Сетевой паритет (или паритет розеток ) возникает, когда альтернативный источник энергии может генерировать электроэнергию по приведенной стоимости электроэнергии (LCOE), которая меньше или равна цене электроэнергии из электросети . Этот термин чаще всего используется при обсуждении возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии и энергии ветра . Сетевой паритет зависит от того, ведете ли вы расчет с точки зрения коммунального предприятия или розничного потребителя. [1]
Достижение паритета сети считается точкой, в которой источник энергии становится претендентом на широкомасштабное развитие без субсидий или государственной поддержки. Широко распространено мнение, что массовый переход на эти формы энергии произойдет, когда они достигнут паритета сети.
Германия была одной из первых стран, достигших паритета в области солнечных фотоэлектрических систем в 2011 и 2012 годах для коммунальных солнечных батарей и солнечных фотоэлектрических систем на крышах зданий соответственно. [2] : 11 К январю 2014 года сетевой паритет для солнечных фотоэлектрических систем был достигнут по крайней мере в девятнадцати странах. [3]
В середине 2000-х годов в некоторых регионах Европы ветроэнергетика достигла сетевого паритета и продолжает дешеветь.
Цена электроэнергии из сети сложна. Большинство источников энергии в развитом мире генерируются на промышленных предприятиях, разработанных частными или государственными консорциумами. Компания, поставляющая электроэнергию, и компания, поставляющая ее потребителям, часто являются отдельными субъектами, которые заключают Соглашение о покупке электроэнергии , устанавливающее фиксированную ставку на всю электроэнергию, поставляемую предприятием. На другом конце провода местная распределительная компания (LDC) взимает ставки, которые покроют их закупки электроэнергии у различных производителей, которых они используют.
Эта связь не является прямой; например, LDC может покупать большие объемы мощности базовой нагрузки у атомной станции по низкой фиксированной стоимости, а затем покупать пиковую мощность только по мере необходимости у пикеров природного газа по гораздо более высокой стоимости, возможно, в пять-шесть раз. В зависимости от их политики выставления счетов, это может быть выставлено клиенту по фиксированной ставке, объединяющей две ставки, которые платит LDC, или альтернативно на основе повременной ценовой политики, которая пытается более точно сопоставить затраты на ввод с ценами клиентов.
В результате такой политики точное определение «сетевого паритета» различается не только в зависимости от местоположения, но и от клиента к клиенту и даже от часа к часу.
Например, ветровая энергия подключается к сети на стороне распределения (в отличие от стороны потребителя). Это означает, что она конкурирует с другими крупными формами промышленной энергетики, такими как гидроэлектростанции, атомные или угольные электростанции, которые, как правило, являются недорогими формами энергии. Кроме того, оператор распределения будет взимать плату с генератора за доставку энергии на рынки, что увеличит его нормированные издержки.
Преимущество солнечной энергетики в том, что она легко масштабируется от систем размером с одну солнечную панель , размещенную на крыше заказчика. В этом случае система должна конкурировать с розничной ценой после поставки, которая, как правило, намного выше оптовой цены в то же время.
Также важно учитывать изменения в ценообразовании в сети при определении того, находится ли источник на паритете. Например, введение ценообразования по времени использования и общее повышение цен на электроэнергию в Мексике в 2010 и 2011 годах внезапно привело к тому, что многие формы возобновляемой энергии достигли паритета в сети. Падение цен на электроэнергию, как это произошло в некоторых местах из-за рецессии конца 2000-х годов , может также сделать системы, которые ранее находились на паритете, более неинтересными.
В целом, цены на топливо продолжают расти, в то время как возобновляемые источники энергии продолжают снижать начальные затраты. В результате, широко распространенный сетевой паритет для ветра и солнца был в целом предсказан на период между 2015 и 2020 годами.
Сетевой паритет чаще всего используется в области солнечной энергетики , и особенно в отношении солнечных фотоэлектрических систем (PV). Поскольку фотоэлектрические системы не используют топливо и в значительной степени не требуют обслуживания, приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) почти полностью определяется капитальными затратами системы. При условии, что ставка дисконтирования будет аналогична темпам инфляции сетевой мощности, приведенная стоимость может быть рассчитана путем деления первоначальных капитальных затрат на общее количество электроэнергии, произведенной за весь срок службы системы.
