页岩气冲击太阳能风能 助推美国电力价格下降
2012-07-02 10:33:09 来源：第一财经日报
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电力18讯：
美国新英格兰地区（美国东北部马萨诸塞等六个州）电力零售价格只有以往水平的一半，例如在2月份，这个地区零售电价为3～4美分/千瓦时，而在2006～2011年同期这个数字为6～8美分/千瓦时。而电价的下调并不仅仅发生在美国东部，美国很多地区的电力价格都正经历2～3美分/千瓦时的下降。
这一切与美国天然气市场的变化密切相关。
2012年2月，位于波士顿的有着百年历史的美国北星(NStar)电力公司将其商业电力客户的电价下调了34%，从8.5美分/千瓦时调降到5.5美分/千瓦时。从7月1日开始，该公司的民用电力价格也将调降16%。
根据统计，现在美国新英格兰地区（美国东北部马萨诸塞等六个州）电力零售价格只有以往水平的一半，例如在2月份，这个地区零售电价为3～4美分/千瓦时，而在2006～2011年同期这个数字为6～8美分/千瓦时。而电价的下调并不仅仅发生在美国东部，美国很多地区的电力价格都正经历2～3美分/千瓦时的下降。
这一切与美国天然气市场的变化密切相关。
发电成本：燃气与燃煤
随着页岩气开采技术不断进步，美国天然气总产量不断增加。
2011年，美国天然气产量同比增加了8%，达到6539亿立方米的新纪录，而不断增加的供应在很大程度上导致了天然气价格的低迷，从2008年夏天的14美元/mmbtu（百万英热单位），下跌到当前的2.5美元/mmbtu。燃料价格的变化对电力价格有着显著的影响，在美国，燃料成本占到发电总成本的40%，因此天然气的低价格也意味着更便宜的电力价格。
在过去10年间，天然气工业和电力工业变得越发相互依赖。2001年～2011年，燃气发电占美国总发电量的比例从17.1%跃升到24.7%，同期电力部门对天然气的需求从1500亿立方米增加到2153亿立方米。国际能源署（IEA）2012年天然气市场中期报告表明，到2017年美国天然气需求将增加900亿立方米，其中的3/4将来自电力部门。
2011年美国燃气发电量也在历史上首次超过1000TWh（TWh：万亿瓦时），达到1014TWh，比上一年增加29TWh。在2012年3月份的燃气发电量占比已经达到了35%，预计2012年全年这个数字将平均达到30%。
与燃气发电相比，这些年美国燃煤发电的比例则在不断下滑。如果从页岩气产量开始显著增加的2006年开始计算，到2011年美国燃气发电量增加了200TWh，而煤电则减少256TWh。同时，美国电煤需求预计在2012年会下降5%，为8.84亿吨，这也是自1995年以来的最低水平。
随着美国对于温室气体施加了更为严格的管理，燃煤发电在美国的发展前景也受到了更多来自政策上的挑战。根据美国环境保护署2011年12月公布的汞和空气污染物标准，一些燃煤电厂无法达到要求将必须退役。而在2012年3月27日，美国政府出台了其有史以来第一个限制新建电厂温室气体排放的法规。燃气电站尚可满足温室气体排放标准，但燃煤电站则需要添加更多的碳捕捉设备才能通过审批。
现在，美国东部电网（Eastern Interconnect）就有超过100个燃煤电厂公布了退役计划，部分电厂会在接下来的2年内完成退役，更多的电厂退役被安排在了2014～2015年。而其中80%都是服役在40年以上，装机容量在400兆瓦以下的燃煤电厂。
燃煤电厂的退役，则为燃气发电――尤其是新型联合循环燃气轮机电厂（CCGT）在美国电力市场提供了新的增长空间。装备新型CCGT的燃气电厂比燃煤电厂的建设成本更低，建设周期也更短。在同等条件下，建设一座CCGT电厂的时间是两年，而建设一座燃煤电厂的时间则需要4年。而且由于天然气燃烧后排放的二氧化碳比煤炭燃烧要少50%，通过燃气电厂替代燃煤电厂是减少碳排放成本最低，也是最迅速的一种方法。
