Осторожно, ветер: взгляды на бум роста возобновляемой энергетики

Управляющее резюме

Стоимость возобновляемой энергии сейчас падает так быстро, что уже через несколько лет она должна стать более дешевым источником электроэнергии, чем традиционные ископаемые виды топлива. Стоимость производства электроэнергии с берегового ветра снизилась примерно на 23% с 2010 года, в то время как стоимость солнечной фотоэлектрической (PV) электроэнергии за тот же период снизилась на 73%.

Посвятив много времени помощи клиентам в энергетическом секторе, я решил в этой статье изучить:

1. Рост возобновляемых источников энергии в последнее десятилетие и его прогнозируемый рост.
2. Причины устойчивого снижения затрат и, следовательно, тарифов на возобновляемую энергию.
3. Влияние снижения тарифов на две ключевые заинтересованные стороны – генерирующие компании и компании-производители оборудования.

Примечание. В этой статье мы сосредоточимся на солнечной фотоэлектрической (солнечной фотоэлектрической) и ветровой энергии коммунального масштаба, в отличие от других растущих возобновляемых технологий, таких как солнечные домашние системы (SHS), приложения на основе аккумуляторов / накопителей, электромобили ( электромобили), системы отопления, биотопливо и т. д.

1. Рост возобновляемых источников энергии

В 2017 году мировая мощность возобновляемых источников энергии увеличилась на 167 гигаватт (ГВт) и достигла почти 2200 ГВт по всему миру. Для сравнения: общая глобальная установленная мощность всех источников энергии составляет около 6700 ГВт, поэтому возобновляемые источники энергии составляют 33% всех установленных электростанций. Обратите внимание, однако, что это не означает, что 33% всей энергии производится из возобновляемых источников. Общая выработанная энергия зависит от коэффициента мощности (CF/CUF) или коэффициента загрузки электростанции (PLF) и, как правило, выше для традиционных электростанций, таких как уголь и газ. Позже я подробнее остановлюсь на коэффициенте мощности и коэффициенте загрузки установки.

За тот же период чистое добавление электроэнергии на основе угля и газа составило 70 ГВт, что составляет около 40% прироста возобновляемой мощности. Солнечная фотоэлектрическая энергия (PV) выросла на значительные 32% в 2017 году, за ней последовала ветровая энергия, которая выросла на 10%, в то время как прирост угольной энергии снизился.

Глобальный переход к возобновляемым источникам энергии продолжается быстрыми темпами из-за быстрого падения цен, технологических усовершенствований и все более благоприятной политической среды.

Согласно прогнозам МЭА, возобновляемые источники энергии будут демонстрировать сильный рост до 2022 года с ростом установленной мощности на 43% (т.е. добавление 920 ГВт). Кроме того, ветряная и солнечная энергия вместе будут составлять более 80% глобального роста возобновляемой мощности в течение следующих пяти лет.

В росте возобновляемой энергетики преобладают солнечная фотоэлектрическая энергия, ветер и Китай

По прогнозам, на возобновляемые источники энергии придется 86% из 10 триллионов долларов, которые мир планирует инвестировать в новые энергетические мощности до 2040 года. Только на Китай приходится более 40% глобального роста возобновляемых мощностей и 45% общих инвестиций, которые в значительной степени обусловлены опасения по поводу загрязнения воздуха и целевых показателей мощности. Дополнением к этой стратегии является тот факт, что на китайские компании приходится около 60% от общего годового объема производства солнечных элементов во всем мире. Развитие рынка и политики в Китае будет иметь более широкие глобальные последствия для спроса, предложения и цен на солнечные фотоэлектрические системы.

Эта глубокая трансформация рынков электроэнергии означает, что к 2023 году солнечная энергия и наземный ветер будут экономически конкурентоспособны с новыми газовыми электростанциями США, превзойдя их к 2028 году. В дальнейшем к 2040 году солнечная энергия и энергия ветра будут составлять почти 50% установленной мощности и более % генерации - скачок ветровой мощности в 4 раза и солнечной в 14 раз.