Поскольку LCOE солнечных фотоэлектрических систем определяется капитальными затратами, а капитальные затраты — панелями, оптовые цены на фотоэлектрические модули являются основным фактором при отслеживании паритета сети. Исследование 2015 года показывает, что цена/кВтч падает на 10% в год с 1980 года, и прогнозирует, что солнечная энергия может составить 20% от общего потребления электроэнергии к 2030 году, тогда как Международное энергетическое агентство прогнозирует 16% к 2050 году. [7]
Цена электроэнергии из этих источников упала примерно в 25 раз в период с 1990 по 2010 год. Этот темп снижения цен ускорился в период с конца 2009 года по середину 2011 года из-за избыточного предложения ; оптовая стоимость солнечных модулей упала примерно на 70%. [8] Это давление потребовало эффективности по всей цепочке строительства, поэтому общая стоимость установки также была значительно снижена. С поправкой на инфляцию, в середине 1970-х годов она составляла 96 долларов за ватт для солнечного модуля. Улучшения процесса и очень большой рост производства снизили эту цифру на 99 процентов, до 68 центов за ватт в феврале 2016 года, согласно данным Bloomberg New Energy Finance. [9] Снижение цен продолжается. Palo Alto California подписала соглашение об оптовой покупке в 2016 году, которое обеспечило солнечную энергию по 3,7 цента за киловатт-час. А в солнечном Катаре крупномасштабная солнечная электроэнергия продавалась в 2020 году всего за 0,01567 долл. США за кВт·ч, что дешевле, чем любая форма электроэнергии, произведенной на основе ископаемого топлива. [10]
Средняя розничная цена солнечных элементов, отслеживаемая группой Solarbuzz, упала с $3,50/Вт до $2,43/Вт в течение 2011 года, и снижение цен до уровня ниже $2,00/Вт кажется неизбежным. [11] Solarbuzz отслеживает розничные цены, которые включают большую наценку по сравнению с оптовыми ценами, и системы обычно устанавливаются фирмами, покупающими по оптовой цене. По этой причине общие затраты на установку обычно аналогичны розничной цене только панелей. Недавние общие затраты на установку систем составляют около $2500/кВт в Германии [ 12] или $3250 в Великобритании. [13] По состоянию на 2011 год капитальные затраты на фотоэлектрические системы упали значительно ниже, чем на ядерную энергетику, и должны были снизиться еще больше. [11]
Знание ожидаемого производства позволяет рассчитать LCOE. Гарантия на модули обычно составляет 25 лет, и в течение этого времени они претерпевают лишь незначительную деградацию, поэтому для прогнозирования генерации достаточно местной инсоляции . Согласно архиву PVWatts от 18 января 2012 года в Wayback Machine, однокиловаттная система в Мацумото, Нагано, будет производить 1187 киловатт-часов (кВт·ч) электроэнергии в год. За 25 лет эксплуатации система будет производить около 29 675 кВт·ч (не считая небольших эффектов деградации системы, около 0,25% в год). Если установка этой системы обойдется в 5000 долларов ( 5 долларов за ватт ), что очень консервативно по сравнению с мировыми ценами, LCOE = 5000/29 675 ~= 17 центов за кВт·ч. Это ниже среднего тарифа для японских домохозяйств, составляющего ~19,5 цента, а это значит, что в этом простом случае, в котором не учитывается необходимая временная стоимость денег , фотоэлектрические системы достигли сетевого паритета для бытовых потребителей в Японии.
Принятие решения о том, находится ли PV в сетевом паритете, сложнее, чем для других источников, из-за побочного эффекта одного из его основных преимуществ. По сравнению с большинством источников, таких как ветряные турбины или гидроэлектростанции, PV могут успешно масштабироваться до систем размером от одной панели до миллионов. В случае небольших систем они могут быть установлены на месте у клиента. В этом случае LCOE конкурирует с розничной ценой электроэнергии в сети, которая включает все дополнения, такие как плата за передачу, налоги и т. д. В приведенном выше примере сетевой паритет был достигнут в Нагано. Однако розничные цены, как правило, выше оптовых цен, поэтому сетевой паритет мог не быть достигнут для той же самой системы, установленной на стороне предложения сети.
Чтобы охватить все эти возможности, японская NEDO определяет сетевой паритет в три этапа: [14]
Эти категории ранжируются по цене замещаемой ими энергии; бытовая энергия дороже коммерческой оптовой. Таким образом, ожидается, что 1-я фаза будет достигнута раньше, чем 3-я фаза.
