METODYKA OCENY KOSZTÓW WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Transkrypt

1 METODYKA OCEY KOSZTÓW WYTWARZAIA EERGII ELEKTRYCZEJ Auor: Józef Paska ( Ryek Eergii kwiecień 2012) Słowa kluczowe: eergia elekrycza, koszy wywarzaia, meodyka ocey Sreszczeie: Przy obliczaiu koszów wywarzaia eergii elekryczej wyzacza się jedoskowy kosz produkcji. Są sosowae róże zależości, iemiej jedak pewe założeia meodycze są wspóle: ależy uwzględić cały okres życia obieku, obejmujący czas budowy i eksploaacji; koszy powiy obejmować całość poiesioych akładów iwesycyjych (oraz eweuale koszy związae z likwidacją obieku) i koszów eksploaacyjych wraz z koszami oddziaływaia a środowisko; wszyskie warości, akładów, koszów, efeków produkcyjych powiy zosać sprowadzoe do wspólego momeu czasowego z wykorzysaiem rachuku dyskoa. W arykule przedsawioo meodykę, założeia i wyiki uzyskae w dosępych aalizach koszów wywarzaia eergii elekryczej, wykoaych sosukowo iedawo, wraz z próbą ich ocey. 1. WSTĘP W dyskusji doyczącej rozwoju krajowej elekroeergeyki jedym z ważych argumeów są jedoskowe koszy wywarzaia eergii elekryczej w poszczególych echologiach. Bardzo częso są kwesioowae: sosowaa meodyka, przyjmowae założeia i zasosowae w obliczeiach kokree warości isoych paramerów. Przy obliczaiu koszów wywarzaia eergii elekryczej i/lub ciepła wyzacza się jedoskowy kosz produkcji. Są sosowae róże zależości, iemiej jedak pewe założeia meodycze są wspóle [2, 4-7]: ależy uwzględić cały okres życia obieku, obejmujący czas budowy i eksploaacji; koszy powiy obejmować całość poiesioych akładów iwesycyjych (oraz eweuale koszy związae z likwidacją obieku) i koszów eksploaacyjych wraz z koszami oddziaływaia a środowisko; wszyskie warości, akładów, koszów, efeków produkcyjych powiy zosać sprowadzoe do wspólego momeu czasowego z wykorzysaiem rachuku dyskoa. W dalszej części arykułu zaprezeowao, z wielu możliwych, rzy meody (podejścia), pozwalające wyzaczyć jedoskowy kosz wywarzaia eergii elekryczej i/lub ciepła. 2. METODA DŁUGOOKRESOWEGO JEDOSTKOWEGO KOSZTU PRODUKCJI Rozwiięy wzór a długookresowy jedoskowy kosz produkcji w obiekach projekowaych ma posać [4]: k Ia + Ka 0 0 j przy czym: 0 a A a WM 1 a, a (1+ d) 1 (1+ d) (1)

2 gdzie: - okres aalizy, obejmujący okres budowy (b la) i eksploaacji (, p. 30 la) obieku; I - akłady iwesycyje w roku aalizy; K - bieżące koszy eksploaacji obieku w roku ; WM - warość iezamoryzowaego mająku rwałego w -ym roku eksploaacji (końcowa warość mająku rwałego); A - eergia wyworzoa w roku ; 0 - rok zerowy: rok pierwszego wydaku; a - współczyik dyskoowy przy założeiu dyskoowaia a rok zerowy; d sopa dyskoa (dyskoowa). 3. METODA UIPEDE W meodyce UIPEDE zdyskooway jedoskowy kosz wywarzaia wyraża się zależością [4]: k j I 0 [0] b I KU + A k (1 + p) PT PT p KU + A k p (2) gdzie: I [0] - akłady iwesycyje z uwzględieiem zamrożeia w okresie budowy elekrowi, - okres życia (eksploaacji) elekrowi, KU - koszy urzymaia i remoów w roku, A - ilość eergii elekryczej wyprodukowaej w roku (A P T ), k p - kosz paliwa zużyego a wyworzeie jedoski eergii, d - sopa dyskoa, P - moc zaisalowaa elekrowi w roku, T - czas wykorzysaia mocy zaisalowaej w roku, 0 - rok zerowy: rok poprzedzający rozpoczęcie eksploaacji obieku (osai rok budowy). Przy założeiu sałej mocy zaisalowaej, P cos. P, i ozaczeiu: PT P 1 1 T PT i (3) orzymuje się k j KU + A k I[0] + 1 (1 + PT i d) p. (4) Wszyskie warości są odoszoe do mocy zaisalowaej eo (MW) lub eergii wywarzaej eo (MW h).

