基于空間分析的東盟風電成本評估方法研究

夏 婷，姜 昊，仇 欣，俞定坤，郁永靜

(1.水電水利規劃設計總院，北京 100120；2.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 引 言

發電項目LCOE將項目全生命周期內的成本平均分攤到單位發電量上，可用于不同發電技術類型、不同區域的同一類型發電項目等各類場景的經濟性評價和對比[3]。風電項目LCOE的研究對于風電項目投資決策、風電基地規劃都具有重要的參考價值。從風電項目全生命周期涉及的因素考慮，可將成本的影響因素分為四類：一是自然因素，主要指風能資源條件的差異，直接影響風電項目整個生命周期的發電量；二是國民經濟因素，主要包括項目所在國家的稅率、通貨膨脹率、勞動力成本，通過影響折現率、項目運維(O&M)成本等影響項目的度電成本；三是項目建設因素，主要包含風電機組及其附屬設施、物流、吊裝、風電場電氣(含升壓站)設備及安裝工程、土建工程、送出工程等；四是融資因素，貸款利率的高低將直接影響投資方資本金的內部收益率。已有大部分研究中，風電項目成本分析主要停留在項目層面[4-5]，而風電基地規劃和項目選址等往往需要區域尺度的成本對比，單一項目尺度的成本分析可能并不能反映區域的整體情況。

東南亞國家聯盟(簡稱“東盟”)是全球最具經濟活力的區域之一，能源需求旺盛且存在較大的增長空間。得益于區位優勢，中國與東盟已互為最大規模的貿易伙伴，雙方合作涵蓋經濟復蘇、綠色轉型、人文交流、社會發展等多項領域。目前，化石能源仍然是東盟能源電力的主要來源，2019年東盟可再生能源僅占一次能源供給的13.9%。在全球應對氣候變化與能源轉型的大背景下，發展風電、光伏等清潔能源成為東盟各國的共識[6]。截至2020年年底，東盟電力裝機中可再生能源占比為33.7%。其中，以水電和光伏為主，兩者合計占比達到28.9%；而風電裝機僅占0.9%[7]，除泰國、越南、菲律賓等少數國家，大部分東盟國家的風電尚未起步。摸底東盟國家風電開發成本，探索區域風電成本下降的可行路徑，對于東盟國家充分利用風電資源、助力區域能源清潔化發展，以及中國風電企業拓展東盟市場、帶動產業“走出去”都具有重要意義。2019年，美國國家可再生能源實驗室(NREL)[8]嘗試對東盟國家風電和光伏的開發成本區域分布情況進行估算，但由于參數假定還停留在較早的水平，估算得到的LCOE水平偏高，不能反映風電成本下降的趨勢。

本文在點尺度風電成本計算方法的基礎上，探索東盟區域風電項目成本空間分布的分析方法，以期量化評估東盟國家風電開發成本的最新情況，為風電項目區域規劃和場址優選提供參考。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域概況

東盟成員國包括：文萊、柬埔寨、印尼、老撾、馬來西亞、緬甸、菲律賓、新加坡、泰國和越南等十國。東盟位于亞洲東南部，東瀕太平洋，西臨印度洋，處于亞洲與大洋洲、太平洋與印度洋的“十字路口”，戰略地位十分重要。區域位于東經92°10′～141°05′，北緯28°32′～南緯11°15′，總面積約443.6萬km2。東盟十國中，越南、老撾、柬埔寨、緬甸、泰國及馬來西亞西部地處東南亞的中南半島，其他國家地處馬來群島[9]。

東盟十國風能資源分布存在較大差異。根據Global Wind Atlas提供的數據，東盟國家100 m多年平均風速如圖1所示。總體而言，東盟十國大部分區域風速在7 m/s以下，相對風資源條件較好的國家主要分布在中南半島中、南部及部分馬來群島沿海地帶，具備一定風電開發潛力的區域主要集中于老撾、泰國、越南、緬甸中南部、柬埔寨、菲律賓。

