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核电站的生命周期成本分析

2021-02-04 14:20  来源:嘿嘿能源heypower    核电  核电站  核电经济性

生命周期成本法为相关组织提供了一套标准的方法,即用成本作为衡量标准来比较项目的可行性和有利条件。而在核电领域,平准化电力成本(LCOE)是核电站生命周期成本(LCC)分析中应用最广泛的指标。


生命周期成本法为相关组织提供了一套标准的方法,即用成本作为衡量标准来比较项目的可行性和有利条件。而在核电领域,平准化电力成本(LCOE)是核电站生命周期成本(LCC)分析中应用最广泛的指标。

1、生命周期成本分析

LCC计算理论和假设因研究目的和观点而异。LCOE估算的范围可能因研究目的(例如,对单个工厂或项目的研究)的不同而显著不同。

在LCOE分析中,核电站生命周期范围主要从施工开始,到退役结束。因此,LCOE定义了发电项目在特定回报率下的“盈亏平衡”成本,在其他条件相同的情况下,LCOE的最低值被确定为最有利的选择,作为不同发电技术的比较评估工具。

LCOE被用作不同发电技术方案之间的比较基准,以帮助能源政策的制定和公用事业公司进行投资决策。

LCOE可用于确定所需财政支持水平,以鼓励对某项技术进行投资。通常情况下,如果任由市场决定,可能会忽视一些具有潜力的技术。

例如,2005年的《美国能源政策法》为第一批6 GWe的新核电站引入了贷款担保、生产税收抵免和一些施工延迟担保。如果仅通过市场,上述过程很难推进。

一般而言,LCOE分为总装机资本成本(TCIC)、运行维护和燃料成本。LCOE计算中可能包含或不包含的其他类别,在图表右侧方框中标识,括号中的数字标识了这些成本可能包含的主要成本要素(中间方框)。如前所述,定义LCOE有不同的观点和假设。现在依次描述每个主要成本要素。

2、总装机成本

TCIC的主要投入包括夜间施工成本(OCC)、施工进度和启动资金成本。另一个类别,即施工前成本,可以单独定义。施工前成本(有时称为业主成本)与场地获取和准备、获得运行许可证成本、进行和接受反应堆技术设计、进行公众调查以及获得融资。

LCOE包含施工前成本取决于项目范围、组织结构和估算目的。不过这些费用通常不包括在内。

OCC被用作技术成本的一个指标,去除了因特定项目财务结构的时间价值成本,是施工的直接成本,基于成本的意外开支。

风险和第一次堆芯装载的成本。了解核电站设计的直接成本是一个重要指标。OCC包括基础设施开发、调试活动、首次装载燃料以及与电网的连接。

在LCOE中,资本成本通常表示为折现率,尽管一些研究,如麻省理工学院(MIT)的《核电未来研究》(The Future of Nuclear Power Study)详细说明了与资本成本相关的杠杆比率(负债与权益比率)。

事实上,“贴现率”和利益相关者的报酬(债务和股权)之间存在差异,但通常简化研究并没有深入到这一细节。资本成本还取决于与投资核电站建设项目相关的外部风险变量。

托马斯认为,资本成本取决于电力市场的竞争力、公用事业、国家风险和公司的信用评级。Kessides指出,即使核技术被认为已经成熟,成本与其他发电技术相当,但外界对核电项目的风险感也会大大推动成本上涨。

核电站施工进度的开始,通常从反应堆底座的第一个主混凝土浇筑开始。施工进度表通常定义为,从获得设计批准建造反应堆到反应堆能够向电网输送电力所用的时间。

施工进度对资金成本有重大影响,因为施工增加会导致直接成本(如劳动力、设备租金等)和借款利息的增加。

3、运营和维护(O&M)

O&M成本是在施工阶段完成后产生的,可定义为“发电站在其生命周期内的管理和维护”的相关成本。芝加哥大学对核电经济的研究中,涉及到与运营阶段相关的5个不同的成本组成部分有,年金资本成本、保险、固定O&M、可变O&M和燃料成本。

