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

I. Osnovna struktura troškova proizvodnje električne energije

Trošak proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina uzima trošak električne energije tijekom cijelog životnog ciklusa (LCOE) kao ključni računovodstveni pokazatelj, pokrivajući tri ključna sektora: trošak goriva, troškove ulaganja u izgradnju te troškove rada i održavanja. Udio ta tri sektora pokazuje očitu diferencijalnu raspodjelu, među kojima dominira trošak goriva i izravno određuje ukupnu razinu troškova.

(I) Trošak goriva: Jezgra udjela troškova, najznačajniji utjecaj fluktuacija

Trošak goriva čini najveći udio u troškovima proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina. Podaci iz industrijskih izračuna pokazuju da njegov udio općenito doseže 60%-80%, a u nekim ekstremnim tržišnim okruženjima može premašiti 80%, što ga čini najkritičnijom varijablom koja utječe na fluktuaciju troškova proizvodnje energije. Obračun troškova goriva uglavnom ovisi o cijeni prirodnog plina (uključujući nabavnu cijenu te naknadu za prijenos i distribuciju) i učinkovitosti proizvodnje energije jedinice. Osnovna formula za izračun je: Trošak goriva (juani/kWh) = Jedinična cijena prirodnog plina (juani/kubni metar) ÷ Učinkovitost proizvodnje energije jedinice (kWh/kubni metar).

U kombinaciji s trenutnom razinom u glavnoj industriji, prosječna domaća cijena prirodnog plina za postrojenje iznosi oko 2,8 juana/kubni metar. Učinkovitost proizvodnje energije tipičnih jedinica s kombiniranim ciklusom plinskih turbina (CCGT) iznosi oko 5,5-6,0 kWh/kubni metar, što odgovara jediničnoj cijeni goriva za proizvodnju energije od oko 0,47-0,51 juana; ako se usvoje distribuirane jedinice motora s unutarnjim izgaranjem, učinkovitost proizvodnje energije iznosi oko 3,8-4,2 kWh/kubni metar, a jedinična cijena goriva za proizvodnju energije raste na 0,67-0,74 juana. Vrijedi napomenuti da oko 40% domaćeg prirodnog plina ovisi o uvozu. Fluktuacije međunarodnih spot cijena LNG-a i promjene u proizvodnji, opskrbi, skladištenju i marketingu domaćih izvora plina izravno će se prenijeti na kraj troškova goriva. Na primjer, tijekom naglog porasta azijskih spot cijena JKM-a 2022. godine, jedinična cijena goriva za proizvodnju energije domaćih plinskih elektrana jednom je premašila 0,6 juana, daleko premašujući raspon rentabilnosti.

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

Trošak građevinske investicije jednokratna je fiksna investicija koja uglavnom uključuje kupnju opreme, građevinske radove, instalaciju i puštanje u rad, stjecanje zemljišta i troškove financiranja. Njegov udio u troškovima proizvodnje energije tijekom cijelog životnog ciklusa iznosi oko 15%-25%, a glavni utjecajni čimbenici su tehnička razina opreme i stopa lokalizacije.

Iz perspektive nabave opreme, ključna tehnologija teških plinskih turbina dugo je bila monopolizirana od strane međunarodnih divova, a cijene uvozne opreme i ključnih komponenti ostaju visoke. Trošak statičkog ulaganja u jedinični kilovat jednog projekta kombinirane proizvodnje energije od milijun 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 poduzeća ubrzala su tehnološke prodore. Poduzeća poput Weichai Powera i Shanghai Electrica postupno su ostvarila lokalizaciju srednjih i lakih jedinica za proizvodnju prirodnog plina i ključnih komponenti, smanjujući troškove nabave slične opreme za 15%-20% u usporedbi s uvoznim proizvodima, čime se učinkovito smanjuju ukupni troškovi ulaganja u izgradnju. Osim toga, kapacitet jedinice i scenariji instalacije također utječu na troškove izgradnje. Distribuirane male jedinice imaju kratke cikluse instalacije (samo 2-3 mjeseca), niska ulaganja u građevinarstvo i niže troškove ulaganja u jedinični kilovat od velikih centraliziranih elektrana; Iako velike kombinirane cikličke jedinice imaju visoka početna ulaganja, imaju značajne prednosti u učinkovitosti proizvodnje energije i mogu amortizirati troškove ulaganja u jedinicu kroz proizvodnju energije velikih razmjera.