根据国际天然气联盟（IGU）的测算，如果到2035年退役的燃煤电厂都被燃气电厂替代，全球二氧化碳排放将减少21%。
不过，燃气发电对燃煤发电的替代不会在一朝一夕内完成。在今后一段时间内，煤电还会是美国电力供应的主要来源。在2011年，尽管煤电发电量已经低于以往的2000TWh水平，只有1734TWh，但依然比天然气发电量高出70%。
这里有着多方面的原因，资源的地域分布是其中之一：在一些地方燃煤发电的成本要远远小于燃气发电的成本，比如在美国怀俄明州的产煤区粉河盆地（Powder River Basin），其2011年煤炭价格为0.75美元/mmbtu，而当地天然气价格为5.5美元/mmbtu。同时，天然气管网的分布、 不同技术水平电厂的效率差异、煤炭生产商和电厂之间的合同等因素也限制了燃气发电的快速扩张。
冲击太阳能、风能
在美国，燃气发电的发展不仅影响到了燃煤发电，也对可再生能源――尤其是风能和太阳能这种间歇式可再生能源――产生了复杂的影响。
当天然气价格在3美元/mmbtu时，美国常规燃气电厂的发电成本是71.5美元/兆瓦时（无政府补贴）。相比之下，太阳能光伏发电成本区间是111～181美元/兆瓦时。即便天然气价格提高到6美元/mmbtu，一个常规燃气电厂的发电成本为103.5美元/mmbtu，依然低于光伏发电成本。
风电面临同样的挑战。无补贴的新的风电项目发电成本在60～90美元/兆瓦时之间。而在3美元/mmbtu的天然气价格下，新型CCGT燃气电厂发电成本为52.1美元/兆瓦时。当天然气价格涨为5美元/mmbtu时，其发电成本也会上涨到66.1美元/兆瓦时，无补贴的风电依然较难与燃气发电竞争。
虽然从长期看，美国天然气价格无法维持当前的低价，燃气电厂的增加显然会增加对天然气的需求。但美国庞大的页岩气储量抑制了天然气价格的快速上涨，根据美国能源信息署（EIA）的预测，直到2020年美国天然气价格才会涨到5美元/mmbtu，而一些能源研究机构更将这个日期设为2030年。
同时，美国联邦政府对清洁能源的财政支持已经从2009年的443亿美元顶峰回落到2011年的307亿美元，预计到2014年将只剩下110亿美元。缺乏更多财政上的支持，单独的风电和光伏发电项目则很难盈利，投资者对可再生能源的热情更可能转向燃气发电。
在技术层面上，燃气发电还是风电、太阳能光伏发电等间歇性可再生能源的高效互补手段。就风力发电而言，其面临的主要问题在于其不可预测性，由于风力大小多变，风力涡轮机的输出功率就不会稳定在一个水平，因此风力发电很难为电网提供持续稳定的电力。而CCGT的启动速度很快，快的机组在10分钟内就可以完成启动，停机也只需要几分钟。蒸汽涡轮驱动的发电机相比而言就要慢许多，一般需要8～48小时，冷却也需要一两天的时间。在功率提升速度上，CCGT的平均功率提升率为15～25兆瓦/分钟，老旧的蒸汽轮机只有3兆瓦/分钟。所以当在无风状态，风力轮机无法提供足够的电力时，燃气轮机就可以快速启动，起到稳定输出功率的作用。而在风力电厂配套建设CCGT发电机组，也正在成为一种新型的可再生能源商业模型。
全局性意义
包括页岩气在内的非常规油气资源对美国经济的影响已经不局限于油气领域，电力作为重要生产要素，基本上涉及了国民经济的所有部门。
当前，美国最大的电力需求来自民用，消费占比达到38%，其后是商业和工业，分别为35%和27%。更低的电力价格给居民增加了更多的可支配收入以及更多的消费信心，商业用户也减少了运营成本，美国国内的制造业也相比于国际上的竞争者获得了更多的成本优势。这些积极的因素对正从衰退中缓慢复苏的美国经济而言意义重大。
而根据美国极视智库（HIS）的预计，到2035年燃气发电量将和煤炭发电量不相上下。这会彻底改变美国的二次能源结构，也为美国在全球碳排放市场获得更多话语权，同时，天然气发电还可为美国更平滑地过渡到可再生能源发电提供助力。
