如何使可再生能源具备成本竞争力

作为国际可再生能源机构的总干事,我很高兴借此机会谈一谈可再生能源技术对能源领域的巨大改变。《联合国纪事》诚挚邀请并建议我就这一话题发表看法,我们稍后便会展开讨论,因为这个话题充分展示了可再生能源的发展现状,以及人们对之如何看待。

但在此之前,我们先要讨论可再生能源为何如此重要。世界正面临着一次前所未有的转折。今天,许多人正享受着繁荣发展带来的成果,更有无数人正期盼并努力奋斗致力于实现这一繁荣,然而,气候变化却对这一切构成了真实而迫切的威胁。问题当然不止于此,气候变化还威胁着地球上最脆弱的物种的生存,威胁着我们理应保护的生态系统和生物多样性。气候变化的主要原因是燃烧化石燃料的排放物,虽然还有其他重要因素。为了控制气候变化,我们必须减少使用高碳燃料。可再生能源能够成为也必须成为这一计划的核心部分。

增加可再生能源的部署会带来诸多益处。可再生能源技术能创造就业岗位、减少当地空气污染以及水资源消耗。可再生能源技术几乎只依赖当地资源,因而有助于避免外部能源安全冲击对当地经济的影响。最关键的是,对于我们173个会员国和签署国中的许多国家来说,可再生能源是扩大电力供应最快的途径之一。许多可再生能源技术具有高度模块化的特点,尤其是太阳能光伏发电以及陆上风电,这一特点意味着电力领域的个体或群体第一次得以在自身电力供应方面发挥积极的作用。因此,可再生能源技术正引领着能源系统朝更加民主、分配更均衡的方向转变。

可再生能源具有诸多显而易见的优点,但也面临着不少实施上的障碍。市场结构问题、对新兴可再生能源技术理解不足、筹资困难、筹资成本高、监管框架不完善、缺乏抵消化石燃料外部性影响(例如碳排放以及当地空气污染物排放)的激励因素、市场规模小以及政策不确定等,都阻碍着可再生能源的部署。幸运的是,通过工业领域、各国政府、筹资机构以及监管机构的不懈努力,不少阻碍因素正在逐步消失。

 

自2011年以来,可再生能源发电技术每年占新增发电装机容量的一半以上。如今,制定可再生能源目标的国家已经从2005年的43个增加到了164个。2014年,可再生能源为全球能源结构贡献了130千兆瓦的电量,创历史最高纪录。与此同时,可再生能源领域获得的投资金额从2004年的550亿美元增长至2014年的2600亿美元。2014年,太阳能光伏发电装机容量增加了40千兆瓦,创历史最高纪录,风力发电装机容量增加52千兆瓦,同样创历史新高。

提高竞争力之路

可再生能源技术的经济学对于理解其在能源领域的潜在作用至关重要,也有助于了解将能源领域推向真正可持续的道路需要多少时间和成本。然而,大多数国家政府仍未系统性地收集必要的数据来观察可再生能源技术成本的变化趋势,而这个变化很可能是巨大的。结果往往导致对成本错误的认知,或是数据过于陈旧,从而影响了政策的有效性。

为了解决数据问题,确保有来源可靠、准确而及时的数据支持决策,国际可再生能源机构建立了一个世界级的数据库,包含大约15000个公用事业规模的可再生能源发电项目以及将近75万个小型太阳能光伏发电系统的数据。这些数据不仅表明部署政策成功降低了成本,也展示了未来能源领域转型的基础。

可再生能源发电的成本竞争力已经达到了历史最高水平。在存在丰富的资源和合理的成本结构的情况下,生物质能发电、水力发电、地热发电以及陆上风电相比化石燃料发电已经有了较强的竞争力。

2015年,太阳能光伏组件价格相比2009年底下降了75%至80%。2010年至2014年间,公用事业规模太阳能光伏发电的平准化电力成本下降了一半。在没有财政补贴的情况下,最有竞争力的公用事业规模的太阳能光伏发电目前能持续供应价格仅为0.08美元/千瓦时的电力,而化石燃料发电供电价格为0.045至0.14美元/千瓦时。但是,根据目前正在缔结的合同,2017年及以后的成本将进一步降低。最近,迪拜招标了价格为0.06美元/千瓦时的光伏发电购电项目协议,恰恰显示了这种变化,即使是在迪拜这样化石燃料丰富的地区,这种变化也正在发生。

