Kattava analyysi maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannuksista

I. Sähköntuotantokustannusten ydinkoostumus

Maakaasua käyttävien tuotantoyksiköiden sähköntuotantokustannuksissa käytetään keskeisenä laskentaindikaattorina sähkön koko elinkaaren aikaisia ​​tasoitettuja kustannuksia (LCOE), jotka kattavat kolme keskeistä sektoria: polttoainekustannukset, rakennusinvestointikustannukset sekä käyttö- ja kunnossapitokustannukset. Näiden kolmen osuudet jakautuvat selvästi eri tavoin, ja polttoainekustannukset ovat hallitsevassa asemassa ja määräävät suoraan kokonaiskustannustason.

(I) Polttoainekustannukset: Kustannusten osuuden ydin, vaihteluiden merkittävin vaikutus

Polttoainekustannukset muodostavat suurimman osan maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannuksista. Alan laskelmien mukaan niiden osuus on yleensä 60–80 % ja voi ylittää 80 % äärimmäisissä markkinaympäristöissä, mikä tekee niistä kriittisimmän sähköntuotantokustannusten vaihteluun vaikuttavan muuttujan. Polttoainekustannusten laskenta riippuu pääasiassa maakaasun hinnasta (mukaan lukien ostohinta sekä siirto- ja jakelumaksut) ja yksikkökohtaisesta sähköntuotantotehokkuudesta. Keskeinen laskentakaava on: Polttoainekustannukset (yuania/kWh) = Maakaasun yksikköhinta (yuania/kuutiometri) ÷ Yksikön sähköntuotantotehokkuus (kWh/kuutiometri).

Yhdessä nykyisen valtavirran teollisuuden tason kanssa kotimaisen maakaasun keskimääräinen hinta voimalaitokselle on noin 2,8 yuania kuutiometriltä. Tyypillisten yhdistetyn syklin kaasuturbiinilaitosten (CCGT) sähköntuotantotehokkuus on noin 5,5–6,0 kWh/kuutiometri, mikä vastaa noin 0,47–0,51 yuania yksikkökohtaista polttoainekustannusta sähköntuotantoon. Jos otetaan käyttöön hajautetut polttomoottorilaitokset, sähköntuotantotehokkuus on noin 3,8–4,2 kWh/kuutiometri ja yksikkökohtainen polttoainekustannus nousee 0,67–0,74 yuaniin. On syytä huomata, että noin 40 % kotimaisesta maakaasusta on riippuvainen tuonnista. Kansainvälisten nesteytetyn maakaasun (LNG) spot-hintojen vaihtelut ja muutokset kotimaisten kaasulähteiden tuotannossa, toimituksessa, varastoinnissa ja markkinointimalleissa välittyvät suoraan polttoainekustannuksiin. Esimerkiksi Aasian JKM-spot-hintojen jyrkän nousun aikana vuonna 2022 kotimaisten kaasukäyttöisten energiayhtiöiden yksikkökohtainen polttoainekustannus ylitti kerran 0,6 yuania, mikä ylitti selvästi kannattavuusrajan.

(II) Rakennusinvestointien kustannukset: Kiinteiden investointien osuus vakaa, sijainnin tukema lasku

Rakennusinvestointikustannukset ovat kertaluonteisia kiinteitä investointeja, jotka sisältävät pääasiassa laitteiden hankinnan, maanrakennuksen, asennuksen ja käyttöönoton, maan hankinnan sekä rahoituskustannukset. Sen osuus koko elinkaaren aikaisista sähköntuotantokustannuksista on noin 15–25 %, ja keskeisiä vaikuttavia tekijöitä ovat laitteiden tekninen taso ja sijaintiaste.

Laitteiden hankinnan näkökulmasta raskaiden kaasuturbiinien ydinteknologia on pitkään ollut kansainvälisten jättiläisten monopolisoima, ja tuontilaitteiden ja keskeisten komponenttien hinnat ovat edelleen korkeat. Yhden miljoonan kilowatin kombivoimalaitoksen yksikkökohtaiset investointikustannukset kilowatteina ovat noin 4500–5500 yuania, josta kaasuturbiini ja sitä tukeva hukkalämpökattila muodostavat noin 45 % laiteinvestoinneista. Viime vuosina kotimaiset yritykset ovat kiihdyttäneet teknologisia läpimurtoja. Yritykset, kuten Weichai Power ja Shanghai Electric, ovat vähitellen ottaneet käyttöön keskisuurten ja kevyiden maakaasun tuotantoyksiköiden ja ydinkomponenttien lokalisoinnin, mikä on alentanut vastaavien laitteiden ostokustannuksia 15–20 % tuontituotteisiin verrattuna ja alentanut tehokkaasti rakennusinvestointien kokonaiskustannuksia. Lisäksi yksikön kapasiteetti ja asennusskenaariot vaikuttavat myös rakennuskustannuksiin. Hajautetuilla pienillä yksiköillä on lyhyet asennussyklit (vain 2–3 kuukautta), alhaiset rakennusinsinööriinvestoinnit ja alhaisemmat yksikkökohtaiset investointikustannukset kilowatteina kuin suurilla keskitetyillä voimalaitoksilla; Vaikka suurilla kombivoimalaitoksilla on korkea alkuinvestointi, niillä on merkittäviä etuja sähköntuotannon tehokkuudessa ja ne voivat kuolettaa yksikköinvestointikustannuksia laajamittaisen sähköntuotannon avulla.

