基于空间分析的东盟风电成本评估方法研究

2022-10-11俞定坤郁永静

水力发电 2022年7期

夏婷，姜昊，仇欣，俞定坤，郁永静

(1.水电水利规划设计总院，北京 100120；2.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

0 引言

发电项目LCOE将项目全生命周期内的成本平均分摊到单位发电量上，可用于不同发电技术类型、不同区域的同一类型发电项目等各类场景的经济性评价和对比[3]。风电项目LCOE的研究对于风电项目投资决策、风电基地规划都具有重要的参考价值。从风电项目全生命周期涉及的因素考虑，可将成本的影响因素分为四类：一是自然因素，主要指风能资源条件的差异，直接影响风电项目整个生命周期的发电量；二是国民经济因素，主要包括项目所在国家的税率、通货膨胀率、劳动力成本，通过影响折现率、项目运维(O&M)成本等影响项目的度电成本；三是项目建设因素，主要包含风电机组及其附属设施、物流、吊装、风电场电气(含升压站)设备及安装工程、土建工程、送出工程等；四是融资因素，贷款利率的高低将直接影响投资方资本金的内部收益率。已有大部分研究中，风电项目成本分析主要停留在项目层面[4-5]，而风电基地规划和项目选址等往往需要区域尺度的成本对比，单一项目尺度的成本分析可能并不能反映区域的整体情况。

东南亚国家联盟(简称“东盟”)是全球最具经济活力的区域之一，能源需求旺盛且存在较大的增长空间。得益于区位优势，中国与东盟已互为最大规模的贸易伙伴，双方合作涵盖经济复苏、绿色转型、人文交流、社会发展等多项领域。目前，化石能源仍然是东盟能源电力的主要来源，2019年东盟可再生能源仅占一次能源供给的13.9%。在全球应对气候变化与能源转型的大背景下，发展风电、光伏等清洁能源成为东盟各国的共识[6]。截至2020年年底，东盟电力装机中可再生能源占比为33.7%。其中，以水电和光伏为主，两者合计占比达到28.9%；而风电装机仅占0.9%[7]，除泰国、越南、菲律宾等少数国家，大部分东盟国家的风电尚未起步。摸底东盟国家风电开发成本，探索区域风电成本下降的可行路径，对于东盟国家充分利用风电资源、助力区域能源清洁化发展，以及中国风电企业拓展东盟市场、带动产业“走出去”都具有重要意义。2019年，美国国家可再生能源实验室(NREL)[8]尝试对东盟国家风电和光伏的开发成本区域分布情况进行估算，但由于参数假定还停留在较早的水平，估算得到的LCOE水平偏高，不能反映风电成本下降的趋势。

本文在点尺度风电成本计算方法的基础上，探索东盟区域风电项目成本空间分布的分析方法，以期量化评估东盟国家风电开发成本的最新情况，为风电项目区域规划和场址优选提供参考。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域概况

东盟成员国包括：文莱、柬埔寨、印尼、老挝、马来西亚、缅甸、菲律宾、新加坡、泰国和越南等十国。东盟位于亚洲东南部，东濒太平洋，西临印度洋，处于亚洲与大洋洲、太平洋与印度洋的“十字路口”，战略地位十分重要。区域位于东经92°10′～141°05′，北纬28°32′～南纬11°15′，总面积约443.6万km2。东盟十国中，越南、老挝、柬埔寨、缅甸、泰国及马来西亚西部地处东南亚的中南半岛，其他国家地处马来群岛[9]。

东盟十国风能资源分布存在较大差异。根据Global Wind Atlas提供的数据，东盟国家100 m多年平均风速如图1所示。总体而言，东盟十国大部分区域风速在7 m/s以下，相对风资源条件较好的国家主要分布在中南半岛中、南部及部分马来群岛沿海地带，具备一定风电开发潜力的区域主要集中于老挝、泰国、越南、缅甸中南部、柬埔寨、菲律宾。

1.2 研究方法和数据来源

为了剔除风电不可开发区域的干扰，首先进行区域风电项目可开发区域的筛选，然后计算可开发区域风电开发的LCOE。

东盟风电技术可开发量的评估采用已有文献[10]中常用的方法，基于研究区域的风能资源图谱和土地利用情况，剔除因地形、海拔、土地利用及风速资源等限制而产生的不可利用面积，得到适合开发风电的区域(即风电技术可开发区域)。基于技术可开发区域的风能资源条件，确定区域的单位面积装机容量，最终得到技术可开发区域的风电装机潜力。东盟区域仅缅甸北部、印尼东部少部分区域海拔较高，同时鉴于山地风电技术已经发展较为成熟，因而本研究没有将山地地形作为风能资源技术可开发的剔除因素。

在确定风电技术可开发区域的基础上，通过合理的LCOE影响因素的空间取值假设，计算风电技术可开发区域的LCOE值。LCOE计算公式为

滴定：取 25.00mL试液，加 1DHCl溶液，5.00 mLBaCl2溶液，5mLMg-EDTA、10mL无水乙醇、5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液、4D EBT，同样用EDTA标液滴定至终点，记录消耗的EDTA体积V3。

(1)

