METODYKA OCENY KOSZTÓW WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 r 2 (00) Rye Eergii Sr. METODYKA OCEY KOSZTÓW WYTWARZAIA EERGII ELEKTRYCZEJ Józef Pasa Słowa luczowe: eergia elerycza, oszy wywarzaia, meodya ocey Sreszczeie: Przy obliczaiu oszów wywarzaia eergii eleryczej wyzacza się jedosowy osz producji. Są sosowae róże zależości, iemiej jeda pewe założeia meodycze są wspóle: ależy uwzględić cały ores życia obieu, obejmujący czas budowy i esploaacji; oszy powiy obejmować całość poiesioych aładów iwesycyjych (oraz eweuale oszy związae z liwidacją obieu) i oszów esploaacyjych wraz z oszami oddziaływaia a środowiso; wszysie warości, aładów, oszów, efeów producyjych powiy zosać sprowadzoe do wspólego momeu czasowego z wyorzysaiem rachuu dysoa. W aryule przedsawioo meodyę, założeia i wyii uzysae w dosępych aalizach oszów wywarzaia eergii eleryczej, wyoaych sosuowo iedawo, wraz z próbą ich ocey.. WSTĘP W dysusji doyczącej rozwoju rajowej eleroeergeyi jedym z ważych argumeów są jedosowe oszy wywarzaia eergii eleryczej w poszczególych echologiach. Bardzo częso są wesioowae: sosowaa meodya, przyjmowae założeia i zasosowae w obliczeiach oree warości isoych paramerów. Przy obliczaiu oszów wywarzaia eergii eleryczej i/lub ciepła wyzacza się jedosowy osz producji. Są sosowae róże zależości, iemiej jeda pewe założeia meodycze są wspóle [2, 4-8]: ależy uwzględić cały ores życia obieu, obejmujący czas budowy i esploaacji; oszy powiy obejmować całość poiesioych aładów iwesycyjych (oraz eweuale oszy związae z liwidacją obieu) i oszów esploaacyjych wraz z oszami oddziaływaia a środowiso; wszysie warości, aładów, oszów, efeów producyjych powiy zosać sprowadzoe do wspólego momeu czasowego z wyorzysaiem rachuu dysoa. W dalszej części aryułu zaprezeowao, z wielu możliwych, rzy meody (podejścia), pozwalające wyzaczyć jedosowy osz wywarzaia eergii eleryczej i/lub ciepła. 2. METODA DŁUGOOKRESOWEGO JEDOSTKOWEGO KOSZTU PRODUKCJI Rozwiięy wzór a długooresowy jedosowy osz producji w obieach projeowaych ma posać [4]: Ia + Ka 0 0 j 0 A a WM a () przy czym: a, a (+ d) (+ d) gdzie: - ores aalizy, obejmujący ores budowy (b la) i esploaacji (, p. 30 la) obieu; I - ałady iwesycyje w rou aalizy; K - bieżące oszy esploaacji obieu w rou ; WM - warość iezamoryzowaego mająu rwałego w -ym rou esploaacji (ońcowa warość mająu rwałego); A - eergia wyworzoa w rou ; 0 - ro zerowy: ro pierwszego wydau; a - współczyi dysoowy przy założeiu dysoowaia a ro zerowy; d sopa dysoa (dysoowa). 3. METODA UIPEDE W meodyce UIPEDE zdysooway jedosowy osz wywarzaia wyraża się zależością [4]: j I 0 [0] b+ + I KU + A ( + p) PT + PT p KU + A p (2) gdzie: I [0] - ałady iwesycyje z uwzględieiem zamrożeia w oresie budowy elerowi, - ores życia (esploaacji) elerowi, KU - oszy urzymaia i remoów w rou, A - ilość eergii eleryczej wyproduowaej w rou (A P T ), p - osz paliwa zużyego a wyworzeie jedosi eergii, d - sopa dysoa, P - moc zaisalowaa elerowi w rou, T - czas wyorzysaia mocy zaisalowaej w rou, 0 - ro zerowy: ro poprzedzający rozpoczęcie esploaacji obieu (osai ro budowy).

