Chi phí năng lượng tái tạo hiện đang giảm nhanh đến mức nó sẽ trở thành một nguồn sản xuất điện rẻ hơn nhất quán so với các nhiên liệu hóa thạch truyền thống chỉ trong vòng vài năm tới. Chi phí sản xuất điện từ gió trên đất liền đã giảm khoảng 23% kể từ năm 2010, trong khi chi phí điện quang điện mặt trời (PV) đã giảm 73% trong cùng kỳ.
Dành nhiều thời gian để giúp đỡ khách hàng trong lĩnh vực năng lượng, động cơ của tôi trong bài viết này là xem xét:
Lưu ý:Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào quang điện mặt trời (PV năng lượng mặt trời) và năng lượng quy mô tiện ích dựa trên gió, trái ngược với các công nghệ tái tạo đang phát triển khác như hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà (SHS), các ứng dụng dựa trên pin / bộ lưu trữ, xe điện (EV), hệ thống sưởi, nhiên liệu sinh học, v.v.
Năm 2017, công suất phát điện tái tạo toàn cầu tăng 167 gigawatt (GW) và đạt gần 2.200 GW trên toàn thế giới. Để thực hiện điều đó, tổng công suất lắp đặt toàn cầu từ tất cả các nguồn năng lượng là khoảng 6.700 GW - do đó năng lượng tái tạo chiếm 33% tổng số nhà máy điện được lắp đặt. Tuy nhiên, lưu ý rằng điều này không có nghĩa là 33% tổng năng lượng được tạo ra là từ các nguồn tái tạo. Tổng năng lượng tạo ra là một hàm của hệ số công suất (CF / CUF) hoặc hệ số tải của nhà máy (PLF) và theo quy luật là cao hơn đối với các nhà máy điện thông thường như than và khí. Tôi sẽ đi sâu hơn vào hệ số công suất và hệ số phụ tải của nhà máy sau này.
Trong cùng thời gian, lượng bổ sung ròng từ điện than và khí đốt là 70 GW, khoảng 40% công suất tái tạo được bổ sung. Quang điện mặt trời (PV) tăng trưởng đáng kể 32% trong năm 2017, tiếp theo là năng lượng gió, tăng 10%, trong khi lượng điện than bổ sung giảm.
Quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo toàn cầu tiếp tục diễn ra với tốc độ nhanh do giá giảm nhanh chóng, cải tiến công nghệ và môi trường chính sách ngày càng thuận lợi.
Theo dự báo của IEA, năng lượng tái tạo dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh mẽ đến năm 2022, với mức tăng trưởng công suất lắp đặt là 43% (tức là thêm 920 GW). Ngoài ra, gió và mặt trời kết hợp với nhau sẽ chiếm hơn 80% mức tăng trưởng công suất tái tạo toàn cầu trong 5 năm tới.
Năng lượng tái tạo được dự báo sẽ chiếm 86% trong số 10 nghìn tỷ đô la mà thế giới có kế hoạch đầu tư vào công suất năng lượng mới đến năm 2040. Riêng Trung Quốc chịu trách nhiệm về hơn 40% tăng trưởng công suất tái tạo toàn cầu và 45% tổng vốn đầu tư, phần lớn là do lo ngại về ô nhiễm không khí và mục tiêu công suất. Bổ sung cho chiến lược này là việc các công ty Trung Quốc chiếm khoảng 60% tổng công suất sản xuất pin mặt trời hàng năm trên toàn cầu. Sự phát triển thị trường và chính sách ở Trung Quốc sẽ có sự phân chia toàn cầu rộng hơn đối với nhu cầu, nguồn cung và giá cả của điện mặt trời.
Sự chuyển đổi sâu sắc này của thị trường điện có nghĩa là vào năm 2023 Năng lượng mặt trời và gió trên đất liền sẽ cạnh tranh kinh tế với các nhà máy khí đốt mới của Hoa Kỳ, vượt qua chúng vào năm 2028. Trong tương lai, vào năm 2040, năng lượng mặt trời và gió sẽ chiếm gần 50% công suất lắp đặt và hơn 33 % thế hệ - công suất gió tăng 4 lần và năng lượng mặt trời tăng 14 lần.
