Dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksu visaptveroša analīze

I. Enerģijas ražošanas izmaksu pamatsastāvs

Dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksas tiek aprēķinātas, pamatojoties uz pilna dzīves cikla izlīdzinātajām elektroenerģijas izmaksām (LCOE), kas aptver trīs galvenās nozares: degvielas izmaksas, būvniecības investīciju izmaksas un ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas. Šo trīs sektoru īpatsvars uzrāda acīmredzamu diferenciālo sadalījumu, starp kuriem degvielas izmaksas dominē un tieši nosaka kopējo izmaksu līmeni.

(I) Degvielas izmaksas: izmaksu īpatsvara pamatvērtība, svārstību visbūtiskākā ietekme

Degvielas izmaksas veido lielāko daļu no dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksām. Nozares aprēķinu dati liecina, ka to īpatsvars parasti sasniedz 60–80% un dažos ekstremālos tirgus apstākļos var pārsniegt 80%, padarot to par kritiskāko mainīgo, kas ietekmē elektroenerģijas ražošanas izmaksu svārstības. Degvielas izmaksu uzskaite galvenokārt ir atkarīga no dabasgāzes cenas (ieskaitot iepirkuma cenu un pārvades un sadales maksu) un elektroenerģijas ražošanas efektivitātes par vienību. Galvenā aprēķina formula ir: Degvielas izmaksas (juaņas/kWh) = dabasgāzes cena par vienību (juaņas/kubikmetrs) ÷ elektroenerģijas ražošanas efektivitāte par vienību (kWh/kubikmetrs).

Apvienojumā ar pašreizējo galvenās nozares līmeni vidējā vietējā dabasgāzes cena elektrostacijā ir aptuveni 2,8 juaņas/kubikmetrs. Tipisku kombinētā cikla gāzturbīnu (CCGT) agregātu elektroenerģijas ražošanas efektivitāte ir aptuveni 5,5–6,0 kWh/kubikmetrs, kas atbilst vienības elektroenerģijas ražošanas degvielas izmaksām aptuveni 0,47–0,51 juaņa; ja tiek ieviestas izkliedētās iekšdedzes dzinēju iekārtas, elektroenerģijas ražošanas efektivitāte ir aptuveni 3,8–4,2 kWh/kubikmetrs, un vienības elektroenerģijas ražošanas degvielas izmaksas pieaug līdz 0,67–0,74 juaņām. Jāatzīmē, ka aptuveni 40% no vietējās dabasgāzes ir atkarīga no importa. Starptautisko sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) spot cenu svārstības un izmaiņas vietējā gāzes avotu ražošanas, piegādes, uzglabāšanas un tirdzniecības modelī tieši ietekmēs degvielas izmaksas. Piemēram, Āzijas JKM spot cenu straujā pieauguma laikā 2022. gadā vietējo gāzes enerģijas uzņēmumu elektroenerģijas ražošanas degvielas izmaksas vienreiz pārsniedza 0,6 juaņas, ievērojami pārsniedzot rentabilitātes slieksni.

(II) Būvniecības investīciju izmaksas: stabila fiksēto investīciju daļa, samazinājumu veicina lokalizācija

Būvniecības investīciju izmaksas ir vienreizējs fiksēts ieguldījums, kas galvenokārt ietver iekārtu iegādes, inženierbūvniecības, uzstādīšanas un nodošanas ekspluatācijā, zemes iegādes un finansēšanas izmaksas. To īpatsvars pilna dzīves cikla elektroenerģijas ražošanas izmaksās ir aptuveni 15–25%, un galvenie ietekmējošie faktori ir iekārtu tehniskais līmenis un lokalizācijas ātrums.

