lcoe что это такое
Ветровая и солнечная энергетика — самые дешёвые технологии генерации
Опубликован очередной, одиннадцатый доклад инвестиционного банка Lazard «Приведённая стоимость энергии» (Levelized cost of energy analysis — 11.0).
В исследовании сообщается о дальнейшем снижении стоимости генерации в возобновляемой энергетике, в первую очередь ветровых и крупных (utility scale) фотоэлектрических солнечных электростанций.
Поскольку приведённая стоимость киловатт-часа (LCOE) в солнечной и ветровой энергетике снижается (по сравнению с прошлогодним исследованием она снизилась на 6%), «в ряде сценариев полные удельные расходы жизненного цикла (CAPEX + OPEX) проектов ВИЭ упали ниже только операционных затрат традиционных технологий, таких как угольная и атомная генерация. Ожидается, что это приведет к продолжительному и масштабному внедрению альтернативных энергетических мощностей».
Несмотря на снижение темпов удешевления технологий возобновляемой энергетики, разрыв между ними и традиционной генерацией будет увеличиваться, поскольку издержки последней находятся на стабильном уровне (уголь) или возрастают (атомная энергетика). В частности, LCOE мирного атома повысилась примерно на 35% по сравнению с прежними оценками, отражая рост капитальных затрат, отмеченный у различных строящихся сегодня объектов.
В своём анализе Lazard использует эмпирические данные и допущения (стр. 18-20), на основе которых получает результат. Здесь следует учитывать следующее.
Экономика ветровой и солнечной энергетики — относительно простая штука. Стоимость единицы энергии определяется главным образом 1) капитальными затратами, 2) стоимостью капитала (процентной ставкой) и 3) коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ), который, в свою очередь, зависит от а) местоположения объекта — в первую очередь, и б) качества проектирования и оборудования.
Что касается структуры капитала, Lazard в своей модели берет 60% долга по ставке 8% годовых и 40% собственного капитала с доходностью 12% годовых. Это весьма щедрые допущения с учетом нынешнего низкого уровня процентных ставок в развитых странах.
КИУМ фотоэлектрических солнечных электростанций аналитики оценивают в 21-30% (для кремниевых технологий) и 23-32% (для тонкопленочных). Это соответствует статистическим данным, опубликованным Управлением энергетической информации (EIA) Министерства энергетики США, по которым средний КИУМ фотоэлектрических солнечных электростанций в стране в 2016 году был равен 27,2%.
Для ветроэнергетики Lazard делает достаточно оптимистичные предположения касательно КИУМ (38-55%). В статистике от EIA мы видим средний результат в 2016 году – 34,7%. В то же время надо учитывать, что расчет LCOE производится для новых электростанций. В 2016 средний КИУМ объектов ветроэнергетики, введённых в США в 2014 и 2015 годах, составил 42,6%. То есть допущение аналитиков банка нельзя назвать слишком уж агрессивным.
В исследовании не учитываются так называемые интеграционные расходы – затраты, связанные с добавлением стохастичной выработки ветровых и солнечных электростанций в энергосистему. При этом следует учитывать, что интеграционные расходы возникают для любых новых объектов, независимо от технологий генерации, а дополнительные затраты, связанные с нестабильностью и переменчивостью выработки, в среднем невысоки. По этому вопросу можно посмотреть, например, позицию Международного энергетического агентства.
В своих расчетах Lazard использует американские данные. В то же время обоснованно подчеркивается, что «возрастающее экономическое преимущество возобновляемых источников энергии в США имеет глобальные последствия, поскольку в США традиционные энергетические технологии относительно дешевле в эксплуатации, чем в других развитых странах. Учитывая более высокие издержки в традиционной генерации в других странах, экономика альтернативных источников энергии выглядит еще более привлекательной».
О предыдущем исследовании Lazard можно прочитать здесь.
К вопросу о «настоящей стоимости» электроэнергии
Вопросы расчета проектной себестоимости электроэнергии достаточно сложны. Для технологий генерации на основе углеводородов, к тому же, существует неопределенность в части будущей стоимости ресурсов.
В экономике энергетики для калькуляции проектов, а также сравнения разных технологий генерации используется показатель LCOE (Levelized Cost of Energy), который у нас почему-то иногда называют «нормированной стоимостью электроэнергии». LCOE (упрощенно) представляет собой отношение суммы всех расходов в течение жизненного цикла генерирующих объектов к вырабатываемой также за весь срок службы электроэнергии. Формулу можно посмотреть, например, здесь.
Модель LCOE имеет недостатки, как всякий упрощенный расчет, в котором используются гипотезы и допущения. (Впрочем, она не сковывается какими-то обязательными рамками и может усложняться экономистами «до бесконечности» с помощью добавления все новых и новых факторов).
Поэтому делаются попытки дополнить её, чтобы получить «настоящую» (или «полную») стоимость электроэнергии. Особенно интенсивно тема исследуется в последние годы — в связи широким распространением «новых ВИЭ», солнечной и ветряной генерации. Эти технологии обеспечивают «низкое качество» электроэнергии по причине переменчивости и нерегулируемости выработки. Соответственно, возникает потребность учесть эти факторы в экономических расчетах.
В частности, Министерство энергетики Великобритании опубликовало 110-страничный доклад «Влияние технологий генерации на энергосистему в целом», о котором мы рассказывали. Это исследование, призванное изначально выяснить «полную стоимость» технологий генерации, лишь подтверждает сложность планирования экономики энергетики, связанную с многофакторностью анализа. Каких-то конкретных сравнений показателей в нем не содержится.