Рост выработки электроэнергии сверх установленной мощности

Возобновляемые источники энергии теперь также догоняют традиционную энергетическую рабочую лошадку, уголь, с точки зрения производства энергии. Вот быстрый способ понять разницу между мощностью (МВт) и энергией (МВтч). В целом возобновляемые источники энергии имеют более низкий коэффициент мощности (CF/CUF) или коэффициент загрузки станции (PLF), чем обычные электростанции, т. е. на каждый 1 МВт. мощности возобновляемая станция вырабатывает меньше энергии (или МВтч), чем соответствующая традиционная станция.

Для солнечных и ветряных электростанций PLF обычно колеблется в пределах 15-30%, тогда как для угольных и газовых электростанций PLF может находиться в диапазоне 60-90%, при этом PLF может достигать 95%, т.е. возобновляемая электростанция мощностью 1 МВт. обычно вырабатывает 1750 МВтч в год, тогда как обычная станция обычно вырабатывает 7000 МВтч в год — огромная разница. Среди возобновляемых источников энергии только гидроэнергетика может конкурировать с PLF традиционной энергии, причем PLF некоторых гидроэлектростанций превышает 70%.

Даже при низком PLF темпы увеличения мощности увеличились до такой степени, что в глобальном масштабе возобновляемые источники энергии теперь производят такое же количество энергии, как газовые электростанции. Также прогнозируется, что они сократят отставание от угля к 2023 году (разрыв в 17%), что является значительным достижением.

2. Падение себестоимости продукции

Закон Мура в солнечной фотоэлектрической энергии

По моим наблюдениям, модули и инверторы составляют около 70% стоимости проекта солнечной энергетики коммунального масштаба — и это два компонента, которые способствуют снижению стоимости солнечной энергии.

Чтобы понять, как выглядят модуль (фактическая панель) и инвертор, а также их важность в контексте солнечной электростанции, я обращаюсь к схеме Сары Хвонг:

Цены на солнечные модули и инверторы снизились по разным причинам, включая, помимо прочего, избыток предложения, обесценение евро и иены и снижение минимальных импортных цен. В солнечной фотоэлектрической отрасли покупатели также чрезвычайно чувствительны к цене, что создает постоянное ценовое давление на поставщиков оборудования. Ожидается, что средняя глобальная цена продажи солнечных модулей снизится примерно на 35% в 2018 году из-за того, что правительство Китая ограничивает рост солнечной энергетики посредством новой политики, начатой ​​в июне 2018 года.

Факторы снижения цен на ветровое оборудование включают падение цен на турбины и инверторы, совершенствование методов установки, лучшее управление цепочками поставок и более низкую стоимость капитала для производителей.

Влияние на нормированную стоимость или LCOE

Приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) является важным показателем в энергетике; он измеряет общую стоимость производства каждого МВтч электроэнергии электростанцией (за весь срок ее полезного использования). Сюда входят затраты на разработку проекта, строительство и различные эксплуатационные расходы. Что мы видим в 2018 году, так это то, что LCOE солнечной фотоэлектрической и ветровой энергии теперь находится на одном уровне с ископаемым топливом.

Береговые ветряные электростанции имеют самую низкую среднюю нормированную стоимость — 45 долларов за МВтч , а фотоэлектрические электростанции коммунального масштаба не сильно отстают — 50 долларов за МВтч . Для сравнения, самые низкие затраты по сравнению с традиционными технологиями были у технологий с комбинированным циклом газа, в среднем 60 долларов за МВтч, и у угольных электростанций, в среднем 102 доллара за МВтч.

Многие возобновляемые технологии, такие как ветер, солнечная энергия и геотермальная энергия, недешевы в строительстве, но они не требуют затрат на топливо, как только они запущены и работают, и, как правило, имеют более низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Следовательно, снижение стоимости оборудования для возобновляемого оборудования оказывает гораздо большее влияние на его LCOE, чем аналогичное снижение стоимости оборудования для традиционных источников генерации. Расходы на топливо, эксплуатацию и техническое обслуживание обычно растут вместе с инфляцией в течение 20–25 лет, поэтому они оказывают непропорционально высокое влияние на LCOE.