No iekārtu iegādes viedokļa lieljaudas gāzes turbīnu pamattehnoloģiju jau sen ir monopolizējuši starptautiskie giganti, un importēto iekārtu un galveno komponentu cenas joprojām ir augstas. Viena miljona kilovatu kombinētā cikla elektroenerģijas ražošanas projekta statiskās investīciju izmaksas uz vienu kilovatu ir aptuveni 4500–5500 juaņas, no kurām gāzes turbīna un atbalstošais siltuma katls veido aptuveni 45% no kopējām investīcijām iekārtās. Pēdējos gados vietējie uzņēmumi ir paātrinājuši tehnoloģiskos sasniegumus. Tādi uzņēmumi kā Weichai Power un Shanghai Electric ir pakāpeniski apzinājušies vidējas un vieglas jaudas dabasgāzes ražošanas iekārtu un galveno komponentu lokalizāciju, samazinot līdzīgu iekārtu iegādes izmaksas par 15–20% salīdzinājumā ar importētiem produktiem, efektīvi samazinot kopējās būvniecības investīciju izmaksas. Turklāt vienības jauda un uzstādīšanas scenāriji ietekmē arī būvniecības izmaksas. Izplatītām mazām iekārtām ir īss uzstādīšanas cikls (tikai 2–3 mēneši), zemas inženiertehniskās investīcijas un zemākas kilovatu investīciju izmaksas uz vienu vienību nekā lielām centralizētām elektrostacijām; Lai gan lielām kombinētā cikla iekārtām ir nepieciešamas lielas sākotnējās investīcijas, tām ir ievērojamas priekšrocības elektroenerģijas ražošanas efektivitātes ziņā, un tās var amortizēt vienības investīciju izmaksas, izmantojot liela mēroga elektroenerģijas ražošanu.

(III) Ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas: ilgtermiņa nepārtrauktas investīcijas, plašas iespējas tehnoloģiskai optimizācijai

Ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas ir nepārtrauktas investīcijas visā dzīves ciklā, galvenokārt ietverot iekārtu pārbaudi un apkopi, detaļu nomaiņu, darbaspēka izmaksas, smēreļļas patēriņu, vides aizsardzības apstrādi utt. To īpatsvars pilna dzīves cikla elektroenerģijas ražošanas izmaksās ir aptuveni 5–10%. No nozares prakses viedokļa galvenie ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksu izdevumi ir galveno komponentu nomaiņa un apkopes pakalpojumi, starp kuriem vienas lielas gāzes turbīnas vidējās uzturēšanas izmaksas var sasniegt 300 miljonus juaņu, un galveno komponentu nomaiņas izmaksas ir salīdzinoši augstas.

Iekārtām ar atšķirīgu tehnisko līmeni ir būtiskas atšķirības ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksās: lai gan augstas veiktspējas ražošanas iekārtām ir lielākas sākotnējās investīcijas, to smēreļļas patēriņš ir tikai 1/10 no parasto iekārtu patēriņa, tām ir ilgāki eļļas maiņas cikli un mazāka atteices un izslēgšanas varbūtība, kas var efektīvi samazināt darbaspēka izmaksas un izslēgšanas zaudējumus; gluži pretēji, tehnoloģiski atpalikušām iekārtām ir biežas kļūmes, kas ne tikai palielina detaļu nomaiņas izmaksas, bet arī ietekmē elektroenerģijas ražošanas ieņēmumus izslēgšanas dēļ, netieši palielinot kopējās izmaksas. Pēdējos gados, modernizējot lokalizēto ekspluatācijas un uzturēšanas tehnoloģiju un pielietojot intelektuālās diagnostikas sistēmas, vietējo dabasgāzes ražošanas iekārtu ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas ir pakāpeniski samazinājušās. Galveno komponentu neatkarīgās apkopes ātruma uzlabošana ir samazinājusi nomaiņas izmaksas par vairāk nekā 20%, un apkopes intervāls ir pagarināts līdz 32 000 stundām, vēl vairāk samazinot ekspluatācijas un uzturēšanas izdevumu vietu.

