五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】未来电费到底能有多低 -- 大漠西风

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家园 有的服务用的人越多越难用,有的服务用的人越多越好用

当然其实可能所有服务都有这两个方面,只不过看哪个方面占主导而已

高速公路如果用的人太多,可能就会堵车,道路老化加速路况不好;但如果用的人太少,千里无人烟,万一遇到点事连求助都没办法。现在高速公路是前者占主导地位,是因为中国人多等闲遇不到后一种情况。

Google则是如果用的人太多,可能服务器撑不住,带宽撑不住,访问速度太慢;但另一方面更多的用户可以对搜索引擎进行训练,会让搜索结果的质量逐渐提高。现在是后者占主导地位,是因为技术的进步让大多数情况不会出现技术瓶颈了。

所以说,用的人越多越好用的服务也是存在的(只不过因为技术发展的原因可能局限于it行业),这种服务就应该用免费模式,让更多的用户来用,用户也应该尽量参与到这种大块用户群里。相反,如果是用的人越少越好用的服务,则应该避开大股人群,不要随大流。

家园 聚变发电实现了你就愿意自己建电站了?

你不愿意自己DIY建电站的理由,就是电要收费的理由

家园 我还不愿意自己建公园呐,现在不少公园不也免费开放了?
家园 太阳能发电领域发展很快

发展迅速的钙钛矿电池,会成为太阳能产业的黑马吗?

我们通常见到的太阳能电池板,是用晶体硅材料制成的。这种晶体硅太阳能电池从20世纪70年代开始研制至今,光电转换效率最高能达到25%,这期间经历了将近50年的时间。而目前最热门的研究领域则是钙钛矿型甲胺铅碘薄膜太阳能电池(下文简称钙钛矿太阳能电池),从2009年到2014年的5年间,光电转换效率便从3.8%跃升至19.3%,提高了5倍。钙钛矿太阳能电池的转换效率进步如此之大,而且比传统的硅电池更便宜、更易生产,《科学》(Science)期刊把它评为2013年的10大科学突破之一。

家园 多谢!
家园 电费到底能有多低(3)

感谢伟大的西西河河友们的板砖和指正!

在继续讨论其它几种发电方式之前,先说明一下,这个话题讨论的是比较长远的未来,说是纸上谈兵也未尝不可,因此会出现两个问题:

一是估算会非常不准确,比如后面要提到的核聚变发电成本,世界上还没有哪家成功,更不要说是商业化运行了,成本的估算只能从侧面和其它发电方式的对比中取得,自然误差可能会很大。这个问题要看我们目的是什么,如果哪位是因为要投资一个电站来寻求成本预算,俺们聊的自然太不专业了;如果只是根据已有资料讨论一种可能性,就当茶馆闲聊,有谁说的不对或者数据不准确,别人可以指出来,提高这种估算的准确度,是不是也未尝不可?

二是某些结论可能与中短期的趋势不符,比如按俺的设想,火力发电未来必将淘汰,原因是污染和化石燃料的不可再生性,但煤炭近两年价格下降很多,火电减少污染的措施也在政策鼓励下开展起来而有所缓解,因此可能一二十年,甚至更长时间内火力发电仍然会是主流。但火力发电不会永远是主流,先不提污染问题,如果一直作为电力的主要能源的话煤炭迟早会消耗殆尽,另外煤作为一种不可再生的化石原料,宝贵的有机资源,目前主要用于燃料烧掉其实是挺可惜的,未来涨价也是可以预期的。

言归正传,下面说风力发电。

风电上网价网上资料显示从0.53-1.2/KWH都有,0.6-0.7左右的居多,可以认为目前条件较好的地区风电合理电价为 RMB 0.6-0.7/KWH。这里有一篇比较详尽的文章(外链出处),里面提到:

我国风能发电已经形成了一定规模,但与欧美国家相比还有很大的差距。突出表现在风电设备制造方面,我们还没有独立开发的技术,只能与外国合作生产国外设计的产品,这是目前我国风电成本比较高的主要原因。

