Sveobuhvatna analiza troškova proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina

I. Osnovna struktura troškova proizvodnje električne energije

Troškovi proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa uzimaju trošak električne energije tokom cijelog životnog ciklusa (LCOE) kao osnovni računovodstveni pokazatelj, pokrivajući tri ključna sektora: troškove goriva, troškove izgradnje i troškove rada i održavanja. Udio ova tri sektora pokazuje očiglednu diferencijalnu distribuciju, među kojima dominiraju troškovi goriva i direktno određuju ukupni nivo troškova.

(I) Troškovi goriva: Osnovni udio troškova, najznačajniji utjecaj fluktuacija

Trošak goriva predstavlja najveći udio u troškovima proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa. Podaci iz industrije pokazuju da njegov udio uglavnom dostiže 60%-80%, a može premašiti 80% u nekim ekstremnim tržišnim okruženjima, što ga čini najkritičnijom varijablom koja utiče na fluktuaciju troškova proizvodnje energije. Obračun troškova goriva uglavnom zavisi od cijene prirodnog gasa (uključujući nabavnu cijenu i naknadu za prenos i distribuciju) i efikasnosti proizvodnje energije jedinice. Osnovna formula za obračun je: Trošak goriva (juani/kWh) = Jedinična cijena prirodnog gasa (juani/kubni metar) ÷ Efikasnost proizvodnje energije jedinice (kWh/kubni metar).

U kombinaciji sa trenutnim nivoom u glavnoj industriji, prosječna domaća cijena prirodnog gasa za postrojenje iznosi oko 2,8 juana/kubnom metru. Efikasnost proizvodnje energije tipičnih jedinica sa kombinovanim ciklusom gasnih turbina (CCGT) iznosi oko 5,5-6,0 kWh/kubnom metru, što odgovara jediničnoj cijeni goriva za proizvodnju energije od oko 0,47-0,51 juana; ako se usvoje distribuirane jedinice sa motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, efikasnost proizvodnje energije iznosi oko 3,8-4,2 kWh/kubnom metru, a jedinična cijena goriva za proizvodnju energije raste na 0,67-0,74 juana. Vrijedi napomenuti da oko 40% domaćeg prirodnog gasa zavisi od uvoza. Fluktuacije međunarodnih spot cijena LNG-a i promjene u proizvodnji, snabdijevanju, skladištenju i marketingu domaćih izvora gasa direktno će se prenijeti na kraj troškova goriva. Na primjer, tokom naglog porasta azijskih spot cijena JKM-a 2022. godine, jedinična cijena goriva za proizvodnju energije domaćih elektrana na gas jednom je premašila 0,6 juana, daleko premašujući raspon rentabilnosti.

(II) Troškovi građevinskih investicija: Stabilan udio fiksnih investicija, pad potpomognut lokalizacijom

Troškovi građevinskih investicija su jednokratna fiksna investicija, koja uglavnom uključuje kupovinu opreme, građevinske radove, instalaciju i puštanje u rad, kupovinu zemljišta i troškove finansiranja. Njihov udio u troškovima proizvodnje električne energije tokom cijelog životnog ciklusa iznosi oko 15%-25%, a ključni faktori koji utiču na to su tehnički nivo opreme i stopa lokalizacije.

Iz perspektive kupovine opreme, osnovna tehnologija teških plinskih turbina dugo je bila monopolizirana od strane međunarodnih giganata, a cijene uvozne opreme i ključnih komponenti ostaju visoke. Statički investicijski trošak jediničnog kilovata za jedan projekt proizvodnje električne energije kombinovanog ciklusa od milion kilovata iznosi oko 4500-5500 juana, među kojima plinska turbina i prateći kotao na otpadnu toplinu čine oko 45% ukupne investicije u opremu. Posljednjih godina, domaća preduzeća su ubrzala tehnološke prodore. Preduzeća poput Weichai Power i Shanghai Electric postepeno su ostvarila lokalizaciju srednjih i lakih jedinica za proizvodnju prirodnog plina i osnovnih komponenti, smanjujući troškove kupovine slične opreme za 15%-20% u poređenju sa uvoznim proizvodima, efektivno smanjujući ukupne investicijske troškove izgradnje. Pored toga, kapacitet jedinice i scenariji instalacije također utiču na troškove izgradnje. Distribuirane male jedinice imaju kratke cikluse instalacije (samo 2-3 mjeseca), niska ulaganja u građevinarstvo i niže investicijske troškove jediničnih kilovata od velikih centraliziranih elektrana; Iako velike kombinovane ciklične jedinice imaju visoka početna ulaganja, one imaju značajne prednosti u efikasnosti proizvodnje energije i mogu amortizirati investicione troškove jedinice kroz proizvodnju energije velikih razmjera.

