为了从当下化石能源口中保持高度的能源独立以确保能源供安全,波、斯洛伐克、捷克共和国和匈牙利(斯格拉德集V4划建造容量15.6GW的新核站。核能的反以安全和对环境的面影响为由项计划。在最近的绿色和平能源组织EG)委托的一研究中,Energy Brainpool验证了能源经济点并得出以下结论:从2027年开始,一个使用可控可再生能源(cRE)的发电统给最大成本120欧元/兆瓦的核电项目,提供了一个极具争力的替代方案。

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该项目研究的主题是cRE发电系统的成本优化设计至少也要达到相同的供给安全性和独立性。为了时刻满足电力需求,这种发电系统不仅包含了风能和太阳能设备,还包含了电解装置(包括甲烷化)和天然气发电设备。与维斯格拉德跨国集团的的解决方案相比,cRE发电系统从2027年开始在很多情况下可以提供比核反应更廉价的电力。

但最紧要的事情是:核电站究竟需要花费多少?cRE发电系统到底是什么样子,它的成本又取决于什么?

站的平准化发电成本水平究竟有多高?

这项研究的总成本分析显示2016年欧洲核电项目的发电成本为87~126欧元/兆瓦时,弗拉曼维尔III核电站的实际价值在2016年被评估为126欧元/兆瓦时,2016年国家对辛克利角C核电站在119欧元/兆瓦时进行补贴。根据计划和文献数值,其成本在2016年仅为55~80欧元/兆瓦时。

单位兆瓦时的核电发电总成本主要依照以下两部分进行核算:一个是由于高昂初始投资形成的投资成本(CAPEX,见图1左侧),另一个是很低的运维成本。图1展示的资本成本范围是由计划/实际投资成本和融资结构驱动的,这包括了建设和运营的预期收益和风险溢价。2016年得到的38~100欧元/兆瓦时,这表示从初始投资成本可以得到一个很大的固定成本范围。一方面资本加权平均成本(WACC)的波动范围在7%~10%之间,另一方面是欧洲核电项目理论投资成本与当前计划的和实际项目价值的分歧较高。尽管经过理论检验的CAPEX通货膨胀调整的最大值为最大成本54欧元/兆瓦时(2016年),从法国新建核电WACC达到10%的项目Flamanville III得出的CAPEX的实际值导致了投资成本2016年已经达到了100欧元/兆瓦时。此外,运行费用为17~25欧元/兆瓦时。

换句话说:一旦建成,核电站项目是最廉价的发电技术之一。但是,初始投资的投资成本导致非常高的总体发电成本与平准化发电成本。

图1 目前基于6500小时的满负荷运行和50年寿命周期的欧洲核电站项目(NPPs)的成本组成波动范围

一个可控的可再生能源发电厂如何运作,它的成本又是多少?

V4集团核电项目的另一种选择是一种可控的可再生能源发电厂,一方面其包括例如风能和光伏发电等多样的可再生能源,另一方面其具有调度和可控特性的甲烷化和带有燃气发电设备的电解槽。这样的可再生能源发电厂具备安全的电力供应、高度的能源自主性和对气候变化影响较小的特点。可变可再生能源电站所发电力盈余被用作电解,将富集的氢气和二氧化碳制成合成气体。合成气体可以被送入气体网络和储气设施中。如果直接的可再生能源发电不能满足电力需求,多样的可用的燃气发电技术可以按需提供电力。

即使在目前的可再生能源融资条件下,而且没有四国集团的联合优化,其成本与核电也是相当的。在波兰可控可再生能源发电的平准化成本大约112欧元/兆瓦时,捷克共和国119欧元/兆瓦时,匈牙利为129欧元/兆瓦时。然而在斯洛伐克,其成本尚不清楚。由于这里几乎没有什么风力发电的经验,鉴于此最初的分析表明其成本高达167欧元/兆瓦时。

类似于这种将多余电力转化为电解气并通过欧洲气体网络配送到维斯格拉德国家里,并在国资产负债表中将其分担,其发电的平准化成本将会大幅降低。在这种情况且四个国家融资条件一致下降的前提下,其成本在2027年将会为120欧元/兆瓦时,2035年为100欧元/兆瓦时。

表2:两个选定年份的维斯格拉德国家可控可再生能源发电成本优化尺度*)由于斯洛伐克风力发电的经验十分有限,实际的风电潜力尚未充分研究,在计算中假设其具有很低的水平。

什么因素决定了可控可再生能源发电成本

为了使可控可再生能源发电设备经济最优,每个独立部件必须被量化以使整体成本达到最优。不同国家的风能和太阳能禀赋、投资条件以及技术参数都会影响量化值的大小。以欧元/兆瓦时表示的发电设备的成本因此包含两部分:

首先,以欧元/兆瓦时表示的多种可再生能源最小发电成本通过光伏和风电的安装比例的变化来计算。这种考虑国家每小时风电和太阳能潜力以及各自的技术成本的做法,并不是因为很低的风力发电成本,而是由于光伏发电成本是相似的。在一些情况下,光伏比风电更便宜。然而,风电和光伏模拟的比例导致了成本最优的直接电力消费,而不需要中间电解气存储效率的损失。可变可再生能源的平准化成本在73~90欧元/MWh的范围内波动。作为比较,根据当下的投标结果,风电和光伏发电在德国大概补贴为40~50欧元/兆瓦时,这些可再生能源电力已经非常便宜。V4国家较高的价格可以被当下不良的投资环境来解释。

其次,以欧元/兆瓦时表示的可控的额外成本靠改变最佳电解容量和确定燃气发电设备的最优成本组成部分来计算。这些额外成本很大程度上依赖于电解槽成本的递减和包括甲烷化在内的69%的效率比例假设。以欧元/兆瓦时表示的每年的具体成本从2027年到2025年将有望每年降低55%。

在政治上可控可再生能源厂的具体步是什么

可控可再生能源电厂概念的成功实施可以通过调整可变可再生能源扩张的规章制度和持续的电解技术的投资来实现。伴随技术的进一步发展,后者必须通过逐步地转变为工业系列产品来达到预期成本的下降。到目前为止,由于高资本加权平均成本(WACC),可变可再生能源在东南欧的扩张对项目规划者来说是不经济的。在一篇略显冲动的文章中,为了创立在可变可再生能源方面的投资计划安全,Agora Energiewende提出了一种基于欧盟委员会、成员国和项目规划者的契约性协议。此外,欧盟委员会宣称将会加强包含电解槽产生的合成气、再生气等存储方面的研究。另外,现有的电网连接和核电地区的可利用区域可以被用于可变可再生能源的扩张,气网应维持现状,如果必要的话应对其进行现代化改造。持续使用现有电网连接的一个例子是法国,到2018年底,将在费森海姆核电站地区建立一个300MW的光伏发电站。

在这项研究中,Energy Brainpool在维斯格拉德集团计算了可控可再生能源电力生产的平准化成本在100~120欧元/MWh,这不仅需要协调和改善各个国家的投资条件,同样也需要扩大V4国家中每个系统部分的协调与合作和共同的内部气体(合成气)市场。

[1] 资料来源:https://www.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2016/De-Risking/Agora_RES_CRF-Dialogue_WEB.pdf

[2] energate messenger of April 13, 2018

[3] energate messenger April 18, 2018