Резюме

Капацитетът на възобновяемата енергия нараства.

• през 2018 г. 33% от всички инсталирани електроцентрали по света сега са от възобновяеми енергийни източници. Очаква се това да нарасне с 43% до 2022 г.
• Слънчевата и вятърната енергия заедно представляват 80% от нарастването на капацитета в сектора. Като възобновяеми енергийни източници те се оказаха най-осъществимите за възприемане на масовия пазар.
• Единствено Китай е отговорен за над 40% от растежа на глобалния капацитет за възобновяеми източници и 45% от общите инвестиции. Това се дължи до голяма степен на опасенията относно замърсяването на въздуха и целите за капацитет.

Защо се случва това?

• Падащи разходи: модулите и инверторите съставляват 70% от разходите за слънчева инсталация. Само през 2018 г. се очаква цената на модулите да спадне с 35%. По-евтините разходи по проекта допринасят за нивелираните разходи за електроенергия (LCOE) на слънчевата енергия до нива, подобни на тези на изкопаемите горива.
• Промени в тарифите: преминаването от гарантирани правителствени „Feed-in-Tariffs“ към по-конкурентни търгове със споразумения за покупка на енергия (PPA) стимулира растежа. 50% от бъдещото разрастване на възобновяемите източници се очаква да идва от такива споразумения, които водят до атрактивни крайни цени за потребителите.
• Намаляването на разходите е широко разпространено: за да направят печелившите мита рентабилни, производителите на възобновяема енергия трябва да намерят начини да намалят разходите. Мерките, фокусирани върху разходите и поддръжката на оборудването, могат да помогнат за подобряване на ефективността, но могат сериозно да компрометират качеството и безопасността, ако се отрежат твърде много ъгли.

Какво ще стане по-нататък?

• Потребителите се възползват от по-ниските енергийни тарифи, но в дългосрочен план неизбежно е да се наложи консолидация между енергийните производители.
• Икономиите от мащаба са от значение и компаниите с по-дълбоки джобове и по-добрата оперативна интеграция ще надделеят в тръжните тръжни процедури.
• В началото на веригата за създаване на стойност производителите на оборудване са изправени пред проблеми със свръхпредлагането поради неотдавнашния подем на Китай за оттегляне на подкрепа за слънчева фотоволтаична генерация.
• Докато навлизаме в златна ера за възобновяемите енергийни източници, неизбежно е, че с по-малко държавно подпомагане, нереалистичните очаквания между крайната цена и разходите за производство ще доведат до корекция на пазара.

Разходите за възобновяема енергия сега падат толкова бързо, че трябва да бъдат постоянно по-евтин източник на производство на електроенергия от традиционните изкопаеми горива само в рамките на няколко години . Разходите за генериране на енергия от сухопътния вятър са намалели с около 23% от 2010 г., докато разходите за слънчева фотоволтаична (PV) електроенергия са спаднали със 73% за същия период.

Отдавайки много време на помощ на клиенти в енергийния сектор моят мотив в тази статия е да разгледам:

1. Ръстът на възобновяемите енергийни източници през последното десетилетие и неговият прогнозен растеж.
2. Причини за трайния спад на разходите и следователно на тарифите за възобновяема енергия.
3. Въздействието на падащите мита върху две ключови заинтересовани страни - енергийни компании и компании за производство на оборудване.

Забележка: В тази статия ние се фокусираме върху слънчева фотоволтаична (слънчева PV) и мощност, базирана на вятъра, за разлика от други нарастващи възобновяеми технологии като слънчеви домашни системи (SHS), приложения, базирани на батерии / акумулатори, електрически превозни средства ( EVs), отоплителни системи, биогорива и др.

1. Растеж на възобновяемите източници

През 2017 г. глобален капацитет за производство на енергия от възобновяеми източници увеличен с 167 гигавата (GW) и достигна почти 2200 GW в целия свят. За да се постави това в перспектива, общият общ инсталиран капацитет от всички енергийни източници е около 6700 GW - така че възобновяемите източници представляват 33% от всички инсталирани електроцентрали. Имайте предвид обаче, че това не означава, че 33% от цялата генерирана енергия е от възобновяеми източници. Общата генерирана енергия е функция от фактора на капацитета (CF / CUF) или фактора на натоварване на растенията (PLF) и като правило е по-висока за конвенционалните електроцентрали като въглища и газ. По-късно ще разгледам повече факторите за капацитет и коефициента на натоварване на растенията.