Năng lượng tái tạo hiện cũng đang bắt kịp với năng lượng truyền thống là than đá, về mặt sản xuất năng lượng. Dưới đây là một cách nhanh chóng để hiểu sự khác biệt giữa công suất (MW) và năng lượng (MWh) - Nói chung, năng lượng tái tạo có hệ số công suất (CF / CUF) hoặc hệ số tải nhà máy (PLF) thấp hơn so với các nhà máy điện thông thường, tức là cứ 1 MW về công suất, một nhà máy tái tạo tạo ra ít năng lượng hơn (hoặc MWh) so với nhà máy thông thường tương ứng.
Đối với các nhà máy điện mặt trời và điện gió, PLF thường dao động từ 15-30% trong khi đối với các nhà máy than và khí đốt, PLF có thể nằm trong khoảng 60-90% với PLFs cao tới 95% cũng có thể đạt được, tức là một nhà máy tái tạo 1MW thường tạo ra 1.750 MWh một năm trong khi một nhà máy thông thường thường tạo ra 7.000 MWh một năm - một sự khác biệt rất lớn. Trong số các năng lượng tái tạo, chỉ có thủy điện mới có thể cạnh tranh với PLF điện thông thường, với một số nhà máy thủy điện có PLFs trên 70%.
Ngay cả với PLFs thấp, tỷ lệ bổ sung công suất đã tăng lên đến mức, trên cơ sở toàn cầu, năng lượng tái tạo hiện tạo ra cùng một lượng năng lượng như các nhà máy khí. Họ cũng được dự báo sẽ thu hẹp khoảng cách với than vào năm 2023 (khoảng cách 17%), đây là một thành tựu đáng kể.
Theo quan sát của tôi, mô-đun và bộ biến tần chiếm khoảng 70% chi phí của một dự án điện mặt trời quy mô tiện ích - và đây là hai thành phần đã thúc đẩy chi phí điện mặt trời giảm xuống.
Để hiểu mô-đun (bảng điều khiển thực tế) và biến tần trông như thế nào và tầm quan trọng của chúng trong bối cảnh của nhà máy điện mặt trời, tôi tham khảo sơ đồ của Sarah Hwong:
Giá mô-đun năng lượng mặt trời và giá biến tần đã giảm vì nhiều lý do, bao gồm nhưng không giới hạn ở:cung vượt cầu, đồng Euro và đồng Yên giảm giá, và việc điều chỉnh giảm giá nhập khẩu tối thiểu. Trong ngành điện mặt trời, người mua cũng rất nhạy cảm với giá cả, điều này tạo ra áp lực về giá dai dẳng đối với các nhà cung cấp thiết bị. Giá bán trung bình toàn cầu của mô-đun năng lượng mặt trời dự kiến sẽ giảm khoảng 35% vào năm 2018 , do chính phủ Trung Quốc cắt giảm tăng trưởng năng lượng mặt trời thông qua các chính sách mới được khởi xướng vào tháng 6 năm 2018.
Các yếu tố thúc đẩy giảm giá thiết bị gió bao gồm giảm giá tuabin và biến tần, cải tiến kỹ thuật lắp đặt, quản lý chuỗi cung ứng tốt hơn và chi phí vốn thấp hơn cho các nhà sản xuất.
Chi phí điện năng bình đẳng (LCOE) là một số liệu quan trọng trong năng lượng; nó đo lường toàn bộ chi phí để tạo ra mỗi MWh điện từ một nhà máy điện (trong toàn bộ thời gian sử dụng hữu ích của nó). Chi phí này bao gồm chi phí phát triển, xây dựng dự án và các chi phí hoạt động khác nhau. Những gì chúng ta thấy trong năm 2018 là LCOE của điện mặt trời và gió hiện ngang bằng với nhiên liệu hóa thạch.
