隨著煤炭、石油等化石能源開發利用程度的不斷深入,經濟社會不得不面對化石能源儲量日漸枯竭以及環境壓力日漸加大的困境。新能源開發利用成為破除經濟可持續發展困境的有利途徑,全球各國新能源開發利用進度不斷加快。近年來,化石能源在全球能源供應和消費結構占比不斷下降,水電、風電、光伏發電、地熱發電、生物能發電占比不斷提升。我國在利用新能源領域取得了顯著成效,其中核能和風能發展速度最快,而太陽能利用稍顯不足。由于風力發電的間歇性和波動性以及太陽能發電的技術和經濟問題,風力發電和太陽能發電在未來一段時間內將落后于核電和水電。預計到2020年,新能源發電總裝機量將占到電力總裝機量的34%。鑒于風力發電與太陽能發電在新能源發電中占比較高,本文將主要就風力發電和太陽能發電開展可行性分析。
當前風力發電主要有兩種方式,即離網運行和并網運行。離網型風力發電規模比較小,一般通過電能存儲裝置為電網未覆蓋的偏遠地區供電;并網運作風力發電規模較大,該發電方式與電網連接,可以獲得電網的補貼和支持,是風力發電的主要發展方向和趨勢。然而,由于風力發電能源來自風能,而風能具有不可控性,存在風能儲存難、發電機組輸出不穩定、單機發電量小等不足。隨著風力發電技術的更新完善,其發電成本將逐步下降,具有較好的應用前景。
太陽能發電方式主要有熱發電和光伏發電兩種,而光伏發電應用最為廣泛。光伏發電是利用電池板中半導體吸收太陽能,并直接將太陽能轉化為電能。由于太陽能輻射受緯度、天氣、空氣質量等影響,而光照強度、溫度等也影響光伏電池的性能,光伏發電輸出呈現出較大波動:發電站夏季出力時間長、冬季時間段;工作出力時間全部為白天,夜晚輸出為零;晴天情況下電力輸出峰值出現在中午12點,陰天情況下光伏發電站受云層影響波動性較大。
新能源企業一般處于創業初期,科學的項目投資決策能夠有效防控企業財務風險,平衡項目投資風險與收益,從而穩步有序推進企業發展戰略的實施。同時,由于新能源電力項目建設資金巨大、投資周期普遍較長、運作過程不確定性因素眾多,給項目投資帶來較大不確定性,潛在較大經營風險。這就要求企業在項目投資前,對項目進行全面、深入的可行性研究,選擇與企業發展戰略相符、與企業資金實力匹配的電力項目。新能源電力項目投資可行性分析對企業而言,具有以下重要作用:一是項目投資可行性分析有效規范并約束企業投資行為,為企業投資管理保駕護航。對于能源企業而言,一般欠缺新能源開發利用項目管理經驗,而新能源開發項目往往潛在各種不確定性因素。投資可行性分析能夠提前將項目投資可能遇到的風險、經營潛在問題考慮在內,提前做好應對方案。同時,可行性分析能夠有效避免出現投機取巧的投資行為,樹立規范、科學的投資理念;二是項目投資可行性分析能夠保障企業投資回報率,提升投資決策的科學性。雖然我國水力、風力和太陽能資源豐富,但存在因電網設施配套更不上、傳輸效率不高導致對新能源電力吸納不足的問題,使得新能源電力無法得到充分利用、項目投資回報不足。通過項目投資可行性分析,能夠將電力項目外部環境如自然環境、地理環境、區域電力需求量、電網配套情況等綜合考慮在內,合理測算電力成本與收益,提高企業項目投資資金回報率;三是項目投資可行性分析有助于能源開發企業抓住商機,提前搶占新能源市場。項目可行性分析能夠科學指導企業投資決策,有效應對項目投資面對的各種不確定性因素,在激烈的市場競爭中實現新舊能源轉型,牢固樹立行業地位。
1.風力發電和光伏發電具有一定應用優勢。風力發電較傳統火力發電的應用優勢在于:風力是一種清潔無污染、可永續開發利用的新興能源,且我國幅員遼闊、風能資源豐富;風力發電站建設工期短、占地面積小,且風力資源豐富地區多為土地利用率較低的偏僻地區,前期建設成本較低,后期運營自動化程度較高,運行成本較火力發電低;風力發電技術的不斷完善與進步,使得風力發電成本逐漸降低,在考慮到外部環境成本的前提下,風力發電較傳統火力發電具有更低成本。光伏發電的應用優勢為:我國國土面積大、光照時間長、太陽能資源分布廣闊,具有良好的開發利用前景。根據相關統計,我國三分之二以上土地面積每年接受光照的時間超過2200H/A。同時太陽能電力行業作為我國經濟社會發展的支柱產業,是經濟發展的重要保障。當前,隨著我國工業化、城鎮化進程的不斷深入,電量需求也呈現迅猛增長,尤其是經濟發達的東北沿海地區。在當前嚴峻的用電形勢下,太陽能光伏發電較傳統火電具有安全、清潔、無噪聲等卓越優點。
