光伏需補多少補多久

　　本文亮點

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

　　說明了折現(xiàn)率對平均成本的巨大影響。

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

　　如果太陽能市場份額在整個電廠壽命期間每年增加1％，則年化投資回報率將大幅下降13％。

　　這種投資風(fēng)險并不像看起來那么大，因為如果不保護(hù)太陽能發(fā)電機免受其價值下降和整合成本的影響，導(dǎo)致這些負(fù)收益的太陽能市場份額的穩(wěn)定增長將永遠(yuǎn)不會發(fā)生。

　　簡介

　　一個以前的文章中提供的涉及幾大主流能源方案的風(fēng)險一些定性的討論。繼之前關(guān)于陸上風(fēng)能和核能的文章之后，接下來的三篇文章將對公用事業(yè)規(guī)模的太陽能光伏，天然氣和煤炭的風(fēng)險進(jìn)行定量分析。將針對典型的發(fā)達(dá)國家情景進(jìn)行分析。發(fā)展中國家的技術(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)，并將量化它們對結(jié)果的影響。這將使讀者有機會在他們認(rèn)為最合適的假設(shè)下清楚地看到風(fēng)險的量化影響。

　　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)太陽能光伏發(fā)電，其后的運營期限為工廠盈利或最長40年。投資在第一年進(jìn)行，然后是每年從電力銷售收入和支付運營和維護(hù)（O＆M）成本。

　　資本成本為1800美元/千瓦。在調(diào)整購買力平價時，這被認(rèn)為是一個很好的全球平均值。運營和維護(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60美元/ MWh和容量系數(shù)18％的電力銷售產(chǎn)生的年度現(xiàn)金流量如下所示。電廠績效的線性下降清晰可見，以及O＆M的線性增長（盡管O＆M成本相對較?。Ｄ孀兤鞲鼡Q成本也值得注意。請注意，根據(jù)BP數(shù)據(jù)，18％的容量因子被選擇為在過去4年中徘徊在15％左右的全球平均值旁邊是樂觀的。

　　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美元投資沒有貼現(xiàn)時28年回收（貼現(xiàn)率為0％）。當(dāng)貼現(xiàn)率為1.4％時，凈投資回報率為零。換句話說，如果折現(xiàn)率設(shè)定為1.4％，這種分析將返回一個平準(zhǔn)的60 $ /兆瓦時的電力成本。在更現(xiàn)實的8％貼現(xiàn)率下，初始投資無法收回。

　　隨后，包括價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)太陽能發(fā)電場與消費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)能市場份額直接相關(guān)，每增加一個百分點的市場份額就增加0.3美元/兆瓦時。這大約是德國當(dāng)前平衡成本的一半。

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

　　風(fēng)能和太陽能的價值因數(shù)（對于具有恒定輸出的發(fā)電機而言，價值因數(shù)為1）取決于它們各自的市場份額（來源）。

　　當(dāng)這些假設(shè)應(yīng)用于太陽能市場份額為2％（當(dāng)前全球平均值）并且每年增加1％（最多為40％）時建造的電廠時，會產(chǎn)生以下年度現(xiàn)金流量。收入下降越快（價值下降造成的）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開始虧損。

　　貼現(xiàn)率的影響

　　折現(xiàn)率對所需平均電價的影響如下所示，有或沒有價值下降和間歇性成本增加。請注意，這里使用的平均電價代替電力平準(zhǔn)化成本，以說明隨著市場份額的增加，太陽能的價值下降。該指標(biāo)可以解釋為整年的平均市場價格，它將以指定的折現(xiàn)率產(chǎn)生零投資回報。太陽能發(fā)電場收到的實際電價會降低。

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

　　量化風(fēng)險

　　接下來，將量化由間歇性引起的價值下降和成本增加的責(zé)任風(fēng)險的影響。當(dāng)平均電價設(shè)定為60美元/兆瓦時，通過確定折扣率給出零投資回報來完成量化。然后將年度投資回報量化為貼現(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)帶來的利潤率下降以及財務(wù)/立法成本（支付參與設(shè)立的銀行家和律師的費用）為工廠融資）。

　　如下圖所示，當(dāng)太陽能發(fā)電場對間歇性成本（藍(lán)色條）不承擔(dān)時，投資回報率略低于0％。橙色條表示對三種不同間歇效應(yīng)的敏感性。當(dāng)包括100公里的電網(wǎng)連接時，年化投資回報僅下降0.6％。當(dāng)增加值下降時，會出現(xiàn)8％的大幅下降。進(jìn)一步增加平衡成本也會產(chǎn)生很大影響，將年化投資回報率降至-13.5％。

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

　　增加的電網(wǎng)擴展成本（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）只會使年度投資回報率降低2％多一點。

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

　　結(jié)論

　　本文量化了太陽能間歇性對項目經(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能發(fā)電機的潛力為太陽能農(nóng)場投資者帶來了巨大風(fēng)險。

　　即使這些間歇性影響完全被忽視，如果沒有直接補貼，全球平均太陽能發(fā)電場也不會產(chǎn)生任何投資回報。然而，與往常一樣，我必須強調(diào)，太陽能更有吸引力的地方。例如，由于出色的太陽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），美國西南部可以實現(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)，年化投資回報率為2.2％（對間歇效應(yīng)不考慮）。如此高的容量因素也將顯著大大減少價值下降。

　　當(dāng)間歇性成本得到正確計算時，投資回報急劇下降-遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過風(fēng)電。在基本情況假設(shè)下，當(dāng)間歇性成本和價值下降計算時，年度投資回報率從-0.6％下降至-13.5％。由于太陽能的日常生產(chǎn)周期，電池存儲系統(tǒng)可以緩解這種非常大的下降。未來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能發(fā)電率。較高的擴張率導(dǎo)致更大的投資損失。有趣的是，這種動態(tài)實際上降低了投資風(fēng)險，因為如果價值下降并且整合成本公平地分配給太陽能發(fā)電機，那么導(dǎo)致這種風(fēng)險的太陽能市場份額的穩(wěn)定增長將不會發(fā)生。

　　這強化了早期的觀念，即持續(xù)的太陽能發(fā)電需要永久性的補貼。如果要讓太陽能產(chǎn)生綠色倡導(dǎo)者所設(shè)想的影響，那么由于其價值下降和整合成本造成的巨大投資損失將需要在未來幾十年內(nèi)由其他經(jīng)濟(jì)部門承擔(dān)。（作者：Schalk Cloete是Sintef研究員）