在平準(zhǔn)化度電成本LCOE存在明顯缺陷的情況下，新的評(píng)價(jià)體系需要被我們重視起來。

國際能源署引入平準(zhǔn)化度電成本（levelised cost of electricity，以下簡稱為LCOE）之后，被國內(nèi)部分研究機(jī)構(gòu)與學(xué)者奉為經(jīng)典，并經(jīng)常用來比較風(fēng)、光等可再生能源與煤電、氣電和核電等傳統(tǒng)電源之間的經(jīng)濟(jì)性。

然而，國際能源署發(fā)現(xiàn)用LCOE評(píng)價(jià)各類發(fā)電技術(shù)存在明顯不足，并引入了VALCOE這個(gè)新的評(píng)估指標(biāo)，但國內(nèi)卻鮮有報(bào)道。本文意在探討LCOE與VALCOE之間的差異，為國內(nèi)決策者、研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者提供一個(gè)全新的角度和思路。

LCOE存在明顯不足

多年來，各國政策制訂者、科研人員和發(fā)電商常用LCOE來衡量各類發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與成本。LCOE通常被認(rèn)為是全生命周期內(nèi)可變和固定成本（包括建造、融資、燃料、維護(hù)和稅收等）之和除以項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的發(fā)電量。

然而，隨著風(fēng)光等間歇性發(fā)電電源的不斷增加，讓一個(gè)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行所付出的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過LCOE所包含的內(nèi)容。舉例而言，在一個(gè)具有高比例太陽能的電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)需要購買額外的發(fā)電能力以應(yīng)對太陽落山之后的高峰負(fù)荷需求。此外，電網(wǎng)還需要黑啟動(dòng)、調(diào)峰和調(diào)頻等靈活性來維持電力系統(tǒng)的可靠性。但上述成本并沒有被LCOE所包含。

為了消納更的可再生能源，電網(wǎng)和具備調(diào)壓、調(diào)峰、調(diào)頻和黑啟動(dòng)等具有保障電網(wǎng)安全功能的傳統(tǒng)電源承擔(dān)了上述成本?？稍偕茉措m然是綠色清潔能源，但沒有承擔(dān)傳統(tǒng)電源所具備的保障電網(wǎng)安全、全天候保障客戶用電需求等核心功能。單單對比不同發(fā)電技術(shù)的LCOE顯然以偏概全，應(yīng)當(dāng)放在整個(gè)電力系統(tǒng)中考慮才不會(huì)犯管中窺豹、盲人摸象的錯(cuò)誤。

在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)中，燃煤火電等傳統(tǒng)電源的供電穩(wěn)定性不僅不會(huì)隨天氣情況的變化而發(fā)生巨大波動(dòng)，而且自帶能夠提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)能力，尤其是可以為電力系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以保護(hù)電網(wǎng)安全。但在間歇性、波動(dòng)性極強(qiáng)的風(fēng)光等可再生能源大比例接入電力系統(tǒng)之后，給電網(wǎng)帶來了巨大的干擾和負(fù)面影響，不僅對電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行帶來了巨大的風(fēng)險(xiǎn)，更重要的是，無法在負(fù)荷高峰期提供相應(yīng)的頂峰容量。這就是在極端天氣情況下或者冬夏雙峰時(shí)期全國各省缺電斷電事件頻發(fā)的重要因素。

由于可再生能源的間歇性、波動(dòng)性、不可預(yù)測性以及反調(diào)峰性，給電網(wǎng)帶來了極大的安全隱患。在負(fù)荷高峰期，如夏季晚間高峰負(fù)荷期，極熱無風(fēng)，夜間無光，風(fēng)光均不能出力，更無法互補(bǔ)，此時(shí)此刻風(fēng)光互補(bǔ)就是個(gè)偽命題。冬季負(fù)荷高峰期，寒潮或者極寒天氣（東北和湖南江西等省區(qū)近年均出現(xiàn)過類似情況），風(fēng)機(jī)葉片受凝凍無法正常運(yùn)行，夜晚無光，風(fēng)光又都無法出力，彼時(shí)彼刻風(fēng)光互補(bǔ)還是個(gè)偽命題。