1.2 研究方法和數據來源

為了剔除風電不可開發區域的干擾，首先進行區域風電項目可開發區域的篩選，然后計算可開發區域風電開發的LCOE。

東盟風電技術可開發量的評估采用已有文獻[10]中常用的方法，基于研究區域的風能資源圖譜和土地利用情況，剔除因地形、海拔、土地利用及風速資源等限制而產生的不可利用面積，得到適合開發風電的區域(即風電技術可開發區域)。基于技術可開發區域的風能資源條件，確定區域的單位面積裝機容量，最終得到技術可開發區域的風電裝機潛力。東盟區域僅緬甸北部、印尼東部少部分區域海拔較高，同時鑒于山地風電技術已經發展較為成熟，因而本研究沒有將山地地形作為風能資源技術可開發的剔除因素。

在確定風電技術可開發區域的基礎上，通過合理的LCOE影響因素的空間取值假設，計算風電技術可開發區域的LCOE值。LCOE計算公式為

滴定：取 25.00mL試液，加 1DHCl溶液，5.00 mLBaCl2溶液，5mLMg-EDTA、10mL無水乙醇、5mL NH3-NH4Cl緩沖溶液、4D EBT，同樣用EDTA標液滴定至終點，記錄消耗的EDTA體積V3。

(1)

式中，INVT為初始投資，即項目的動態投資或建設成本，包含建設成本和建設期利息；Dep為全生命周期內因折舊導致的稅費減免的現值；RV為固定資產殘值的現值，即全生命周期內未消耗掉的建設成本；AC為全生命周期內項目運營成本的現值，運營成本包括運維成本和財務成本；IEP為多年平均期望發電量；DR為折現率；TR為所得稅的稅率；N為運營期。

風電技術可開發量所需數據包括風能資源圖譜數據、土地利用數據和保護區數據。風能資源圖譜數據來源于Global Wind Atlas，土地利用數據來源于MODIS，保護區數據來自于Protected planet。LCOE計算參數參考文獻[8]，并結合東盟已有建成的風電項目成本水平確定。

圖1 東盟100 m多年平均風速分布

圖2 東盟陸上風電技術可開發區域風能資源情況示意

2 結果與討論

2.1 風電技術可開發區域

東盟國家技術可開發區域及風資源情況如圖2所示。技術可開發區域主要集中分布在中南半島中部和南部、菲律賓中部和北部、印尼部分島嶼沿海區域。其中，越南、泰國、菲律賓、老撾、緬甸等國家風電技術可開發區域面積相對較大。

東盟十國風電技術可開發總量為1 112 GW，各國風電技術可開發量統計見圖3。在技術可開發區域內，大部分區域處于5～6 m/s的較低風速區間，低風速風電開發潛力巨大。5～6 m/s風速區間技術可開發量為834.0 GW，占技術可開發總量的75%；6～7 m/s技術可開發量為200.6 GW，占比約為18%；風速在7 m/s以上區域的技術可開發量僅有77.6 GW，主要分布在菲律賓和越南。從5～6 m/s風速區間的技術可開發量各國分布情況來看，泰國在這一區間的技術可開發量最大，為294.4 GW，其次是緬甸141.1 GW，越南(138.1 GW)位居第三。新加坡、文萊和馬來西亞風能資源較差，不適宜開展風電項目的商業化開發。

圖3 東盟風電技術可開發量(按國家統計)

2.2 風電成本空間分析

東盟十國風電項目的平均LCOE如圖4所示，風電項目技術可開發區域LCOE空間分布如圖5所示。

圖4 東盟各國風能項目平均LCOE對比

圖5 東盟各國風能項目LCOE空間分布

東盟十國風電開發LCOE在0.05～0.094美元/(kW·h)之間，區域平均LCOE為0.056美元/(kW·h)。從空間分布來看，東盟國家風電LCOE較低的區域主要分布在中南半島中東部、菲律賓中部和北部。風能技術可開發量較高的越南、泰國、老撾、緬甸以及菲律賓開發成本也相對較低。受限于資源條件，新加坡與文萊風能開發LCOE分別高達0.086美元/(kW·h)與0.094美元/(kW·h)。總體看來，東盟國家LCOE平均值高于2020年陸上風電LCOE0.039美元/(kW·h)的全球平均水平[2]，但是顯著低于[8]0.150美元/(kW·h)的研究成果。東盟國家平均風電開發成本偏高，一方面是東盟尚未形成自主風能產業供應鏈，風能機組以及相關設備材料都需要通過陸路或者海路進行運輸，提高了運輸成本；另一方面是部分國家風能資源相對較差，例如馬來西亞、文萊與新加坡，開發風電需要更多資金投入。