(III) Käyttö- ja ylläpitokustannukset: Pitkäaikainen jatkuva investointi, paljon tilaa teknologiselle optimoinnille

Käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat jatkuvia investointeja koko elinkaaren ajan, ja ne sisältävät pääasiassa laitteiden tarkastukset ja huollot, osien vaihdon, työvoimakustannukset, voiteluöljyn kulutuksen, ympäristönsuojelukäsittelyn jne. Niiden osuus koko elinkaaren sähköntuotantokustannuksista on noin 5–10 %. Alan käytännön näkökulmasta käyttö- ja ylläpitokustannusten ydinmenot ovat keskeisten komponenttien vaihto ja kunnossapitopalvelut, joista yhden suuren kaasuturbiinin keskimääräiset ylläpitokustannukset voivat nousta 300 miljoonaan yuaniin, ja keskeisten komponenttien vaihtokustannukset ovat suhteellisen korkeat.

Teknisesti eri tasoilla olevien yksiköiden käyttö- ja ylläpitokustannuksissa on merkittäviä eroja: vaikka tehokkailla generaattoriyksiköillä on suurempi alkuinvestointi, niiden voiteluöljyn kulutus on vain 1/10 tavallisten yksiköiden kulutuksesta, ja niillä on pidemmät öljynvaihtosyklit ja pienempi vikaantumisen ja seisokin todennäköisyys, mikä voi tehokkaasti vähentää työvoimakustannuksia ja seisokkien aiheuttamia tappioita. Toisaalta teknologisesti jälkeenjääneillä yksiköillä on usein vikoja, jotka eivät ainoastaan ​​lisää osien vaihtokustannuksia, vaan vaikuttavat myös seisokkien aiheuttamiin sähköntuotantotuottoihin ja nostavat epäsuorasti kokonaiskustannuksia. Viime vuosina paikallisen käyttö- ja kunnossapitoteknologian parantamisen ja älykkäiden diagnostiikkajärjestelmien käyttöönoton myötä kotimaisten maakaasua tuottavien yksiköiden käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat vähitellen laskeneet. Ydinkomponenttien itsenäisen huoltoasteen parantuminen on vähentänyt vaihtokustannuksia yli 20 %, ja huoltoväliä on pidennetty 32 000 tuntiin, mikä on entisestään kaventanut käyttö- ja kunnossapitomenojen tilaa.

II. Sähköntuotantokustannuksiin vaikuttavat keskeiset muuttujat

Edellä mainittujen keskeisten tekijöiden lisäksi maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannuksiin vaikuttavat myös useat muuttujat, kuten kaasun hintamekanismi, poliittinen suuntautuminen, hiilimarkkinoiden kehitys, alueellinen asettelu ja yksiköiden käyttötunnit. Näistä kaasun hintamekanismin ja hiilimarkkinoiden kehityksen vaikutukset ovat kauaskantoisimpia.