Прогнозы временных рамок 2006 года ожидали паритета розничной сети для солнечной энергии в эпоху 2016-2020 годов, [15] [16] но из-за быстрых изменений цен вниз более поздние расчеты заставили резко сократить временные масштабы и предположить, что солнечная энергия уже достигла паритета сети в самых разных местах. [8] Европейская ассоциация фотоэлектрической промышленности (EPIA) подсчитала, что PV достигнет паритета во многих европейских странах к 2020 году, при этом затраты снизятся примерно до половины от показателей 2010 года. [4] Однако этот отчет был основан на прогнозе, что цены упадут на 36-51% в период между 2010 и 2020 годами, снижение, которое фактически имело место в течение года, когда был составлен отчет. Было заявлено, что линия паритета была пересечена в Австралии в сентябре 2011 года, [17] и цены на модули продолжают падать с тех пор.
Stanwell Corporation, производитель электроэнергии, принадлежащий правительству Квинсленда, в 2013 году понес убытки от 4000 МВт генерации на угле и газе. Компания объяснила эти убытки расширением солнечной генерации на крышах, что снизило цену электроэнергии в течение дня, в некоторые дни цена за МВт-ч (обычно 40–50 австралийских долларов) была почти нулевой. [18] [19] Правительство Австралии и Bloomberg New Energy Finance прогнозируют, что производство энергии солнечными батареями на крышах вырастет в шесть раз в период с 2014 по 2024 год. [19]
Фотоэлектричество с начала 2010-х годов начало конкурировать в некоторых местах без субсидий. Ши Чжэнжун сказал, что по состоянию на 2012 год несубсидированная солнечная энергия уже была конкурентоспособна с ископаемым топливом в Индии , на Гавайях , в Италии и Испании. Поскольку цены на фотоэлектрические системы снижались, субсидии неизбежно должны были прекратиться. «Солнечная энергия сможет конкурировать без субсидий с традиционными источниками энергии в половине мира к 2015 году». [20] [21] [ требуется обновление ] Фактически, последние данные свидетельствуют о том, что паритет фотоэлектрической сети уже достигнут в странах Средиземноморского бассейна (Кипр). [22]
Прогнозы о том, что источник энергии станет самодостаточным при достижении паритета, похоже, сбываются. Согласно многим показателям, PV является самым быстрорастущим источником энергии в мире:
Для крупномасштабных установок цены ниже $1.00/Вт теперь являются обычным явлением. В некоторых местах PV достигли паритета сетей, стоимости, при которой они конкурентоспособны с угольной или газовой генерацией. В более общем плане, теперь очевидно, что, учитывая цену углерода в $50/тонну, что увеличит цену угольной энергии на 5 центов/кВтч, солнечная PV будет конкурентоспособной по стоимости в большинстве мест. Снижение цены на PV отразилось на быстром росте установок, общая мощность которых в 2011 году составила около 23 ГВт. Хотя в 2012 году вероятна некоторая консолидация, поскольку компании пытаются восстановить прибыльность, сильный рост, по всей вероятности, продолжится до конца десятилетия. По одной из оценок, общие инвестиции в возобновляемые источники энергии в 2011 году уже превысили инвестиции в генерацию электроэнергии на основе углерода. [11]
Резкое снижение цен в фотоэлектрической промышленности привело к тому, что ряд других источников энергии стали менее интересными. Тем не менее, широко распространено мнение, что концентрированная солнечная энергия (CSP) будет даже менее дорогой, чем PV, хотя она подходит только для проектов промышленного масштаба и, таким образом, должна конкурировать по оптовым ценам. Одна компания заявила в 2011 году, что CSP стоит $0,12/кВт·ч для производства в Австралии, и ожидала, что эта цифра снизится до $0,06/кВт·ч к 2015 году из-за усовершенствований в технологии и снижения затрат на производство оборудования . [23] Greentech Media предсказала, что LCOE CSP и PV энергии снизится до $0,07–$0,12/кВт·ч к 2020 году в Калифорнии. [24]
Сетевой паритет также применяется к ветровой энергии, где он варьируется в зависимости от качества ветра и существующей распределительной инфраструктуры. В 2011 году ExxonMobil предсказала, что реальная стоимость ветровой энергии приблизится к паритету с природным газом и углем без секвестрации углерода и будет дешевле природного газа и угля с секвестрацией углерода к 2025 году. [25]
Ветровые турбины достигли сетевого паритета в некоторых регионах Европы в середине 2000-х годов, а в США примерно в то же время. Падающие цены продолжают снижать нормированную стоимость, и было высказано предположение, что она достигла общего сетевого паритета в Европе в 2010 году и достигнет той же точки в США около 2016 года из-за ожидаемого сокращения капитальных затрат примерно на 12%. [26] Тем не менее, значительная часть ресурсов ветровой энергии в Северной Америке оставалась выше сетевого паритета из-за больших расстояний передачи. (см. также базу данных OpenEI для стоимости электроэнергии по источникам ).