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2022年1月，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）发布了更新版本的《2020年风能成本评论》（2020 Cost of Wind Energy Review）报告。CWEA公众号编译该报告执行摘要供参考。点击阅读原文下载报告全文PDF。或关注CWEA公众号后台回复“2204报告”下载相关风电成本报告等资料。本报告使用具有代表性的公用事业规模和分散式风能项目来估算美国陆上和海上风力发电厂的平准化度电成本 (LCOE)。报告详述的数据和结果来自 2020 年委托的电厂以及具代表性的行业数据和最先进的建模能力。通过建模后提供有关特定成本类别的详细信息。本报告是年度报告的第10期，旨在深入了解当前的部件级成本，并为了解美国风能 LCOE 的可变化性奠定基础。• 美国中等风资源条件下安装的代表性的陆上风电项目的估计 LCOE• 美国北大西洋地区安装的一个代表性的固定基础海上风电项目和一个安装在美国太平洋沿岸地区的代表性的漂浮式海上风电项目的 LCOE• 更新了安装在美国中等风资源区域的代表性住宅和商业规模分散式风电项目LCOE的估算值• 敏感性分析显示基本 LCOE 的变化量可能对陆上和海上风电成本产生的影响的范围• 根据特点地理下风力资源条件以及风电机组的大致成本特征，更新了陆上和海上风电的国家供应曲线（national supply curves）• 更新了用于政府绩效和结果法案 (GPRA，Government Performance and Results Act ) 中报告的陆上和海上风电的 2021 财年值，并说明了实现既定 GPRA 目标的进展情况。在本报告中，具有代表性的陆上、海上和分散式风电项目类型被称为“参考项目”（“reference projects”）。表 ES1、表 ES2、表 ES3、表 ES4 和表 ES5 总结了参考的陆上、固定基础和漂浮式海上风电以及住宅和商业分散式风电项目的基本 LCOE 输入和输出清楚。LCOE 的输入条件包括项目资本支出 (CapEx)、运营支出 (OpEx)、项目融资（以固定收费率 [FCR] 为特征）以及与年净能源生产估算相关的相应风电机组的容量因子（capacity factor）。除非特别说明，报告中的所有数据和分析均以 2020 年的美元为单位。表 ES1 使用 2.8 MW风电机组的陆上参考项目情况总结 表 ES2 使用 8.0 MW风电机组的固定基础海上风电参考项目总结表 ES3 使用 8.0 MW风电机组的漂浮式海上风电参考项目总结表 ES4 使用 20 kW风电机组的住宅分散式风电参考项目总结表 ES5 使用 100 kW风电机组的商业分散式风电参考项目总结在本报告中，2020 年安装的陆上风电项目数据和成本主要来自 Wiser 和 Bolinger（2021 年）。这些数据加上美国国家可再生能源实验室 (NREL) 成本模型的输出，以获得风电机组和系统平衡部件的成本详细信息。海上参考项目的数据则根据已安装的 2020 年全球海上风电项目以及从美国提议的项目收集到的数据进行估算得出。参考的海上风电场所假定的风资源状况和地理空间发电场特性（例如水深和离岸距离）与美国北大西洋和太平洋沿岸的场址相当，详见附录 A。住宅和商业分散式风电由来自Orrell 等人的 2019 年市场数据为参考项目提供了信息。（2020 年），因为 2020 年分散式风电项目的市场数据仅包括改造或升级（Orrell等， 2021）。分散式风电系统平衡值则根据 NREL 的陆上风电系统平衡成本模型估算（Eberle 等，2019 年）。陆上、海上和分散式风电代表性场址的详细信息在附录 B 中有列出。下面的图 ES1、图 ES2、图 ES3 和图 ES4 展示了 LCOE 的四个主要组成类别——风电机组资本支出（turbine CapEx）、系统平衡资本支出（balance-of-system CapEx）、金融资本支出（finance CapEx）和运营支出（OpEx）——以及许多子类别。这4张图片包括了风电机组（例如，风力发电机部件的成本）、系统平衡（例如，开发、电气基础设施、组装和安装过程）和财务成本（例如，保险和建设融资成本）。大部分陆上参考项目的LCOE 的成本大头在风电机组本身（占46.4%），而系统平衡成本是固定基础和漂浮式海上风电参考项目的主要成本贡献者，分别占31.5%和43.8%。代表性的分散式风电项目的 LCOE 成本类别只考虑了风电机组、系统平衡以及运营和维护 (O&M) 等几个大项的成本，因为有关分散式风电项目还没有更详细的系统成本细分方面的经验数据。而对于代表性的住宅分散式风电项目，系统平衡成本（蓝色部分，除风机和运维成本外部分）占到了 LCOE 的大部分，接近一半，达 49.8%；而商业分散式风电项目的成本主要由风电机组本身所承担，占 LCOE 的 51.6%（与住宅分散式相比，平衡成本下降到36%）。图 ES1 运行 25 年的 2020 年陆上风电参考项目的部件级 LCOE 贡献分布情况图 ES2 运行 25 年的 2020 年固定基础海上风电参考项目的部件级 LCOE 贡献图 ES3 运营 25 年的 2020 年漂浮式海上风电参考项目的部件级 LCOE 贡献图 ES4 运行 25 年的 2020 年住宅（左）和商业（右）分散式风电参考项目的部件级 LCOE 贡献情况。住宅分散式主要成本是系统平衡成本，商业分散式主要成本主要由风电机组所贡献。注：住宅和商业分散式风电项目的经验数据和成本模型表示是有限的；因此，本报告未提供详细的部件级 LCOE 贡献。图 ES5、图 ES6 和图 ES7 说明了与陆上和海上参考发电场相关的 LCOE，并提供了一系列独立的、单变量敏感性，显示了这些变化量是如何影响成本和性能。 