2 r 2 (00) Rye Eergii Sr. 2 Przy założeiu sałej mocy zaisalowaej, P cos. P, i ozaczeiu: orzymuje się PT P I[0] + ( + j PT i T KU + A d) p PT i (3) (4) Wszysie warości są odoszoe do mocy zaisalowaej eo (MW) lub eergii wywarzaej eo (MW h). 4. METODA ZASTOSOWAA PRZEZ UE W ońcu 2008 rou Komisja Europejsa opubliowała Secod Sraegic Eergy Review - A EU Eergy Securiy ad Solidariy Acio Pla. Jede z doumeów roboczych owarzyszących osił yuł: Eergy Sources, Producio Coss ad Performace of Techologies for Power Geeraio, Heaig ad Traspor. Zawiera o aalizę porówawczą źródeł eergii, oszów wywarzaia i właściwości echologii wywarzaia eergii eleryczej, ciepła i paliw apędowych dla rasporu. W opracowaiu [2] zasosowao podobe do opisaych wyżej podejście, polegające a wyzaczeiu jedosowego rówoważego oszu wywarzaia eergii eleryczej lub ciepła, z asępujących zależości: SCI ( + IDC) CRF FOM COE LF 8760 LF + VOM + FC + CC + CTS SCI CRF FOM COH + + VOM + FC 8760 LF 8760 LF (5) (6) gdzie: COE jedosowy rówoważy osz wywarzaia eergii eleryczej, w /(MW h); COH jedosowy rówoważy osz wywarzaia ciepła, w /oe; SCI jedosowe ałady iwesycyje a obie wywórczy, w /MW lub w /oe; IDC oproceowaie aładów iwesycyjych w czasie budowy obieu; CRF raa apiałowa (sopa zwrou apiału); LF roczy sopień wyorzysaia zdolości wywórczej obieu; FOM rówoważe rocze sałe oszy esploaacyje, w /MW lub w /oe; VOM rówoważe jedosowe oszy esploaacyje zmiee, w /(MW h) lub w /oe; FC rówoważe jedosowe oszy paliwa, w /(MW h) lub w /oe; CC rówoważe jedosowe oszy emisji CO 2, w /(MW h); CTS rówoważe jedosowe oszy rasporu i sładowaia wychwycoego CO 2, w /(MW h). Wszysie warości są odoszoe do mocy zaisalowaej eo w MW lub eergii wywarzaej eo w MW h. Oproceowaie aładów iwesycyjych jes obliczae z uwzględieiem czasu budowy obieu i rozładu aładów iwesycyjych podczas budowy, zaś raa apiałowa oresu życia obieu. CT IDC W ( + r) d( + d) CRF CT ( ), (7) gdzie: CT czas budowy obieu, W względe ałady iwesycyje poiesioe w rou, r sopa oproceowaia, CRF raa apiałowa, d rzeczywisa (reala) sopa dysoa, czas życia obieu. 5. PODSTAWOWE DAE I WYIKI RÓŻYCH OCE W ablicach i 2 zesawioo podsawowe dae a a rys. - wyii aalizy z opracowaia dla UE [2]. W obliczeiach COE przyjęo: Dla więszości echologii LF 0,85; za wyjąiem: sysemy foowolaicze 0,; sysemy helioermicze 0,4; elerowie wiarowe a lądzie 0,23; elerowie wiarowe a morzu 0,39; duże elerowie wode 0,5; małe elerowie wode 0,57. Dla wszysich rozparywaych echologii wywarzaia r 0, (0%) oraz d 0, (0%). Koszy operacyje sałe FOM obejmują oszy urzymaia (remoy), liczoe jao proce od aładów iwesycyjych; oszy wyagrodzeń, liczoe przy założeiu roczego wyagrodzeia 55 ys. i oreśloej liczby zarudioych; oraz arzuy w wysoości 30% wyagrodzeń. Uwzględioo zmiay FOM w oresie aalizy warości rocze zdysoowao a asępie pomożoo przez CRF. Koszy operacyje zmiee VOM obejmują maeriały esploaacyje, chemialia, eergię zużywaą a porzeby włase ip. Koszy liwidacji obieu uwzględioo jedyie dla elerowi jądrowych, przyjmując, że są oe wliczoe, zarówo w warość SCI, ja eż FOM. W przypadu elerowi z isalacjami CCS zasosowao osz rasporu i sładowaia CO 2 w wysoości 20 /.