В результате объявленные контрактные цены на солнечные фотоэлектрические и ветровые электростанции все чаще сопоставимы или ниже, чем стоимость производства новых газовых и угольных электростанций. Ниже вы можете увидеть эффект снижения затрат, в частности, на солнечную энергию, где ее LCOE в 2017 году составляет всего 14% от того, что было в 2009 году.

Почему мы все еще нуждаемся в ископаемом топливе?

Хотя ветер и солнечная энергия в настоящее время конкурентоспособны по стоимости и предлагают значительные экологические преимущества по сравнению с ископаемым топливом, они, тем не менее, по-прежнему считаются «прерывистыми» или «переменными» источниками энергии. Не всегда светит солнце и не всегда дует ветер.

В результате ветер и солнечная энергия не могут полностью заменить услуги, которые некоторые традиционные источники «базовой нагрузки» предоставляют системе. Тем не менее, коммунальные предприятия и операторы электроэнергетики открывают для себя множество новых способов, с помощью которых эти технологии могут повысить ценность энергосистемы по всем направлениям.

Следующим прорывом в технологии возобновляемых источников энергии станет дешевое, масштабируемое и эффективное хранение энергии с использованием аккумуляторов. В некотором смысле, это святой Грааль возобновляемой энергии, возможность хранить энергию для использования, когда ее производство невозможно. Цены на литий-ионные батареи упали вдвое с 2014 года, и многие аналитики считают, что цены будут падать еще больше, поскольку будет построено множество крупных аккумуляторных заводов. Как мы видели на примере таких компаний, как Tesla и SolarCity Илона Маска, инновации и вертикальная интеграция в аккумуляторном пространстве быстро развиваются.

3. Падение тарифов на возобновляемые источники энергии

Рост конкурентных аукционов по льготным тарифам (FIT)

Проекты в области возобновляемых источников энергии исторически полагались на государственную политику, чтобы обеспечить им уверенность в отношении тарифа (или льготного тарифа), который они будут получать за произведенную электроэнергию, чтобы определить доходы от проекта. В настоящее время политика меняет направление, и многие страны переходят от тарифов, устанавливаемых государством, к конкурентным аукционам с долгосрочными соглашениями о покупке электроэнергии (СЗЭ) для проектов коммунального масштаба.

PPA — это соглашение, подписанное между покупателем или «покупателем» электроэнергии (государственной или частной коммунальной службой или частной корпорацией) и производителем электроэнергии о покупке части или всей электроэнергии, произведенной по заранее установленной стоимости или «тарифу» в течение определенного периода времени. определенный период времени (обычно 20-25 лет с возможностью продления).

Ожидается, что почти 50 % расширения мощностей возобновляемых источников энергии в 2017–2022 годах будет обеспечиваться конкурентными аукционами PPA, по сравнению с чуть более 20 % в 2016 году. Этот механизм определения конкурентных цен с помощью тендеров сократил затраты по всей цепочке создания стоимости, тем самым став более рентабельный вариант политики для правительств.

Аукционные цены продолжают падать

Усиление конкуренции привело к снижению уровня вознаграждения за солнечные фотоэлектрические и ветровые проекты на 30-40% всего за два года в некоторых ключевых странах, таких как Индия, Германия и Турция. Объявленные аукционные цены на ветровую и солнечную энергию продолжают снижаться, хотя средняя стоимость генерации в новых проектах остается выше. По оценкам, в период с 2017 по 2022 год глобальные средние затраты на выработку электроэнергии снизятся примерно на 25 % для фотоэлектрических солнечных электростанций коммунального масштаба и почти на 15 % для наземных ветряных электростанций.

Рекордно низкие ставки

Самые низкие тарифы на аукционах 2017 года поступили из Мексики, где средние ставки на солнечную и ветровую энергию составляли 20,80 долларов за МВтч и 18,60 долларов за МВтч соответственно . Обе цифры считаются мировыми рекордно низкими. В Индии на аукционах по солнечной энергии в настоящее время действуют тарифы в размере 30-40 долларов за МВтч по сравнению с 90-100 долларами за МВтч всего 4 года назад. В отличие от других аукционов по всему миру, выигрышные тарифы в Индии не индексируются с учетом инфляции, поэтому их реальная стоимость быстро снижается.