綜上，在最需要出力的關(guān)鍵時(shí)刻，如冬夏雙峰，風(fēng)光等隨機(jī)性電源的反調(diào)峰性造成頂峰負(fù)荷只能依靠燃煤火電、氣電和核電等傳統(tǒng)可靠電源。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電力供應(yīng)的可靠性與安全性均由電網(wǎng)和傳統(tǒng)電源共同承擔(dān)。在新型電力系統(tǒng)中，靠天吃飯的可再生能源無法、無力保障電力供應(yīng)的可靠性與安全性。

VALCOE的優(yōu)點(diǎn)

基于上述原因，國際能源署（以下簡稱為IEA）于2018年引入新的指標(biāo)價(jià)值調(diào)整后的平準(zhǔn)化度電成本（value-adjusted levelised cost of electricity，以下簡稱為VALCOE）來反映因技術(shù)選擇有關(guān)的完全度電成本。VALCOE用來完整評(píng)估不同形式的可再生能源和化石燃料發(fā)電技術(shù)的相對競爭力，不僅需要考慮各類發(fā)電技術(shù)的成本，還要考慮它的價(jià)值。這個(gè)新指標(biāo)涵蓋了不同發(fā)電技術(shù)下對電網(wǎng)系統(tǒng)的整體影響因素。

VALCOE建立在LCOE之上，還增加了衡量電網(wǎng)系統(tǒng)價(jià)值的三個(gè)維度指標(biāo)，一是能量，二是靈活性，三是容量。電力供應(yīng)的可靠性和安全性正是由能量、容量和靈活性這三個(gè)指標(biāo)來衡量。在對所有發(fā)電技術(shù)按能量、靈活性和容量等三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整后，VALCOE為評(píng)估該種發(fā)電技術(shù)的競爭力提供了一個(gè)更為科學(xué)的評(píng)判基準(zhǔn)，數(shù)值最低的技術(shù)就是最具競爭力的技術(shù)。

能量指標(biāo)是衡量為滿足電力需求而提供的能源。一般來說，當(dāng)電力需求增加時(shí)(即電力供應(yīng)稀缺時(shí))，能量價(jià)值就會(huì)上升;當(dāng)能源需求減少時(shí)(即相對于電力需求而言，電力供給更充裕時(shí))，能量價(jià)值就會(huì)降低。

因此，在最需要的時(shí)候提供可靠供應(yīng)的技術(shù)獲得相對較高的能量值。為了計(jì)算不同技術(shù)的能量價(jià)值，IEA在其世界能源模型中對選定地區(qū)的電力需求和供應(yīng)的分時(shí)平衡進(jìn)行了模擬，使用了按場景預(yù)測的裝機(jī)容量。

在歐盟的2030年新政策情景方式下，IEA預(yù)測其電力需求、滿足需求的電力來源的組合以及由此產(chǎn)生的邊際批發(fā)市場價(jià)格在一天內(nèi)每小時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯著波動(dòng)，匯總后再計(jì)算其年平均值，即全年的平均價(jià)格($/MWh)。

測算結(jié)果顯示，2030年歐盟燃煤和燃?xì)獍l(fā)電廠的年平均能量價(jià)值最高，遠(yuǎn)高于年平均批發(fā)市場價(jià)格，核電基本持平，風(fēng)電和光伏則遠(yuǎn)低于年平均批發(fā)市場價(jià)格。結(jié)論表明，燃煤電廠等傳統(tǒng)電源的能量價(jià)值遠(yuǎn)高于風(fēng)電和光伏等可再生能源。能量指標(biāo)也反映出煤電和氣電等常規(guī)電源在需要時(shí)隨時(shí)可用的基本常識(shí)。