除此以外,由于受资源条件的影响,我国风电价格水平地区差异非常明显。例如,风电电价最高是浙江苍南风电场,电价为1.20元/KWH,最低的是新疆达坂城风电场,电价为0.53元/KWH,其余风场电价大多数在0.6-0.9元/KWH之间。总体看来,风电上网电价每千瓦时比煤电要高出0.3-0.4元,可见,目前风力发电尚难以与常规电力(煤电、水电)竞争。

从项目投资角度,我们认为,首先应研究和把握国家的风电政策,在用足现有的优惠政策的同时关注未来将出台的政策。这样有利于大幅度降低风电价格,把握市场商业机遇,提高企业的市场竞争力。

通过上述风电价格的几个基本影响因子的分析,我们已经可以得出以下一些基本认识:不同的影响因子对风电价格均有不同程度的影响,但效果差异较大。其中,还款期的长短对电价影响较大,因此,延长贷款期限对降低风电价格非常有效,目前普遍要求国内银行能够对风电项目提供15年以上的贷款;另外,税收对电价影响很大,今后国家还会继续在关税、增值税、所得税方面有所减免,以降低风电的上网电价。另外,选择建场条件好、资源丰富的项目会大大降低风电场造价。今后政府将更加注重采取多种优惠政策,使每个影响因子共同起作用来有效降低风电价格。

可以预见,在不久的将来,随着我国风电技术的提高,大型风电设备制造的国产化的实现,风电设备价格可能由目前的8000-10000元/KW下降到4000元/KW。如果国家继续出台多种优惠政策,则风电的上网电价会大大降低。在资源条件好的内地,风电上网电价可能降低到0.25元/KWh,在资源条件相对差的东部沿海,上网电价可能在0.35/KWH水平以下。这样,风电的上网电价将可能低于煤电电价,从而在电力市场上开始具有很强的竞争力。

但文中提到风电成本能下降到0.25/KWH的前提不仅包含技术、设备的进步,还需国家对进行税收减免,这相当于对风电产业进行补贴。如果不考虑这一点的话,近期风电成本极限可能在0.3/KWH左右,远期可能低于0.2/KWH,这个成本是有一定竞争力的。

但风电的间歇性和季节性,也制约了它不能作为主力电能来源。

风电还有一个很大的缺陷,占地面积广,噪音大,基本上只能在偏远荒凉地带建造。

总之风电长远来看成本会下降,在未来的电力饼图中风电会占有一席之地,作为主力能源的补充。

然后是太阳能发电。

光伏发电根据日照条件的不同其成本大多在 RMB 1.0-2.0/KWH之间,大型太阳能发电站还有太阳能热发电的选择,成本也在这个区间里,因此太阳能发电是目前主流发电方式中成本最高的一种。虽然光伏发电的主要成本——光伏组件,近几年成本下降很快,且随着规模效应、设备降价、转化率提高,还有不小的空间,但离其它几种发电方式的成本还是有很大的距离。

2011年中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会在能源基金会和世界自然基金会支持下完成的《中国光伏发电平价上网路线图》,提出了2015年和2020年我国光伏发电上网电价分别达到每千瓦时0.8和0.6元的发展目标

还有很重要的一点,太阳能发电的成本不仅仅是光伏组件,场地、支架、安装、维护都需要成本。即使光伏组件成本能有革命性的下降,太阳能发电占用面积广,能量密度低的特点,使得土地、安装、维护等费用所占比例会上升,制约了光伏发电的成本进一步下降。俺认为太阳能发电的远期成本不会比风电低。

另外,和风电一样,间歇性也是太阳能发电的硬伤。

但是太阳能发电,准确地说是光伏发电有一个特别的优点,就是可移动性和可微型化,因此车载、屋顶、家庭式等有趣的式样会被开发出来,这在其它发电方式是不可能有的。

因此太阳能发电和风力发电一样,未来不会成为主要来源。但会是一种重要的、便利的补充性的电力来源

关于潮汐发电

根据《可再生能源发展“十二五”规划》,“十二五”期间,我国将“发挥潮汐能技术和产业较为成熟的优势,在具备条 件地区,建设1-2个万千瓦级潮汐能电站和若干潮流能并网示范电站,形成与海洋及沿岸生态保护和综合利用相协调的利用体系。到2015年,建成总容量5万 千瓦的各类海洋能电站,为更大规模的发展奠定基础。