Gió trên bờ có chi phí quy đổi trung bình thấp nhất ở mức $ 45 / MWh và các nhà máy quang điện quy mô tiện ích không kém xa với $ 50 / MWh . Để so sánh, chi phí thấp nhất từ các công nghệ thông thường là công nghệ chu trình hỗn hợp khí, trung bình là 60 đô la / MWh và các nhà máy than, trung bình là 102 đô la / MWh.
Nhiều công nghệ tái tạo, chẳng hạn như gió, năng lượng mặt trời và địa nhiệt, không hề rẻ để xây dựng, nhưng chúng không có chi phí nhiên liệu khi chúng được thiết lập và vận hành và nhìn chung cũng có chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp hơn. Do đó, việc giảm chi phí thiết bị của thiết bị tái tạo có tác động lớn hơn nhiều đến LCOE của nó so với việc giảm chi phí thiết bị tương tự đối với các nguồn phát điện thông thường. Chi phí nhiên liệu, vận hành và bảo trì thường tăng theo lạm phát trong khoảng thời gian 20-25 năm, do đó chúng có tác động cao không tương xứng đến LCOE.
Do đó, giá hợp đồng được công bố cho các thỏa thuận mua điện mặt trời và điện gió ngày càng tương đương hoặc thấp hơn chi phí phát điện của các nhà máy điện khí và điện than mới xây dựng. Bạn có thể thấy bên dưới tác động của việc giảm chi phí năng lượng mặt trời nói riêng, khi LCOE của nó trong năm 2017 chỉ bằng 14% so với năm 2009.
Mặc dù hiện nay, gió và mặt trời có tính cạnh tranh về chi phí và mang lại lợi thế môi trường đáng kể so với nhiên liệu hóa thạch, tuy nhiên, chúng vẫn được coi là các nguồn năng lượng “không liên tục” hoặc “thay đổi”. Không phải lúc nào mặt trời cũng tỏa sáng và không phải lúc nào gió cũng thổi.
Do đó, gió và mặt trời không thể thay thế hoàn toàn các dịch vụ mà một số nguồn “tải trọng cơ bản” thông thường cung cấp cho hệ thống. Tuy nhiên, các công ty tiện ích và các nhà khai thác điện đang khám phá ra vô số cách mới mà những công nghệ này có thể mang lại nhiều giá trị hơn cho lưới điện trên toàn quốc.
Bước đột phá tiếp theo trong công nghệ tái tạo sẽ là lưu trữ năng lượng giá rẻ, có thể mở rộng và hiệu quả bằng cách sử dụng pin. Theo một nghĩa nào đó, đây là chén thánh của năng lượng tái tạo, để có thể tích trữ năng lượng để sử dụng khi không thể tạo ra. Giá pin Lithium-ion đã giảm một nửa kể từ năm 2014 và nhiều nhà phân tích cho rằng giá sẽ còn giảm nữa khi hàng loạt nhà máy sản xuất pin lớn được xây dựng. Như chúng ta đã thấy với các công ty như Tesla của Elon Musk và SolarCity, sự đổi mới và tích hợp theo chiều dọc trong không gian pin đang tiến triển nhanh chóng.
3. Giảm thuế từ năng lượng tái tạoCác dự án điện tái tạo trước đây dựa vào các chính sách của chính phủ để cung cấp cho họ sự tin tưởng về biểu giá (hoặc Biểu giá cấp nguồn) mà họ sẽ nhận được đối với lượng điện được tạo ra, để đưa ra hướng dẫn về doanh thu của dự án. Các chính sách hiện đang thay đổi theo hướng và nhiều quốc gia đang chuyển từ thuế quan do chính phủ quy định sang đấu giá cạnh tranh với các Thỏa thuận mua bán điện (PPA) dài hạn cho các dự án quy mô tiện ích.
