Išsami gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudų analizė

I. Pagrindinė elektros energijos gamybos sąnaudų sudėtis

Gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudoms apskaičiuoti pagrindinis apskaitos rodiklis yra viso gyvavimo ciklo lyginamosios elektros energijos sąnaudos (LCOE), apimančios tris pagrindinius sektorius: kuro sąnaudas, statybos investicijų sąnaudas ir eksploatavimo bei priežiūros sąnaudas. Šių trijų sektorių santykis akivaizdžiai skiriasi, tarp kurių kuro sąnaudos dominuoja ir tiesiogiai lemia bendrą sąnaudų lygį.

(I) Degalų kaina: pagrindinė išlaidų dalis, kuriai svyravimų įtaka yra didžiausia

Kuro sąnaudos sudaro didžiausią gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudų dalį. Pramonės skaičiavimų duomenys rodo, kad jų dalis paprastai siekia 60–80 %, o kai kuriose ekstremaliose rinkos aplinkose gali viršyti 80 %, todėl tai yra svarbiausias kintamasis, turintis įtakos elektros energijos gamybos sąnaudų svyravimams. Kuro sąnaudų apskaita daugiausia priklauso nuo gamtinių dujų kainos (įskaitant pirkimo kainą ir perdavimo bei paskirstymo mokesčius) ir vieneto elektros energijos gamybos efektyvumo. Pagrindinė skaičiavimo formulė yra tokia: Kuro sąnaudos (juaniai/kWh) = Gamtinių dujų vieneto kaina (juaniai/kubinis metras) ÷ Vieneto elektros energijos gamybos efektyvumas (kWh/kubinis metras).

Kartu su dabartiniu pagrindinės pramonės lygiu, vidutinė vietinė gamtinių dujų kaina elektrinei yra apie 2,8 juanių/kubinį metrą. Tipinių kombinuoto ciklo dujų turbinų (CCGT) blokų energijos gamybos efektyvumas yra apie 5,5–6,0 kWh/kubinį metrą, o tai atitinka apie 0,47–0,51 juanio vieneto kuro sąnaudas; jei bus naudojami paskirstytieji vidaus degimo varikliai, energijos gamybos efektyvumas bus apie 3,8–4,2 kWh/kubinį metrą, o kuro sąnaudos vienetui išaugs iki 0,67–0,74 juanio. Verta paminėti, kad apie 40 % vietinių gamtinių dujų priklauso nuo importo. Tarptautinių SGD kainų svyravimai ir vietinių dujų šaltinių gamybos, tiekimo, saugojimo ir rinkodaros modelio pokyčiai tiesiogiai paveiks kuro sąnaudas. Pavyzdžiui, 2022 m. smarkiai išaugus Azijos JKM kainų kritimui, vietinių dujomis kūrenamų energetikos įmonių kuro sąnaudos vienetui viršijo 0,6 juanių, gerokai viršydamos rentabilumo ribą.

(II) Statybos investicijų sąnaudos: stabili ilgalaikių investicijų dalis, mažėjimą skatina lokalizacija

Statybos investicijų sąnaudos yra vienkartinės fiksuotos investicijos, daugiausia apimančios įrangos įsigijimą, civilinę inžineriją, įrengimą ir paleidimą, žemės įsigijimą ir finansavimo išlaidas. Jų dalis viso gyvavimo ciklo elektros energijos gamybos sąnaudose yra apie 15–25 %, o pagrindiniai įtakos veiksniai yra įrangos techninis lygis ir lokalizacijos greitis.

Kalbant apie įrangos pirkimą, pagrindinės sunkiųjų dujų turbinų technologijos jau seniai monopolizuojamos tarptautinių gigantų, o importuojamos įrangos ir pagrindinių komponentų kainos išlieka aukštos. Vieno milijono kilovatų kombinuoto ciklo elektros energijos gamybos projekto vieneto kilovatų statinės investicijos yra apie 4500–5500 juanių, iš kurių dujų turbina ir pagalbinis šilumos katilas sudaro apie 45 % visų investicijų į įrangą. Pastaraisiais metais šalies įmonės paspartino technologinius proveržius. Tokios įmonės kaip „Weichai Power“ ir „Shanghai Electric“ palaipsniui įgyvendino vidutinės ir lengvosios galios gamtinių dujų generavimo įrenginių ir pagrindinių komponentų lokalizaciją, sumažindamos panašios įrangos pirkimo kainą 15–20 %, palyginti su importuotais produktais, ir taip efektyviai sumažindamos bendras statybos investicijų sąnaudas. Be to, įrenginio pajėgumas ir įrengimo scenarijai taip pat turi įtakos statybos sąnaudoms. Paskirstyti maži įrenginiai turi trumpą įrengimo ciklą (tik 2–3 mėnesius), mažas civilinės inžinerijos investicijas ir mažesnes vieneto kilovatų investicijas nei didelės centralizuotos elektrinės; Nors dideliems kombinuoto ciklo blokams reikia didelių pradinių investicijų, jie turi didelių pranašumų elektros energijos gamybos efektyvumo srityje ir gali amortizuoti vieneto investicijų sąnaudas didelio masto elektros energijos gamybos būdu.