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

Troškovi rada i održavanja kontinuirano su ulaganje tijekom cijelog životnog ciklusa, uglavnom uključujući pregled i održavanje opreme, zamjenu dijelova, troškove rada, potrošnju mazivog ulja, tretman zaštite okoliša itd. Njihov udio u troškovima proizvodnje energije tijekom cijelog životnog ciklusa iznosi oko 5%-10%. Iz perspektive industrijske prakse, glavni trošak rada i održavanja je zamjena ključnih komponenti i usluge održavanja, među kojima srednji trošak održavanja jedne velike plinske turbine može doseći 300 milijuna juana, a trošak zamjene glavnih komponenti relativno je visok.

Jedinice različitih tehničkih razina imaju značajne razlike u troškovima rada i održavanja: iako visokoučinkovite proizvodne jedinice imaju veća početna ulaganja, njihova potrošnja ulja za podmazivanje iznosi samo 1/10 one kod običnih jedinica, s duljim ciklusima izmjene ulja i manjom vjerojatnošću prekida rada zbog kvara, što može učinkovito smanjiti troškove rada i gubitke zbog prekida; naprotiv, tehnološki zaostale jedinice imaju česte kvarove, koji ne samo da povećavaju troškove zamjene dijelova, već utječu i na prihode od proizvodnje energije zbog prekida, neizravno povećavajući ukupne troškove. Posljednjih godina, uz nadogradnju lokalizirane tehnologije rada i održavanja te primjenu inteligentnih dijagnostičkih sustava, troškovi rada i održavanja domaćih proizvodnih jedinica na prirodni plin postupno su se smanjivali. Poboljšanje stope neovisnog održavanja ključnih 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 utječu na troškove proizvodnje električne energije

Uz gore navedene ključne komponente, na troškove proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina utječu i višestruke varijable poput mehanizma određivanja cijena plina, orijentacije politike, razvoja tržišta ugljika, regionalnog rasporeda i sati korištenja jedinica, među kojima je utjecaj mehanizma određivanja cijena plina i razvoja tržišta ugljika najdalekosežniji.

(I) Mehanizam određivanja cijena plina i jamstvo izvora plina

Stabilnost cijena prirodnog plina i modela nabave izravno određuju trend troškova goriva, a zatim utječu na ukupne troškove proizvodnje električne energije. Trenutno je domaća cijena prirodnog plina formirala mehanizam povezivanja "referentna cijena + promjenjiva cijena". Referentna cijena povezana je s međunarodnim cijenama sirove nafte i LNG-a, a promjenjiva cijena prilagođava se prema ponudi i potražnji na tržištu. Fluktuacije cijena izravno se prenose na troškove proizvodnje električne energije. Kapacitet jamstva izvora plina također utječe na troškove. U regijama s centrima opterećenja kao što su delta rijeke Jangce i delta Biserne rijeke, stanice za prijem LNG-a su guste, razina međusobnog povezivanja cjevovodne mreže je visoka, troškovi prijenosa i distribucije su niski, opskrba izvorom plina je stabilna, a troškovi goriva su relativno kontrolirani; dok su u sjeverozapadnoj regiji, ograničenoj distribucijom izvora plina te postrojenjima za prijenos i distribuciju, troškovi prijenosa i distribucije prirodnog plina relativno visoki, što povećava troškove proizvodnje električne energije proizvodnih jedinica u regiji. Osim toga, poduzeća mogu fiksirati cijene izvora plina potpisivanjem dugoročnih ugovora o opskrbi plinom, učinkovito izbjegavajući rizike troškova uzrokovane fluktuacijama međunarodnih cijena plina.