能量指標(biāo)衡量不同發(fā)電技術(shù)的價(jià)值。能量價(jià)值以基準(zhǔn)年當(dāng)?shù)孛啃r(shí)的批發(fā)價(jià)為基礎(chǔ)，通過分時(shí)調(diào)度，折算為年平均發(fā)電成本。根據(jù)系統(tǒng)平均電價(jià)和每種技術(shù)產(chǎn)生的平均電價(jià)之間的差額。能量這個(gè)指標(biāo)衡量的是該種技術(shù)產(chǎn)生的電力價(jià)值，能夠在高電價(jià)情況下發(fā)電的技術(shù)都具有低VALCOE。

靈活性值指標(biāo)包括電力系統(tǒng)所需的各類輔助服務(wù)，如一次和二次調(diào)頻、儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。靈活性指標(biāo)反映了這項(xiàng)技術(shù)的靈活性。靈活性這個(gè)指標(biāo)衡量這種技術(shù)在系統(tǒng)中的快速響應(yīng)能力。能夠快速響應(yīng)的技術(shù)具有低VALCOE。例如，燃?xì)怆姀S能夠比燃煤電廠更快地響應(yīng)系統(tǒng)需求，儲(chǔ)能也往往具有很高的靈活性價(jià)值，它能夠非?？焖俸蜏?zhǔn)確地響應(yīng)系統(tǒng)需求。靈活性指標(biāo)用以調(diào)整這種技術(shù)對電網(wǎng)需求的響應(yīng)能力，如根據(jù)供給或者需求的意外變化而快速響應(yīng)。靈活性指標(biāo)最高的是尖峰電廠，如燃油發(fā)電廠或者燃?xì)獍l(fā)電廠。

容量指標(biāo)反映了這項(xiàng)發(fā)電技術(shù)對電力系統(tǒng)充裕性做出可靠貢獻(xiàn)的能力。計(jì)算方法為該項(xiàng)技術(shù)的可用系數(shù)乘以其有效裝機(jī)容量。燃煤發(fā)電廠的可用系數(shù)很高(大多數(shù)情況下超過85%)，因?yàn)樗鼈冊谶\(yùn)營期內(nèi)可以控制輸出容量，除了非停和檢修外。另一方面，風(fēng)光等間歇性能源的可用系數(shù)很低(10%或更低)，因?yàn)樗鼈兛赡茉谝荒曛械奶囟〞r(shí)段無法使用。

容量指標(biāo)代表了這種技術(shù)在負(fù)荷高峰期對系統(tǒng)充足性的貢獻(xiàn)，是指在電力負(fù)荷最緊缺時(shí)的發(fā)電能力，是衡量該種發(fā)電技術(shù)對電力系統(tǒng)充分性的貢獻(xiàn)指標(biāo)。例如，在電力負(fù)荷高峰期能夠可靠發(fā)電的技術(shù)都具有低VALCOE。貢獻(xiàn)低的技術(shù)將被降級(jí)。舉例來說，隨著可再生能源滲透率增加可再生能源發(fā)電量卻有所下降，但熱力發(fā)電廠的頂峰負(fù)荷能力卻可以長期保持不變。

綜上，看起來似乎一項(xiàng)特定技術(shù)的能量價(jià)值指標(biāo)也包含了它的靈活性指標(biāo)和容量指標(biāo)，因?yàn)橐豁?xiàng)特定技術(shù)產(chǎn)生的能源價(jià)格會(huì)根據(jù)其供應(yīng)的豐富性或稀缺性而變化。但上述三個(gè)指標(biāo)的不同之處在于，能量指標(biāo)反映的是該種發(fā)電技術(shù)所發(fā)的總電量，而靈活性指標(biāo)是指能量指標(biāo)之外的附加服務(wù)，容量指標(biāo)反映的是從電力規(guī)劃角度考慮的電力系統(tǒng)的充分性和電網(wǎng)的安全性，而不是各類發(fā)電廠商的經(jīng)營活動(dòng)。

VALCOE越來越被當(dāng)做首選模型來對比不同發(fā)電技術(shù)下的度電成本。VALCOE指標(biāo)完整而清晰地說詮釋了從整個(gè)電力系統(tǒng)的成本效益綜合評(píng)判，具有LCOE最低的技術(shù)可能不是最有競爭力的技術(shù)。