(III) Eksploatavimo ir priežiūros išlaidos: ilgalaikės nuolatinės investicijos, daug erdvės technologiniam optimizavimui

Eksploatavimo ir priežiūros sąnaudos yra nuolatinės investicijos per visą gyvavimo ciklą, daugiausia įskaitant įrangos patikrinimą ir priežiūrą, dalių keitimą, darbo sąnaudas, tepimo alyvos sunaudojimą, aplinkos apsaugos priemones ir kt. Jų dalis viso gyvavimo ciklo elektros energijos gamybos sąnaudose yra apie 5–10 %. Pramonės praktikos požiūriu, pagrindinės eksploatavimo ir priežiūros sąnaudos yra pagrindinių komponentų keitimas ir priežiūros paslaugos, tarp kurių vienos didelės dujų turbinos vidutinės priežiūros išlaidos gali siekti 300 milijonų juanių, o pagrindinių komponentų pakeitimo kaina yra gana didelė.

Skirtingo techninio lygio įrenginių eksploatavimo ir priežiūros išlaidos labai skiriasi: nors didelio našumo generatorių pradinės investicijos yra didesnės, jų tepimo alyvos sunaudojimas sudaro tik 1/10 įprastų įrenginių, o alyvos keitimo ciklai ilgesni ir gedimo tikimybė mažesnė, o tai gali veiksmingai sumažinti darbo sąnaudas ir išjungimo nuostolius; priešingai, technologiškai atsilikę įrenginiai dažnai gedima, o tai ne tik padidina dalių keitimo kainą, bet ir dėl išjungimo daro įtaką elektros energijos gamybos pajamoms, netiesiogiai didindama bendras išlaidas. Pastaraisiais metais, atnaujinant lokalizuotas eksploatavimo ir priežiūros technologijas ir taikant išmaniąsias diagnostikos sistemas, buitinių gamtinių dujų generatorių eksploatavimo ir priežiūros išlaidos palaipsniui mažėjo. Pagerėjus pagrindinių komponentų nepriklausomos priežiūros dažnumui, pakeitimo išlaidos sumažėjo daugiau nei 20 %, o priežiūros intervalas pailgintas iki 32 000 valandų, dar labiau sumažinant eksploatavimo ir priežiūros išlaidų erdvę.

II. Pagrindiniai kintamieji, darantys įtaką elektros energijos gamybos sąnaudoms

Be minėtų pagrindinių komponentų, gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudas taip pat veikia daugybė kintamųjų, tokių kaip dujų kainų mechanizmas, politikos orientacija, anglies dioksido rinkos plėtra, regioninis išdėstymas ir įrenginių naudojimo valandos, iš kurių dujų kainų mechanizmo ir anglies dioksido rinkos plėtros poveikis yra didžiausias.

(I) Dujų kainų mechanizmas ir dujų šaltinio garantija

Gamtinių dujų kainų ir pirkimo modelių stabilumas tiesiogiai lemia kuro sąnaudų tendencijas ir vėliau daro įtaką bendroms elektros energijos gamybos sąnaudoms. Šiuo metu vidaus gamtinių dujų kaina susiejimo mechanizmą sudaro „lyginamoji kaina + kintama kaina“. Lyginamoji kaina yra susieta su tarptautinėmis žalios naftos ir SGD kainomis, o kintama kaina koreguojama pagal rinkos pasiūlą ir paklausą. Kainų svyravimai tiesiogiai persiduoda elektros energijos gamybos sąnaudoms. Dujų šaltinių garantiniai pajėgumai taip pat turi įtakos sąnaudoms. Apkrovos centrų regionuose, tokiuose kaip Jangdzės upės delta ir Perlo upės delta, SGD priėmimo stotys yra tankios, vamzdynų tinklų sujungimo lygis yra aukštas, perdavimo ir paskirstymo sąnaudos yra mažos, dujų šaltinių tiekimas yra stabilus, o kuro sąnaudos yra gana kontroliuojamos; tuo tarpu šiaurės vakarų regione, kurį riboja dujų šaltinių paskirstymas ir perdavimo bei paskirstymo įrenginiai, gamtinių dujų perdavimo ir paskirstymo sąnaudos yra gana didelės, todėl didėja regiono gamybos vienetų elektros energijos gamybos sąnaudos. Be to, įmonės gali užfiksuoti dujų šaltinių kainas pasirašydamos ilgalaikes dujų tiekimo sutartis, veiksmingai išvengdamos sąnaudų rizikos, kurią sukelia tarptautinių dujų kainų svyravimai.