През същия период нетните добавки на енергия от въглища и газ бяха 70 GW , около 40% от добавянето на възобновяем капацитет. Слънчевата фотоволтаика (PV) нарасна със значителни 32% през 2017 г., последвана от вятърна енергия, която нарасна с 10%, докато добавянето на въглища намаля.

Глобалният преход на енергия от възобновяеми източници продължава да се движи напред с бързи темпове поради бързо падащите цени, технологичните подобрения и все по-благоприятната политическа среда.

Според прогнозите на IEA, възобновяемите енергийни източници ще бъдат свидетели на силен растеж до 2022 г. с ръст на инсталираната мощност от 43% (т.е. добавяне на 920 GW). Освен това вятърът и слънчевата енергия заедно ще представляват над 80% от глобалния растеж на възобновяемите мощности през следващите пет години.

Растежът на възобновяемите енергийни източници се доминира от слънчевите фотоволтаици, вятъра и Китай

Предвижда се възобновяемите енергийни източници да спечелят 86% от 10-те трилиона долара, в които светът планира да инвестира нов енергиен капацитет до 2040г. Единствено Китай е отговорен за над 40% от глобалния растеж на капацитета за възобновяема енергия и 45% от общите инвестиции, което до голяма степен се дължи на опасенията относно замърсяването на въздуха и целите за капацитета. В допълнение към тази стратегия е фактът, че китайските компании представляват около 60% от общия годишен производствен капацитет на слънчеви клетки в световен мащаб. Развитието на пазара и политиките в Китай ще има по-широки глобални последици за търсенето, предлагането и цените на слънчевите фотоволтаици.

Тази дълбока трансформация на енергийните пазари означава, че до 2023 г. слънчевата енергия и наземният вятър ще бъдат икономически конкурентоспособни с новите американски газови централи, надминавайки ги до 2028 г. Продължавайки напред, до 2040 г. слънчевата и вятърната енергия ще съставляват близо 50% от инсталираната мощност и над 33 % от генерирането - 4 пъти скок в капацитета на вятъра и 14 пъти скок в слънчевата енергия.

Ръст на енергията, генерирана в допълнение към инсталирания капацитет

Понастоящем възобновяемите източници настигат традиционния енергиен кон, въглища, по отношение на производството на енергия. Ето един бърз начин да разберете разликата между мощността (MW) и енергията (MWh) - Като цяло възобновяемите енергийни източници имат по-нисък коефициент на капацитет (CF / CUF) или коефициент на натоварване на централата (PLF) от конвенционалните електроцентрали, т.е. за всеки 1 MW капацитет, възобновяема централа генерира по-малко енергия (или MWh) от съответната конвенционална инсталация.

За слънчеви и вятърни електроцентрали PLF обикновено варира от 15-30%, докато за въглищни и газови централи PLF може да бъде в диапазона от 60-90%, а PLFs до 95% също е постижимо, т.е. 1 MW възобновяема централа обикновено генерира 1750 MWh годишно, докато конвенционалната централа обикновено генерира 7000 MWh годишно - огромна разлика. Сред възобновяемите енергийни източници, само водноелектрическите централи могат да се конкурират с конвенционалните мощни PLF, като някои водноелектрически централи имат PLF над 70%.

Дори и с ниски PLF, скоростта на добавяне на капацитет се е увеличила до точката, при която на глобално ниво възобновяемите източници сега генерират същото количество енергия като газовите централи. Предвижда се също така да запълнят разликата с въглищата до 2023 г. (разлика от 17%), което представлява значително постижение.

2. Падащи производствени разходи

Законът на Мур в слънчева PV

Според моите наблюдения модулите и инверторите съставляват около 70% от цената на проект за слънчева енергия в голям мащаб - и това са двата компонента, които движат падащите разходи за слънчева енергия.

За да разбера как изглеждат модулът (действителният панел) и инвертора и тяхното значение в контекста на слънчева електроцентрала, се позовавам на Сара Хвонг схематично:

Цените на соларните модули и инверторите са намалели по различни причини, включително, но не само: свръхпредлагане, обезценяване на евро и йени и корекция надолу на минималните вносни цени. В слънчевата фотоволтаична индустрия купувачите също са изключително чувствителни към цените, което създава постоянен ценови натиск върху доставчиците на оборудване. Очаква се средната глобална продажна цена на слънчевите модули да спадне с около 35% през 2018г , поради китайското правителство ограничаване на слънчевия растеж чрез нови политики, инициирани през юни 2018 г.

Драйверите за спад в цената на вятърното оборудване включват падащи цени на турбини и инвертори, подобрения в инсталационните техники, по-добро управление на веригата за доставки и по-ниски разходи за капитал за производителите.