美国新英格兰地区（美国东北部马萨诸塞等六个州）电力零售价格只有以往水平的一半，例如在2月份，这个地区零售电价为3～4美分/千瓦时，而在2006～2011年同期这个数字为6～8美分/千瓦时。而电价的下调并不仅仅发生在美国东部，美国很多地区的电力价格都正经历2～3美分/千瓦时的下降。
这一切与美国天然气市场的变化密切相关。
2012年2月，位于波士顿的有着百年历史的美国北星(NStar)电力公司将其商业电力客户的电价下调了34%，从8.5美分/千瓦时调降到5.5美分/千瓦时。从7月1日开始，该公司的民用电力价格也将调降16%。
根据统计，现在美国新英格兰地区（美国东北部马萨诸塞等六个州）电力零售价格只有以往水平的一半，例如在2月份，这个地区零售电价为3～4美分/千瓦时，而在2006～2011年同期这个数字为6～8美分/千瓦时。而电价的下调并不仅仅发生在美国东部，美国很多地区的电力价格都正经历2～3美分/千瓦时的下降。
这一切与美国天然气市场的变化密切相关。
发电成本：燃气与燃煤
随着页岩气开采技术不断进步，美国天然气总产量不断增加。
2011年，美国天然气产量同比增加了8%，达到6539亿立方米的新纪录，而不断增加的供应在很大程度上导致了天然气价格的低迷，从2008年夏天的14美元/mmbtu（百万英热单位），下跌到当前的2.5美元/mmbtu。燃料价格的变化对电力价格有着显著的影响，在美国，燃料成本占到发电总成本的40%，因此天然气的低价格也意味着更便宜的电力价格。
在过去10年间，天然气工业和电力工业变得越发相互依赖。2001年～2011年，燃气发电占美国总发电量的比例从17.1%跃升到24.7%，同期电力部门对天然气的需求从1500亿立方米增加到2153亿立方米。国际能源署（IEA）2012年天然气市场中期报告表明，到2017年美国天然气需求将增加900亿立方米，其中的3/4将来自电力部门。
2011年美国燃气发电量也在历史上首次超过1000TWh（TWh：万亿瓦时），达到1014TWh，比上一年增加29TWh。在2012年3月份的燃气发电量占比已经达到了35%，预计2012年全年这个数字将平均达到30%。
与燃气发电相比，这些年美国燃煤发电的比例则在不断下滑。如果从页岩气产量开始显著增加的2006年开始计算，到2011年美国燃气发电量增加了200TWh，而煤电则减少256TWh。同时，美国电煤需求预计在2012年会下降5%，为8.84亿吨，这也是自1995年以来的最低水平。
随着美国对于温室气体施加了更为严格的管理，燃煤发电在美国的发展前景也受到了更多来自政策上的挑战。根据美国环境保护署2011年12月公布的汞和空气污染物标准，一些燃煤电厂无法达到要求将必须退役。而在2012年3月27日，美国政府出台了其有史以来第一个限制新建电厂温室气体排放的法规。燃气电站尚可满足温室气体排放标准，但燃煤电站则需要添加更多的碳捕捉设备才能通过审批。
现在，美国东部电网（Eastern Interconnect）就有超过100个燃煤电厂公布了退役计划，部分电厂会在接下来的2年内完成退役，更多的电厂退役被安排在了2014～2015年。而其中80%都是服役在40年以上，装机容量在400兆瓦以下的燃煤电厂。
燃煤电厂的退役，则为燃气发电――尤其是新型联合循环燃气轮机电厂（CCGT）在美国电力市场提供了新的增长空间。装备新型CCGT的燃气电厂比燃煤电厂的建设成本更低，建设周期也更短。在同等条件下，建设一座CCGT电厂的时间是两年，而建设一座燃煤电厂的时间则需要4年。而且由于天然气燃烧后排放的二氧化碳比煤炭燃烧要少50%，通过燃气电厂替代燃煤电厂是减少碳排放成本最低，也是最迅速的一种方法。
根据国际天然气联盟（IGU）的测算，如果到2035年退役的燃煤电厂都被燃气电厂替代，全球二氧化碳排放将减少21%。