式中，INVT为初始投资，即项目的动态投资或建设成本，包含建设成本和建设期利息；Dep为全生命周期内因折旧导致的税费减免的现值；RV为固定资产残值的现值，即全生命周期内未消耗掉的建设成本；AC为全生命周期内项目运营成本的现值，运营成本包括运维成本和财务成本；IEP为多年平均期望发电量；DR为折现率；TR为所得税的税率；N为运营期。

风电技术可开发量所需数据包括风能资源图谱数据、土地利用数据和保护区数据。风能资源图谱数据来源于Global Wind Atlas，土地利用数据来源于MODIS，保护区数据来自于Protected planet。LCOE计算参数参考文献[8]，并结合东盟已有建成的风电项目成本水平确定。

图1 东盟100 m多年平均风速分布

图2 东盟陆上风电技术可开发区域风能资源情况示意

2 结果与讨论

2.1 风电技术可开发区域

东盟国家技术可开发区域及风资源情况如图2所示。技术可开发区域主要集中分布在中南半岛中部和南部、菲律宾中部和北部、印尼部分岛屿沿海区域。其中，越南、泰国、菲律宾、老挝、缅甸等国家风电技术可开发区域面积相对较大。

东盟十国风电技术可开发总量为1 112 GW，各国风电技术可开发量统计见图3。在技术可开发区域内，大部分区域处于5～6 m/s的较低风速区间，低风速风电开发潜力巨大。5～6 m/s风速区间技术可开发量为834.0 GW，占技术可开发总量的75%；6～7 m/s技术可开发量为200.6 GW，占比约为18%；风速在7 m/s以上区域的技术可开发量仅有77.6 GW，主要分布在菲律宾和越南。从5～6 m/s风速区间的技术可开发量各国分布情况来看，泰国在这一区间的技术可开发量最大，为294.4 GW，其次是缅甸141.1 GW，越南(138.1 GW)位居第三。新加坡、文莱和马来西亚风能资源较差，不适宜开展风电项目的商业化开发。

图3 东盟风电技术可开发量(按国家统计)

2.2 风电成本空间分析

东盟十国风电项目的平均LCOE如图4所示，风电项目技术可开发区域LCOE空间分布如图5所示。

图4 东盟各国风能项目平均LCOE对比

图5 东盟各国风能项目LCOE空间分布

东盟十国风电开发LCOE在0.05～0.094美元/(kW·h)之间，区域平均LCOE为0.056美元/(kW·h)。从空间分布来看，东盟国家风电LCOE较低的区域主要分布在中南半岛中东部、菲律宾中部和北部。风能技术可开发量较高的越南、泰国、老挝、缅甸以及菲律宾开发成本也相对较低。受限于资源条件，新加坡与文莱风能开发LCOE分别高达0.086美元/(kW·h)与0.094美元/(kW·h)。总体看来，东盟国家LCOE平均值高于2020年陆上风电LCOE0.039美元/(kW·h)的全球平均水平[2]，但是显著低于[8]0.150美元/(kW·h)的研究成果。东盟国家平均风电开发成本偏高，一方面是东盟尚未形成自主风能产业供应链，风能机组以及相关设备材料都需要通过陆路或者海路进行运输，提高了运输成本；另一方面是部分国家风能资源相对较差，例如马来西亚、文莱与新加坡，开发风电需要更多资金投入。

2.3 风电成本下降路径初探

为了分析东盟未来风电成本下降的可行路径，分别分析风电LCOE各类影响因素的变化空间。自然因素方面，对于某一特定区域的项目，风资源条件是一定的，风电项目选址确定后，从风能资源角度降低项目开发成本的空间有限。国民经济因素方面，税率、通货膨胀率、劳动力成本等通常由项目所在国的国民经济大环境所决定，很难从项目层面采取措施降低项目开发成本。项目建设方面，作为建设成本主要构成之一的风机价格还有一定的下降空间，项目承建方也可以通过建设阶段的优化管理降低建设成本。另外，随着东盟国家经济的快速发展，港口、交通等基础设施不断完善，物流成本也会进一步降低。融资因素方面，通过多元化的融资渠道，充分利用国际金融机构的低息贷款、国际组织的赠款等降低项目的融资成本，可有效降低项目LCOE。由此可见，项目建设成本和融资成本对LCOE的变化起到重要的作用，同时具备一定下降空间，因而可以作为降低风电项目LCOE的主要努力方向。

为了分析建设成本和贷款利率对项目LCOE的影响程度，以越南为例，分析建设成本和贷款利率下降的不同情境组合下风能项目LCOE的变化情况(见表1)。

表1 建设成本与贷款利率变化对项目LCOE值产生的影响

以越南当前风电项目平均LCOE为基准，当建设成本保持不变时，贷款利率下降30%，LCOE下降0.006美元/(kW·h)；当贷款利率保持不变时，建设成本下降30%，LCOE下降0.012美元/(kW·h)，因而风电项目LCOE对建设成本变化更为敏感。若建设成本和贷款利率同时下降30%，则风电项目LCOE将降至0.034美元/(kW·h)，较基准情景下降32%((0.050-0.034)/0.050)，低于2020年陆上风电项目LCOE0.039美元/(kW·h)的全球平均水平[2]。

未来随着碳中和进程的推进，风电规模化发展的重要性将日益凸显，东盟国家风电产业政策激励措施的完善将为风电发展拓展空间。同时风电技术的不断进步也将不断推动风电产业降本增效。特别是从建设和融资成本考虑，东盟国家风电项目开发成本还有一定的下降空间。