如今，太陽(yáng)能和風(fēng)能已經(jīng)成為電網(wǎng)脫碳的支柱。彭博新能源財(cái)經(jīng)的分析顯示，在電池的配合下，此類清潔能源發(fā)電容量有潛力幫助實(shí)現(xiàn)總發(fā)電量的70-80％脫碳。然而，對(duì)于有志于實(shí)現(xiàn)接近凈零排放的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這還不夠。因此，各類使用低碳技術(shù)的可調(diào)度電源開始登上舞臺(tái)，以滿足清潔能源不足時(shí)的用電需求。本文從成本競(jìng)爭(zhēng)力的角度對(duì)該領(lǐng)域中的三位“種子選手”進(jìn)行了對(duì)比：氫能（hydrogen）、碳捕獲和封存（CCS）以及小型模塊化核反應(yīng)堆（SMR）技術(shù)。
目前，全球燃?xì)潆姀S的平均LCOE基準(zhǔn)為363美元/MWh（假設(shè)利用小時(shí)容量因子為55％）。此估值基于如下條件：氫氣產(chǎn)自使用可再生能源供電的電解槽；采用巖洞存儲(chǔ)方式且使用燃?xì)廨啓C(jī)。
2021年，配備碳捕獲和封存（CCS）技術(shù)燃煤電廠的全球平均LCOE基準(zhǔn)為289美元/MWh，燃?xì)怆姀S則為250美元/MWh。此值基于如下條件：發(fā)電廠的整體容量因子為55％；Capex資本支出水平為450萬(wàn)美元/MW，包含捕集系統(tǒng)的成本，但不包括CO2的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本。這種資本支出水平比如今全球成本最低的CCS電廠（即位于美國(guó)德克薩斯州的Petra Nova項(xiàng)目）還要低35%。彭博新能源財(cái)經(jīng)認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法包括：優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計(jì)、擴(kuò)大項(xiàng)目規(guī)模、建設(shè)配備燃燒后碳捕獲系統(tǒng)的下一代火電廠。
小型模塊化核反應(yīng)堆（SMR）電廠指擁有多個(gè)小型反應(yīng)堆（低于300MW）產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)輪機(jī)發(fā)電的電廠。目前全球只有少數(shù)SMR項(xiàng)目在建，其中包括位于阿根廷的Carem SMR項(xiàng)目（25MW）。我們估計(jì)，該項(xiàng)目的資本支出水平將達(dá)到2,400-2,800萬(wàn)美元/MW，高于最初預(yù)算的1,800萬(wàn)美元/MW。Carem發(fā)電廠在容量因子為55％時(shí)的LCOE預(yù)計(jì)為354美元/MWh，在不間斷運(yùn)行時(shí)的LCOE則為240美元/MWh。
在本文介紹的三種技術(shù)中，配有CCS技術(shù)的電廠是目前LCOE最低的選擇。CCS系統(tǒng)在化石燃料及發(fā)電廠資本支出低廉的情況下對(duì)LCOE的影響最為明顯。在天然氣價(jià)格便宜的美國(guó)，燃?xì)獍l(fā)電廠是否配備CCS技術(shù)的LCOE對(duì)比可以達(dá)到156美元/MWh與36美元/MWh的差距。在中國(guó)，因?yàn)槟壳叭济弘姀S的建設(shè)成本低至50萬(wàn)美元/MW，使用CCS技術(shù)的煤電廠可達(dá)到133美元/MWh的LCOE，而不使用CCS技術(shù)時(shí)的LCOE則為61美元/MWh左右。