Hợp đồng mua bán điện là một thỏa thuận được ký giữa người mua hoặc “người bao thầu” điện (thuộc sở hữu nhà nước hoặc công ty tư nhân hoặc công ty tư nhân) và nhà phát điện để mua một số hoặc tất cả điện năng được tạo ra với chi phí xác định trước hoặc “biểu giá” đối với khoảng thời gian xác định (thường là 20-25 năm trong bối cảnh có thể tái tạo).
Gần 50% việc mở rộng công suất tái tạo trong giai đoạn 2017-22 dự kiến sẽ được thúc đẩy bởi các cuộc đấu giá PPA cạnh tranh, so với chỉ hơn 20% trong năm 2016. Cơ chế xác định giá cạnh tranh thông qua đấu thầu này đã làm giảm chi phí trong toàn bộ chuỗi giá trị, do đó trở nên nhiều hơn lựa chọn chính sách hiệu quả về chi phí cho các chính phủ.
Cạnh tranh gia tăng đã làm giảm mức thù lao cho các dự án điện mặt trời và gió từ 30-40% chỉ trong hai năm ở một số quốc gia chủ chốt như Ấn Độ, Đức và Thổ Nhĩ Kỳ. Giá đấu giá công bố cho gió và mặt trời tiếp tục giảm, mặc dù chi phí phát điện trung bình của các dự án mới xây dựng vẫn cao hơn. Trong giai đoạn 2017-22, chi phí phát điện trung bình toàn cầu được ước tính sẽ giảm thêm khoảng 25% đối với điện mặt trời quy mô tiện ích và gần 15% đối với gió trên đất liền.
Mức thuế thấp nhất từ các cuộc đấu giá năm 2017 đến từ Mexico - nơi giá thầu năng lượng mặt trời và gió trung bình lần lượt là $ 20,80 / MWh và $ 18,60 / MWh . Cả hai con số này đều được coi là mức thấp kỷ lục thế giới. Tại Ấn Độ, các cuộc đấu giá năng lượng mặt trời hiện đang chứng kiến mức thuế từ 30 - 40 USD / MWh, giảm từ 90 - 100 USD / MWh chỉ 4 năm trước. Không giống như các cuộc đấu giá khác trên thế giới, thuế trúng thầu ở Ấn Độ không được tính theo chỉ số lạm phát, vì vậy giá trị thực của chúng nhanh chóng bị xói mòn.
Thuế năng lượng giảm đồng nghĩa với việc giảm chi tiêu cho các công ty nhà nước và chính phủ. Nếu giá thấp hơn được chuyển cho người tiêu dùng cuối cùng (công nghiệp, thương mại hoặc dân cư), họ cũng được hưởng lợi. Người tiêu dùng cuối cùng như các doanh nghiệp tư nhân cũng được hưởng lợi nếu họ trực tiếp tham gia hợp đồng mua bán điện với công ty phát điện.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét tác động của việc giảm thuế đối với các bên liên quan khác trong chuỗi giá trị năng lượng - tức là các công ty sản xuất điện và nhà sản xuất thiết bị.
4. Tác động đến các công ty phát điện và công ty sản xuấtViệc giảm thuế đã buộc các công ty sản xuất điện phải thích ứng và tối ưu hóa chi phí. Chi phí mua sắm thiết bị thấp hơn, chi phí tài chính thấp hơn và tính kinh tế theo quy mô đã có tầm quan trọng hơn khả năng thực hiện các dự án. Ở các nước đang phát triển, các rủi ro bổ sung do nhà phát triển phải gánh chịu cũng làm tăng thêm các chi phí này, thông qua việc giảm giá nội tệ, chi phí bảo hiểm rủi ro và sự không chắc chắn về thuế và thuế nhập khẩu.