II. Galvenie mainīgie lielumi, kas ietekmē elektroenerģijas ražošanas izmaksas

Papildus iepriekšminētajiem galvenajiem komponentiem dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksas ietekmē arī vairāki mainīgie lielumi, piemēram, gāzes cenu mehānisms, politikas orientācija, oglekļa tirgus attīstība, reģionālais izkārtojums un iekārtu izmantošanas stundas, starp kuriem gāzes cenu mehānisma un oglekļa tirgus attīstības ietekme ir vistālāk sliecošākā.

(I) Gāzes cenu mehānisms un gāzes avota garantija

Dabasgāzes cenu un iepirkuma modeļu stabilitāte tieši nosaka degvielas izmaksu tendences un pēc tam ietekmē kopējās elektroenerģijas ražošanas izmaksas. Pašlaik vietējā dabasgāzes cena ir izveidojusi saiknes mehānismu "etaloncena + mainīgā cena". Etaloncena ir saistīta ar starptautiskajām jēlnaftas un sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) cenām, un mainīgā cena tiek koriģēta atbilstoši tirgus piedāvājumam un pieprasījumam. Cenu svārstības tiek tieši pārnestas uz elektroenerģijas ražošanas izmaksām. Arī gāzes avotu garantijas jauda ietekmē izmaksas. Slodzes centru reģionos, piemēram, Jandzi upes deltā un Pērļu upes deltā, LNG saņemšanas stacijas ir blīvas, cauruļvadu tīklu savstarpējo savienojumu līmenis ir augsts, pārvades un sadales izmaksas ir zemas, gāzes avotu piegāde ir stabila un degvielas izmaksas ir relatīvi kontrolējamas; savukārt ziemeļrietumu reģionā, ko ierobežo gāzes avotu sadales un pārvades un sadales iekārtas, dabasgāzes pārvades un sadales izmaksas ir relatīvi augstas, kas palielina reģiona ražošanas vienību elektroenerģijas ražošanas izmaksas. Turklāt uzņēmumi var fiksēt gāzes avotu cenas, parakstot ilgtermiņa gāzes piegādes līgumus, efektīvi izvairoties no izmaksu riskiem, ko rada starptautisko gāzes cenu svārstības.

(II) Politikas orientācija un tirgus mehānisms

Politikas mehānismi galvenokārt ietekmē dabasgāzes ražošanas vienību visaptverošās izmaksas un ieņēmumu līmeni, izmantojot izmaksu pārvadi un ieņēmumu kompensāciju. Pēdējos gados Ķīna ir pakāpeniski veicinājusi divdaļīgas elektroenerģijas cenas reformu dabasgāzes elektroenerģijas ražošanai, kas pirmo reizi tika ieviesta tādās provincēs kā Šanhaja, Dzjansu un Guanduna. Fiksēto izmaksu atgūšana tiek garantēta ar jaudas cenu, un enerģijas cena ir saistīta ar gāzes cenu, lai pārvadītu degvielas izmaksas. Tostarp Guanduna ir paaugstinājusi jaudas cenu no 100 juaņām/kW/gadā līdz 264 juaņām/kW/gadā, kas var segt 70–80% no projekta fiksētajām izmaksām, efektīvi mazinot izmaksu pārvades problēmu. Tajā pašā laikā kompensācijas politika ātrās palaišanas un apturēšanas vienībām palīgpakalpojumu tirgū ir vēl vairāk uzlabojusi ar gāzi darbināmu enerģijas projektu ieņēmumu struktūru. Dažos reģionos maksimālās regulēšanas kompensācijas cena ir sasniegusi 0,8 juaņas/kWh, kas ir ievērojami augstāka nekā ieņēmumi no tradicionālās elektroenerģijas ražošanas.

