文献阅读 | 预测到2050年风能成本将下降37%至49%

题目

Expert elicitation survey predicts 37% to 49% declines in wind energy costs by 2050

作者

Ryan Wiser, Joseph Rand, Joachim Seel, Philipp Beiter, Erin Baker, Eric Lantz & Patrick Gilman

期刊

Nature Energy

时间

2021年4月

一作

单位

Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA

链接

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00810-z

研究背景

       在过去的五年里，风能经历了成本的加速降低, 远远超过了2015年专家的预测值。该研究报告了一项关于风能成本的新调查结果，将其与之前的调查进行比较，并讨论早期预测的准确性。研究表明，2020年的专家预计未来的陆上和海上风电成本到2050年将下降37-49%，比2015年的预测低50%。这是由于在过去五年中，研究人员见证了实际成本的下降，并预期未来会进一步下降。如果预测准确的话，本研究结果会使风能在能源供应中发挥更大的作用。研究还得出未来的成本空间有很大的不确定性的结论，该结果说明了考虑成本不确定性的重要性，强调了专家揭示这些不确定性的价值和局限性，本研究为能源建模者和相关人员提供了有借鉴性的经验和教训。

研究方法

       本研究对全球140位风能专家进行了线上调查，收集了包括97个陆上风电，71个底部固定式海上风电和37个浮动式海上风电的成本预测。 通过统计分析，研究深入了解未来成本降低的规模、不确定性和驱动因素。

      研究集中于分析平准化发电成本（LCOE）的潜在变化。LCOE用于评估不同资本回收期和现金流状况下的发电资产成本。在比较不同的发电类型时，LCOE方法不太适用，但它适合于评估单个资源的单位成本，随着时间推移的变化趋势。研究要求受访者估计一个典型项目在以2019年为基线年的LCOE，并按三种情景（1. 低位成本 2. 高位成本 3. 中位成本）对未来2025、2035和2050年的风能项目进行LCOE评估。研究要求专家只考虑影响整个行业的因素，如技术进步或环境条件的一般变化，忽略外生的宏观经济因素，如材料价格和无风险利率，以及2019年新冠COVID-19等短期影响。2019年基线数据和未来年估算数据是基于五个核心输入参数：（1）资本成本（2）运营支出（3）能源产出（4）项目寿命（5）融资成本。这些参数在2015年第一次调查中没有涉及。

      2015年的初次调查结果显示，专家预测5年（2014-2019年）成本降幅普遍低于实际降幅，全球陆上风电实际平均降幅28-36%，海上风电28-49%。原因可能是研究没有涵盖部分宏观经济指标，以及对竞价造成的影响预判不足，而此部分在后期实际过程中发现有着关键的影响作用。个别专家团队预测较准，成本趋势低于其他预测（图1）。因此，2020年的研究调查将基于2015年的研究方法上进行优化更新，并对比两次5年预测调查结果的精准度。

图1. 2015年专家调查结果与近期发表的LCOE估计值相比较

研究发现

      中位成本情景中第25-75百分位的范围表明了成本降低的不确定性，这种不确定性是由专家之间的不同观点所驱动的（图2）。2020调查的所有风电预测结果表明，2035年LCOE预计将下降17–35%，2050年LCOE将下降37–49%（图3）。

图2. 相较2019年基线值，中位情景的预期LCOE变化百分比

图3. 2020年专家调查中三种情景下的LCOE的预测趋势

     图4中以绝对值表示了中位情景中LCOE的结果，研究对比了2020年和2015年的两次调查结果。2020年专家们仍普遍预计陆上风电的LCOE将低于海上风电，底部固定式海上风电将低于浮式海上风电。2020年对比2015年预期，海上风电比陆上风电预期降幅的差距增加，两类海上风电LCOE差距缩小。2020年预测未来北美将拥有比其他地区成本更低的陆上项目，欧洲将拥有成本更低的海上项目（图5）。

图4. 2020年和2015年调查中的中位情景LCOE趋势

图5. 全球各地区2020年调查的中位情景LCOE趋势

研究表明风机和风电场特性都会影响风电的LCOE。专家预测未来随着风机容量、风轮直径、风机高度、海上风机与海岸线距离等因素的增加，风捕捉能力将会增强，进而降低LCOE 成本（图6）。

      图7总结了专家对2019年至2035年间如何实现LCOE成本削减的看法。对于陆上风电而言，资本成本和容量因素的优化是最重要的。对于底部固定式海上风电，增加容量因素不太重要，降低资本成本和其他因素更重要。

图6.  2035年相较2019年中位情景的陆上和海上风电涡轮机尺寸变化预测

图7. 2035年中位情景下五个驱动因素对降低LCOE的影响

研究结论

      由于在过去五年中，实际风能成本的降低速度大大超过了当初大多数专家的预测，专家们也因此预期未来会有更大降幅空间。图8将2020年的调查结果与一系列其他同期预测进行对比，可以看到专家们对未来风电成本的整体预期更为乐观，研究证明LCOE成本降低和性能组件变化是导致整体成本降低的主要原因。研究者们得出的趋势和预期将会使风能在全球能源供应中发挥比先前更大的作用，同时将促进能源部门的脱碳进程。

图8.  2020年调查结果与其他同期LCOE预测的比较

编辑：刘心远

排版：江琴

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