Хорошие новости для коммунальных служб и потребителей?

Падение тарифов на электроэнергию означает снижение расходов государственных коммунальных служб и правительств. Если более низкие цены передаются конечным потребителям (промышленным, коммерческим или жилым), они также получают выгоду. Конечные потребители, такие как частные корпорации, также получают выгоду, если они напрямую заключают договор PPA с энергогенерирующей компанией.

Теперь мы рассмотрим влияние этого снижения тарифов на других участников цепочки создания стоимости энергии, т. е. на генерирующие компании и производителей оборудования.

4. Влияние на генерирующие компании и компании-производители

Падение тарифов вынудило генерирующие компании приспосабливаться и оптимизировать затраты. Более низкие затраты на закупку оборудования, более низкая стоимость финансирования и эффект масштаба приобрели большее значение, чем возможность фактической реализации проектов. В развивающихся странах к этим расходам добавляются дополнительные риски, которые приходится нести разработчику, из-за обесценивания местной валюты, затрат на хеджирование и неопределенности в отношении импортных пошлин и налогов.

Меры по сокращению затрат

Преобладающие котировки предложений, как правило, ниже, чем реальная стоимость производства. Из данных, представленных выше, средняя стоимость солнечной энергии находится в диапазоне 50 долларов США за МВтч, в то время как заявленные и подтвержденные заявки в настоящее время находятся в диапазоне менее 30 долларов США за МВтч. Даже если мы допускаем более низкую стоимость в размере 35-40 долларов США за МВтч, это означает, что производители солнечной энергии находятся на среднем уровне. потеря 5-10 долларов США за произведенный МВтч . Вынуждение производителя электроэнергии искать другие способы сокращения затрат, некоторые из которых могут повлиять на долгосрочную работу станции в течение 20-25 лет. В тендерных предложениях, в которых не представлены подробные технические спецификации или процедура проверки не является строгой, это может привести к неудовлетворительному качеству таких элементов, как:

Модули

Каждый компонент, который идет в производство модуля (т. е. элемент, задний лист, стекло, рама и т. д.), может быть «оптимизирован по стоимости», но остается вопрос, будут ли эти модули ниже номинала генерировать номинальную мощность в течение 20-25 лет. чтобы увидеть. В модуле в ячейках происходит преобразование энергии солнечного света в электрическую энергию. В определенных условиях они могут достигать температуры около 80 градусов по Цельсию, поэтому элементы более низкого качества могут серьезно повлиять на генерацию в долгосрочной перспективе.

инверторы

Их роль заключается в преобразовании постоянного тока (DC), вырабатываемого модулями, в переменный ток (AC), который можно подавать в сеть; схема, которая образует сердце солнечной фотоэлектрической системы. Срок службы большинства инверторов, используемых сегодня, составляет 10–15 лет, и их необходимо заменить хотя бы один раз в течение среднего срока действия PPA (т. е. 25 лет). Но с падением тарифов и низкими бюджетами на эксплуатацию и техническое обслуживание инвертор является обычной жертвой сокращения затрат.

Структуры

Стальные конструкции, также известные как монтажные конструкции для модулей, предназначены для удержания модулей в течение 20-25 лет при любых погодных условиях. Последней тенденцией является уменьшение количества стали, используемой в монтажных конструкциях, как по тоннам на МВт (менее 25 тонн на МВт), так и по толщине (менее 1 мм). Сталь является относительно дорогостоящим компонентом, связанным с инфляцией, и, следовательно, может серьезно повлиять на бюджет строительства.

Другие

Затраты на баланс предприятия, такие как ежедневные расходы на кабели, проводники и заземление, могут показаться незначительными, но они имеют решающее значение. Компромисс в отношении качества может привести к неоптимальным и даже небезопасным установкам. То же самое и в отношении процедур установки, когда следует ожидать сокращения расходов на проектирование и установку, когда бюджет невелик, а сроки сжаты.