但时至今日,潮汐发电的进展和前景不容乐观。高昂的成本(上网电价在2元以上),选址条件限制大,使得这个发电方式举步维艰。下面的链接说到潮汐发电的现况,可以参考:外链出处

潜力巨大的地热发电

我国的地热资源储量丰富,而且地热比起风电和太阳能有一个很大的优点,那就是输出功率基本稳定,没有季节和日夜变化。

但地热发电的现状还比较初级,目前,我国地热资源的开发大多位于地质浅层,主要集中在供暖、温泉、热水养殖等中低温利用上,真正意义上地热发电主要集中在西藏羊八井;而羊八井是七十年代的技术,综合发电成本很高,不计打井大约0.9/KWH。

20世纪70年代初,世界面临第一次石油危机,世界各国普遍重视新能源的开发,中国也掀起了地热能开发的热潮,在全国建成了7个中低温地热发电厂,并先后都试验发电成功。它们是:广东丰顺县邓屋,92℃,300kW;湖南宁乡县灰汤,98℃,300kW;河北怀来县后郝窑,87℃,200kW;山东招远县汤东泉,98℃,300kW;辽宁盖县熊岳,90℃,200kW;广西象州市热水村,79℃,200kW;江西宜春县温汤,67℃,100kW。这些中低温地热资源发电,利用的是扩容闪蒸法或双工质循环法。全部发电系统设备主要是利用废旧的小发电机组改造,又自行设计了地热管路系统,既没有采用进口设备,也没有聘请外国专家,使地热发电首次在中国自主试验成功。虽然发电量较小,没有连接地区电网,仅供当地使用,但至少都成功运行了几年。至70年代后期,除上述前2家电厂外,其余的5处陆续关停,原因是经济上不划算。

在之后的三十多年里我国没有地热发电的需求,地热发电的研究和建设几乎是停滞的。

但地热资源发电的潜力十分巨大。2008年一份名为《地热资源的将来》的研究报告震惊了美国能源部,美国马萨诸塞理工学院研究了“增强型地热系统”的前景:

该报告的副标题是“美国21世纪增强型地热系统的冲击”,报告全文372页。这项研究计划的目的,是面对美国的人口增长、社会电气化的发展,考虑美国长期能源供应的安全,对抗可能因油价波动或供应中断而招致的经济不稳定,提出地热能能否在2050年提供1×108kW发电的基础容量。研究结果发现,增强型地热系统,或称工程型地热系统(即以前所称的干热岩),可以提供这样的电力和热量供应。

增强型地热系统是潜力巨大的本土化资源,不像现在开发的水热型高温地热资源那样受地域限制,而且这种清洁能源导致的环境影响最小,还可做到合理的开发投资和有竞争性优势的运行成本,该技术的商业化规模可望在10~15年内实现。研究报告估算全美国增强型地热系统的资源基础超过1300×104EJ(E=1×1018,下同),还估算了其可开采量超过20×104EJ,这是美国2005年基本能源消费量的2000倍!

增强型地热系统在世界上已有30多年的研究历史,但只局限在美国、英国、法国、德国、日本、澳大利亚等少数国家。为达到商业性开发目标,3000~5000m钻井技术和热电转换技术等都作过研究。在这种俗称“干热岩”的岩体中,通常是只有热,没有裂隙或孔隙,没有渗透性,没有地热流体,所以需要靠井下“压裂”,在高温岩体中造出人造裂隙,连通地下网络,便可以从一眼井灌入冷水,从另一眼井产出高温流体。

过去,我国仅有少数学者发表论文或著作,探讨这一领域,但并未实地开展这一研究。2007年,中国能源研究会地热专业委员会与澳大利亚Pe-tratherm公司签订了合作协议,共同承担“中国工程型地热系统资源潜力的研究”项目。中澳专家已联合在一些可望有潜力的选定地区开展了初步调查,采集了一些试验样品,进一步的分析测试、模型研究等工作正在逐步进行中。