從調(diào)峰電源來(lái)說(shuō)，假設(shè)其利用小時(shí)容量因子為10％，則燃料費(fèi)用在發(fā)電容量的完整使用壽命中僅占一小部分成本。因此，降低LCOE的關(guān)鍵不在于燃料，而在于降低資本支出。在本文介紹的三種技術(shù)中，使用開放循環(huán)輪機(jī)的燃?xì)浒l(fā)電廠可實(shí)現(xiàn)的資本支出最低，為78-94萬(wàn)美元/MW。對(duì)比之下，搭配CCS的燃煤和燃?xì)怆姀S的資本支出為500萬(wàn)美元/MW，SMR電廠更是達(dá)到2,400萬(wàn)美元/MW。因此，2021年，調(diào)峰情況下燃?xì)潆姀S的LCOE基準(zhǔn)為623美元/MWh，遠(yuǎn)低于搭配CCS的開放循環(huán)燃?xì)怆姀S的895美元/MWh。然而，這一水平仍比建造和運(yùn)營(yíng)2.5小時(shí)電池存儲(chǔ)項(xiàng)目的成本（220美元/MWh）高出三倍，更不用說(shuō)無(wú)CCS的開放循環(huán)燃?xì)怆姀S的全球平均LCOE可低至174美元/MWh。
為了促進(jìn)電力領(lǐng)域的持續(xù)脫碳，這三種技術(shù)必須首先顯著降低成本，讓用戶負(fù)擔(dān)得起，才有機(jī)會(huì)考慮與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組競(jìng)爭(zhēng)。這意味著，對(duì)于燃?xì)潆姀S來(lái)說(shuō)，使用電解槽制氫的燃料成本必須從目前估計(jì)的約2.9-4.2美元/kg（22-31美元/MMBtu）下降至1.0美元/kg（7.4美元/MMBtu）以下。電廠還需要廣泛采用能夠充分燃燒降低NOX排放的新一代燃?xì)錅u輪機(jī)組。假設(shè)2030年累計(jì)建設(shè)裝機(jī)量達(dá)到30GW，燃?xì)潆姀S的LCOE將在2030年下降至133-236美元/MWh，到2050年下降至82-134美元/MWh（均假設(shè)容量因子為55%）。
搭配CCS的發(fā)電廠必須將資本支出降低至Petra Nova項(xiàng)目的一半，即達(dá)到約300-350萬(wàn)美元/MW，主要途徑包括提高設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化。由于CCS在許多行業(yè)均有應(yīng)用，因此電力應(yīng)用也可從中獲益。假設(shè)2030年CCS發(fā)電廠的累積建設(shè)規(guī)模達(dá)30GW，則未搭配CCS的燃煤和燃?xì)怆姀S的LCOE將在2030年達(dá)到64-198美元/MWh，到2050年達(dá)到69-212美元/MWh。
SMR技術(shù)必須提高規(guī)模以降低小型反應(yīng)器裝置的制造成本。供應(yīng)商的目標(biāo)是將SMR電廠的資本支出水平從目前的2400萬(wàn)美元/MW降低至400到500萬(wàn)美元/MW。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，累計(jì)建設(shè)容量缺口仍為幾十GW。由于大多數(shù)項(xiàng)目預(yù)計(jì)不會(huì)在21世紀(jì)20年代前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，因此這一目標(biāo)可能很難在21世紀(jì)30年代中期前成為現(xiàn)實(shí)。一旦實(shí)現(xiàn)資本支出目標(biāo)，SMR電廠的LCOE可能會(huì)降至86美元/MWh（假設(shè)容量因子為55％）。
本文中使用的所有數(shù)據(jù)正式用戶均可見BNEF項(xiàng)目財(cái)務(wù)模型：EPVAL 9.1
一組數(shù)據(jù)
363美元/MWh
2021年燃?xì)潆姀S的全球平準(zhǔn)化度電成本（LCOE，假設(shè)利用小時(shí)容量因子為55%）
289美元/MWh
2021年搭配CCS技術(shù)的常規(guī)燃煤電廠的全球LCOE值
354美元/MWh
首個(gè)小型模塊化核反應(yīng)堆發(fā)電站的LCOE值估計(jì)