(III) Oglekļa tirgus attīstība un mazoglekļa priekšrocības

Līdz ar nepārtrauktu valsts oglekļa emisiju tiesību tirdzniecības tirgus uzlabošanos oglekļa izmaksas ir pakāpeniski internalizētas, kļūstot par svarīgu faktoru, kas ietekmē dabasgāzes ražošanas vienību relatīvo ekonomiskumu. Dabasgāzes ražošanas vienību oglekļa dioksīda emisiju intensitāte ir aptuveni 50% no ogļu enerģijas intensitātes (aptuveni 380 grami CO₂/kWh salīdzinājumā ar aptuveni 820 gramiem CO₂/kWh ogļu enerģijai). Pieaugot oglekļa cenām, to zemā oglekļa emisiju līmeņa priekšrocības joprojām ir ievērojamas. Pašreizējā oglekļa cena iekšzemē ir aptuveni 50 juaņas par tonnu CO₂, un paredzams, ka līdz 2030. gadam tā pieaugs līdz 150–200 juaņām par tonnu. Piemēram, ņemot vienu 600 000 kilovatu iekārtu ar gada emisijām aptuveni 3 miljoni tonnu CO₂, ogļu enerģijai tajā laikā būs jāsedz papildu 450–600 miljoni juaņu oglekļa izmaksu gadā, savukārt gāzes enerģija veido tikai 40 % no ogļu enerģijas izmaksām, un izmaksu starpība starp gāzes un ogļu enerģiju vēl vairāk samazināsies. Turklāt gāzes enerģijas projekti nākotnē var gūt papildu ieņēmumus, pārdodot oglekļa kvotu pārpalikumu, kas, domājams, samazinās elektroenerģijas pilna dzīves cikla izlīdzinātās izmaksas par 3–5 %.

(IV) Vienības izmantošanas stundas

Vienības izmantošanas stundas tieši ietekmē fiksēto izmaksu amortizācijas efektu. Jo lielāks izmantošanas stundu skaits, jo zemākas ir vienības elektroenerģijas ražošanas izmaksas. Dabasgāzes ražošanas vienību izmantošanas stundas ir cieši saistītas ar pielietojuma scenārijiem: centralizētajām elektrostacijām kā maksimālās regulēšanas enerģijas avotiem parasti ir izmantošanas stundas 2500–3500 stundas; izkliedētajām elektrostacijām, kas ir tuvu industriālo parku un datu centru termināļu slodzes pieprasījumam, var sasniegt izmantošanas stundas 3500–4500 stundas, un vienības elektroenerģijas ražošanas izmaksas var samazināt par 0,03–0,05 juaņām/kWh. Ja izmantošanas stundu skaits ir mazāks par 2000 stundām, fiksētās izmaksas nevar efektīvi amortizēt, kas novedīs pie ievērojama kopējo elektroenerģijas ražošanas izmaksu pieauguma un pat zaudējumiem.

III. Pašreizējais nozares izmaksu stāvoklis

Apvienojumā ar pašreizējiem nozares datiem, saskaņā ar etalona scenāriju, kurā dabasgāzes cena ir 2,8 juaņas/kubikmetrā, izmantošanas stundas ir 3000 stundas un oglekļa cena ir 50 juaņas/tonna CO₂, tipisku kombinētā cikla gāzturbīnu (CCGT) projektu pilna dzīves cikla izlīdzinātās elektroenerģijas izmaksas ir aptuveni 0,52–0,60 juaņas/kWh, kas ir nedaudz augstākas nekā ogļu spēkstacijām (aptuveni 0,45–0,50 juaņas/kWh), bet ievērojami zemākas nekā atjaunojamās enerģijas ar enerģijas uzkrāšanu kopējās izmaksas (aptuveni 0,65–0,80 juaņas/kWh).