2.風力發電和光伏發電的劣勢主要體現在技術層面。風力發電開發利用的不利之處在于:風力發電輸出功率具有相當的不可控性。由于風力發電依靠采集自然風,而自然風儲備的能量具有很大隨機性,且風能難以被儲備。自然風的波動性與隨機性使得風力發電機組的輸出功率不可控,而火力發電可以根據用電負荷來調整發電機組的輸出功率;風能的波動性與間歇性使得風力發電機組輸出功率不穩定;風能的能量密度較低,而風力發電機的風能利用效率僅40%左右,風能發電效率較低;太陽能發電的劣勢為:太陽能發電易受氣候、天氣影響,太陽能發電機組輸出具有一定波動性;太陽能電池板輸出功率受環境溫度、濕度、光照強度等影響,一天當中具有明顯的階段性特征;太陽能電池板初期購置成本高,使得太陽能發電LCOE高于傳統火力發電。
3.風力發電和光伏發電的機遇在于政策和市場兩方面。一是政策機遇方面。為提高清潔、可再生能源開發利用率,促進我國新能源發電的快速發展,我國先后制定了《可再生能源中長期發展規劃》《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》,且污染防治被《2018年國務院政府工作報告》納入“三大攻堅戰”之一,李克強總理指出,要積極發展光伏發電、風力發電等清潔能源,這為推進太陽能、風能、核能、生物能等清潔、可循環利用的新型能源發展提供了有利的政策機遇。當前,國家對光伏發電進行補貼,補貼力度為0.42元/千瓦時。此外,地方政府還給予光伏發電財政補貼以及稅收優惠等配套政策。國家層面對風力發電的扶植政策有對發電設備免除進口關稅、給予風力電價給予補償、風電特許權開發以及稅收優惠等政策。二是市場需求方面。電力行業作為支撐我國經濟社會發展的基礎支柱產業,電力需求與我國經濟發展指標呈現顯著正比例關系。隨著我國經濟規模的不斷擴大、經濟轉型的不斷深入,用電需求將不斷擴大。此外,隨著新能源汽車逐漸替代傳統動力汽車,汽車行業用電需求將成為我國電力需求的新增長點。預計到2020年,我國用電需求量將達到76000億-84000億千瓦每小時,最高負荷12.7億-14.1億千瓦。巨大的電力需求潛力,將為新能源發電行業提供廣闊堅實的發展前景。
4.風力發電和光伏發電的挑戰主要來自并網技術以及電能儲備技術短板。一是新能源電力并網帶來的挑戰。風力發電和光伏發電具有明顯的波動性、階段性,不確定性較大、調解難度高。該類新能源接入電網將導致電網系統潮流發生頻繁變化,給電網系統配置和電壓調整帶來較大難度,也給電網系統安全平穩運行造成較大影響。新能源電力對電網的具體影響主要體現在:由于風力發電和光伏發電的輸出功率與發電機組所在地的風力、光照強度與時間等環境因素相關,導致新能源發電機組輸出功率不確定;風力發電和光伏發電可靠性問題,如發生系統性停電部分風力發電和光伏發電站也停止運作、新能源發電站與配電網繼電保護不到位造成誤操作、容量和連接方式不合適影響配電網可靠性等。
5.新能源電力項目經濟成本方面來看:一是風力發電具有較明顯的應用優勢。除了期初較大金額的設備構建費用外,風力發電站所處地區多為荒蕪地區,用地成本較低,且由于采用風力驅動,風力發電站沒有燃料成本,日常經營維護成本也很低。因此,風力發電成本隨上網電量的增加而降低。限制風力發電成本的因素主要有:由于電網輸送能力有限,導致電力不能全部被購買;風電項目不穩定導致風電被限制;國產風力發電技術不完善造成大規模脫網等事故。二是光伏發電成本現狀為:光伏發電設備價格較高導致光伏發電成本明顯高于傳統火力發電,但隨著相關技術的更新完善、擴大規模形成的規模效應、產業鏈條的融合優化、管理經驗的積累等,其成本將逐步下降;光伏發電無需燃料、人工維護簡單,因此發電站經營成本非常低;光伏發電不夠穩定,導致產生的電力不能全部被購買,造成光伏發電LCOE增加。
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