(III) Troškovi rada i održavanja: Dugoročna kontinuirana investicija, veliki prostor za tehnološku optimizaciju

Troškovi rada i održavanja predstavljaju kontinuiranu investiciju tokom cijelog životnog ciklusa, uglavnom uključujući inspekciju i održavanje opreme, zamjenu dijelova, troškove rada, potrošnju ulja za podmazivanje, tretman zaštite okoliša itd. Njihov udio u troškovima proizvodnje energije tokom cijelog životnog ciklusa iznosi oko 5%-10%. Iz perspektive industrijske prakse, osnovni trošak rada i održavanja je zamjena ključnih komponenti i usluge održavanja, među kojima srednji trošak održavanja jedne velike plinske turbine može doseći 300 miliona juana, a trošak zamjene glavnih komponenti je relativno visok.

Jedinice različitih tehničkih nivoa imaju značajne razlike u troškovima rada i održavanja: iako visokoučinkovite proizvodne jedinice imaju veća početna ulaganja, njihova potrošnja ulja za podmazivanje je samo 1/10 potrošnje ulja za podmazivanje običnih jedinica, s dužim ciklusima izmjene ulja i manjom vjerovatnoćom prekida rada zbog kvara, što može efikasno smanjiti troškove rada i gubitke zbog prekida rada; naprotiv, tehnološki zaostale jedinice imaju česte kvarove, koji ne samo da povećavaju troškove zamjene dijelova, već i utiču na prihode od proizvodnje energije zbog prekida rada, indirektno povećavajući ukupne troškove. Posljednjih godina, uz unapređenje lokalizovane tehnologije rada i održavanja i primjenu inteligentnih dijagnostičkih sistema, troškovi rada i održavanja domaćih proizvodnih jedinica na prirodni gas postepeno su se smanjivali. Poboljšanje stope nezavisnog održavanja glavnih komponenti smanjilo je troškove zamjene za više od 20%, a interval održavanja produžen je na 32.000 sati, što dodatno smanjuje prostor za troškove rada i održavanja.

II. Ključne varijable koje utiču na troškove proizvodnje električne energije

Pored gore navedenih ključnih komponenti, na troškove proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa utiču i višestruke varijable kao što su mehanizam cijene gasa, orijentacija politike, razvoj tržišta ugljika, regionalni raspored i sati korištenja jedinica, među kojima je uticaj mehanizma cijene gasa i razvoja tržišta ugljika najdalekosežniji.

(I) Mehanizam određivanja cijena plina i garancija izvora plina

Stabilnost cijena prirodnog gasa i modeli nabavke direktno određuju trend troškova goriva, a zatim utiču na ukupne troškove proizvodnje električne energije. Trenutno, domaća cijena prirodnog gasa formirala je mehanizam povezivanja "referentna cijena + promjenjiva cijena". Referentna cijena je povezana s međunarodnim cijenama sirove nafte i LNG-a, a promjenjiva cijena se prilagođava prema ponudi i potražnji na tržištu. Fluktuacije cijena se direktno prenose na kraj troškova proizvodnje električne energije. Garantovani kapacitet izvora gasa također utiče na troškove. U regijama centara opterećenja kao što su delta rijeke Jangce i delta Biserne rijeke, stanice za prijem LNG-a su guste, nivo međusobne povezanosti cjevovodne mreže je visok, troškovi prenosa i distribucije su niski, snabdijevanje izvorom gasa je stabilno, a troškovi goriva su relativno kontrolisani; dok su u sjeverozapadnoj regiji, ograničenoj distribucijom izvora gasa i postrojenjima za prenos i distribuciju, troškovi prenosa i distribucije prirodnog gasa relativno visoki, što povećava troškove proizvodnje električne energije proizvodnih jedinica u regiji. Pored toga, preduzeća mogu fiksirati cijene izvora gasa potpisivanjem dugoročnih ugovora o snabdijevanju gasom, efikasno izbjegavajući rizike troškova uzrokovane fluktuacijama međunarodnih cijena gasa.