Các giá thầu hiện hành được báo giá thường thấp hơn chi phí sản xuất thực. Từ dữ liệu được trình bày ở trên, chi phí trung bình cho năng lượng mặt trời nằm trong phạm vi 50 đô la / MWh, trong khi giá thầu được báo giá và trao tặng hiện nằm trong phạm vi dưới 30 đô la / MWh. Ngay cả khi chúng tôi cho phép chi phí thấp hơn từ $ 35-40 / MWh, điều này có nghĩa là các nhà sản xuất điện mặt trời đang ở mức trung bình. mất $ 5-10 / MWh được tạo ra . Buộc nhà sản xuất điện phải tìm các cách khác để cắt giảm chi phí - một số cách trong số đó có thể ảnh hưởng đến hoạt động lâu dài của nhà máy trên 20-25 năm. Trong các hồ sơ dự thầu mà thông số kỹ thuật chi tiết không được cung cấp hoặc quy trình kiểm tra không nghiêm ngặt, điều này có thể dẫn đến chất lượng dưới mức của các mục như:
Mọi thành phần đi vào sản xuất mô-đun (tức là ô, tấm lưng, kính, khung, v.v.) có thể được "tối ưu hóa chi phí", nhưng liệu các mô-đun phụ này có tạo ra công suất định mức trong 20-25 năm hay không được nhìn thấy. Trong một mô-đun, các ô là nơi xảy ra quá trình chuyển đổi từ năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Chúng có thể đạt đến nhiệt độ khoảng 80 độ C trong một số điều kiện nhất định, do đó, các tế bào chất lượng thấp hơn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc tạo ra trong thời gian dài.
Vai trò của chúng là chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) do các mô-đun tạo ra thành dòng điện xoay chiều (AC) có thể đưa vào lưới điện; mạch tạo thành trái tim của hệ thống PV năng lượng mặt trời. Hầu hết các biến tần đang được sử dụng ngày nay có tuổi thọ từ 10-15 năm và cần được thay thế ít nhất một lần trong thời hạn của PPA trung bình (tức là 25 năm). Nhưng với mức thuế giảm và ngân sách O&M thấp, biến tần là một nguyên nhân phổ biến để cắt giảm chi phí.
Kết cấu thép, còn được gọi là kết cấu lắp mô-đun, có nhiệm vụ giữ các mô-đun trong khoảng thời gian 20-25 năm trong mọi điều kiện thời tiết. Xu hướng mới nhất là giảm lượng thép được sử dụng trong các kết cấu lắp đặt cả về tấn trên MW (dưới 25 tấn / MW) và độ dày (dưới 1mm). Thép là một thành phần tương đối tốn kém gắn liền với lạm phát và do đó có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngân sách xây dựng.
Cân đối chi phí của Nhà máy, chẳng hạn như dây cáp, dây dẫn và tiếp địa hàng ngày, có thể là những hạng mục nhỏ nhưng rất quan trọng. Sự thỏa hiệp về chất lượng ở đây có thể dẫn đến những cây trồng kém chất lượng và thậm chí không an toàn. Tương tự như vậy liên quan đến các thủ tục lắp đặt, trong đó dự kiến cắt giảm kỹ thuật và lắp đặt khi ngân sách thấp và thời gian hạn hẹp
Tất cả các biện pháp cắt giảm chi phí này sẽ ảnh hưởng đến sản lượng tổng thể (PLF hoặc CUF) của các nhà máy, dẫn đến LCOE cao hơn (được tính trên mỗi kWh được tạo ra). Bắt đầu một vòng luẩn quẩn đối với các công ty phát điện, vì thuế quan được cố định và do đó mức thu nhập thấp hơn.
Việc phát triển các tài sản năng lượng tái tạo giờ đây chỉ dành cho những người chơi lớn với túi tiền sâu. Tôi đã có cơ hội gửi hồ sơ dự thầu cho nhiều khách hàng dự án năng lượng mặt trời và gió, lớn và nhỏ - và trong mọi trường hợp, giá thầu quy mô nhỏ hơn (dưới 5MW) không cạnh tranh bằng quy mô dự án lớn hơn (trên 50MW). Mặc dù đây là lợi ích tự nhiên mà các dự án lớn hơn được hưởng, trong nhiều trường hợp, việc thiết lập một dự án điện mặt trời 50MW (cần khoảng 200-250 mẫu đất liền kề) có thể không khả thi do không có sẵn hoặc không có khả năng chi trả của đất Lưu ý:Mỗi MW năng lượng mặt trời cần 4-5 mẫu đất, có thể tăng lên dựa trên hình dạng đất, địa hình và các điều kiện địa điểm khác.