中国是一个具有一定经济实力的大国,更是能源需求的大国,既然美国的增强型地热系统有如此巨大的潜力,在中国也应该大有希望。我们应该跨入这一新的领域,为中国将来的能源发展做出一定的贡献。

国土部发布的一份报告显示,中国大陆3000米至1万米深处干热岩资源总计相当于860万亿吨标准煤,是中国目前年度能源消耗总量的26万倍。因此从理论上讲,我国地热发电的开发潜力无限。

因为地热发电经济性的资料实在太少,有也是几十年前的老技术,因此实在难以估算成本。但如果解决了成本问题,地热资源的稳定性和储量是适合做基荷电力的,而且在几亿年内不会枯竭。

下一章:大漠西风:电费到底能有多低(4)


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家园 谢谢指正。俺不该加“效益”二字的

原文“国家垄断电网固然有其战略意义,但效率、效益不高也是不争的事实”

本来只是想表达效率不高,不知怎的蛇足加了“效益”二字,一字之差,意思就几乎反了。

谢谢指正。

家园 有理,因此高速公路看来也不能免费,至少得交养路费
家园 电费到底能有多低(4)

最后我们再来看核电。

一般人可能以为核电的成本很高,其实不然。2010年有个对秦山核电原董事长的采访,里面提到核电站的发电成本:

主持人:比风电成本要低多少?

李永江:我估计低一半左右。

主持人:相比光伏发电是不是更要低了?

李永江:更低了。当然比火电还是要高的,但是这个高其中有两个成本,一个是建造成本,核电的建造成本高,可能是火电的两倍到三倍,同样比如说一百万千瓦的机组,可能火电一个千瓦5千块钱就下来了,但是核电就得1万2甚至到1万4,包括更新引进的可能比1万4还要多。

主持人:对。

李永江:这是它的建造成本,但这个建造成本只是影响前期资金的投入,投入的资金量很大,这个可能要对一些行业受到影响。但它运行成本比较低,比火电要低得多。其中主要是燃料成本低,跟煤来比燃料成本低,核电是核燃料,就是燃料成本,火电有可能达到3毛钱左右。

主持人:核电的综合成本?

李永江:指的燃料成本可能就一毛钱左右。

上面的访谈里李永江的原话中没有给出核电综合成本的具体数据,但从“比火电高”和“比风电低一半左右”推测,当时核电综合成本可能在0.5/KWH左右(风电现在是0.6-0.7,但李取的数据未必是这个,而且风电2010年的成本可能比现在高)。而2013年,国家发改委改变核电一厂一价的政策,核定全国核电标杆上网电价为每千瓦时0.43元,可见目前核电成本已经与火电成本持平,下降的趋势非常明显。

核电和火电一样,具有发电功率大,占地少(相对于功率),输出稳定的优点,而没有火电污染大的缺点,非常适合作为取代火电作为基荷电力。

而且,因为核电成本主要来自建造成本,随着技术进步和规模扩大,这部分的成本未来还有不小下降的空间。另外,核电站建造资金是以还贷的形式体现在成本里的,也就是说有一部分成本是给银行的利息,如果核电企业壮大后采取自有资金投资逐年摊提的话,这部分成本还能减少。

乐观估计,核电成本在不远的将来能降到RMB 0.2/KWH以下(其中0.1是核燃料的成本)。

说到核电,还有一个我们热烈期待着的终极能源——可控核聚变。大家都知道可控核聚变还没有成功,最终核聚变电站的形式、规模、效率等等都还没有确定,因此估算它的成本还比较难。核聚变相对于目前的核裂变电站,技术难度更大,设备成本显然也会更昂贵,但发电功率也会更大,因此运行成本应该比核裂变还要低。很重要的一点是,最具有实现可能的核聚变方式——氘氚反应,直接材料氘和间接材料锂(用于和中子产生氚)用量都非常低,地球储量丰富,价格也不贵,因此核聚变的燃料成本几乎可以忽略不计。

非常非常粗略地估算一下,假设一个聚变发电站,发电功率是500万千瓦,假设平均开机率为80%,一年的发电总量是500x24x365x80%= 3,504,000万千瓦时=350亿千瓦时,假设电站运行年限是30年,那么总共可发电350x30=10500亿千瓦时。

那么这样的一个聚变电站,建设和运行费用会是多少呢?