Въздействие върху нивата на разходите или LCOE

Нивелираните разходи за електроенергия (LCOE) са важен показател в енергетиката; той измерва общите разходи за генериране на всеки MWh електроенергия от електроцентрала (през целия й полезен живот). Това включва разходите за разработване на проекти, строителство и различни оперативни разходи. Това, което наблюдаваме през 2018 г., е, че LCOE на слънчевата PV и вятъра сега е наравно с изкопаемите горива.

Сухопътният вятър има най-ниската средна изравнена цена $ 45 / MWh , а фотоволтаичните централи в мащаб не изостават $ 50 / MWh . За сравнение, най-ниските разходи от конвенционалните технологии са технологиите с комбиниран цикъл на газ, средно $ 60 / MWh и въглищните централи, средно $ 102 / MWh.

Много възобновяеми технологии, като вятър, слънчева енергия и геотермална енергия, не са евтини за изграждане, но нямат разходи за гориво, след като бъдат пуснати в експлоатация и обикновено имат по-ниски разходи за O&M. Следователно, спадът в разходите за оборудване на възобновяемо оборудване има много по-голямо въздействие върху неговата LCOE, отколкото подобен спад в разходите за оборудване за конвенционални генериращи източници. Разходите за гориво, експлоатация и поддръжка обикновено нарастват с инфлация за период от 20-25 години, поради което имат непропорционално високо въздействие върху LCOE.

В резултат на това обявените договорни цени за споразумения за закупуване на слънчева PV и вятърна енергия са все по-сравними или по-ниски от разходите за производство на новопостроени електроцентрали за газ и въглища. По-долу можете да видите ефекта от по-ниските разходи по-специално за слънчевата енергия, където нейният LCOE през 2017 г. е само 14% от този през 2009 г.

Защо все още се нуждаем от изкопаеми горива?

Въпреки че вятърът и слънчевата енергия понастоящем са конкурентни и предлагат значителни екологични предимства пред изкопаемите горива, те все пак се считат за „периодични“ или „променливи“ енергийни източници. Слънцето не винаги грее и вятърът не винаги духа.

В резултат на това вятърът и слънчевата енергия не са в състояние напълно да заместят услугите, които някои конвенционални източници на „базово натоварване“ предоставят на системата. Въпреки това, комуналните услуги и енергийните оператори откриват множество нови начини, по които тези технологии могат да предложат по-голяма полза за електрическата мрежа.

Следващият пробив във възобновяемите технологии ще бъде с евтино, мащабируемо и ефективно съхранение на енергия с използване на батерии. В известен смисъл това е свещеният Граал на възобновяемата енергия, за да може да се съхранява енергия за използване, когато производството е невъзможно. Цените на литиево-йонните батерии имат наполовина от 2014 г. насам и много анализатори смятат, че цените ще спаднат още, тъй като се изграждат множество големи фабрики за батерии. Както видяхме с компании като Tesla на Elon Musk и SolarCity, иновациите и вертикалната интеграция в пространството на батериите напредват бързо.

3. Падащи тарифи от възобновяемите източници

Повишаване на конкурентните търгове заради подаване на тарифи (FIT)

Проектите за възобновяема енергия в историята разчитаха на правителствените политики, за да им осигурят увереност относно тарифата (или Предоставяне на тарифа ), които ще получат за произведената електроенергия, за да дадат насоки за приходите от проекта. Политиките сега променят посоката си и много страни преминават от определените от правителството тарифи към конкурентни търгове с дългосрочни споразумения за покупка на електроенергия (PPA) за проекти от мащабен тип.

АОП е споразумение, подписано между купувач или „доставчик на енергия“ (държавна или частна комунална или частна корпорация) и генератор на електроенергия за закупуване на част или цялата енергия, генерирана на предварително определена цена или „тарифа“ над определен период от време (обикновено 20-25 години в контекста на възобновяеми източници).

Почти 50% от разширяването на капацитета за възобновяеми източници през 2017-22 г. се очаква да бъде обусловено от конкурентни търгове за PPA, в сравнение с малко над 20% през 2016 г. Този механизъм за откриване на конкурентни цени чрез търгове свива разходите по цялата верига на стойността, като по този начин се превръща в икономически ефективен вариант на политика за правителствата.