Те, у кого глубокие карманы, победят, и консолидация неизбежна

Все эти меры по сокращению затрат повлияют на общую производительность (PLF или CUF) электростанций, что приведет к более высокому LCOE (который рассчитывается на выработанный кВтч). Запуск порочного круга для генерирующих компаний, поскольку тарифы фиксированы, а значит, реализация ниже.

Развитие активов возобновляемой энергетики теперь только для крупных игроков с глубокими карманами. У меня была возможность подать заявки для нескольких клиентов, занимающихся солнечными и ветровыми проектами, больших и малых, и во всех случаях заявки меньшего размера (менее 5 МВт) были не такими конкурентоспособными, как более крупные проекты (более 50 МВт). Хотя это естественное преимущество, которым пользуются более крупные проекты, во многих случаях создание проекта солнечной энергетики мощностью 50 МВт (это примерно 200-250 акров прилегающей земли) может оказаться неосуществимым из-за отсутствия или недоступности земли . МВт солнечной энергии требует 4-5 акров земли, которая может увеличиваться в зависимости от формы земли, рельефа местности и других условий участка.

Потребность в распределенной генерации, а не в крупных электростанциях, является насущной и давней, но низкие тарифы только ускорят упадок небольших генерирующих единиц.

Существующие низкие тарифы создали нереалистичные ожидания в умах «покупателей» относительно истинной стоимости возобновляемой энергии. Покупатели, как государственные, так и частные, не желают платить намного больше, чем минимальная котируемая цена за любую возобновляемую энергию, независимо от размера электростанции. Это снова приводит к порочному кругу сокращения затрат, неоптимальной производительности, более высокой LCOE и более высоким потерям на кВтч для генератора.

Это привело к консолидации в отрасли солнечной энергетики, и только несколько игроков заключили все основные контракты PPA, объявленные государственными и центральными коммунальными службами. Более мелким игрокам пришлось изменить свою бизнес-модель и больше сосредоточиться на модели EPC (инжиниринг, закупки и строительство) для получения быстрых денежных потоков, но здесь маржа очень мала из-за преобладающих тарифов. Даже среди крупных компаний происходили ликвидации и увольнения из-за ухудшения экономической ситуации.

Влияние на производителей оборудования

Производителям модулей/ячеек пришлось скорректировать стратегию перед лицом постоянной непредсказуемости. Поскольку Китай контролирует более 40% мирового спроса на солнечные фотоэлектрические системы, любые политические решения, принимаемые здесь, серьезно сказываются на компаниях-производителях. В мае 2018 года правительство Китая объявило о прекращении поддержки солнечной фотоэлектрической энергии. Это привело к переизбытку предложения на рынке и опасениям, что переизбыток продолжится в ближайшие годы. Перед производителями стоят следующие варианты:

1. Сядьте на инвентарь.
2. Найдите новых клиентов, чтобы поглотить избыточное производство.
3. Продавайте продукт со значительной скидкой и сокращайте мощности, чтобы обслуживать текущий уровень спроса.
4. Все вышеперечисленное.

Обычно это приводит к увольнениям на производственных предприятиях как в Китае, так и за рубежом из-за того, что китайские товары наводняют зарубежные рынки по исторически низким ценам.

Под позитивными заголовками о падении цен скрывается опасность

Хотя стоимость возобновляемой энергии снизилась, опубликованные аукционные тарифы не отражают реальную стоимость производства этой энергии. Положительная разница между затратами и доходом, полученным производителем, оказывает негативное влияние на цепочку создания стоимости. Как упоминалось здесь, юнит-экономика всегда имеет значение (даже в возобновляемых источниках энергии), и компании должны игнорировать это на свой страх и риск.

Падение цен не следует отмечать как пример прогресса. Падение цен должно быть устойчивым и инклюзивным, чтобы свидетельствовать о прогрессивном режиме использования возобновляемых источников энергии.