(I) Kaasun hintamekanismi ja kaasun lähdetakuu

Maakaasun hintojen ja hankintamallien vakaus määrää suoraan polttoainekustannusten kehityksen ja vaikuttaa siten sähköntuotantokustannuksiin kokonaisuudessaan. Tällä hetkellä kotimaisen maakaasun hinta on muodostanut "vertailuhinnan + kelluvan hinnan" kytkentämekanismin. Vertailuhinta on sidottu kansainvälisiin raakaöljyn ja nesteytetyn maakaasun hintoihin, ja kelluvaa hintaa mukautetaan markkinoiden tarjonnan ja kysynnän mukaan. Hintavaihtelut välittyvät suoraan sähköntuotantokustannuksiin. Myös kaasun lähteiden takuukapasiteetti vaikuttaa kustannuksiin. Kuormakeskittymien, kuten Jangtse-joen suiston ja Helmijoen suiston, alueilla nesteytetyn maakaasun vastaanottoasemat ovat tiheitä, putkiverkostojen yhteenliittämisen taso on korkea, siirto- ja jakelukustannukset ovat alhaiset, kaasun lähteiden toimitus on vakaata ja polttoainekustannukset ovat suhteellisen hallittavissa. Luoteisalueella, jota kaasun lähteiden jakelu- ja siirto- ja jakelulaitokset rajoittavat, maakaasun siirto- ja jakelukustannukset ovat suhteellisen korkeat, mikä nostaa alueen sähköntuotantoyksiköiden sähköntuotantokustannuksia. Lisäksi yritykset voivat lukita kaasun lähteiden hinnat allekirjoittamalla pitkäaikaisia ​​kaasuntoimitussopimuksia, mikä tehokkaasti välttää kansainvälisten kaasun hintojen vaihteluiden aiheuttamat kustannusriskit.

(II) Poliittinen suuntautuminen ja markkinamekanismi

Politiikkamekanismit vaikuttavat pääasiassa maakaasun tuotantoyksiköiden kokonaisvaltaisiin kustannuksiin ja tuloihin kustannusten siirron ja tulojen kompensoinnin kautta. Viime vuosina Kiina on vähitellen edistänyt maakaasun tuotannon kaksiosaisen sähkön hinnan uudistusta, joka on ensimmäisenä pantu täytäntöön esimerkiksi Shanghain, Jiangsun ja Guangdongin maakunnissa. Kiinteiden kustannusten kattaminen taataan kapasiteettihinnan kautta, ja energian hinta on sidottu kaasun hintaan polttoainekustannusten siirtämiseksi. Näistä Guangdong on nostanut kapasiteettihintaa 100 yuanista/kW/vuosi 264 yuaniin/kW/vuosi, mikä voi kattaa 70–80 % hankkeen kiinteistä kustannuksista ja lievittää tehokkaasti kustannusten siirron ongelmaa. Samaan aikaan nopeasti käynnistyvien ja pysäytettyjen yksiköiden korvauspolitiikka apupalvelumarkkinoilla on parantanut entisestään kaasukäyttöisten voimalaitoshankkeiden tulorakennetta. Huipputason säätökorvaushinta on joillakin alueilla noussut 0,8 yuaniin/kWh, mikä on huomattavasti korkeampi kuin perinteisen sähköntuotannon tulot.

(III) Hiilimarkkinoiden kehittäminen ja vähähiiliset edut

Kansallisten hiilidioksidipäästöoikeuksien kauppamarkkinoiden jatkuvan parantumisen myötä hiilikustannukset on vähitellen sisällytetty hintoihin, ja niistä on tullut tärkeä tekijä, joka vaikuttaa maakaasua tuottavien yksiköiden suhteelliseen talouteen. Maakaasua tuottavien yksiköiden hiilidioksidipäästöjen yksikkömäärä on noin 50 % kivihiilivoiman päästöintensiteetistä (noin 380 grammaa CO₂/kWh vs. noin 820 grammaa CO₂/kWh kivihiilivoimalla). Hiilen hinnan noustessa sen vähähiiliset edut ovat edelleen merkittäviä. Nykyinen kotimainen hiilen hinta on noin 50 yuania hiilidioksiditonnia kohden, ja sen odotetaan nousevan 150–200 yuaniin tonnilta vuoteen 2030 mennessä. Esimerkkinä yhdestä 600 000 kilowatin yksiköstä, jonka vuotuiset hiilidioksidipäästöt ovat noin 3 miljoonaa tonnia, hiilivoiman on kannettava tuolloin 450–600 miljoonaa yuania lisää hiilidioksidikustannuksia vuodessa, kun taas kaasuvoiman kustannukset ovat vain 40 % hiilivoiman kustannuksista, ja kaasu- ja hiilivoiman välinen kustannusero kaventuu entisestään. Lisäksi kaasuvoimahankkeet voivat saada lisätuloja myymällä ylijäämähiilikiintiöitä tulevaisuudessa, minkä odotetaan alentavan sähkön koko elinkaaren aikaisia ​​tasoitettuja kustannuksia 3–5 %.

