估與減稅等政策支援的金融商品。隨著光伏發(fā)電項目相關數(shù)據(jù)的累積，風險評估變得容易，如果規(guī)模夠大，審查成本也會隨之降低。要想讓可再生能源項目的成本降低，壓縮財務成本是一種有效的辦法。因為在超長期協(xié)議中，財務成本所占的比例會增大。

　　另外，為了避免在與其他地區(qū)的采購競爭中處于劣勢，奧斯汀市公布了每種電源的的采購條件，也就是采購成本的范圍(資料2)。

　　風力為2.8～5.5美分，光伏發(fā)電為4.5～5.5美分，木質(zhì)生物質(zhì)為9～16美分，天然氣為7美分，煤炭為10美分，核能為13美分。其中，可再生能源是長期協(xié)議價格，而火力和核能可認為是參考了電力交易市場的采購價格。在夏季，因為市場價格飆升，所以均價較高。采取夏季峰值對策的誘因也會提高。這時，適合峰值的光伏發(fā)電和消費錯峰將發(fā)揮出效果。光伏發(fā)電的價格如今已經(jīng)降低到了2009年的1/3左右。

　　奧斯汀市以30年的平均成本來作判斷。此時，到20年后，燃料成本為零的可再生能源完成了折舊，優(yōu)勢還將更大。德克薩斯州的電力系統(tǒng)是獨立的，因此該州的能源環(huán)境可產(chǎn)生影響。雖說其風力、光伏發(fā)電的條件在美國國內(nèi)都算很好，但因是電力自由化的先進州，一級市場發(fā)達，所以剩余電力并不算多?？偠灾?，是市場原理在發(fā)揮作用。

　　縱觀整個德克薩斯州，供應的擴大沒能趕上需求的不斷增長，豐富的光伏發(fā)電除了用于峰值之外，其發(fā)電量也開始受到期待。在該州，光伏發(fā)電的規(guī)模今后無疑還會越來越大。日照時間長、適用面積遼闊的德克薩斯也有其獨有的優(yōu)勢。如上所述，德克薩斯風力發(fā)電的建設量一騎絕塵，占到了全美的20%，而光伏發(fā)電雖然潛力巨大，但其占比卻不太顯眼(2013年度的累計排名名列第八)。

　　該州發(fā)展光伏發(fā)電項目的開端，是2013年12月在圣安東尼奧市內(nèi)開發(fā)的4萬kW光伏電站。在該處建設的容量最終將達到40萬kW。奧斯汀這一可以稱之為史無前例的協(xié)議，將會對德克薩斯州的電力采購思路產(chǎn)生巨大的影響。

　　第一太陽能的協(xié)議價格兩年減半

　　在奧斯汀市的采購案之前，最便宜的協(xié)議應該是第一太陽能與新墨西哥州的阿爾帕索電力(El Paso Electric)簽訂的協(xié)議：輸出功率為5萬kW，期限為25年，價格為5.79美分/kWh。在2013年1月公開后，因為價格破天荒地跌破了6美分而成了人們關注的焦點。適用該價格的發(fā)電站是第一太陽能從2011年開始開發(fā)的Macho Springs Solar Project，與之前投入運營的兩個項目相比，價格不到后者的1/2(兩個項目的價格高于12美分)。

　　但是，其成本除了聯(lián)邦政府的ITC，還包含了地方府提供的PTC。與之相比，奧斯汀的5美分雖然不包括地方政府的PTC，但推測該項目滿足該業(yè)務的采納條件，因此其價格還要更低。

　　2013年1月是美國前能源部部長朱棣文宣布辭職的時候。朱棣文在最后一封信中，回顧了任期內(nèi)的點點滴滴，最先提到的便是光伏發(fā)電的成果。

　　前能源部長朱棣文引以為傲的成果

　　信中寫道：2011年開始的太陽能計劃提出的目標，是到2020年，使發(fā)電站規(guī)模的項目的建設費用降低到1美元/瓦以下，使生命周期的能源成本(LCOE：Levelized Cost of Energy)降低到1kWh6美分以下。這一水平低于煤炭和燃氣，與頁巖氣相同。產(chǎn)業(yè)界最初是半信半疑，直到最近，越來越多的人開始相信這個目標能夠?qū)崿F(xiàn)。

　　第一太陽能經(jīng)營的業(yè)務，是利用低成本高效率的化合物半導體碲化鎘制造薄膜模塊，該公司長年致力于壓縮成本、提高效率等計劃，享有上佳的口碑。但是，隨著中國制造商推行量產(chǎn)戰(zhàn)略，供需平衡被打破，模塊的價格大幅下跌，受此影響，該公司的股價也出現(xiàn)了暴跌。面對這樣的局面，該公司積極采取行動，向下游拓展業(yè)務范圍，特別是發(fā)電站的建設和運營，在擴大收益機會的同時，第一時間推行了壓縮總體成本的業(yè)務模式。其效果已經(jīng)顯現(xiàn)。隨著系統(tǒng)成本的穩(wěn)步下降，該公司的收益開始回升，一落千丈的股價也已經(jīng)回暖(資料3)。

　　與第一太陽能的新墨西哥業(yè)務相比，前面提到的奧斯汀的事例成本更低，在其基礎上又向前邁進了一步。除此之外，低成本的協(xié)議還有許多。2013年底，有報道稱，科羅拉多州的實力派電力公司ExcelEnergy簽訂了低于6美分的協(xié)議。另外，在起步較晚的東海岸，光伏發(fā)電也在逐漸普及。北卡羅來納州最近出現(xiàn)了低于7美分的PPA，由此可見，建設低成本光伏電站的潮流已經(jīng)擴大到了美國全國。

　　此文介紹了可再生能源發(fā)電成本驟降、正在逐漸鞏固主要電源地位的情況。在今后，隨著屋頂光伏發(fā)電的激增，光伏發(fā)電預計還將繼續(xù)快速增加。不只是美國，至少對于最近的項目，成本高將不再是探討可再生能源的前提條件。

　　但是，會因天氣變動的可再生能源發(fā)電究竟能夠普及到怎樣的程度?按照過去的常識，受到系統(tǒng)的限制，可再生能源在達到一定的規(guī)模后，將很難繼續(xù)普及，成本也將居高不下。最近，IEA和歐美正在認真探討這一問題，其中也出現(xiàn)了“不用增加太多的成本，也能使可再生能源得到廣泛普及”論調(diào)。對此，筆者將另文介紹。