舉例來說，給光伏發(fā)電增加存儲(chǔ)設(shè)施會(huì)增加LCOE，因?yàn)長COE僅考慮增加了儲(chǔ)能的成本，而VALCOE考慮了儲(chǔ)能與光伏配對后增強(qiáng)匹配系統(tǒng)需求的能力，包括尖峰負(fù)荷需求。對于電力系統(tǒng)規(guī)劃者來說，給光伏配儲(chǔ)能可能是一個(gè)比單獨(dú)建光伏電站更好的選擇，對開發(fā)商來說用VALCOE衡量其經(jīng)濟(jì)性也變得更加有利可圖。

VALCOE提供了依賴天氣的間歇性發(fā)電技術(shù)，如光伏和風(fēng)力發(fā)電懷可調(diào)度技術(shù)(如燃煤或燃?xì)獍l(fā)電廠)之間更完整的比較。在決策投資新建電廠與現(xiàn)有電廠進(jìn)行綜合比選時(shí)，將成本和價(jià)值結(jié)合起來非常重要，VALCOE可以更清楚地辨別，與繼續(xù)運(yùn)營現(xiàn)有的燃煤或燃?xì)怆姀S相比，新建的光伏電站是否以及何時(shí)更具有成本優(yōu)勢。

在清潔能源轉(zhuǎn)型過程中，超越LCOE的歷史局限性顯得尤為重要。隨著可變可再生能源市場占比的逐年快速上升和電力市場改革的持續(xù)，某種發(fā)電技術(shù)的整體競爭力將更強(qiáng)烈地受到其運(yùn)營屬性的影響。

綜上，VALCOE以LCOE為基礎(chǔ)，并用能量、容量和靈活性等三個(gè)指標(biāo)對LCOE進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。VALCOE比LCOE具有更綜合的比較優(yōu)勢，而被普遍運(yùn)用于國家或者地區(qū)能源發(fā)展規(guī)劃之中。

2040年前煤電仍具優(yōu)勢

IEA引入VALCOE這個(gè)指標(biāo)意在指出，盡管不同的可再生能源成本不斷下降，但是他們的發(fā)電量未能同比例增加，反而持續(xù)下降。根據(jù)IEA的相關(guān)預(yù)測，盡管2040年印度光伏的LCOE是全球最低并且低于煤電的四分之一，但將LCOE指標(biāo)調(diào)整為VALCOE后，光伏的競爭性遠(yuǎn)不及煤電。

根據(jù)IEA的相關(guān)預(yù)測，用VALCOE來對比光伏、風(fēng)電、煤電、氣電等不同發(fā)電技術(shù)的成本表明下述事實(shí)：在2040年前，世界各主要地區(qū)的已建燃煤火電廠仍然具有明顯的成本競爭優(yōu)勢，甚至于新建的燃煤火電廠的VALCOE也低于帶儲(chǔ)能的光伏電站。

2040年，因地區(qū)不同各類發(fā)電技術(shù)的VALCOE差異非常明顯。例如，在中國VALCOE由低至高的排序是已建煤電、已建燃?xì)怆姀S、光伏、新建煤電、帶儲(chǔ)能的光伏電站和陸上風(fēng)電等。對于印度而言，VALCOE由低至高的排序是已建煤電、新建煤電、已建燃?xì)怆姀S、陸上風(fēng)電和光伏等。對于美國和歐盟而言，已建煤電的VALCOE也是遠(yuǎn)低于光伏和風(fēng)電。對于東盟地區(qū)，光伏發(fā)電的VALCOE與超超臨界、超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組大體相當(dāng)，并沒有明顯的成本優(yōu)勢。

根據(jù)IEA的相關(guān)預(yù)測，就中國而言，對于新建項(xiàng)目，無論是用LCOE還是用VALCOE指標(biāo)，光伏和風(fēng)電項(xiàng)目都有明顯的成本優(yōu)勢，例如2030年光伏LCOE為20美元/MWh，而煤電為80美元/MWh。如果用VALCOE指標(biāo)衡量，其差距較小，2030年光伏LCOE為45美元/MWh，而煤電為70美元/MWh。