3 r 2 (00) Rye Eergii Sr. 3 Techologia Charaerysya aalizowaych echologii wywarzaia eergii eleryczej z aalizy wyoaej dla Komisji Europejsiej [2-3, 5] Sprawość eo, % Moc jedose, W w w 2030 Czas budowy, la Czas esploaacji, la Jedosowe ałady iwesycyje, 2005 /W Tabela Koszy urzymaia i remoów (VOM + FOM), 2005 /W Elerowie z urbiami gazowymi MW Elerowie gazowo-parowe (CCGT) 650 MW CCGT z isalacją wychwyywaia i sładowaia CO 2 (CCS) MW Elerowie a węglu amieym z ołami pyłowymi (PCC) MW PCC z isalacją CCS 500 MW Elerowie a węglu amieym z ołami fluidalymi 300 MW Elerowie gazowo-parowe ziegrowae ze zgazowaiem węgla (IGCC) 675 MW IGCC z isalacją CCS 600 MW Elerowie jądrowe 600 MW Duże elerowie wode MW Agregay z siliami Diesla Małe elerowie wode < 5 (0) MW Sysemy foowolaicze Sysemy helioermicze 7 0 MW Elerowie wiarowe a lądzie 3 00 MW Elerowie wiarowe a morzu MW Elerowie a biomasę 5 MW Elerowie biogazowe Elerowie a biogaz sładowisowy 4,4 MW W ceach rou Dla isalacji z CCS dla rou 205. Pracujące jao podsawowe. Przewidywae do uruchomieia w rou 205. Bloi a paramery adryycze. I więcej budowae są rówież sysemy foowolaicze o mocach 0 i więcej MW. Uład hybrydowy z ołem gazowym.

4 r 2 (00) Rye Eergii Sr. 4 Koszy paliwa FC obliczao dla dwóch sceariuszy wzrosu ce (umiarowaego i wysoiego). W przypadu elerowi jądrowych oszy paliwa obejmują cały cyl paliwowy, łączie ze sładowaiem odpadów. Zmiay FC zosały uwzględioe aalogiczie ja w przypadu oszów FOM. Dla sysemów helioermiczych założoo rocze zużycie 385 TJ gazu ziemego (uład hybrydowy). Koszy emisji CC uwzględioo jedyie dla la 2020 i Przyjęo, że opłaa za emisję oy CO 2 wyiesie 4 w rou 2020 i 47 w rou Tabela 2 Auale i progozowae cey paliw z aalizy dla KE, /oe [2, 5] Paliwo Gaz ziemy Węgiel Paliwo jądrowe Biomasa Małe obiey Duże obiey Biogaz iższa warość odpowiada sceariuszowi umiarowaego wzrosu ce, wyższa - sceariuszowi wysoiego wzrosu ce. Rys.. Przyładowe wyii aalizy dla Komisji Europejsiej jedosowe oszy wywarzaia eergii eleryczej w rou 2020 przy umiarowaym wzroście ce paliw W zrealizowaej po raz olejy aalizie oszów wywarzaia eergii eleryczej dla IEA/EA(OECD) [, 6] zasosowao uśredioy (rówoważy) jedosowy osz wywarzaia (Levelized Cos of Elecriciy - LCOE) rozumiay jao miimala cea eergii eleryczej rówoważąca oszy jej wyworzeia w elerowi daego rodzaju. Zasosowaa zosała asępująca zależość: LCOE I + O & M + F + C + D E (8) gdzie: LCOE rówoważy jedosowy osz wywarzaia, I ałady (wydai) iwesycyje w rou, O&M wydai a urzymaie i remoy w rou, F oszy paliwowe w rou, C oszy emisji CO 2 w rou, D oszy związae z liwidacją elerowi (decommissioig) w rou,