(II) Politikos orientacija ir rinkos mechanizmas

Politikos mechanizmai daugiausia daro įtaką gamtinių dujų gamybos įrenginių visapusiškoms sąnaudoms ir pajamų lygiui per sąnaudų perdavimą ir pajamų kompensavimą. Pastaraisiais metais Kinija palaipsniui skatino dviejų dalių elektros energijos kainos už gamtinių dujų gamybą reformą, kuri pirmą kartą buvo įgyvendinta tokiose provincijose kaip Šanchajus, Dziangsu ir Guangdongas. Fiksuotų sąnaudų padengimas garantuojamas per pajėgumų kainą, o energijos kaina yra susieta su dujų kaina, kad būtų galima perduoti kuro sąnaudas. Tarp jų Guangdongas padidino pajėgumų kainą nuo 100 juanių/kW/metus iki 264 juanių/kW/metus, o tai gali padengti 70–80 % fiksuotų projekto sąnaudų, veiksmingai sušvelninant sąnaudų perdavimo problemą. Tuo pačiu metu greito paleidimo ir sustabdymo įrenginių kompensavimo politika pagalbinių paslaugų rinkoje dar labiau pagerino dujomis kūrenamų energetikos projektų pajamų struktūrą. Kai kuriuose regionuose didžiausio reguliavimo kompensavimo kaina pasiekė 0,8 juanių/kWh, o tai yra gerokai daugiau nei įprastinės elektros energijos gamybos pajamos.

(III) Anglies dioksido rinkos plėtra ir mažo anglies dioksido kiekio technologijų pranašumai

Nuolat tobulėjant nacionalinei anglies dioksido emisijos teisių prekybos rinkai, anglies dioksido sąnaudos buvo palaipsniui internalizuojamos ir tapo svarbiu veiksniu, turinčiu įtakos gamtinių dujų gamybos įrenginių santykinei ekonomiškumui. Gamtinių dujų gamybos įrenginių anglies dioksido emisijos intensyvumas sudaro apie 50 % anglimi kūrenamų jėgainių anglies dioksido emisijos intensyvumo (apie 380 gramų CO₂/kWh, palyginti su maždaug 820 gramų CO₂/kWh anglimi kūrenamų jėgainių atveju). Kylant anglies dioksido kainoms, jų mažo anglies dioksido kiekio privalumai išlieka ryškūs. Dabartinė anglies dioksido kaina šalies viduje yra apie 50 juanių už toną CO₂, ir tikimasi, kad iki 2030 m. ji išaugs iki 150–200 juanių už toną. Pavyzdžiui, vienas 600 000 kilovatų galios įrenginys, kurio metinė CO₂ emisija yra apie 3 milijonai tonų, tuo metu anglimi kūrenamai energijai reikės papildomai padengti 450–600 milijonų juanių anglies dioksido sąnaudų per metus, o dujomis kūrenamai energijai tai sudaro tik 40 % anglimi kūrenamos energijos sąnaudų, o sąnaudų skirtumas tarp dujomis ir anglimi kūrenamos energijos dar labiau sumažės. Be to, dujomis kūrenamos energijos projektai ateityje gali gauti papildomų pajamų pardavę perteklines anglies dioksido kvotas, o tai, kaip tikimasi, sumažins viso gyvavimo ciklo lyginamą elektros energijos kainą 3–5 %.

