什么是平准化能源成本 (LCOE)?

一对男女在办公楼内边走边交谈

作者

Alice Gomstyn

Staff Writer

IBM Think

Alexandra Jonker

Staff Editor

IBM Think

什么是平准化能源成本 (LCOE)?

平准化能源成本 (LCOE) 是衡量能源资产在整个生命周期内平均发电成本的指标。LCOE 有助于确定发电项目的可行性和竞争力,也可以作为供热和制冷项目的指标。

LCOE 计算考虑能源资产在生命周期内的建筑和运营相关成本,包括资本、燃料和维护成本。不同的 LCOE 模型和工具使用不同变量,并且某些 LCOE 公式比其他公式更复杂。LCOE 也称为“平准化电力成本”。

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为什么 LCOE 很重要?

结合 LCOE 的能源分析可以帮助公司、开发商和投资者评估能源生产项目的竞争力。它还可以比较不同类型技术的发电成本,为政策制定者和分析师提供决策信息。

平准化能源成本 (LCOE) 是全球能源转型的重要指标,即从高排放化石燃料能源向可再生能源技术和低碳替代能源转变。随着经济和政治条件的变化,能源转型态势也会发生变化。

例如,新的政府补贴能够改善可再生能源项目的融资前景,而不断上涨的燃料成本会降低化石燃料项目的吸引力。在这样的发展中,LCOE 可以帮助决策者确定不同清洁发电技术和项目的成本效益和可行性。

尽管 LCOE 得以广泛使用,但批评者建议谨慎对待 LCOE。由于 LCOE 计算公式不包括特定场地的成本和可靠性等重要因素,因此可能无法全面反映能源项目的价值。1

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如何计算 LCOE?

使用能源资产的总生命周期成本除以该资产在生命周期内的总发电量,即可确定 LCOE。LCOE 公式还可以包括贴现率,以将通货膨胀和影响未来现金流的其他因素考虑在内。

LCOE 计算的结果是能源生产实体必须以何种价格出售该能源才能实现收支平衡,或者从财务角度来说,实现净现值 (NPV) 为 0。它通常表示为每单位电力的价格,例如千瓦时 (KWh) 或兆瓦时 (MWh)。

该能源成本计算包含的变量和总体复杂性可能因所用的方法或工具而异。例如,美国国家可再生能源实验室 (NREL) 确定 LCOE 的工具是一个简单的计算器,其中考虑 8 个变量,而斯坦福大学的一款工具包含十几个变量。

LCOE 计算中通常使用哪些因素?

尽管 LCOE 计算中使用的系数各不相同,但常见的系数包括:

分析周期

LCOE 计算要求输入固定的年数以进行分析。这通常是能源生产项目的预期寿命,通常为二十年或更长时间,具体取决于所讨论的能源资源和技术的类型。

容量系数

容量系数是发电机组在一定时期内产生的能源量与该机组在整个时间段内以满功率运行时产生的能源量之比。

例如,一直在发电的发电厂的容量系数为 100%。实际上,不同装置的容量系数不等,核电站为 92%,太阳能光伏装置略低于 25%。2

资金成本

资金成本是前期项目成本,包括土地购置、设备和运营基础设施。例如,大型陆上风力发电厂的资金成本可能包括项目现场的风力资源评估成本、风力涡轮发电机成本、将发电机运输到项目现场的成本以及将能源系统与电网进行电力互联的成本。

资本成本

资本成本是指项目的融资成本,不能与资本成本混淆。常见的资本成本是贷款利息。其他资本成本包括与股权融资(出售股票)和发行债券相关的成本。总体而言,资本成本反映金融市场在为项目提供资金时感知到的风险。

贴现率

在会计和财务中,贴现率是用于确定未来现金流现值的利率。在能源领域,较低的贴现率往往会增加可再生能源项目的吸引力,因为这些项目的资金成本较高,而运营成本较低。反过来,较高的贴现率会提高化石燃料项目的吸引力,这些项目资金成本较低,但运营成本较高。

燃料成本

燃料支出仅考虑需要燃料的发电厂,即火力发电厂。火力发电厂使用的燃料包括煤、天然气等化石燃料和生物质。核能也是一种热能,核电厂使用经过加工成燃料的铀。

热耗率

热耗率是指电力生产中产生一千瓦时 (kWh) 电力所消耗的能量。它是衡量发电厂效率的指标,与燃料成本一样,它通常是用于火力发电厂的变量。它通常以每净千瓦时英热单位 (Btu) 来表示。

运营和维护成本

运营和维护成本也称为 O&M 成本,通常分为两类:固定成本和可变成本。固定成本不会因能源生产而波动,而可变成本会波动。

例如,当发电厂运行时(相对于发电厂离线时),更换磨损较快的设备的成本构成可变的运营和维护成本。另一方面,年度保险费就是固定成本的一个示例。

LCOE 计算中可能包含的其他输入包括温室气体排放成本和发电厂退役成本等。

LCOE 和 LCOS 有何区别?

能量储存技术可以成为可再生能源项目的重要组成部分。但是,NREL 计算器等一些 LCOE 公式和计算器不能衡量能量储存成本。

相反,分析师可能会转向平准化储存成本 (LCOS) 公式。他们利用这些公式计算能量储存系统在一定时期内释放能量的单位成本。LCOS 公式虽然像 LCOE 公式一样,但有一些关键区别。例如,在计算 LCOS 时,美国能源信息署将 LCOE 公式中使用的燃料成本替换为储存系统充电所需的电力成本。3

不同能源的 LCOE

不同的技术和能源具有不同的 LCOE。十多年来,由于创新、规模经济的增长和政府支持,太阳能、陆上风能和海上风能等可再生能源的 LCOE 急剧下降。

例如,陆上风能的 LCOE 从 2009 年平均 135 美元/MWh 下降到 2024 年的一半以下。同期,公用事业级太阳能光伏发电的平均价格从 359 美元/MWh 骤降至 61 美元。4

与其他可再生能源技术相比,由于资金成本相对较高,地热能的 LCOE 并未出现大幅下降。但是,由于美国能源部的一项研究计划“增强型地热能计划”等新举措,未来价格可能会进一步下跌。

这种下降趋势有助于使可再生能源相对于天然气和燃煤发电(LCOE 分别高达 228 美元和 168 美元)更具竞争力,从而支持全球能源转型。地缘政治冲突导致化石燃料成本和电价上涨,进一步提升了可再生能源项目的吸引力。

新冠疫情及其导致的供应链中断使可再生能源成本的价格下降趋于平缓。不过,根据金融服务公司 Lazard 发布的年度 LCOE 报告“平准化能源成本+”,到 2024 年,供应链挑战已得到解决。与往年一样,该公司的分析师得出结论,“可再生能源的成本竞争力将导致传统发电不断被取代,能源结构不断变化。”

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      脚注

      1深度解析:电力并非同质化商品——平准化度电成本的应用与误用》,世界资源研究所,2019 年 8 月 1 日。

      2何为发电容量?》,美国能源部核能办公室,2020 年 5 月 1 日

      3《年度能源展望》中新建发电资源的平准化成本”,美国能源信息署,2023 年 4 月。

      4 平准化能源成本+》,Lazard,2024 年 6 月。