5 r 2 (00) Rye Eergii Sr. 5 E eergia elerycza wyworzoa w rou, d sopa dysoowa, czas życia obieu. Aaliza [6] jes siódmą edycją serii wspólych sudiów IEA/EA (od 983 rou). Zosała opracowaa w oparciu o dae doyczące 90 elerowi podsawowych przewidziaych do uruchomieia w 205 rou, realizujących róże echologie wywarzaia, dosarczoe przez 2 rajów (7 ależących do OECD oraz Brazylię, Chiy, Rosję i RPA). Zasadicze dae aalizy i orzymae wyii zesawioo w ablicy 3 (mediaa warości) oraz a rys Tabela 3 Podsawowe dae i wyii aalizy dla IEA/EA (mediaa warości) [, 6] Elerowia Paramer PCC EJ CCGT PCC z W PV CCS Moc, MW ,4 45 Koszy budowy, $/W O&M, $/MWh 7,74 4,48 6,02 3,6 2,92 29,95 Koszy paliwa, $/MWh 9,33 6,2 8,2 3, Koszy CO 2, $/MWh 0 0,54 23,96 3, Sprawość eo, % Sopień wyorzysaia mocy, % Czas budowy, la Czas esploaacji, la LCOE, 5% 58,53 85,77 65,8 62,07 96,74 40,8 $/MWh 0% 98,75 92, 80,05 89,95 37,6 66,55 EJ elerowia jądrowa, W elerowia wiarowa a lądzie, PV elerowia słoecza foowolaicza oszów wywarzaia. Rys. 3. Jedosowe oszy wywarzaia wg IEA/EA w ujęciu regioalym przy sopie dysoa 5% [, 6] Rys. 4. Jedosowe oszy wywarzaia wg IEA/EA w ujęciu regioalym przy sopie dysoa 0% [, 6] Podobych aaliz wyoao już a świecie wiele. Jedą z ich była, omówioa wcześiej, aaliza wyoaa dla Komisji Europejsiej [2]. Wyii uzysae dla elerowi jądrowych, będących przedmioem wielu orowersji, zesawioo a rys. 5. Rys. 5. Jedosowe oszy wywarzaia w elerowiach jądrowych wg różych aaliz [] Rys. 2. Jedosowe oszy wywarzaia w rajach OECD wg IEA/EA [, 6] Daje się zauważyć pewe zróżicowaie regioale daych wejściowych i wyiowych jedosowych 6. PODSUMOWAIE Europie porzebe są obecie działaia by dosarczyć eergię w sposób zrówoważoy, pewy i ourecyjy. Wyzwaia zmia limau, bezpieczeńswa dosaw eergii i ourecji są zróżicowae i wymagają głęboich zmia echologii wywarzaia,

6 r 2 (00) Rye Eergii Sr. 6 dosarczaia i wyorzysaia eergii. Ja widać rzy zaprezeowae w aryule meody są w zasadzie spóje a ich wspóle elemey o: ależy uwzględić cały ores życia obieu, obejmujący czas budowy i esploaacji; oszy powiy obejmować całość poiesioych aładów iwesycyjych (oraz eweuale oszy związae z liwidacją obieu) i oszów esploaacyjych wraz z oszami oddziaływaia a środowiso; wszysie warości, aładów, oszów, efeów producyjych powiy LITERATURA zosać sprowadzoe do wspólego momeu czasowego z wyorzysaiem rachuu dysoa. Wydaje się, że przedsawioe w [2, 6] i przyoczoe w aryule iformacje mogą być przydae, szczególie w waruach polsich, gdzie bardzo częso podważa się wyii podobych aaliz wesioując wiarygodość daych wejściowych; ymczasem są oe opare a wielu