先来参照一下多国参与的国际热核聚变实验堆(ITER)计划的投资,ITER在98年时计划投资50亿美元,运行费用(含拆除费用)也是50亿美元,总共100亿美元,不过显然这个费用是低估了,其后预算一直追加,目前有数据是说要200亿美元,按现在汇率算,大约1200亿RMB。

当然,这个ITER的设计只是50万千瓦的聚变功率,而且还不含发电部分,但研发初期各种设备材料成本到真正量产都会大幅度下降,而且ITER的运行成本还包含了大批科学家高昂的人工成本和各种实验成本,建造地又在物价较高的法国,因此不能简单地按输出功率乘以十来计算,未来500万千瓦电站的成本,可能200亿美元就足够建造和全部30年运行了。

再拿国内商用核裂变电站的费用来比较一下:

大亚湾核电站是我国大陆首座大型商用核电站,拥有两台装机容量为 98.4万千瓦的压水堆核电机组,总投资46亿美元,年发电能力近150亿千瓦时;1987年开工,1994年并网。

秦山核电二期工程是继秦山核电站和大亚湾核电站投产后,由我国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的首座装机容量为2×65万千瓦的商用压水堆核电站。工程总投资148亿元,设计寿命为40年,于1996年6月2日开工建设。

大亚湾核电站200万千瓦发电功率,投资46亿美元(按1987年汇率3.7大约170亿RMB),每百万千瓦投资约85亿RMB,而9年后的秦山核电站为每百万千瓦114亿RMB(这段时间国内经历了史无前例的通胀,其实核电建设成本下降了很多)。

核聚变虽然技术复杂,但输出功率也高,因此假设到完全大规模商用阶段,聚变电站建设费用为100亿RMB/百万千瓦是完全有可能的(目前的核裂变电站成本潜力也还没挖尽),再假设全寿命维护费用也是这个数字(实际应该比建设费用低),那么500万千瓦聚变电站建设和运行费用总共是1000亿RMB。

前面说了,这样一个电站30年发电10500亿千瓦时,因此发电单位成本大约会是RMB 0.1/KWH,这个数字比核裂变电站又低了一半左右

综上所述,未来我国合理的电能结构应该是以核电为主要基荷电力(期待核聚变发电早日商业化!如果核聚变发电在200年内铀235消耗完之前不能成功的话,就要期待经济有效的地热利用方式了),水电配合储能电站为腰荷和峰荷电力,风力和太阳能作为补充。

算一下这样的电力结构的电价,如果是核裂变电站为主,0.2以下的发电成本加上0.08的电网运行成本,电价会在 RMB 0.25-0.30/KWH之间(以2014年不变价格计),相当于目前电价的一半;如果以核聚变为主,则是大约RMB 0.18/KWH,是目前的三分之一!

电力是社会经济活动,特别是工业的一项重要成本,大约占到工业品售价的12%左右,如果电价降低一半,意味着工业品成本降低6%,下降到三分之一,则工业品成本降低9%。

另外,电费的大幅度降低会刺激企业推动用电能取代燃料的生产技术改进,不仅进一步降低成本,还将大大降低工业生产中的污染排放。

再进一步,如果电能的储存技术有了革命性的突破,电动车将可以取代一切化石燃料车,甚至空运、海运也以电为主要能源的时候,那么大气污染将几乎成为历史,我们这个星球会变得更加美好。


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家园 算裂变电站价格需要计算全生命周期耗费,后期处理很花钱的

火电站拆了拉倒,结束了

可核电站的核岛部分可没那么简单。当然这个是30年后的事情了,可以不说。但是核废料后处理(储存等)也是需要花钱的,这部分往往没有被计算到,大概也有核口的人为了夸大核电的优势故意忽略的因素