(IV) Yksikön käyttötunnit

Yksikön käyttötunnit vaikuttavat suoraan kiinteiden kustannusten poistovaikutukseen. Mitä korkeampi käyttötuntimäärä, sitä alhaisemmat yksikkökohtaiset sähköntuotantokustannukset. Maakaasua tuottavien yksiköiden käyttötunnit liittyvät läheisesti sovellusskenaarioihin: keskitettyjen voimalaitosten, jotka toimivat huipputeholähteinä, käyttötuntimäärä on yleensä 2500–3500 tuntia; hajautettujen voimalaitosten, jotka ovat lähellä teollisuuspuistojen ja datakeskusten terminaalikuormituskysyntää, käyttötuntimäärä voi olla 3500–4500 tuntia, ja yksikkökohtaiset sähköntuotantokustannukset voivat pienentyä 0,03–0,05 yuania/kWh. Jos käyttötuntimäärä on alle 2000 tuntia, kiinteitä kustannuksia ei voida tehokkaasti poistaa, mikä johtaa kokonaisvaltaisten sähköntuotantokustannusten merkittävään nousuun ja jopa tappioihin.

III. Nykyinen teollisuuden kustannustilanne

Yhdessä alan nykyisten tietojen kanssa ja vertailuskenaariossa, jossa maakaasun hinta on 2,8 yuania kuutiometriltä, ​​käyttötunnit 3000 tuntia ja hiilen hinta 50 yuania hiilidioksiditonnilta, tyypillisten kombivoimalaitosten (CCGT) sähkön koko elinkaaren tasoitetut kustannukset ovat noin 0,52–0,60 yuania/kWh, mikä on hieman korkeampi kuin hiilivoimalla (noin 0,45–0,50 yuania/kWh), mutta huomattavasti alhaisempi kuin uusiutuvan energian kokonaiskustannukset energian varastoinnilla (noin 0,65–0,80 yuania/kWh).

Alueellisten erojen näkökulmasta tarkasteltuna vakaan kaasun lähteen tarjonnan, parantuneen poliittisen tuen ja korkean hiilen hinnan hyväksynnän ansiosta kaasukäyttöisten voimalaitosten koko elinkaaren tasoitetut sähkön kustannukset kuormituskeskittymien alueilla, kuten Jangtse-joen suistossa ja Helmijoen suistossa, voidaan pitää 0,45–0,52 yuanissa/kWh, mikä on taloudellisesti kilpailukykyinen perusta hiilivoiman kanssa. Näistä hiilidioksidikaupan pilottihankkeena Guangdongin keskimääräinen hiilen hinta vuonna 2024 nousi 95 yuaniin/tonni, ja yhdistettynä kapasiteetin kompensointimekanismiin kustannusetu on selvempi. Luoteisalueella, jota rajoittavat kaasun lähteen takuu sekä siirto- ja jakelukustannukset, yksikkökohtainen sähköntuotantokustannus on yleensä yli 0,60 yuania/kWh, ja hankkeen talous on heikko.

Koko alan näkökulmasta maakaasua käyttävien tuotantoyksiköiden sähköntuotantokustannukset osoittavat optimointitrendiä "lyhyellä aikavälillä alhainen ja pitkällä aikavälillä paraneva": lyhyellä aikavälillä korkeiden kaasun hintojen ja joidenkin alueiden alhaisten käyttötuntien vuoksi voittomarginaali on rajallinen; keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä kaasulähteiden monipuolistumisen, laitteiden sijainnin, hiilen hinnan nousun ja poliittisten mekanismien parantumisen myötä kustannukset laskevat vähitellen. Tehokkaiden kaasukäyttöisten ja hiilivarojen hallintaan kykenevien voimalaitosten sisäisen korkokannan (IRR) odotetaan olevan vuoteen 2030 mennessä vakaasti 6–8 prosentin välillä.

IV. Kustannusoptimoinnin ydinohjeet

Yhdessä kustannuskoostumuksen ja vaikuttavien tekijöiden kanssa maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannusten optimoinnissa on keskityttävä neljään ydinkohtaan: "polttoaineen hallintaan, investointien vähentämiseen, toiminnan ja kunnossapidon optimointiin sekä politiikkojen hyödyntämiseen" ja toteutettava kattavien kustannusten jatkuva vähentäminen teknologisen innovaation, resurssien integroinnin ja politiikkayhteyden avulla.

Ensinnäkin on vakautettava kaasun toimituslähteiden tarjonta ja hallittava polttoainekustannuksia. Vahvistettava yhteistyötä merkittävien kotimaisten maakaasun toimittajien kanssa, allekirjoitettava pitkäaikaisia ​​kaasun toimitussopimuksia kaasun toimitushintojen lukitsemiseksi; edistettävä kaasulähteiden monipuolista sijoittelua, luotettava kotimaisen liuskekaasun tuotannon kasvuun ja nesteytetyn maakaasun tuonnin pitkäaikaisten sopimusten parantamiseen riippuvuuden vähentämiseksi kansainvälisistä spot-kaasun hinnoista; samalla on optimoitava yksikön polttojärjestelmä, parannettava sähköntuotannon tehokkuutta ja vähennettävä polttoaineenkulutusta sähköntuotantoyksikköä kohden.