źródłach i wydają się być dobrze uzasadioe. [] Camero R.: Projeced Coss of Elecriciy Geeraio. OECD/EA 200. [2] Eergy Sources, Producio Coss ad Performace of Techologies for Power Geeraio, Heaig ad Traspor. COM (2008) 744. [3] Europea Eergy ad Traspor: Treds o 2030 Updae EC, [4] Pasa J.: Eoomia w eleroeergeyce. Oficya Wydawicza Poliechii Warszawsiej. Warszawa [5] Pasa J., Sałe M., Surma T.: Koszy wywarzaia eergii eleryczej i ciepła według Uii Europejsiej. Rye Eergii. r 2, 200. [6] Projeced Coss of Geeraig Elecriciy: 200 Ediio. IEA/EA/OECD. Jue 200. [7] The Cos of Geeraig Elecriciy. Royal Academy of Egieerig. March 2004 [8] Zaporowsi B.: Aaliza oszów wywarzaia eergii eleryczej. Poliya Eergeycza. T., zeszy, ASSESSMET METHODOLOGY FOR COSTS OF ELECTRICITY GEERATIO Key words: elecrical eergy, producio coss, assessme mehodology Summary. Durig calculaio of elecriciy geeraio coss he average uiary cos of producio is deermied. Differe relaioships are uilized, bu some mehodological assumpios are commo: he whole life period of he objec, coaiig ime of buildig ad exploiaio, should be cosidered; he coss should cover oal ivesme expeses (ad eveually coss coeced wih objec disposal) ad ruig (exploiaio) coss ogeher wih eviromeal coss; all values, ivesmes, coss, producio effecs should be brough o a commo mome of ime usig discouig calculus. I he paper are preseed: he mehodology, assumpios ad resuls of available aalyses of producio coss of elecrical eergy, doe recely, as well as he rial of heir assessme. Józef Pasa, prof. dr hab. iż., ierowi Załadu; uończył Wydział Eleryczy Poliechii Warszawsiej. Jes człoiem rad programowych czasopism Eleroisalaor, Rye Eergii i Eergeya. W adecji był człoiem Komieu Problemów Eergeyi przy Prezydium PA, w adecji człoiem Secji Sysemów Eleroeergeyczych Komieu Eleroechii PA a w adecji jes człoiem Prezydium Komieu Problemów Eergeyi przy Wydziale au Techiczych PA. Jego zaieresowaia auowe doyczą iezawodości sysemu eleroeergeyczego i bezpieczeńswa zasilaia w eergię eleryczą, echologii wywarzaia eergii eleryczej, w ym wywarzaia rozproszoego i wyorzysaia odawialych zasobów eergii, gospodari eleroeergeyczej oraz eoomii eleroeergeyi. Auor poad 250 aryułów i referaów oraz 0 moografii i podręcziów aademicich. ależy do Polsiego Towarzyswa Eleroechii Teoreyczej i Sosowaej, Polsiego Towarzyswa uleoiczego, World Scieific ad Egieerig Academy ad Sociey oraz do Ieraioal Coucil o Large Elecric Sysems (CIGRE). Poliechia Warszawsa, Wydział Eleryczy, Isyu Eleroeergeyi, Załad Elerowi i Gospodari Eleroeergeyczej (ZEiGE), ul. Koszyowa 75, Warszawa, Jozef.Pasa@ie.pw.edu.pl