這里需要進(jìn)一步指出的是，獨(dú)立的光伏發(fā)電不能連續(xù)可靠供電，如果光伏加上儲(chǔ)能和煤電相比，其經(jīng)濟(jì)性還會(huì)變差。進(jìn)一步解釋，如果在負(fù)荷高峰期或者極端天氣情況下無法出力，無論該種發(fā)電技術(shù)的成本如何有競爭優(yōu)勢，如果難以保障連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)用戶和居民的正常用電安全。那么，該種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢大打折扣，平時(shí)看上去很美不算是真美，關(guān)鍵時(shí)刻拉得上、頂?shù)米〔攀钦婷馈?/p>

VALCOE仍有進(jìn)一步優(yōu)化空間

由此可見，國際能源署已經(jīng)意識(shí)到的用LCOE測算和對標(biāo)傳統(tǒng)發(fā)電電源與新能源存在重大缺陷和不足，甚至可能會(huì)誤導(dǎo)各國能源規(guī)劃和政策制訂者。所以，國內(nèi)專業(yè)人員也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，建立以VALCOE的全新指標(biāo)體系用來衡量各類電源的度電成本，盡量做到科學(xué)、系統(tǒng)和完整。

盡管IEA將LCOE調(diào)整為VALCOE，但I(xiàn)EA也指出目前的VALCOE指標(biāo)還有不足，仍需改進(jìn)，例如VALCOE還沒有各類發(fā)電技術(shù)的環(huán)境成本納入其中。

筆者認(rèn)為，吸取IEA研究思路，科學(xué)評(píng)判各類發(fā)電技術(shù)的綜合成本。間歇性和波動(dòng)性較強(qiáng)的可再生能源應(yīng)考慮其財(cái)務(wù)度電成本加上系統(tǒng)成本（對電力系統(tǒng)的提供的可靠性和安全性不足，尤其是頂峰能力的欠缺）才是其完全成本。傳統(tǒng)電源的財(cái)務(wù)度電成本加上其環(huán)保成本（即碳價(jià)），也才是其完全成本。兩者之間的比較可以用公式表示為：可再生能源度電成本+系統(tǒng)成本＜?＞傳統(tǒng)電源度電成本+環(huán)境成本，兩者之間的比較才更為全面、合理。

目前，全國新建光伏項(xiàng)目基本配置2個(gè)小時(shí)時(shí)長的儲(chǔ)能，國內(nèi)碳稅保持在50-60元/噸的區(qū)間范圍之內(nèi)。按照現(xiàn)有的邊界條件進(jìn)行比較并不難。

但隨著碳中和進(jìn)行的提速，燃煤火電機(jī)組的加速退出，配備幾小時(shí)才能能保持電力系統(tǒng)的安全可靠？各省區(qū)根據(jù)自己的裝機(jī)規(guī)模、電源結(jié)構(gòu)和用電需求特點(diǎn)配備多大規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施合適？碳稅未來二十年提高至多少為宜？隨著燃煤火電消可再生能源漲，燃煤火電機(jī)組每年退出多少最為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)？

上述問題不僅僅是各類電源之間的經(jīng)濟(jì)性比較，更需要重點(diǎn)考慮保障電力系統(tǒng)的安全性、可靠性，保障全社會(huì)的正常合理用電需求不受長時(shí)間無風(fēng)無光或微風(fēng)微光或極端天氣情況的影響導(dǎo)致大范圍停電、斷電。

綜上，只有科學(xué)、全面地認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)電源和可再生能源等各類發(fā)電技術(shù)的特征、功能定位、優(yōu)勢與不足，才能科學(xué)綜合評(píng)判其經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而其判定全口徑度電成本何者更優(yōu)。只有這樣，才能更好地為企業(yè)、政府決策者和電力從業(yè)研究人員服務(wù)，用來決策投資電力項(xiàng)目，制訂電力發(fā)展規(guī)劃，保障國民經(jīng)濟(jì)的健康有序發(fā)展。

來源：能源新媒

作者：朝克圖

摘錄網(wǎng)址：https://news.bjx.com.cn/html/20221102/1265556.shtml

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