No reģionālo atšķirību viedokļa, pateicoties stabilai gāzes avotu piegādei, uzlabotam politikas atbalstam un augstai oglekļa cenu pieņemšanai, gāzes spēkstaciju pilna dzīves cikla izlīdzinātās elektroenerģijas izmaksas slodzes centru reģionos, piemēram, Jandzi upes deltā un Pērļu upes deltā, var kontrolēt 0,45–0,52 juaņu/kWh līmenī, kas ir ekonomisks pamats konkurencei ar ogļu enerģiju; tostarp, kā oglekļa tirdzniecības pilotprojektam, Guandunas vidējā oglekļa cena 2024. gadā sasniedza 95 juaņas/tonnu, un apvienojumā ar jaudas kompensācijas mehānismu izmaksu priekšrocība ir acīmredzamāka. Ziemeļrietumu reģionā, ko ierobežo gāzes avotu garantijas un pārvades un sadales izmaksas, elektroenerģijas ražošanas izmaksas uz vienu vienību parasti ir augstākas par 0,60 juaņām/kWh, un projekta ekonomiskums ir vājš.

No nozares kopumā dabasgāzes ražošanas bloku elektroenerģijas ražošanas izmaksas uzrāda optimizācijas tendenci "zemas īstermiņā un uzlabojas ilgtermiņā": īstermiņā augsto gāzes cenu un zemā izmantošanas stundu skaita dēļ dažos reģionos peļņas telpa ir ierobežota; vidējā termiņā un ilgtermiņā, dažādojot gāzes avotus, lokalizējot iekārtas, pieaugot oglekļa cenām un uzlabojot politikas mehānismus, izmaksas pakāpeniski samazināsies. Paredzams, ka līdz 2030. gadam efektīvu gāzes enerģijas projektu ar oglekļa aktīvu pārvaldības iespējām iekšējā atdeves likme (IRR) stabili būs 6–8% robežās.

IV. Izmaksu optimizācijas pamatvirzieni

Apvienojumā ar izmaksu sastāvu un ietekmējošajiem faktoriem dabasgāzes ražošanas iekārtu enerģijas ražošanas izmaksu optimizācijai jākoncentrējas uz četriem pamatprincipiem: "degvielas kontrole, investīciju samazināšana, ekspluatācijas un apkopes optimizēšana un politikas īstenošana", kā arī jāīsteno nepārtraukta visaptverošu izmaksu samazināšana, izmantojot tehnoloģiskas inovācijas, resursu integrāciju un politikas savienojumu.

Pirmkārt, stabilizēt gāzes avotu piegādi un kontrolēt degvielas izmaksas. Stiprināt sadarbību ar lielākajiem vietējiem dabasgāzes piegādātājiem, parakstīt ilgtermiņa gāzes piegādes līgumus, lai fiksētu gāzes avotu cenas; veicināt gāzes avotu dažādošanu, paļauties uz vietējās slānekļa gāzes ražošanas pieaugumu un sašķidrinātās dabasgāzes (LNG) importa ilgtermiņa līgumu uzlabošanu, lai samazinātu atkarību no starptautiskajām gāzes cenām; vienlaikus optimizēt vienības sadegšanas sistēmu, uzlabot elektroenerģijas ražošanas efektivitāti un samazināt degvielas patēriņu uz vienu saražoto elektroenerģijas vienību.

Otrkārt, veicināt iekārtu lokalizāciju un samazināt investīcijas būvniecībā. Nepārtraukti palielināt investīcijas pamattehnoloģiju pētniecībā un attīstībā, pārvarēt lieljaudas gāzes turbīnu galveno komponentu lokalizācijas sašaurinājumu un vēl vairāk samazināt iekārtu iegādes izmaksas; optimizēt projektu projektēšanas un uzstādīšanas procesus, saīsināt būvniecības ciklu un amortizēt finansēšanas izmaksas un investīcijas inženiertehniskajās ēkās; saprātīgi izvēlēties vienības jaudu atbilstoši pielietojuma scenārijiem, lai panāktu līdzsvaru starp investīcijām un efektivitāti.