(IV) Įrenginio naudojimo valandos

Vieneto naudojimo valandos tiesiogiai veikia fiksuotų sąnaudų amortizacijos efektą. Kuo didesnis naudojimo valandų skaičius, tuo mažesnė vieneto elektros energijos gamybos sąnaudos. Gamtinių dujų gamybos įrenginių naudojimo valandos yra glaudžiai susijusios su taikymo scenarijais: centralizuotos elektrinės, kaip piko reguliavimo energijos šaltiniai, paprastai turi 2500–3500 valandų naudojimo valandas; paskirstytos elektrinės, kurios yra artimos pramoninių parkų ir duomenų centrų terminalo apkrovos poreikiui, gali pasiekti 3500–4500 valandų naudojimo valandas, o vieneto elektros energijos gamybos sąnaudas galima sumažinti 0,03–0,05 juanių/kWh. Jei naudojimo valandų skaičius yra mažesnis nei 2000 valandų, fiksuotų sąnaudų negalima efektyviai amortizuoti, o tai žymiai padidins bendras elektros energijos gamybos sąnaudas ir netgi patirs nuostolių.

III. Dabartinė pramonės sąnaudų padėtis

Remiantis dabartiniais pramonės duomenimis, pagal lyginamąjį scenarijų, kai gamtinių dujų kaina yra 2,8 juanio už kubinį metrą, naudojimo valandos – 3000 valandų, o anglies dioksido kaina – 50 juanių už toną CO₂, tipiškų kombinuoto ciklo dujų turbinų (KCDT) projektų viso gyvavimo ciklo lyginamoji elektros energijos kaina yra apie 0,52–0,60 juanio/kWh, tai yra šiek tiek daugiau nei anglimi kūrenamų elektrinių (apie 0,45–0,50 juanio/kWh), bet gerokai mažiau nei bendra atsinaujinančios energijos su energijos kaupimu kaina (apie 0,65–0,80 juanio/kWh).

Atsižvelgiant į regioninius skirtumus, dėl stabilaus dujų tiekimo, geresnės politikos paramos ir didelio anglies dioksido kainų priimtinumo, dujomis kūrenamų elektrinių elektros energijos sąnaudos per visą gyvavimo ciklą tokiuose apkrovos centrų regionuose kaip Jangdzės upės delta ir Perlo upės delta gali būti kontroliuojamos ties 0,45–0,52 juanių/kWh, o tai turi ekonominį pagrindą konkuruoti su anglimi kūrenamomis elektrinėmis; tarp jų, kaip bandomoji anglies dioksido prekybos sistema, Guangdongo vidutinė anglies dioksido kaina 2024 m. pasiekė 95 juanius/toną, o kartu su pajėgumų kompensavimo mechanizmu sąnaudų pranašumas yra akivaizdesnis. Šiaurės vakarų regione, kurį riboja dujų šaltinių garantija ir perdavimo bei paskirstymo išlaidos, vieneto elektros energijos gamybos kaina paprastai yra didesnė nei 0,60 juanių/kWh, o projekto ekonomika yra silpna.

Žvelgiant iš visos pramonės perspektyvos, gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudos rodo optimizavimo tendenciją „maža trumpuoju laikotarpiu ir gerėja ilguoju laikotarpiu“: trumpuoju laikotarpiu dėl didelių dujų kainų ir mažo naudojimo valandų skaičiaus kai kuriuose regionuose pelno erdvė yra ribota; vidutiniu ir ilguoju laikotarpiu, diversifikuojant dujų šaltinius, lokalizuojant įrangą, kylant anglies dioksido kainoms ir tobulinant politikos mechanizmus, sąnaudos palaipsniui mažės. Tikimasi, kad iki 2030 m. efektyvių dujomis kūrenamų elektrinių su anglies dioksido turto valdymo galimybėmis vidinė grąžos norma (IRR) stabiliai svyruos 6–8 % intervale.

IV. Pagrindinės sąnaudų optimizavimo kryptys

Optimizuojant gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudas, atsižvelgiant į sąnaudų sudėtį ir įtakojančius veiksnius, reikia sutelkti dėmesį į keturis pagrindinius aspektus: „kuro kontrolę, investicijų mažinimą, eksploatavimo ir priežiūros optimizavimą bei politikos įgyvendinimą“, taip pat nuolat mažinti visapusiškas sąnaudas taikant technologines inovacijas, integruojant išteklius ir politikos sąsajas.

Pirma, stabilizuoti dujų tiekimą iš šaltinių ir kontroliuoti kuro sąnaudas. Stiprinti bendradarbiavimą su pagrindiniais šalies gamtinių dujų tiekėjais, pasirašyti ilgalaikes dujų tiekimo sutartis, siekiant fiksuoti dujų šaltinių kainas; skatinti diversifikuotą dujų šaltinių išdėstymą, pasikliauti vidaus skalūnų dujų gamybos didinimu ir SGD importo ilgalaikių sutarčių tobulinimu, siekiant sumažinti priklausomybę nuo tarptautinių dujų kainų; tuo pačiu metu optimizuoti vieneto degimo sistemą, pagerinti elektros energijos gamybos efektyvumą ir sumažinti kuro sąnaudas vienam energijos gamybos vienetui.

