編譯 | 張雪偉

美國(guó)風(fēng)電價(jià)格持續(xù)走低 凸顯強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

編譯 | 張雪偉

美國(guó)能源部（DOE）最新發(fā)布的2016年度《風(fēng)能技術(shù)市場(chǎng)報(bào)告》顯示，該國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)整體走勢(shì)強(qiáng)勁，成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。加上輸電成本及其他相關(guān)成本，美國(guó)風(fēng)電價(jià)格僅為12美分/千瓦時(shí)，即使沒有生產(chǎn)稅抵免，也是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的電源。

作為風(fēng)電價(jià)格較低的國(guó)家，美國(guó)在這條路上越走越順。美國(guó)能源部（DOE）發(fā)布的2016年度《風(fēng)能技術(shù)市場(chǎng)報(bào)告》（Wind Technologies Market Report），以大量數(shù)據(jù)從多個(gè)方面追蹤了美國(guó)風(fēng)電成本、市場(chǎng)表現(xiàn)及增長(zhǎng)趨勢(shì)。美國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)整體走勢(shì)強(qiáng)勁，成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。

2016年，美國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量820.3萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到8214.3萬千瓦。其中，中部地區(qū)新增裝機(jī)容量在全美占比近90%，延續(xù)了2015年以來的絕對(duì)主力地位。德克薩斯州更是以261.1萬千瓦的新增裝機(jī)容量連續(xù)第三年在全美各州中居首。

位于羅得島海域附近的布魯克島（Block Island）的美國(guó)首個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目于2016年投入運(yùn)行，這成為該國(guó)風(fēng)電史上里程碑式的事件。

圖1 美國(guó)地理分區(qū)及各地區(qū)風(fēng)速

風(fēng)電價(jià)格持續(xù)走低

該報(bào)告的數(shù)據(jù)顯示，在長(zhǎng)達(dá)20年的時(shí)間里，美國(guó)風(fēng)電價(jià)格持續(xù)走低，與天然氣發(fā)電等傳統(tǒng)電力類型相比，顯示出越來越顯著的優(yōu)勢(shì)。其中，得益于平均施工成本低廉、平均容量因數(shù)（Capacity Factor）較高等有利條件，美國(guó)中部地區(qū)的風(fēng)電價(jià)格走低趨勢(shì)尤為明顯，也成為美國(guó)風(fēng)電價(jià)格最低的地區(qū)。

風(fēng)電的采購(gòu)?fù)ǔＭㄟ^購(gòu)電協(xié)議（Power Purchase Agreement，簡(jiǎn)稱PPA）來完成，在這種以長(zhǎng)期合同大量采購(gòu)的方式中，風(fēng)電價(jià)格僅為天然氣發(fā)電價(jià)格的一半。近年來，風(fēng)電的PPA價(jià)格低至20美元/兆瓦時(shí)，即2美分/千瓦時(shí)（約合人民幣0.13元/千瓦時(shí)）。整體來說，風(fēng)力發(fā)電成本僅為2美分/千瓦時(shí)—4美分/千瓦時(shí)，再加上輸電成本及其他相關(guān)成本，美國(guó)風(fēng)電消費(fèi)者平均需支付12美分/千瓦時(shí)。

但是要注意的是，購(gòu)電協(xié)議的風(fēng)電價(jià)格是統(tǒng)包價(jià)格（all-in price），其中包含了美國(guó)風(fēng)能生產(chǎn)稅抵免（Wind Production Tax Credit）之類的補(bǔ)貼，該項(xiàng)抵免政策給予運(yùn)營(yíng)商18美元/兆瓦時(shí)—23美元/兆瓦時(shí)的稅收補(bǔ)貼。若排除生產(chǎn)稅抵免，美國(guó)中部地區(qū)的度電成本（LCOE）不到50美元/兆瓦時(shí)（5美分/千瓦時(shí)）。

相較而言，美國(guó)能源信息管理局（the Energy Information Administration）估計(jì)，聯(lián)合循環(huán)天然氣發(fā)電站的度電成本最低約為54美元/兆瓦時(shí)（5.4美分/千瓦時(shí)）。所以，即使沒有美國(guó)風(fēng)能生產(chǎn)稅抵免的作用，風(fēng)電依舊是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的電源。

圖2 美國(guó)各地區(qū)的PPA價(jià)格

圖3 歷年風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量、平均風(fēng)輪直徑、平均輪轂高度

風(fēng)電機(jī)組性能提高

近年來，在美國(guó)歷年全部新增裝機(jī)中，風(fēng)電的占比不斷提高。2016年，風(fēng)電占比為27%。不過它仍然不及太陽能光伏和天然氣發(fā)電，屈居第三。為了在與太陽能光伏及天然氣發(fā)電的激烈競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先一步，美國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)勢(shì)必會(huì)自我升級(jí)。例如，風(fēng)電整機(jī)商制造了單機(jī)容量更大的風(fēng)電機(jī)組，使其在風(fēng)速較低的地區(qū)仍能最大限度提升發(fā)電效能。

