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报告丨电力供应的全部成本

北极星电力会展网 来源:ERR能研微讯 作者:ERR能研君 2019-07-11 10:45:28

由于发电厂的位置限制,电网和连接成本反映了对输配电网基础设施的影响。虽然所有发电厂都有一些选址限制,但对VRE的影响更为显著。由于地理位置的限制,可能有必要修建新的输电线路或增加现有基础设施(电网加固)的容量,以便将电力从生产中心输送到负荷。此外,分布式光伏资源的高份额可能需要对配电网进行大量投资,尤其是在发电量超过需求时,允许电力从生产商流入电网。连接成本(即将发电厂连接到最近的输电网连接点的成本)也可能很高,尤其是在必须连接远程资源的情况下,有时海上风也会如此。

任何对系统影响的量化都是具有挑战性的,不仅因为所涉及现象的内在复杂性,而且因为系统成本在很大程度上取决于所分析的系统的个别特性、所考虑的时间范围以及技术评估及其在发电组合中的份额。此外,发电组合的构成以及对未来技术的可用性和成本的假设在系统成本评估中起着关键作用。随着时间的推移,创新和技术进步可以进一步改变系统。因此,对系统成本的任何估算都受到重大不确定性的约束,不能轻易地外推到不同的系统或不同的环境中。

图ES.3提供了一个基于文献调查和经济合作与发展组织核能署研究核能和可再生能源的不同可调度和可再生技术的电网级系统成本重建示例:低碳电力系统中的系统效应(经济合作与发展组织核能署,2012年),尽管从那时起间歇性可再生能源的增长提供了证据,其结果仍然保持良好。这个说明性的数字的目的不是为一个特定的系统提供一个系统成本的估计,而是帮助可视化这些效果,并给它们的价值一个数量级。虽然不确定性相当大,但大多数估计认为,与VRE集成相关的电网级系统成本很大,并且与发电份额(即渗透水平)成比例增加。相比之下,煤炭、天然气、核电或水电等可调度技术的系统成本至少要低一个数量级。

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图ES.3 VRE占10%和30%份额的发电技术的电网级系统成本

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图1.3 德国电力市场的风电装机和负价格

鉴于系统影响的程度以及对电力市场的影响,各国政府和决策者应尽可能引入旨在内部化的政策。更具体地说,所有技术都必须暴露在市场价格之下,并承担将电厂连接到输配电(T&D)基础设施的全部成本。

气候变化影响

在过去二十年中,减少温室气体(GHG)排放以防止或减轻人为气候变化影响的愿望一直是许多国家决策者的高度优先事项。然而,这一优先事项并未转化为量化和货币化石燃料燃烧影响的能力。在这方面有三个主要问题:i)不确定性的不同维度;ii)扣除未来影响; iii)不同利益相关者之间的公平问题。

因此,由于上述因素,多边进程选择了不同的方法。不是估算边际社会成本,而是将社会最优的排放量作为目标。这些量化目标可以根据年度温室气体排放量,它们在地球大气层中产生的浓度或后者引起的全球温度升高来制定。最后,正是这一指标最好地综合了决策者和公众对不同气候变化影响的范围和概率- 与工业革命前的全球平均温度相比,全球平均温度的增加。国际论坛已达成共识,即应避免温度升高超过2°C。

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表ES.1 500 ppm和450ppm情景的边际减排成本(每吨CO22005欧元)

对大量不同气候和能源模型中建立的2ds对应的边际成本进行综合分析,得出了2025年和2050年450和500ppm浓度目标的边际减排成本(MAC)值(见表ES.1)。这些数值意味着到2025年每吨二氧化碳的成本至少为100美元,到2050年每吨二氧化碳的成本至少为200美元。

空气污染

空气污染是发电最大的非内在化成本。据世界卫生组织(WHO)称,它是世界上最大的单一环境健康风险。2014年和2016年的世卫组织研究发现,2012年有700多万人死于空气污染(世卫组织,2014a,2014b和2016年)。大约300万人死于户外空气污染,电力是其中的重要因素,430万人死于家庭空气污染。即使发展中国家的空气污染主要是一个问题,经合组织国家也会受到影响。最近的一项研究估计,由于空气污染,经合组织国家的社会福利损失远远超过1万亿美元,相当于国内生产总值(GDP)的3%左右(经合组织,2016年)。

最仔细研究的空气污染源是不同大小的颗粒物(PM),地面臭氧(O3),硫氧化物(SOx),氮氧化物(NOx)和铅。这些排放在化石燃料,煤炭、石油、天然气或生物质的燃烧过程中产生,并且主要影响呼吸系统,导致健康不良(发病)或过早死亡(死亡)。在这两种情况下,仍有很大的不确定性。Burtraw,Krupnick和Sampson(2012)的2012年转移研究概述了过去20年中进行的4项重要研究的结果(见表ES.2)。

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表ES.2:4项外部成本研究的估算汇总(mills*每千瓦时或美元/每兆瓦时)


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