(II) Politička orijentacija i tržišni mehanizam

Mehanizmi politike uglavnom utječu na sveobuhvatne troškove i razinu prihoda jedinica za proizvodnju prirodnog plina putem prijenosa troškova i naknade prihoda. Posljednjih godina Kina je postupno promovirala reformu dvodjelne cijene električne energije za proizvodnju energije iz prirodnog plina, koja je prvi put provedena u pokrajinama poput Šangaja, Jiangsua i Guangdonga. Povrat fiksnih troškova zajamčen je cijenom kapaciteta, a cijena energije povezana je s cijenom plina za troškove prijenosa goriva. Među njima, Guangdong je podigao cijenu kapaciteta sa 100 juana/kW/godišnje na 264 juana/kW/godišnje, što može pokriti 70%-80% fiksnih troškova projekta, učinkovito ublažavajući problem prijenosa troškova. Istodobno, politika naknade za jedinice s brzim startanjem i zaustavljanjem na tržištu pomoćnih usluga dodatno je poboljšala strukturu prihoda projekata plinske energije. Cijena naknade za vršnu regulaciju u nekim regijama dosegla je 0,8 juana/kWh, što je znatno više od prihoda od konvencionalne proizvodnje energije.

(III) Razvoj tržišta ugljika i prednosti niske razine ugljika

S kontinuiranim poboljšanjem nacionalnog tržišta trgovanja pravima na emisiju ugljika, troškovi ugljika postupno su internalizirani, postajući važan čimbenik koji utječe na relativnu ekonomičnost jedinica za proizvodnju prirodnog plina. Jedinični 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 ugljena). 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. porasti na 150-200 juana/toni. Uzimajući kao primjer jednu jedinicu od 600.000 kilovata s godišnjom emisijom od oko 3 milijuna tona CO₂, termoelektrane na ugljen morat će snositi dodatnih 450-600 milijuna juana troškova ugljika godišnje u tom trenutku, dok plinske termoelektrane čine samo 40% troškova termoelektrana na ugljen, a razlika u troškovima između plinskih termoelektrana i termoelektrana na ugljen dodatno će se smanjiti. Osim toga, projekti plinskih termoelektrana mogu ostvariti dodatne prihode prodajom viška kvota ugljika u budućnosti, što bi trebalo smanjiti niveliranu cijenu električne energije tijekom cijelog životnog ciklusa za 3%-5%.

(IV) Sati korištenja jedinice

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

III. Trenutno stanje troškova u industriji

U kombinaciji s trenutnim industrijskim podacima, 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 troška termoelektrana na ugljen (oko 0,45-0,50 juana/kWh), ali znatno niže od sveobuhvatnog troška obnovljive energije sa skladištenjem energije (oko 0,65-0,80 juana/kWh).

Iz perspektive regionalnih razlika, s obzirom na stabilnu opskrbu plinom, poboljšanu političku podršku i visoku prihvatljivost cijene ugljika, trošak električne energije iz plinskih elektrana tijekom cijelog životnog ciklusa u regijama s centrima opterećenja poput delte rijeke Jangce i delte Biserne rijeke može se kontrolirati na 0,45-0,52 juana/kWh, što ima ekonomsku osnovu za konkurenciju s elektranama na ugljen; među njima, kao pilot projekt trgovanja ugljikom, prosječna cijena ugljika u Guangdongu u 2024. godini dosegla je 95 juana/tona, a u kombinaciji s mehanizmom kompenzacije kapaciteta, prednost troškova je očitija. U sjeverozapadnoj regiji, ograničenoj jamstvom izvora plina te 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, trošak proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina pokazuje trend optimizacije „nizak u kratkoročnom razdoblju i poboljšanje u dugoročnom razdoblju“: kratkoročno, zbog visokih cijena plina i malog broja sati korištenja u nekim regijama, prostor za profit je ograničen; srednjoročno i dugoročno, s diverzifikacijom izvora plina, lokalizacijom opreme, porastom cijena ugljika i poboljšanjem mehanizama politike, trošak će se postupno smanjivati. Očekuje se da će do 2030. godine interna stopa povrata (IRR) učinkovitih projekata plinske energije s mogućnostima upravljanja ugljičnom imovinom biti stabilno u rasponu od 6%-8%.

IV. Osnovni smjerovi za optimizaciju troškova

U kombinaciji sa sastavom troškova i utjecajnim čimbenicima, optimizacija troškova proizvodnje energije jedinica za proizvodnju prirodnog plina mora se usredotočiti na četiri jezgre: "kontrolu goriva, smanjenje ulaganja, optimizaciju rada i održavanja te korištenje politika", te ostvariti kontinuirano smanjenje sveobuhvatnih troškova kroz tehnološke inovacije, integraciju resursa i povezivanje politika.