產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2016年，美國(guó)新增風(fēng)電機(jī)組的平均風(fēng)輪直徑變得更大，從而可以使機(jī)組捕獲更多風(fēng)能；輪轂也變得更高，機(jī)組得以在更高處獲取更佳的風(fēng)能資源。這一年，新吊裝機(jī)組的平均風(fēng)輪直徑達(dá)到108米，比過去5年的平均值增長(zhǎng)了13%；新吊裝機(jī)組的平均輪轂高度為83米，比過去5年的平均值提高了1%。機(jī)組的平均單機(jī)容量也隨之增加，2016年新增風(fēng)電機(jī)組的平均單機(jī)容量為2.15兆瓦，比過去5年的平均值提高了11%。

風(fēng)電機(jī)組的這些設(shè)計(jì)改進(jìn)不僅增加了機(jī)組發(fā)電量，也增加了機(jī)組容量因數(shù)。2014年和2015年吊裝的風(fēng)電機(jī)組的平均容量因數(shù)超過40%，這意味著如果一年365天每天24小時(shí)都刮風(fēng)的話，機(jī)組將會(huì)發(fā)出其理論最大發(fā)電量的40%。

圖4 ISOs的棄風(fēng)限電率及風(fēng)電滲透率

攝影：張海明

風(fēng)電波動(dòng)性的相關(guān)成本微乎其微

盡管美國(guó)風(fēng)電在價(jià)格方面已經(jīng)凸顯出了絕對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，卻依舊避不開這些問題：由于風(fēng)電存在波動(dòng)性所帶來的并網(wǎng)成本怎么算？比如儲(chǔ)能成本，不會(huì)攤到消費(fèi)者頭上嗎？

實(shí)際上，對(duì)于像風(fēng)電這樣的可變電源（Variable Source of Electricity）并入電網(wǎng)到底需要花費(fèi)多少成本，并沒有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案。若有的話，那就是“要看情況” 。該報(bào)告從風(fēng)電滲透率和棄風(fēng)限電率的變化入手，帶領(lǐng)讀者一窺風(fēng)電并網(wǎng)成本真相。

圖4的數(shù)據(jù)顯示了2008年至2016年間美國(guó)7家獨(dú)立電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（ISOs）的風(fēng)電滲透率和棄風(fēng)限電率情況。

在這7家電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商中，它們的風(fēng)電滲透率顯著升高，而棄風(fēng)限電率下降了。但這并不意味著風(fēng)電并網(wǎng)的成本不大。棄風(fēng)限電率之所以下降，一個(gè)很重要的原因是自2009年棄風(fēng)限電率達(dá)到高峰之后，很多地區(qū)為將風(fēng)電輸送到負(fù)荷中心投資了大規(guī)模輸電線路。

以德州電力管理委員會(huì)（ERCOT）所管理的地區(qū)為例。當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)企業(yè)在輸電線路上投資70億美元將風(fēng)能資源豐富的西德州與美國(guó)東部、中部城市連接起來，使得德州的發(fā)電余量可以輸送到有電力需求的地區(qū)進(jìn)行消納，ERCOT所管理的地區(qū)棄風(fēng)限電率也就自然降低了。當(dāng)然，所有在輸電線路上的投資成本都會(huì)分?jǐn)偟较M(fèi)者群體當(dāng)中，ERCOT的這些成本也不例外。但是，數(shù)十億元的投資成本分?jǐn)偟匠汕先f的消費(fèi)者身上，在每個(gè)人身上所產(chǎn)生的成本就微乎其微了。

美國(guó)風(fēng)電的超低廉價(jià)格推動(dòng)了更多風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)。接下來，風(fēng)電并網(wǎng)還將會(huì)是美國(guó)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商要面臨的挑戰(zhàn)。當(dāng)然，到目前為止，他們?cè)谶@個(gè)方面已經(jīng)做得很成功。同時(shí)，決策和監(jiān)管部門應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，由于未來風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)越來越大，需要新增輸電能力以及升級(jí)電網(wǎng)來接納風(fēng)電。以最低的投資進(jìn)行最大容量的可再生能源并網(wǎng)不是一項(xiàng)輕松的任務(wù)，但是隨著可再生能源逐漸擺脫“替代能源”的標(biāo)簽而變成美國(guó)供電的主力，投資新建更多輸電線路將變得越來越關(guān)鍵。

（編譯自科學(xué)美國(guó)人網(wǎng)站）