美國風電價格持續走低 凸顯強勁競爭優勢

編譯 | 張雪偉

美國風電價格持續走低 凸顯強勁競爭優勢

編譯 | 張雪偉

美國能源部（DOE）最新發布的2016年度《風能技術市場報告》顯示，該國風電市場整體走勢強勁，成本優勢進一步凸顯。加上輸電成本及其他相關成本，美國風電價格僅為12美分/千瓦時，即使沒有生產稅抵免，也是一種極具競爭力的電源。

作為風電價格較低的國家，美國在這條路上越走越順。美國能源部（DOE）發布的2016年度《風能技術市場報告》（Wind Technologies Market Report），以大量數據從多個方面追蹤了美國風電成本、市場表現及增長趨勢。美國風電市場整體走勢強勁，成本優勢進一步凸顯。

2016年，美國風電新增裝機容量820.3萬千瓦，累計裝機容量達到8214.3萬千瓦。其中，中部地區新增裝機容量在全美占比近90%，延續了2015年以來的絕對主力地位。德克薩斯州更是以261.1萬千瓦的新增裝機容量連續第三年在全美各州中居首。

位于羅得島海域附近的布魯克島（Block Island）的美國首個海上風電項目于2016年投入運行，這成為該國風電史上里程碑式的事件。

圖1 美國地理分區及各地區風速

風電價格持續走低

該報告的數據顯示，在長達20年的時間里，美國風電價格持續走低，與天然氣發電等傳統電力類型相比，顯示出越來越顯著的優勢。其中，得益于平均施工成本低廉、平均容量因數（Capacity Factor）較高等有利條件，美國中部地區的風電價格走低趨勢尤為明顯，也成為美國風電價格最低的地區。

風電的采購通常通過購電協議（Power Purchase Agreement，簡稱PPA）來完成，在這種以長期合同大量采購的方式中，風電價格僅為天然氣發電價格的一半。近年來，風電的PPA價格低至20美元/兆瓦時，即2美分/千瓦時（約合人民幣0.13元/千瓦時）。整體來說，風力發電成本僅為2美分/千瓦時—4美分/千瓦時，再加上輸電成本及其他相關成本，美國風電消費者平均需支付12美分/千瓦時。

但是要注意的是，購電協議的風電價格是統包價格（all-in price），其中包含了美國風能生產稅抵免（Wind Production Tax Credit）之類的補貼，該項抵免政策給予運營商18美元/兆瓦時—23美元/兆瓦時的稅收補貼。若排除生產稅抵免，美國中部地區的度電成本（LCOE）不到50美元/兆瓦時（5美分/千瓦時）。

相較而言，美國能源信息管理局（the Energy Information Administration）估計，聯合循環天然氣發電站的度電成本最低約為54美元/兆瓦時（5.4美分/千瓦時）。所以，即使沒有美國風能生產稅抵免的作用，風電依舊是一種極具競爭力的電源。

圖2 美國各地區的PPA價格

圖3 歷年風電機組的平均單機容量、平均風輪直徑、平均輪轂高度

風電機組性能提高

近年來，在美國歷年全部新增裝機中，風電的占比不斷提高。2016年，風電占比為27%。不過它仍然不及太陽能光伏和天然氣發電，屈居第三。為了在與太陽能光伏及天然氣發電的激烈競爭中領先一步，美國風電產業勢必會自我升級。例如，風電整機商制造了單機容量更大的風電機組，使其在風速較低的地區仍能最大限度提升發電效能。

產業數據顯示，2016年，美國新增風電機組的平均風輪直徑變得更大，從而可以使機組捕獲更多風能；輪轂也變得更高，機組得以在更高處獲取更佳的風能資源。這一年，新吊裝機組的平均風輪直徑達到108米，比過去5年的平均值增長了13%；新吊裝機組的平均輪轂高度為83米，比過去5年的平均值提高了1%。機組的平均單機容量也隨之增加，2016年新增風電機組的平均單機容量為2.15兆瓦，比過去5年的平均值提高了11%。

風電機組的這些設計改進不僅增加了機組發電量，也增加了機組容量因數。2014年和2015年吊裝的風電機組的平均容量因數超過40%，這意味著如果一年365天每天24小時都刮風的話，機組將會發出其理論最大發電量的40%。

圖4 ISOs的棄風限電率及風電滲透率

攝影：張海明

風電波動性的相關成本微乎其微

盡管美國風電在價格方面已經凸顯出了絕對的競爭優勢，卻依舊避不開這些問題：由于風電存在波動性所帶來的并網成本怎么算？比如儲能成本，不會攤到消費者頭上嗎？

實際上，對于像風電這樣的可變電源（Variable Source of Electricity）并入電網到底需要花費多少成本，并沒有一個簡單的答案。若有的話，那就是“要看情況” 。該報告從風電滲透率和棄風限電率的變化入手，帶領讀者一窺風電并網成本真相。

圖4的數據顯示了2008年至2016年間美國7家獨立電網運營商（ISOs）的風電滲透率和棄風限電率情況。

在這7家電網運營商中，它們的風電滲透率顯著升高，而棄風限電率下降了。但這并不意味著風電并網的成本不大。棄風限電率之所以下降，一個很重要的原因是自2009年棄風限電率達到高峰之后，很多地區為將風電輸送到負荷中心投資了大規模輸電線路。

以德州電力管理委員會（ERCOT）所管理的地區為例。當地公用事業企業在輸電線路上投資70億美元將風能資源豐富的西德州與美國東部、中部城市連接起來，使得德州的發電余量可以輸送到有電力需求的地區進行消納，ERCOT所管理的地區棄風限電率也就自然降低了。當然，所有在輸電線路上的投資成本都會分攤到消費者群體當中，ERCOT的這些成本也不例外。但是，數十億元的投資成本分攤到成千上萬的消費者身上，在每個人身上所產生的成本就微乎其微了。

美國風電的超低廉價格推動了更多風電場建設。接下來，風電并網還將會是美國電網運營商要面臨的挑戰。當然，到目前為止，他們在這個方面已經做得很成功。同時，決策和監管部門應該認識到，由于未來風電裝機容量會越來越大，需要新增輸電能力以及升級電網來接納風電。以最低的投資進行最大容量的可再生能源并網不是一項輕松的任務，但是隨著可再生能源逐漸擺脫“替代能源”的標簽而變成美國供電的主力，投資新建更多輸電線路將變得越來越關鍵。

（編譯自科學美國人網站）