俺家乡的人民好像就正在反对在那里建核废料后处理的工厂

家园 没错,核电站拆除的费用也很高

因此正规的成本核算是要把这部分费用预留出来的。

核电站建成后的前十年,因为建电站的贷款要还本付息,可能是利润还不算高;但十年后贷款等还清,发电利润很高,这些钱留出一部分用于二三十年后电站的拆除是足够的:

假设一个100万千瓦的核电站,建设费用是100亿人民币,这些钱基本上来自银行贷款,还贷期十年,年利息6.5%,那么每年还本付息大约13.5亿人民币;

年开机率按80%算,年发电量约87.6亿KWH,上网电价按0.43/KWH计算,得营收37.7亿,扣除还贷款13.5亿,核燃料大约9亿(按0.1元一度电计算),员工工资大约7.2亿(按5000人,人均12000每月),剩下8亿,用于设备维护和水费什么的怎么也得5、6亿吧,利润也就1、2亿左右,还不能有大的设备更换。

但如果还清贷款就不一样了,利润猛增至15亿以上,20年下来没算利息就是300多亿,留个一半拆个电站绰绰有余了。

有问题的在执行方面,这些钱有没有留出来是个问题。当然,如果是上交国库了,反正20年后也是国家负责解决问题。

核聚变电站也需要拆除费用的,只是放射性污染小多了,因此费用也相应不高。

家园 “外三”------全球最干净的火力发电公司

上海外高桥第三发电有限责任公司(“外三”)两台百万千瓦超超临界火电机组,是世界上最节能、电环保的大型火电机组.

由于“外三”的标杆高高耸立,9月中旬,"国际能源署火电年会"将在上海举行。各国千余火电专家不远万里相聚上海,与其说来开会,不如说要一睹“外三”芳容,并会会世界级的发电专家冯伟忠,以及全球首台高低分轴布置的汽轮发电机组的设计模型。年底前,该全球最高端发电机组行将在“外三”开建,我国火电机组建造水平将甩开国外同行20年!“在火电领域,我们目前的煤耗水平,是欧洲的明天,亚洲的后天”

第一,缘于国情,煤炭在过去、现在和未来数十年间,始终是中国能源安全的基石,保障全国80%以上的一次和二次能源需求。如果“外三”经验能在全国火电系统广泛推广复制,将为国家重新审视甚至调整现有能源战略提供"空前开阔的回旋空间"。如果能继续依靠煤炭30年,那么俄国石油和中东石油争相供应中国,中国的可选择余地就很大了。

第二,过去一年,五大央企发电集团中,以有三家集团开始采用“外三技术”对同类火电机组进行节能减排改造。今年下半年,另两家央企发电集团也将跟进采用“外三技术”进行技改。五大央企发电集团火力发电占到国内1/6,若全部采用“外三技术”进行技改,需投入1500亿元,但八到九年即可收回全部技改投资,经济效益与社会效益不言而喻。

第三,国内目前火电装机8.7亿千瓦,年耗煤占到全部煤炭消耗的55.1%(2013年国内煤炭产量37亿吨,但还不够用)。在全部火电装机中,约半数系高污染、高能耗中小机组,“外三技术”全面推广,对加快淘汰现有中小火电机组将生成另一股强大外力。

中国煤炭蕴藏量约1140亿吨,仅次于美国为世界第二位。中国煤炭品种多样,但普遍灰分较高。分布特点是极为广泛,除上海以外全国各省都有,2100个县里1200个县有煤炭储量,其中1100多个县已在采煤。这里面华北占一半,西北30%,西南近10%。

所以我曾经建议在建设“三铁”时,适当配置一批“清洁煤蒸汽机车”和其他烧煤设备,万一面对巨大的天灾人祸,各地依靠存煤自救,维持最低限度的社会运转。

第四,中国政府已高度重视“外三技术”推广,前不久召开的国家能源委首次会议上,李克强总理点名让“外三”介绍运行指标,会议决定,在2015年启程的“十三五”规划中,将其作为对火电企业节能减排的主要考核指标。如果“外三技术”推广到位,大体在“十四五”末期,国内火力发电对PM2.5的影响可基本消除。

通宝推:往往外,
家园 能详细说下“超超临界”吗?粗看还以为是核电呢
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