Търговите цени продължават да падат

Засилената конкуренция намали нивата на възнаграждение за слънчеви фотоволтаични и вятърни проекти от 30-40% само за две години в някои ключови държави като Индия, Германия и Турция. Обявените тръжни цени за вятър и слънчева енергия продължават да падат, въпреки че средните разходи за производство на новопостроени проекти остават по-високи. През периода 2017-22 г. се очаква, че средните глобални производствени разходи ще продължат да намаляват с около 25% за слънчева фотоволтаична инсталация в мащаб и с почти 15% за наземния вятър.

Рекордно ниски оферти

Най-ниските тарифи от търговете за 2017 г. дойдоха от Мексико - където средните оферти за слънчева енергия и вятър бяха съответно $ 20,80 / MWh и $ 18,60 / MWh . И двете цифри се считат за минимуми на световните рекорди. В Индия слънчевите търгове сега стават свидетели на тарифи от 30-40 $ / MWh, спрямо 90-100 $ / MWh само преди 4 години. За разлика от други търгове по света, печелившите тарифи в Индия не са индексирани с инфлация, така че реалната им стойност бързо се ерозира.

Добри новини за комунални услуги и клиенти?

Падащите енергийни тарифи означават по-ниски разходи за държавни комунални услуги и правителства. Ако по-ниските цени се предадат на крайните потребители (промишлени, търговски или жилищни), те също се възползват. Крайните потребители като частни предприятия също се възползват, ако са влезли директно в PPA с енергийната компания.

Сега ще разгледаме въздействието на тези падащи тарифи върху други заинтересовани страни във веригата на енергийната стойност - т.е. енергийни компании и производители на оборудване.

4. Въздействие върху енергийните компании и производствените компании

Падащите тарифи принудиха енергийните компании да се адаптират и оптимизират разходите. По-ниските разходи за закупуване на оборудване, по-ниските разходи за финансиране и икономиите от мащаба са приели по-голямо значение от възможността за реално изпълнение на проекти. В развиващите се страни допълнителни рискове, които трябва да бъдат поети от предприемача, също добавят към тези разходи, чрез обезценяване в местна валута, разходи за хеджиране и несигурност относно вносни мита и данъци.

Мерки за намаляване на разходите

Преобладаващите цитирани оферти обикновено са по-ниски от действителните производствени разходи. От данните, представени по-горе, средните разходи за слънчева енергия са в диапазона от $ 50 / MWh, докато цитираните и възложени оферти вече са в диапазона под $ 30 / MWh. Дори ако допуснем по-ниски разходи от $ 35-40 / MWh, това означава, че производителите на слънчева енергия са на средна стойност. губи $ 5-10 / MWh генерирани . Принуждаване на производителя на енергия да намери други начини за намаляване на разходите - някои от които могат да повлияят на дългосрочните резултати на централата в продължение на 20-25 години. При оферти, при които не са предоставени подробни технически спецификации или когато процедурата за проверка не е строга, това може да доведе до качество под номинала в елементи като:

Модули

Всеки компонент, който влиза в производството на модула (т.е. клетка, заден лист, стъкло, рамка и т.н.), може да бъде „оптимизиран от разходите“, но дали тези модули с вторична производителност ще генерират номинална мощност за 20-25 години, остава да се види. В един модул клетките се превръщат в преобразуване от слънчева светлина в електрическа енергия. Те могат да достигнат температури около 80 градуса по Целзий при определени условия, като по този начин клетките с по-ниско качество могат да повлияят сериозно на генерирането в дългосрочен план.

Инвертори

Тяхната роля е да преобразуват постоянния ток (DC), произведен от модулите, в променлив ток (AC), който може да се подава в мрежата; верига, която формира сърцето на слънчевата фотоволтаична система. Повечето използвани днес инвертори имат живот от 10-15 години и трябва да бъдат заменени поне веднъж по време на тенора на средния PPA (т.е. 25 години). Но с падащите тарифи и ниските бюджети за O&M, инверторът е често срещана жертва за намаляване на разходите.

Структури

Стоманените конструкции, известни също като модулни конструкции, имат задачата да задържат модулите за период от 20-25 години при всякакви метеорологични условия. Последната тенденция е да се намали количеството стомана, използвано в монтажните конструкции, както по отношение на тонове на MW (по-малко от 25 MT на MW), така и по дебелина (по-малко от 1 mm). Стоманата е относително скъп компонент, свързан с инфлацията и следователно може да повлияе силно на строителните бюджети.