(II) Politička orijentacija i tržišni mehanizam

Mehanizmi politike uglavnom utiču na sveobuhvatne troškove i nivoe prihoda jedinica za proizvodnju prirodnog gasa putem prenosa troškova i kompenzacije prihoda. Posljednjih godina, Kina je postepeno promovisala reformu dvodjelne cijene električne energije za proizvodnju energije iz prirodnog gasa, koja je prvo implementirana u provincijama kao što su Šangaj, Jiangsu i Guangdong. Povraćaj fiksnih troškova zagarantovan je kroz cijenu kapaciteta, a cijena energije je povezana sa cijenom gasa radi troškova prenosa goriva. Između ostalog, Guangdong je povećao cijenu kapaciteta sa 100 juana/kW/godišnje na 264 juana/kW/godišnje, što može pokriti 70%-80% fiksnih troškova projekta, efektivno ublažavajući problem prenosa troškova. Istovremeno, politika kompenzacije za jedinice sa brzim startovanjem i zaustavljanjem na tržištu pomoćnih usluga dodatno je poboljšala strukturu prihoda projekata elektrana na gas. Cijena kompenzacije za vršnu regulaciju u nekim regijama dostigla je 0,8 juana/kWh, što je znatno više od prihoda od konvencionalne proizvodnje energije.

(III) Razvoj tržišta ugljika i prednosti niske emisije ugljika

Kontinuiranim poboljšanjem nacionalnog tržišta trgovanja pravima na emisiju ugljika, troškovi ugljika su postepeno internalizirani, postajući važan faktor koji utječe na relativnu ekonomičnost jedinica za proizvodnju prirodnog plina. Intenzitet emisije ugljičnog dioksida jedinica za proizvodnju prirodnog plina iznosi oko 50% intenziteta emisije ugljičnog dioksida jedinica za proizvodnju prirodnog plina (oko 380 grama CO₂/kWh u odnosu na oko 820 grama CO₂/kWh za energiju iz uglja). U kontekstu rastućih cijena ugljika, njegove prednosti niske emisije ugljika i dalje su istaknute. Trenutna domaća cijena ugljika iznosi oko 50 juana/toni CO₂, a očekuje se da će do 2030. godine porasti na 150-200 juana/toni. Uzimajući kao primjer jednu jedinicu od 600.000 kilovata s godišnjom emisijom od oko 3 miliona tona CO₂, termoelektrane na ugalj će morati snositi dodatnih 450-600 miliona juana troškova ugljika godišnje u tom trenutku, dok termoelektrane na plin predstavljaju samo 40% troškova termoelektrana na ugalj, a razlika u troškovima između termoelektrana na plin i termoelektrana na ugalj će se dodatno smanjiti. Osim toga, projekti termoelektrana na plin mogu ostvariti dodatne prihode prodajom viška kvota ugljika u budućnosti, što će, kako se očekuje, smanjiti niveliranu cijenu električne energije tokom cijelog životnog ciklusa za 3%-5%.