2.3 風電成本下降路徑初探

為了分析東盟未來風電成本下降的可行路徑，分別分析風電LCOE各類影響因素的變化空間。自然因素方面，對于某一特定區域的項目，風資源條件是一定的，風電項目選址確定后，從風能資源角度降低項目開發成本的空間有限。國民經濟因素方面，稅率、通貨膨脹率、勞動力成本等通常由項目所在國的國民經濟大環境所決定，很難從項目層面采取措施降低項目開發成本。項目建設方面，作為建設成本主要構成之一的風機價格還有一定的下降空間，項目承建方也可以通過建設階段的優化管理降低建設成本。另外，隨著東盟國家經濟的快速發展，港口、交通等基礎設施不斷完善，物流成本也會進一步降低。融資因素方面，通過多元化的融資渠道，充分利用國際金融機構的低息貸款、國際組織的贈款等降低項目的融資成本，可有效降低項目LCOE。由此可見，項目建設成本和融資成本對LCOE的變化起到重要的作用，同時具備一定下降空間，因而可以作為降低風電項目LCOE的主要努力方向。

為了分析建設成本和貸款利率對項目LCOE的影響程度，以越南為例，分析建設成本和貸款利率下降的不同情境組合下風能項目LCOE的變化情況(見表1)。

表1 建設成本與貸款利率變化對項目LCOE值產生的影響

以越南當前風電項目平均LCOE為基準，當建設成本保持不變時，貸款利率下降30%，LCOE下降0.006美元/(kW·h)；當貸款利率保持不變時，建設成本下降30%，LCOE下降0.012美元/(kW·h)，因而風電項目LCOE對建設成本變化更為敏感。若建設成本和貸款利率同時下降30%，則風電項目LCOE將降至0.034美元/(kW·h)，較基準情景下降32%((0.050-0.034)/0.050)，低于2020年陸上風電項目LCOE0.039美元/(kW·h)的全球平均水平[2]。

未來隨著碳中和進程的推進，風電規模化發展的重要性將日益凸顯，東盟國家風電產業政策激勵措施的完善將為風電發展拓展空間。同時風電技術的不斷進步也將不斷推動風電產業降本增效。特別是從建設和融資成本考慮，東盟國家風電項目開發成本還有一定的下降空間。

3 結 論

為了全面評估東盟區域風電開發成本情況，本文采用空間分析方法評估了東盟國家風電技術可開發區域和技術可開發量，在此基礎上，對技術可開發區域內的風電項目開發成果進行評估計算，主要結論如下：

(1)東盟十國風電技術可開發總量為1 112.3 GW，約13.5%的土地面積處于低風速(5～7 m/s)區域，低風速區域風電資源開發潛力超過1 000 GW，占風電技術可開發量93%。其中，泰國、越南和菲律賓分列東盟十國風電開發潛力前三，風電開發潛力較大。

(2)開發成本方面，東盟十國風電開發LCOE在0.05～0.094美元/(kW·h)之間，區域平均LCOE為0.056美元/(kW·h)，高于2020年陸上風電LCOE的0.039美元/(kW·h)的全球平均水平。從區域分布來看，風電LCOE較低的區域主要分布在中南半島中東部、菲律賓中部和北部。

(3)從具體項目層面分析，風電項目建設成本和融資成本具有一定的下降空間，可以作為東盟風電成本下降的主要努力方向。以越南為例，若建設成本和貸款利率同時下降30%，則風電項目LCOE將較基準情景下降32%。