Treškārt, uzlabot ekspluatācijas un apkopes modeli un samazināt ekspluatācijas un apkopes izmaksas. Izveidot inteliģentu diagnostikas platformu, paļauties uz lielajiem datiem un 5G tehnoloģiju, lai precīzi noteiktu iekārtu veselības stāvokļa agrīno brīdināšanu, un veicināt ekspluatācijas un apkopes modeļa pārveidi no "pasīvās apkopes" uz "aktīvo agrīno brīdināšanu"; veicināt ekspluatācijas un apkopes tehnoloģiju lokalizāciju, izveidot profesionālu ekspluatācijas un apkopes komandu, uzlabot galveno komponentu neatkarīgās apkopes jaudu un samazināt apkopes un detaļu nomaiņas izmaksas; izvēlēties augstas veiktspējas iekārtas, lai samazinātu kļūmes izraisītas izslēgšanās un palīgmateriālu patēriņa iespējamību.

Ceturtkārt, precīzi sasaistīt ar politikām un gūt papildu ieņēmumus. Aktīvi reaģēt uz tādām politikām kā divdaļīga elektroenerģijas cena un maksimālās regulēšanas kompensācija, un tiekties pēc izmaksu pārvades un ieņēmumu kompensācijas atbalsta; proaktīvi izstrādāt oglekļa aktīvu pārvaldības sistēmu, pilnībā izmantot oglekļa tirgus mehānismu, lai gūtu papildu ieņēmumus, pārdodot oglekļa kvotas pārpalikumu un piedaloties oglekļa finanšu instrumentos, un vēl vairāk optimizēt izmaksu struktūru; veicināt "gāzes-fotoelektriskās-ūdeņraža" daudzfunkcionālās enerģijas papildinošo izkārtojumu, uzlabot vienību izmantošanas stundas un amortizēt fiksētās izmaksas.

V. Secinājums

Dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksas ir koncentrētas uz degvielas izmaksām, ko atbalsta būvniecības investīcijas un ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas, un tās kopīgi ietekmē vairāki faktori, piemēram, gāzes cena, politika, oglekļa tirgus un reģionālais izkārtojums. Tās ekonomiskums ir atkarīgs ne tikai no tās tehniskā līmeņa un pārvaldības jaudas, bet arī no enerģijas tirgus modeļa un politikas orientācijas padziļinātas saistīšanas. Pašlaik, lai gan dabasgāzes ražošanas iekārtu elektroenerģijas ražošanas izmaksas ir nedaudz augstākas nekā ogļu enerģijas izmaksas, līdz ar "divkāršā oglekļa" mērķa sasniegšanu, oglekļa cenu pieaugumu un iekārtu lokalizācijas progresu, to zemā oglekļa emisiju līmeņa priekšrocības un ekonomiskās priekšrocības pakāpeniski kļūs ievērojamas.

Nākotnē, nepārtraukti uzlabojot dabasgāzes ražošanas, piegādes, uzglabāšanas un tirdzniecības sistēmu un padziļinot elektroenerģijas tirgus un oglekļa tirgus reformu, dabasgāzes ražošanas vienību elektroenerģijas ražošanas izmaksas pakāpeniski tiks optimizētas, kļūstot par svarīgu atbalstu augstas atjaunojamās enerģijas īpatsvara pieslēgšanai un enerģētiskajai drošībai. Nozares uzņēmumiem ir precīzi jāapzinās izmaksas ietekmējošie faktori, jākoncentrējas uz galvenajiem optimizācijas virzieniem un nepārtraukti jāsamazina visaptverošās elektroenerģijas ražošanas izmaksas, izmantojot tehnoloģiskas inovācijas, resursu integrāciju un politikas sasaisti, jāuzlabo dabasgāzes ražošanas vienību tirgus konkurētspēja un jāpalīdz jaunas energosistēmas izbūvē un enerģijas struktūras pārveidošanā.