Antra, skatinti įrangos lokalizaciją ir mažinti investicijas į statybą. Nuolat didinti investicijas į pagrindinių technologijų tyrimus ir plėtrą, šalinti sunkiųjų dujų turbinų pagrindinių komponentų lokalizacijos kliūtis ir dar labiau mažinti įrangos įsigijimo išlaidas; optimizuoti projektų projektavimo ir montavimo procesus, sutrumpinti statybos ciklą ir amortizuoti finansavimo išlaidas bei investicijas į civilinę inžineriją; pagrįstai parinkti įrenginių pajėgumus pagal taikymo scenarijus, kad būtų pasiekta investicijų ir efektyvumo pusiausvyra.

Trečia, atnaujinti eksploatavimo ir priežiūros modelį ir sumažinti eksploatavimo bei priežiūros išlaidas. Sukurti išmaniąją diagnostikos platformą, pasikliauti dideliais duomenimis ir 5G technologija, kad būtų galima tiksliai iš anksto įspėti apie įrangos būklę, ir skatinti eksploatavimo ir priežiūros modelio transformaciją iš „pasyvios priežiūros“ į „aktyvų ankstyvąjį įspėjimą“; skatinti eksploatavimo ir priežiūros technologijų lokalizaciją, suformuoti profesionalią eksploatavimo ir priežiūros komandą, pagerinti pagrindinių komponentų nepriklausomos priežiūros pajėgumus ir sumažinti priežiūros bei dalių keitimo išlaidas; pasirinkti didelio našumo įrenginius, kad sumažėtų gedimų ir eksploatacinių medžiagų sunaudojimo tikimybė.

Ketvirta, tiksliai susieti su politika ir gauti papildomų pajamų. Aktyviai reaguoti į tokią politiką kaip dviejų dalių elektros energijos kaina ir piko reguliavimo kompensavimas, siekti sąnaudų perdavimo ir pajamų kompensavimo paramos; iniciatyviai planuoti anglies dioksido turto valdymo sistemą, visapusiškai išnaudoti anglies dioksido rinkos mechanizmą, kad būtų gauta papildomų pajamų parduodant perteklines anglies dioksido kvotas ir dalyvaujant anglies dioksido finansinėse priemonėse, ir toliau optimizuoti sąnaudų struktūrą; skatinti „dujų-fotovoltinės energijos-vandenilio“ papildomą daugiafunkcinį išdėstymą, gerinti įrenginių naudojimo valandas ir amortizuoti fiksuotas išlaidas.

V. Išvada

Gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudos daugiausia priklauso nuo kuro kainos, kurią lemia investicijos į statybą, eksploatavimo ir priežiūros sąnaudos, ir jas kartu veikia daug veiksnių, tokių kaip dujų kaina, politika, anglies dioksido rinka ir regioninis išdėstymas. Jos ekonomika priklauso ne tik nuo jos techninio lygio ir valdymo pajėgumų, bet ir nuo gilaus energijos rinkos modelio bei politikos orientacijos susiejimo. Šiuo metu, nors gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudos yra šiek tiek didesnės nei anglimi kūrenamų jėgainių, siekiant „dvigubos anglies dioksido“ tikslo, kylant anglies dioksido kainoms ir diegiant įrangos lokalizaciją, jų mažo anglies dioksido kiekio privalumai ir ekonominiai pranašumai palaipsniui išryškės.

Ateityje, nuolat tobulinant gamtinių dujų gamybos, tiekimo, saugojimo ir rinkodaros sistemą bei gilinant elektros energijos rinkos ir anglies dioksido rinkos reformą, gamtinių dujų gamybos įrenginių elektros energijos gamybos sąnaudos bus palaipsniui optimizuojamos, tapdamos svarbia priemone prijungiant didelę atsinaujinančiosios energijos dalį ir užtikrinant energetinį saugumą. Pramonės įmonėms būtina tiksliai suvokti veiksnius, darančius įtaką sąnaudoms, sutelkti dėmesį į pagrindines optimizavimo kryptis ir nuolat mažinti visapusiškas elektros energijos gamybos sąnaudas, taikant technologines inovacijas, integruojant išteklius ir sujungiant politiką, gerinant gamtinių dujų gamybos įrenginių konkurencingumą rinkoje ir padedant statyti naują elektros energijos sistemą bei transformuoti energetikos struktūrą.