Toiseksi, edistetään laitteiden lokalisointia ja vähennetään rakennusinvestointeja. Lisätään jatkuvasti investointeja ydinteknologian tutkimukseen ja kehitykseen, murretaan raskaiden kaasuturbiinien keskeisten komponenttien lokalisoinnin pullonkaula ja vähennetään edelleen laitteiden hankintakustannuksia; optimoidaan projektien suunnittelu- ja asennusprosesseja, lyhennetään rakennussykliä ja kuoletetaan rahoituskustannuksia ja maanrakennusinvestointeja; valitaan yksikkökapasiteetti kohtuullisesti sovellusskenaarioiden mukaan investointien ja tehokkuuden välisen tasapainon saavuttamiseksi.

Kolmanneksi, päivitä käyttö- ja kunnossapitomallia ja alenna käyttö- ja kunnossapitokustannuksia. Rakenna älykäs diagnostiikka-alusta, käytä big dataa ja 5G-teknologiaa laitteiden kunnon tarkan varhaisvaroituksen toteuttamiseksi ja edistä käyttö- ja kunnossapitomallin muutosta "passiivisesta kunnossapidosta" "aktiiviseen varhaisvaroitukseen". Edistä käyttö- ja kunnossapitoteknologian lokalisointia, perusta ammattimainen käyttö- ja kunnossapitotiimi, paranna keskeisten komponenttien itsenäistä kunnossapitokapasiteettia ja vähennä huolto- ja osien vaihtokustannuksia. Valitse tehokkaita yksiköitä vikasietoisuuden ja kulutustarvikkeiden kulutuksen todennäköisyyden vähentämiseksi.

Neljänneksi, kytkeydy tarkasti politiikkoihin ja hyödynnä lisätuloja. Reagoi aktiivisesti politiikkoihin, kuten kaksiosaiseen sähkön hintaan ja huippusääntelyn kompensointiin, ja pyri tukemaan kustannusten siirtoa ja tulojen kompensointia; suunnittele ennakoivasti hiilivarojen hallintajärjestelmä, hyödynnä hiilimarkkinamekanismia täysimääräisesti lisätulojen saamiseksi myymällä ylijäämäisiä hiilikiintiöitä ja osallistumalla hiilidioksidirahoitusvälineisiin sekä optimoi kustannusrakennetta entisestään; edistä "kaasu-aurinkosähkö-vety" -monienergiajärjestelmiin perustuvaa täydentävää suunnittelua, paranna yksiköiden käyttöastetta ja poista kiinteitä kustannuksia.

V. Johtopäätös

Maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannukset keskittyvät polttoainekustannuksiin, joita tukevat rakennusinvestoinnit sekä käyttö- ja ylläpitokustannukset, ja niihin vaikuttavat yhdessä useat tekijät, kuten kaasun hinta, politiikka, hiilimarkkinat ja alueellinen asettelu. Sen taloudellisuus riippuu paitsi sen omasta teknisestä tasosta ja johtamiskapasiteetista, myös energiamarkkinoiden rakenteesta ja poliittisesta suuntautumisesta. Tällä hetkellä, vaikka maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannukset ovat hieman korkeammat kuin hiilivoiman, "kaksoishiili"-tavoitteen edistyessä, hiilen hinnan nousun ja laitteiden lokalisoinnin läpimurron myötä niiden vähähiiliset edut ja taloudelliset edut tulevat vähitellen korostumaan.

Tulevaisuudessa maakaasun tuotanto-, toimitus-, varastointi- ja markkinointijärjestelmän jatkuvan parantamisen sekä sähkömarkkinoiden ja hiilimarkkinoiden uudistuksen syventymisen myötä maakaasua tuottavien yksiköiden sähköntuotantokustannukset optimoidaan vähitellen, ja niistä tulee tärkeä tuki suuren uusiutuvan energian ja energiaturvallisuuden yhdistämiselle. Teollisuusyritysten on ymmärrettävä tarkasti kustannuksiin vaikuttavat tekijät, keskityttävä keskeisiin optimointisuuntiin ja jatkuvasti alennettava kokonaisvaltaisia ​​sähköntuotantokustannuksia teknologisen innovaation, resurssien integroinnin ja politiikan yhdistämisen avulla, parannettava maakaasua tuottavien yksiköiden markkinakilpailukykyä sekä autettava uuden sähköjärjestelmän rakentamisessa ja energiarakenteen muutoksessa.