1 更具体地说，这几张图示显示出资本支出CapEx、运营支出OpEx、净容量系数（net capacity factor）、名义贴现率（nominal discount rate）和项目设计寿命（project design life） 2 等可变因素对陆上、海上和分散式风电项目的 LCOE 的影响。陆上风电 34 美元/MWh、固定基础海上风电 77 美元/MWh 和漂浮式海上风电 129 美元/MWh 的参考项目数值依赖于表 ES1 至表 ES3 中汇总的输入参数，在各图中采用垂直的白线来标记这些参考数值。下面的图示还显示了在《美国陆上风电市场报告：2021 年版》（Wiser 和 Bolinger 2021）中包含的代表性行业数据中得出的敏感性范围，用于 LCOE 输入以及由此计算得出的陆上风电对 LCOE 的影响。《美国海上风电市场报告：2021 年版》（Musial 等人，2021 年）和 NREL 的海上风电数据库提供了固定基础和漂浮式海上风电成本的灵敏度范围。住宅和商业分散式风电的敏感度范围在“2019 年风电成本评估”（Stehly 等人，2020）中有介绍，该报告由“2019 年分散式风电数据摘要”（Orrell 等人，2020 年）中包含的代表性行业数据和分析得出。陆上和海上风电 LCOE 输入的范围差异很大（请注意下面图示中的不同轴）。报告的第 4.7 节（陆上风电）和第 5.7 节（海上风电）对范围和假设进行了更详细的描述。（关注CWEA公众号，后台回复“2204报告”可下载本节所提及的所有报告，共40个报告，183MB）图 ES5 陆上风力发电场关键 LCOE 输入参数的假设和变化范围注：图中的参考 LCOE （Reference LCOE）代表 NREL 参考项目的估计 LCOE，用垂直白线表示。可以通过沿特定变量向左或向右平移来了解单个变量带来的 LCOE 的变化。x 轴上的值表示在假设所有其他变量都是恒定的情况下，LCOE 将如何随着某一个给定变量的变化而变化的情况。例如，容量因子从42.3%向24%下降，x 轴上显示的 LCOE 将相应从参考的34美元/MWh增加至大约 60 美元/MWh。或者，随着参考项目的运营年限（Project Design Life）接近 35 年（粉色条往左移动），假设项目达到恢复其初始资本支出和满足投资者内部收益率阈值所需的必要现金流的期限为 35 年，此时，将会导致 LCOE 降至近 30 美元/MWh。图 ES6 固定基础海上风电场的关键 LCOE 输入参数的假设和变化范围图 ES7 漂浮式海上风电场关键 LCOE 输入参数的假设和变化范围• 从第一个 “2010 年风能成本评估”（Tegen 等人，2012 年）到 2020 年第10个风能成本评估报告，陆上风电的 LCOE 预计还将继续呈下降趋势。据观察，陆上风电的参考项目 LCOE 为 34 美元/MWh， 3 单变量敏感性分析得出的陆上LCOE的估计值范围为 26-60 美元/MWh。 4 • 海上风电的LCOE 预计也将继续下降。固定基础海上风电参考项目的估算值为 77 美元/MWh，漂浮式海上风电的参考项目估算值为 129 美元/MWh。这两个参考项目给出的单变量灵敏度范围为 $54–$173/MWh。这个范围主要是由于资本支出的范围比较大（从$2,045/kW 到 $6,059/kW），资本支出的差距主要由项目开发商报告的水深和离岸距离导致的。截至 2018 年，最近欧洲和美国的海上风电拍卖数据表明，海上风电的成本在未来几年可能会进一步下降。 5 • 住宅和商业分散式风电参考项目的预估 LCOE 来自 Orrell 等人发布的 2019 年市场数据。(2020) 暂时没有 2020 年的新项目数据；但是，对 2020 年财务投入的假设进行了更新。参考的住宅和商业分散式风电系统的 LCOE 估计分别为 151 美元/MWh和 99 美元/MWh。一个代表性分散式风电系统的单变量敏感性分析在《2019 年风能成本评论》（Stehly 等人，2020 年）报告中有详细介绍。1、今年的报告中省略了住宅和商业分散式风电项目的单变量敏感性结果，因为代表性项目的成本和性能估计与去年《2019 年风能成本评论》报告中的相同（Stehly 等人，2020 年）。2、项目设计寿命是指风电场预计运行的时间（不是指用于工程或认证目的的风电机组的设计寿命）。3、随着生产税收抵免（PTC）的逐渐减少并于 2021 年到期，美国风电项目的加权平均资本成本或贴现率可能会降低，因为杠杆的增加，税收权益被更便宜的债务所取代。
4、LCOE 估算反映出风电开发商的成本，不能与反映电力销售的购电协议（PPA）直接比较。5、有关欧洲和美国海上风电拍卖投标的更多信息，可参阅《2018 年海上风电技术市场报告》（Musial 等人，2019 年）。
报告目录
图6. 2030 年前降低LCOE的四个主要参数的贡献情况。
通过增大风机的规模和增强的控制策略以及降低风电场损失等因素可提高57%的发电量，从2016参考值的56美元/MWh到2030年的23美元/MWh，这一项可带来20美元的成本下降。而通过提升风电场经济规模以及因降低材料的使用和更有效的制造过程提升风机规模可降低31%的资本支出，可贡献8美元。
（点击阅读原文下载报告全文PDF。关注CWEA公众号，后台回复“2204报告”可下载本文相关报告，共40个报告，183MB。）CWEA
来源：NREL
https://www.nrel.gov/docs/fy22osti/81209.pdf
https://www.boem.gov/renewable-energy/lease-and-grant-information
编译：风能专委会CWEA公众号
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