(IV) Sati korištenja jedinice

Sati korištenja jedinica direktno utiču na efekat amortizacije fiksnih troškova. Što su sati korištenja veći, to su niži troškovi proizvodnje energije jedinice. Sati korištenja jedinica za proizvodnju prirodnog gasa usko su povezani sa scenarijima primjene: centralizirane elektrane, kao izvori vršne regulacije energije, uglavnom imaju sate korištenja od 2500-3500 sati; distribuirane elektrane, koje su blizu terminalnog opterećenja industrijskih parkova i podatkovnih centara, mogu dostići sate korištenja od 3500-4500 sati, a troškovi proizvodnje energije jedinice mogu se smanjiti za 0,03-0,05 juana/kWh. Ako su sati korištenja manji od 2000 sati, fiksni troškovi se ne mogu efikasno amortizirati, što će dovesti do značajnog povećanja ukupnih troškova proizvodnje energije, pa čak i gubitaka.

III. Trenutni status troškova u industriji

U kombinaciji s trenutnim podacima iz industrije, prema referentnom scenariju cijene prirodnog plina od 2,8 juana/kubni metar, sati korištenja od 3000 sati i cijene ugljika od 50 juana/tona CO₂, trošak električne energije tipičnih projekata kombiniranih plinskih turbina (CCGT) za cijeli životni ciklus iznosi oko 0,52-0,60 juana/kWh, što je nešto više od troškova termoelektrana na ugalj (oko 0,45-0,50 juana/kWh), ali znatno niže od sveobuhvatnih troškova obnovljive energije sa skladištenjem energije (oko 0,65-0,80 juana/kWh).

Iz perspektive regionalnih razlika, koristeći stabilnu opskrbu izvorima plina, poboljšanu podršku politikama i visoku prihvatljivost cijene ugljika, trošak električne energije iz plinskih elektrana s nivelisanim troškovima tokom cijelog životnog ciklusa u regijama s centrima opterećenja kao što su delta rijeke Jangce i delta Biserne rijeke može se kontrolirati na 0,45-0,52 juana/kWh, što ima ekonomsku osnovu za konkurenciju s elektranama na ugalj; među njima, kao pilot projekt trgovine ugljikom, prosječna cijena ugljika u Guangdongu u 2024. godini dostigla je 95 juana/tona, a u kombinaciji s mehanizmom kompenzacije kapaciteta, prednost troškova je očiglednija. U sjeverozapadnoj regiji, ograničenoj garancijom izvora plina i troškovima prijenosa i distribucije, jedinični trošak proizvodnje energije općenito je veći od 0,60 juana/kWh, a ekonomija projekta je slaba.

Iz perspektive industrije u cjelini, troškovi proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa pokazuju trend optimizacije „nizak u kratkoročnom periodu i poboljšanje u dugoročnom periodu“: kratkoročno, zbog visokih cijena gasa i malog broja sati korištenja u nekim regijama, prostor za profit je ograničen; srednjoročno i dugoročno, s diverzifikacijom izvora gasa, lokalizacijom opreme, porastom cijena ugljika i poboljšanjem mehanizama politike, troškovi će se postepeno smanjivati. Očekuje se da će do 2030. godine interna stopa povrata (IRR) efikasnih projekata energije na gas sa mogućnostima upravljanja ugljičnom imovinom biti stabilno u rasponu od 6%-8%.

IV. Osnovni pravci za optimizaciju troškova

U kombinaciji sa sastavom troškova i faktorima koji utiču na njih, optimizacija troškova proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa treba da se fokusira na četiri osnovne stvari: "kontrolu goriva, smanjenje investicija, optimizaciju rada i održavanja i ostvarivanje politika", te da ostvari kontinuirano smanjenje sveobuhvatnih troškova kroz tehnološke inovacije, integraciju resursa i povezivanje politika.

Prvo, stabilizirati snabdijevanje izvorima plina i kontrolirati troškove goriva. Ojačati saradnju s glavnim domaćim dobavljačima prirodnog plina, potpisati dugoročne ugovore o snabdijevanju plinom kako bi se fiksirale cijene izvora plina; promovirati diverzificirani raspored izvora plina, oslanjati se na povećanje domaće proizvodnje škriljnog plina i poboljšanje dugoročnih ugovora o uvozu LNG-a kako bi se smanjila ovisnost o međunarodnim spot cijenama plina; istovremeno, optimizirati sistem sagorijevanja jedinice, poboljšati efikasnost proizvodnje energije i smanjiti potrošnju goriva po jedinici proizvedene energije.