O&M成本可分为固定成本和可变成本,前者是指即使反应堆不在线也会产生的成本,后者是指根据电厂的电力输出而产生的成本。

固定O&M成本(到目前为止占绝大多数)包括人员配置、备件、劳动力、监管费用、维护、退役贡献和税收。更详细的分析可能包括,监管费用、非现场技术人员、养老金和福利以及公司管理费用。

劳动力与O&M成本相关性最强,如果监管或税收成本与工厂产量相关,则可将其视为可变成本。容量因数描述了发电厂输出量大小,表示发电厂一年内净发电量与同期连续满功率运行时可能产生的能量之比。

核电站的容量因数和运行寿命直接影响核电站的发电潜力。

4、燃料成本

燃料成本通常被视为一种商品,在电厂的整个运行周期内保持不变。对于常规大型核电站的分析,燃料成本被视为固定成本(也会根据通货膨胀进行调整),并根据推断的历史燃料成本数据确定。发电量与固定成本之间比例正相关性较弱。

值得注意的是,燃料成本可以比较不同类型核电站设计价值,例如快堆与压水堆的比较。

5、退役

美国宾夕法尼亚州的萨克斯顿核电站正在拆除反应堆安全壳

核电站的后期阶段,包括在其运行寿命结束时的拆除和退役,以及核电站普通废物和放射性废物的长期管理与处置。

退役成本可以分摊到核电站的整个运行寿命周期中,许多LCOE计算将退役成本作为O&M成本中的固定年耗,也正是因为采用这种方法,在电厂整个运行寿命期间,退役成本会逐渐降低(涉及通货膨胀因素),因此在LCOE总体所占比例很小。

6、外部因素

环境和社会因素也已纳入LCOE估算之中。

核能复兴的驱动力之一,是核能作为一种低碳形式能源的其积极影响。桐山和铃木等研究,试图将碳成本作为核电站运行阶段的可能驱动因素。Gross等人还表示要关注非成本相关的风险,通常这些风险在LCOE分析中无法量化。

外部因素,如碳成本、废物对环境的影响以及正在进行的研究和开发活动,也可以包含在LCOE中。LCOE是政府识别发电技术的社会影响(如碳排放和废物)和对市场影响(如与自由化或监管环境投资相关的风险因素)敏感性的有效工具。

Roth和Ambs结合了空气质量和能源安全等外部因素,对不同发电技术的LCOE数据进行了比较。许多LCOE研究都考虑了外部成本。尽管没有标准要求,在情景分析中也会考虑外部成本,特别是在考虑不同技术方案对环境影响的情况下。

考虑与配电、电网稳定性和供电一致性相关成本。

LCOE可以呈现特定的环境背景,如预期的市场结构、预期的电力需求增长以及社会或环境影响(例如,使用碳税因素)。对于像核电站这样的高风险投资,不考虑对环境的净正效益会导致决策失误。

一种称为系统LCOE的方法被用来解释这些问题

7、其他费用

LCOE系统可以为自由化能源市场的投资决策者提供一个更好的框架,以比较不同的发电技术和形式。诸如进行区域供暖可能性等因素应视为正外部性。

综上所述,在发电技术成本估算中,从技术和经济角度来看,根本上不存在“孤立存在的发电厂”,而是发电厂与更广泛的系统相互关联。

国家能源局重点关注这一点(尤其是可再生能源和核能的整合),强调每个发电厂如何具有三个成本水平的特点:

——电厂级成本:建造/运营/停用电厂的成本;

——电网级成本:改造运输和配电网、将新容量接入电网、维持长期电力供应(例如,面对可再生能源的间歇性供应)以及增加短期平衡所产生的成本;

——系统总成本:代表了一系列更广泛的成本,包括难以货币化的影响以及超出动力堆本身的影响,如二氧化碳排放、对能源供应安全的影响、国家战略地位、投资组合考虑等。



图为技术

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