陆上风电是目前最具竞争力的可用电力的来源之一。可再生能源技术不断发展的同时,装机成本也在继续降低,因此,陆上风电已经和化石燃料发电处于同一成本区间,甚至前者的成本更低。在没有财政补贴的情况下,世界各地的风力发电项目能够持续供应价格为0.05至0.09美元/千瓦时的电力,最有竞争力的项目成本甚至更低。

目前,聚光太阳能发电以及海上风电的价格通常还是比化石燃料发电更高,潮滩地区的海上风电除外。不过,这些可再生能源发电技术在部署层面还处于婴儿期。这两种发电技术代表了将在未来的能源结构中扮演越来越重要角色的可再生能源发电,其成本也将继续降低。

更为成熟的可再生能源发电技术,如生物质能发电、地热发电和水力发电,其成本自2010年以来总体保持平稳。不过,只要有未开发的实用资源存在,这些成熟的可再生能源发电技术就能提供最便宜的电力。

综合考虑当今可再生能源技术的装机成本、发展表现及常规能源技术的成本,可以得出以下结论:在没有财政补贴的条件下,可再生能源发电相对于化石燃料的竞争力正不断提高。

波动性可再生能源具备经济潜力

要建立一个真正可持续的能源系统,太阳能光伏发电和风力发电在电力供应方面必须迅速发挥更大的作用。因此,关键的挑战在于尽可能降低并网的额外成本。政策支持需要尽快从原来支持个别技术的孤立做法转变为制定长期目标,从而最大限度地降低整个系统的成本。

推动波动性可再生能源并网发电并没有技术障碍,例如太阳能和风能。在穿透功率较低的情况下,并网成本较低甚至为负值,但是,随着穿透功率上升,并网成本则可能上升。即便如此,相比化石燃料的地方和全球环境成本,即使波动性可再生能源提供了40%的电力供给,可再生能源的并网成本也显得微不足道。换句话说,在公平竞争且考虑到所有外部性影响的情况下,可再生能源还是十分具有竞争力的。

波动性可再生能源给电力系统提出了各种各样的问题,但原理只有一个:要满足日新月异的需求,就必须在各种不同的场地部署不同的技术。水力发电、生物质能发电、地热发电以及有热能储存功能的聚光太阳能发电都是基底负载或是可调度负载的技术,不会给电网运行带来特别的问题。

除了波动性可再生能源的成本,额外的系统性成本相对较低。传输和分配系统对成本的影响通常可以忽略不计。不过,为了应对电压波动性或中断而预留储备,以及为度过长期光照不足或少风天气预留装机容量,则会增加总体系统性成本。

但是,我们必须考虑化石燃料发电所导致的环境和健康外部性影响,如果不考虑这一因素,可再生能源就没有公平竞争的环境。如果从经济角度考虑化石燃料发电对人类健康的损害,以及与二氧化碳排放相关的外部性影响(假设二氧化碳在20美元/吨到80美元/吨),那么,化石燃料发电的成本则会上涨0.01至0.13美元/千瓦时(视各个国家和技术水平而定),从而使化石燃料发电的成本增加到0.07至0.19美元/千瓦时。

进一步降低可再生能源技术成本的前景

这就将我们带回到文章的标题。标题不应该是“如何使可再生能源具备竞争力”,因为可再生能源已经颇具竞争力了。问题必须是我们如何进一步降低成本以及降低成本需要面对哪些挑战。

这就是我们今天所面对的重要挑战。国际可再生能源机构的分析表明,可再生能源的竞争力是一个十分微妙的话题。装机成本的巨大差异不仅存在于不同国家之间,也存在于一个国家内部。有些差异是由于结构性问题或是具体项目的问题造成的,但是相当多的差异可以通过优化政策来解决。

与此同时,设备成本和项目发展成本仍然有降低的可能。然而,在设备成本低廉的时代,未来的成本削减会更多来自于降低项目辅助设施、运行费用、维护以及筹资的成本。

开发出这些减少成本的潜在可能以及缩小市场之间的成本差额,对于实现全球经济、环境以及社会目标至关重要。可再生能源下一阶段的发展将依靠自身潜在的竞争力。智利、约旦、阿拉伯联合酋长国以及印度等国家发现,可再生能源是目前满足本国电力需求最为经济的选择。然而,对于今天的地球来说,虽然可再生能源的竞争力正不断提高,改变的步伐仍然过于缓慢。

现在正是抓住机会加快部署可再生能源的时候。我们要借此机会实现我们共同的目标,即建立一个安全、可靠、负担得起的、环境可持续的能源领域,因为当下正是实现这一目标代价最少的时候,同时,不论从当下还是长远看来,可再生能源都日益成为减少消费者支出的最佳选择。