Drugo, promovirati lokalizaciju opreme i smanjiti investicije u izgradnju. Kontinuirano povećavati ulaganja u istraživanje i razvoj osnovnih tehnologija, prevazići usko grlo lokalizacije ključnih komponenti teških plinskih turbina i dodatno smanjiti troškove nabavke opreme; optimizirati procese projektovanja i instalacije, skratiti ciklus izgradnje i amortizirati troškove finansiranja i investicije u građevinarstvo; razumno odabrati kapacitet jedinice prema scenarijima primjene kako bi se postigla ravnoteža između investicije i efikasnosti.

Treće, unaprijediti model rada i održavanja i smanjiti troškove rada i održavanja. Izgraditi inteligentnu dijagnostičku platformu, osloniti se na velike podatke i 5G tehnologiju kako bi se ostvarilo tačno rano upozoravanje na stanje opreme i promovirati transformaciju modela rada i održavanja iz "pasivnog održavanja" u "aktivno rano upozoravanje"; promovirati lokalizaciju tehnologije rada i održavanja, uspostaviti profesionalni tim za rad i održavanje, poboljšati kapacitet nezavisnog održavanja ključnih komponenti i smanjiti troškove održavanja i zamjene dijelova; odabrati visokoučinkovite jedinice kako bi se smanjila vjerovatnoća kvara, gašenja i potrošnje potrošnog materijala.

Četvrto, precizno se povezati s politikama i ostvariti dodatne prihode. Aktivno reagirati na politike kao što su dvokomponentna cijena električne energije i kompenzacija za vršnu regulaciju, te težiti podršci za prijenos troškova i kompenzaciju prihoda; proaktivno planirati sistem upravljanja ugljičnom imovinom, u potpunosti iskoristiti mehanizam tržišta ugljika za ostvarivanje dodatnih prihoda prodajom viška kvota ugljika i sudjelovanjem u instrumentima za financiranje ugljika, te dodatno optimizirati strukturu troškova; promovirati višeenergetski komplementarni raspored "plin-fotonaponski sustavi-vodik", poboljšati sate korištenja jedinica i amortizirati fiksne troškove.

V. Zaključak

Troškovi proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa usredsređeni su na troškove goriva, podržane investicijama u izgradnju i troškovima rada i održavanja, a zajednički na njih utiču višestruki faktori kao što su cijena gasa, politika, tržište ugljika i regionalni raspored. Njihova ekonomija ne zavisi samo od njihovog tehničkog nivoa i kapaciteta upravljanja, već i od dubinske povezanosti sa obrascem energetskog tržišta i orijentacijom politike. Trenutno, iako su troškovi proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa nešto viši od troškova termoelektrana na ugalj, s napretkom cilja "dvostrukog ugljika", porastom cijena ugljika i probojem u lokalizaciji opreme, njihove prednosti u pogledu niske emisije ugljika i ekonomske prednosti će postepeno biti istaknute.

U budućnosti, uz kontinuirano poboljšanje sistema proizvodnje, snabdijevanja, skladištenja i marketinga prirodnog gasa i produbljivanje reformi tržišta električne energije i tržišta ugljika, troškovi proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog gasa će se postepeno optimizirati, postajući važna podrška povezivanju visokog udjela obnovljivih izvora energije i energetske sigurnosti. Za industrijska preduzeća je neophodno precizno shvatiti faktore koji utiču na troškove, fokusirati se na ključne pravce optimizacije i kontinuirano smanjivati ​​sveobuhvatne troškove proizvodnje električne energije kroz tehnološke inovacije, integraciju resursa i povezivanje politika, poboljšati konkurentnost jedinica za proizvodnju prirodnog gasa na tržištu i pomoći u izgradnji novog elektroenergetskog sistema i transformaciji energetske strukture.