В методологии, которую использует Министерство энергетики США (точнее, его информационное подразделение EIA) помимо LCOE рассчитываются также «устраненные затраты» (avoided cost). С помощью показателя LACE (Levelized Avoided Cost of Energy) рассчитывается «ценность», которую те или иные технологии привносят в энергосистему.
LACE отражает издержки, которые возникли бы в системе, если бы новые мощности, использующие ту или иную технологию, не добавлялись и не использовались.
Например, если не построена гипотетическая газовая электростанция, может потребоваться добавление в систему других технологий генерации или увеличение коэффициента использования (и потребления топлива) существующих электростанций, чтобы удовлетворить потребности в энергии и мощности, которые гипотетическая новая установка могла бы обеспечить. Считается, что технология является экономически конкурентоспособной, когда ее LACE превышает LCOE.
Как отмечает EIA, «оценка устраненных затрат более сложна, чем оценка LCOE, поскольку требует информация о том, как бы работала система без оцениваемого варианта». Тем не менее, несмотря на эту сложность, EIA производит эту оценку и расчет LACE для разных типов генерации в своем Годовом прогнозе энергетики 2017.
Остановимся на результатах этих расчетов подробнее.
Сначала посмотрим на рассчитанный показатель LCOE для объектов генерации, вводимых в 2022 году.
Из таблицы следует, что материковая ветроэнергетика на сегодняшний день абсолютно на равных конкурирует с газовой (парогазовой) генерацией, да и солнечная фотоэлектрическая энергетика выглядит неплохо. В таблице удобно представлены данные, как без учета энергетических субсидий, так и с таковыми (в правой части). Также обращает на себя внимание низкая себестоимость единицы электроэнергии в геотермальной энергетике.
Следует отметить, что в расчетах EIA применяет высокие показатели КИУМ для технологий генерации на основе ВИЭ. Для материковой ветроэнергетики – это 36-45%, для фотоэлектрической солнечной энергетики – 21-32%. В США, действительно, возобновляемые источники энергии используются крайне эффективно, и, вероятно, для 2022 года данные цифры реалистичны. В то же время надо с осторожностью относиться к «переносу» рассмотренных показателей на «иную почву». К слову, заданный КИУМ парогазовой генерации также находится на очень высоком уровне: 87% (для средневзвешенного расчетного показателя).
Что касается «устраненных затрат» (LACE), EIA рисует следующую картину.
Для сравнения, на следующей картинке показатель LCOE наложен на LACE.
Какой из всего этого можно сделать вывод?
Американская ветроэнергетика превосходит остальные технологии генерации с экономической точки зрения даже без учета субсидий, находясь примерно на одном уровне с современной («усовершенствованной») комбинированной газовой генерацией (парогазовый цикл). Солнечная энергетика также выглядит неплохо и в отдельных регионах также способная «бить» газовую генерацию по экономике, даже с учетом LACE. Геотермальная энергетика на американском рынке выглядит самой эффективной в экономическом плане.
Можно напомнить, что темп развития и снижения стоимости генерации на основе ВИЭ часто недооценивается аналитиками. То же EIA еще пять лет назад предсказывало 15% долю ВИЭ в выработке электроэнергии в стране, а этот рубеж перешагнули уже сегодня.
Поэтому перспективы дальнейшего улучшения экономики ВИЭ в рамках данной методологии выглядят достаточно убедительно.
СОДЕРЖАНИЕ
Расчет
LCOE рассчитывается как:
LCOE не отражает стоимость электроэнергии для потребителя и является наиболее значимой с точки зрения инвестора. Следует проявлять осторожность при сравнении различных исследований LCOE и источников информации, поскольку LCOE для данного источника энергии сильно зависит от предположений, условий финансирования и анализируемого технологического развертывания.
Таким образом, ключевым требованием к анализу является четкое заявление о применимости анализа на основе обоснованных предположений. В частности, чтобы LCOE можно было использовать для ранжирования альтернатив производства энергии, необходимо соблюдать осторожность, чтобы рассчитать его в «реальном» выражении, то есть с учетом поправки на ожидаемую инфляцию.
Соображения
Существуют потенциальные ограничения для некоторых приведенных показателей стоимости электроэнергии для сравнения источников генерации энергии. Одним из наиболее важных потенциальных ограничений LCOE является то, что он не может контролировать временные эффекты, связанные с согласованием производства электроэнергии со спросом. Это может происходить на двух уровнях:
Еще одно потенциальное ограничение LCOE заключается в том, что некоторые анализы могут не учитывать косвенные затраты на генерацию. Сюда могут входить экологические внешние факторы или требования к модернизации сети. Прерывистые источники энергии, такие как ветер и солнце, могут повлечь за собой дополнительные расходы, связанные с необходимостью иметь хранилище или резервную генерацию.
Коэффициент мощности
Учетная ставка
Сниженная минимизированная стоимость энергии
Метрическая нормированная стоимость избегаемой энергии (LACE) устраняет некоторые недостатки LCOE, принимая во внимание экономическую ценность, которую источник обеспечивает для сети. Экономическая ценность учитывает возможность диспетчеризации ресурса, а также существующую структуру энергопотребления в регионе.
Нормированная стоимость хранения
Нормированная стоимость хранения (LCOS) аналогична LCOE, применяемой к технологиям хранения электроэнергии, таким как батареи. Различие между этими двумя показателями может быть нечетким, если принять во внимание LCOE систем, включающих как генерацию, так и хранение.