Prvo, stabilizirati opskrbu plinom i kontrolirati troškove goriva. Ojačati suradnju s glavnim domaćim dobavljačima prirodnog plina, potpisati dugoročne ugovore o opskrbi plinom kako bi se osigurale cijene plina; promicati diverzificirani raspored izvora plina, oslanjati se na povećanje domaće proizvodnje plina iz škriljevca i poboljšanje dugoročnih ugovora o uvozu LNG-a kako bi se smanjila ovisnost o međunarodnim spot cijenama plina; istovremeno optimizirati sustav izgaranja jedinice, poboljšati učinkovitost proizvodnje energije i smanjiti potrošnju goriva po jedinici proizvodnje energije.

Drugo, promovirati lokalizaciju opreme i smanjiti ulaganja u izgradnju. Kontinuirano povećavati ulaganja u istraživanje i razvoj temeljne tehnologije, prevladati usko grlo lokalizacije ključnih komponenti teških plinskih turbina i dodatno smanjiti troškove nabave opreme; optimizirati procese projektiranja i instalacije, skratiti ciklus izgradnje i amortizirati troškove financiranja i ulaganja u građevinarstvo; razumno odabrati kapacitet jedinice prema scenarijima primjene kako bi se postigla ravnoteža između ulaganja i učinkovitosti.

Treće, nadograditi model rada i održavanja te smanjiti troškove rada i održavanja. Izgraditi inteligentnu dijagnostičku platformu, osloniti se na velike podatke i 5G tehnologiju kako bi se ostvarilo točno 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 neovisni kapacitet održavanja ključnih komponenti i smanjiti troškove održavanja i zamjene dijelova; odabrati visokoučinkovite jedinice kako bi se smanjila vjerojatnost kvara, gašenja i potrošnje potrošnog materijala.

Četvrto, točno se povezati s politikama i ostvariti dodatne prihode. Aktivno reagirati na politike poput dvokomponentne cijene električne energije i kompenzacije za vršnu regulaciju te težiti podršci za prijenos troškova i kompenzaciju prihoda; proaktivno osmisliti sustav upravljanja ugljičnom imovinom, u potpunosti iskoristiti mehanizam tržišta ugljika za postizanje dodatnih prihoda prodajom viška ugljičnih kvota i sudjelovanjem u financijskim instrumentima ugljika te dodatno optimizirati strukturu troškova; promovirati višeenergetski komplementarni raspored "plin-fotonaponski sustavi-vodik", poboljšati sate korištenja jedinica i amortizirati fiksne troškove.

V. Zaključak

Trošak proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina usredotočen je na cijenu goriva, podržan ulaganjima u izgradnju te troškovima rada i održavanja, a zajednički na njega utječu višestruki čimbenici poput cijene plina, politike, tržišta ugljika i regionalnog rasporeda. Njegova ekonomija ovisi ne samo o vlastitoj tehničkoj razini i upravljačkim kapacitetima, već i o dubinskoj povezanosti obrasca energetskog tržišta i orijentacije politike. Trenutno, iako je trošak proizvodnje energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina nešto viši od troška energije iz ugljena, s napretkom cilja "dvostrukog ugljika", porastom cijena ugljika i probojem u lokalizaciji opreme, njegove prednosti niske emisije ugljika i ekonomske prednosti postupno će doći do izražaja.

U budućnosti, s kontinuiranim poboljšanjem sustava proizvodnje, opskrbe, skladištenja i marketinga prirodnog plina te produbljivanjem reforme tržišta električne energije i tržišta ugljika, troškovi proizvodnje električne energije iz jedinica za proizvodnju prirodnog plina postupno će se optimizirati, postajući važna podrška povezivanju visokog udjela obnovljivih izvora energije i energetske sigurnosti. Za industrijska poduzeća potrebno je točno shvatiti čimbenike koji utječu na troškove, usredotočiti se na ključne smjerove optimizacije i kontinuirano smanjivati ​​sveobuhvatne troškove proizvodnje električne energije kroz tehnološke inovacije, integraciju resursa i povezivanje politika, poboljšati tržišnu konkurentnost jedinica za proizvodnju prirodnog plina te pomoći u izgradnji novog elektroenergetskog sustava i transformaciji energetske strukture.