Nhu cầu phát điện phân tán, thay vì các nhà máy quy mô lớn, là một vấn đề cấp bách và lâu đời, nhưng mức thuế thấp sẽ chỉ đẩy nhanh sự sụp đổ của các đơn vị sản xuất nhỏ hơn.
Biểu giá thầu thấp phổ biến đã đặt ra một kỳ vọng không thực tế trong tâm trí của “những người bao thầu” (người mua) về chi phí thực sự của năng lượng tái tạo. Các nhà cung cấp, dù thuộc sở hữu nhà nước hay tư nhân, đều không sẵn sàng trả cao hơn nhiều so với giá chào tối thiểu được báo giá cho bất kỳ loại điện tái tạo nào - bất kể quy mô của nhà máy điện như thế nào. Điều này một lần nữa dẫn đến một vòng luẩn quẩn là cắt giảm chi phí, hiệu suất dưới mức tối ưu, LCOE cao hơn và tổn thất trên mỗi kWh cao hơn cho máy phát điện.
Điều này đã dẫn đến sự hợp nhất trong ngành sản xuất năng lượng mặt trời, với chỉ một số ít công ty tham gia đóng gói tất cả các hợp đồng PPA chính được công bố bởi các cơ quan nhà nước và trung tâm. Các công ty nhỏ hơn đã phải xoay vòng mô hình kinh doanh của họ và tập trung nhiều hơn vào mô hình EPC (Kỹ thuật, Mua sắm &Xây dựng) để có dòng tiền nhanh, nhưng ở đây tỷ suất lợi nhuận thấp hơn do thuế quan hiện hành. Ngay cả trong số các công ty lớn hơn, đã có những đợt thanh lý và sa thải do tình hình kinh tế đơn vị ngày càng xấu đi.
Các nhà sản xuất mô-đun / tế bào đã phải điều chỉnh chiến lược khi đối mặt với sự khó đoán định liên tục. Vì Trung Quốc kiểm soát hơn 40% nhu cầu điện mặt trời trên toàn cầu, nên bất kỳ quyết định chính sách nào được đưa ra ở đây đều ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công ty sản xuất. Vào tháng 5 năm 2018, chính phủ Trung Quốc đã thông báo rút lại hỗ trợ cho Solar PV. Điều này đã dẫn đến tình trạng dư cung trên thị trường và lo ngại tình trạng dư cung tiếp tục diễn ra trong nhiều năm tới. Các tùy chọn trước khi các nhà sản xuất là:
Điều này thường dẫn đến việc sa thải các nhà máy sản xuất ở cả Trung Quốc và nước ngoài, do các sản phẩm của Trung Quốc tràn ngập thị trường nước ngoài với mức giá thấp trong lịch sử.
Trong khi chi phí năng lượng tái tạo đã giảm, biểu giá đấu giá công khai không phản ánh chi phí thực sự của việc tạo ra năng lượng đó. Sự khác biệt dương giữa chi phí và doanh thu mà người phát điện nhận được có tác động bất lợi đến chuỗi giá trị. Như đã đề cập ở đây, kinh tế học đơn vị luôn là vấn đề quan trọng (ngay cả trong năng lượng tái tạo) và các công ty phải bỏ qua điều này và tự mình gặp nguy hiểm.
Việc giảm giá không nên được coi là một ví dụ về sự tiến bộ. Việc giảm giá cần phải bền vững và bao trùm, để thể hiện một chế độ năng lượng tái tạo tiến bộ.