Други

Баланс на растенията разходите, като ежедневни кабели, проводници и заземявания, може да изглеждат като незначителни елементи, но са от решаващо значение. Компромисът с качеството тук може да доведе до неоптимални и дори опасни растения. По същия начин по отношение на инсталационните процедури, където се очаква рязане на ъгли на инженеринга и инсталацията, когато бюджетите са ниски и сроковете са ограничени

Тези с дълбоки джобове ще надделеят и консолидацията е неизбежна

Всички тези мерки за намаляване на разходите ще повлияят на общото производство (PLF или CUF) на растенията, което води до по-висок LCOE (който се изчислява на генериран kWh). Стартиране на порочен кръг за генериращи компании, тъй като тарифите са фиксирани и следователно реализациите са по-ниски.

Разработването на активи от възобновяема енергия сега е само за големите играчи с дълбоки джобове. Имах възможността да подавам оферти за множество клиенти на слънчеви и вятърни проекти, големи и малки - и във всички случаи офертите с по-малък размер (под 5MW) не бяха толкова конкурентни, колкото по-големи размери на проекти (над 50MW). Въпреки че това е естествена полза, която се радват на по-големите проекти, в много случаи създаването на проект за слънчева енергия с мощност 50 MW (това е приблизително 200-250 акра съседна земя) може да не е осъществимо нито поради недостъпност, нито поради недостъпност на земята Забележка: Всеки MW слънчева енергия се нуждае от 4-5 акра земя, която може да се увеличи въз основа на формата на земята, терена и други условия на площадката.

Необходимостта от разпределено производство, а не от мащабни инсталации, е належаща и вековна, но ниските тарифи само ще ускорят смъртта на по-малките производствени единици.

Преобладаващите тарифи с ниски оферти създадоха нереалистични очаквания в съзнанието на „купувачите“ (купувачи) за истинските разходи за възобновяема енергия. Доставчиците, държавни или частни, не желаят да плащат много по-висока от минималната оферта за която и да е възобновяема енергия - независимо от размера на централата. Това отново води до порочен цикъл на намаляване на разходите, неоптимална производителност, по-висока LCOE и по-големи загуби на kWh за генератора.

Това доведе до консолидация в индустрията за генериране на слънчева енергия, като само шепа играчи събраха всички основни договори за PPA, обявени от държавни и централни комунални услуги. По-малките играчи трябваше да въртят своя бизнес модел и да се съсредоточат повече върху модела EPC (Инженеринг, обществени поръчки и строителство) за бързи парични потоци, но тук маржовете са слаби поради преобладаващите тарифи. Дори сред по-големите компании е имало ликвидации и съкращения поради влошената икономическа единица.

Въздействие върху производителите на оборудване

Производителите на модули / клетки трябва да коригират стратегията в лицето на непрекъснатото непредсказуемост. Тъй като Китай контролира над 40% от глобалното търсене на слънчева фотоволтаична енергия, всякакви политически решения, взети тук, оказват сериозно влияние върху производствените компании. През май 2018 г. китайското правителство обяви оттегляне на подкрепата за Solar PV. Това доведе до свръхпредлагане на пазара и страх от продължаване на свръхпредлагането за години напред. Възможностите пред производителите са да:

1. Седнете върху инвентара.
2. Намерете нови клиенти, които да поемат излишната продукция.
3. Продавайте продукта със значителна отстъпка и намалете капацитета, който да обслужва текущото ниво на търсене.
4. Всички изброени.

Това обикновено води до съкращения в производствените заводи както в Китай, така и в чужбина, поради китайски продукти, наводняващи отвъдморските пазари на исторически ниски цени.

Под положителните заглавия на падащите цени се крие скрита опасност

Докато цената на възобновяемата енергия е спаднала, публичните тарифи за търгове не отразяват истинските разходи за генериране на тази енергия. Положителната разлика между разходите и приходите, получени от генератора, оказва неблагоприятно въздействие върху веригата на стойността. Както е споменато тук , единичната икономика винаги е от значение (дори при възобновяемите енергийни източници) и компаниите трябва да игнорират това на свой собствен риск.

Спадът в цените не трябва да се отбелязва като пример за напредък. Спадът в цените трябва да бъде устойчив и приобщаващ, за да бъде показателен за прогресивния режим на възобновяема енергия.

Разбиране на основите

Какво е слънчева и вятърна енергия?

Слънчевата енергия е превръщането на енергията от слънцето в електричество, или директно с помощта на фотоволтаици (PV), или косвено с помощта на концентрирана мощност. Вятърната енергия използва енергията от естествения вятърен поток към енергийните турбини, за да генерира електричество.

Какъв процент от енергията в САЩ е възобновяема?

през 2016 г. 12,2% от енергията в САЩ се осигурява от възобновяеми източници.