不过，燃气发电对燃煤发电的替代不会在一朝一夕内完成。在今后一段时间内，煤电还会是美国电力供应的主要来源。在2011年，尽管煤电发电量已经低于以往的2000TWh水平，只有1734TWh，但依然比天然气发电量高出70%。
这里有着多方面的原因，资源的地域分布是其中之一：在一些地方燃煤发电的成本要远远小于燃气发电的成本，比如在美国怀俄明州的产煤区粉河盆地（Powder River Basin），其2011年煤炭价格为0.75美元/mmbtu，而当地天然气价格为5.5美元/mmbtu。同时，天然气管网的分布、 不同技术水平电厂的效率差异、煤炭生产商和电厂之间的合同等因素也限制了燃气发电的快速扩张。
冲击太阳能、风能
在美国，燃气发电的发展不仅影响到了燃煤发电，也对可再生能源――尤其是风能和太阳能这种间歇式可再生能源――产生了复杂的影响。
当天然气价格在3美元/mmbtu时，美国常规燃气电厂的发电成本是71.5美元/兆瓦时（无政府补贴）。相比之下，太阳能光伏发电成本区间是111～181美元/兆瓦时。即便天然气价格提高到6美元/mmbtu，一个常规燃气电厂的发电成本为103.5美元/mmbtu，依然低于光伏发电成本。
风电面临同样的挑战。无补贴的新的风电项目发电成本在60～90美元/兆瓦时之间。而在3美元/mmbtu的天然气价格下，新型CCGT燃气电厂发电成本为52.1美元/兆瓦时。当天然气价格涨为5美元/mmbtu时，其发电成本也会上涨到66.1美元/兆瓦时，无补贴的风电依然较难与燃气发电竞争。
虽然从长期看，美国天然气价格无法维持当前的低价，燃气电厂的增加显然会增加对天然气的需求。但美国庞大的页岩气储量抑制了天然气价格的快速上涨，根据美国能源信息署（EIA）的预测，直到2020年美国天然气价格才会涨到5美元/mmbtu，而一些能源研究机构更将这个日期设为2030年。
同时，美国联邦政府对清洁能源的财政支持已经从2009年的443亿美元顶峰回落到2011年的307亿美元，预计到2014年将只剩下110亿美元。缺乏更多财政上的支持，单独的风电和光伏发电项目则很难盈利，投资者对可再生能源的热情更可能转向燃气发电。
在技术层面上，燃气发电还是风电、太阳能光伏发电等间歇性可再生能源的高效互补手段。就风力发电而言，其面临的主要问题在于其不可预测性，由于风力大小多变，风力涡轮机的输出功率就不会稳定在一个水平，因此风力发电很难为电网提供持续稳定的电力。而CCGT的启动速度很快，快的机组在10分钟内就可以完成启动，停机也只需要几分钟。蒸汽涡轮驱动的发电机相比而言就要慢许多，一般需要8～48小时，冷却也需要一两天的时间。在功率提升速度上，CCGT的平均功率提升率为15～25兆瓦/分钟，老旧的蒸汽轮机只有3兆瓦/分钟。所以当在无风状态，风力轮机无法提供足够的电力时，燃气轮机就可以快速启动，起到稳定输出功率的作用。而在风力电厂配套建设CCGT发电机组，也正在成为一种新型的可再生能源商业模型。
全局性意义
包括页岩气在内的非常规油气资源对美国经济的影响已经不局限于油气领域，电力作为重要生产要素，基本上涉及了国民经济的所有部门。
当前，美国最大的电力需求来自民用，消费占比达到38%，其后是商业和工业，分别为35%和27%。更低的电力价格给居民增加了更多的可支配收入以及更多的消费信心，商业用户也减少了运营成本，美国国内的制造业也相比于国际上的竞争者获得了更多的成本优势。这些积极的因素对正从衰退中缓慢复苏的美国经济而言意义重大。
而根据美国极视智库（HIS）的预计，到2035年燃气发电量将和煤炭发电量不相上下。这会彻底改变美国的二次能源结构，也为美国在全球碳排放市场获得更多话语权，同时，天然气发电还可为美国更平滑地过渡到可再生能源发电提供助力。
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