3 4. METODA ZASTOSOWAA PRZEZ UE W końcu 2008 roku Komisja Europejska opublikowała Secod Sraegic Eergy Review - A EU Eergy Securiy ad Solidariy Acio Pla. Jede z dokumeów roboczych owarzyszących osił yuł: Eergy Sources, Producio Coss ad Performace of Techologies for Power Geeraio, Heaig ad Traspor. Zawiera o aalizę porówawczą źródeł eergii, koszów wywarzaia i właściwości echologii wywarzaia eergii elekryczej, ciepła i paliw apędowych dla rasporu. W opracowaiu [2] zasosowao podobe do opisaych wyżej podejście, polegające a wyzaczeiu jedoskowego rówoważego koszu wywarzaia eergii elekryczej lub ciepła, z asępujących zależości: SCI (1 + 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 jedoskowy rówoważy kosz wywarzaia eergii elekryczej, w /(MW h); COH jedoskowy rówoważy kosz wywarzaia ciepła, w /oe; SCI jedoskowe akłady iwesycyje a obiek wywórczy, w /MW lub w /oe; IDC oproceowaie akładów iwesycyjych w czasie budowy obieku; CRF raa kapiałowa (sopa zwrou kapiału); LF roczy sopień wykorzysaia zdolości wywórczej obieku; FOM rówoważe rocze sałe koszy eksploaacyje, w /MW lub w /oe; VOM rówoważe jedoskowe koszy eksploaacyje zmiee, w /(MW h) lub w /oe; FC rówoważe jedoskowe koszy paliwa, w /(MW h) lub w /oe; CC rówoważe jedoskowe koszy emisji CO 2, w /(MW h); CTS rówoważe jedoskowe koszy rasporu i składowaia wychwycoego CO 2, w /(MW h). Wszyskie warości są odoszoe do mocy zaisalowaej eo w MW lub eergii wywarzaej eo w MW h. Oproceowaie akładów iwesycyjych jes obliczae z uwzględieiem czasu budowy obieku i rozkładu akładów iwesycyjych podczas budowy, zaś raa kapiałowa okresu życia obieku wg wzorów: CT IDC W k 1 (1 + r) d(1 + d) CRF 1 k CT ( k 1) 1, (7) gdzie: CT czas budowy obieku, W k względe akłady iwesycyje poiesioe w roku k, r sopa oproceowaia, CRF raa kapiałowa, d rzeczywisa (reala) sopa dyskoa, czas życia obieku.

4 5. PODSTAWOWE DAE I WYIKI RÓŻYCH OCE W ablicach 1 i 2 zesawioo podsawowe dae a a rys. 1 - wyiki aalizy z opracowaia dla UE [2]. W obliczeiach COE przyjęo, że: dla większości echologii LF 0,85; za wyjąkiem: sysemy foowolaicze 0,11; sysemy helioermicze 0,41; elekrowie wiarowe a lądzie 0,23; elekrowie wiarowe a morzu 0,39; duże elekrowie wode 0,5; małe elekrowie wode 0,57; dla wszyskich rozparywaych echologii wywarzaia r 0,1 (10%) oraz d 0,1 (10%); koszy operacyje sałe FOM obejmują koszy urzymaia (remoy), liczoe jako proce od akładów iwesycyjych; koszy wyagrodzeń, liczoe przy założeiu roczego wyagrodzeia 55 ys. i określoej liczby zarudioych; oraz arzuy w wysokości 30% wyagrodzeń. Uwzględioo zmiay FOM w okresie aalizy warości rocze zdyskoowao a asępie pomożoo przez CRF. Koszy operacyje zmiee VOM obejmują maeriały eksploaacyje, chemikalia, eergię zużywaą a porzeby włase ip.; koszy likwidacji obieku uwzględioo jedyie dla elekrowi jądrowych, przyjmując, że są oe wliczoe, zarówo w warość SCI, jak eż FOM; w przypadku elekrowi z isalacjami CCS zasosowao kosz rasporu i składowaia CO 2 w wysokości 20 /; koszy paliwa FC obliczao dla dwóch sceariuszy wzrosu ce (umiarkowaego i wysokiego); w przypadku elekrowi jądrowych koszy paliwa obejmują cały cykl paliwowy, łączie ze składowaiem odpadów, a zmiay FC zosały uwzględioe aalogiczie jak w przypadku koszów FOM; dla sysemów helioermiczych założoo rocze zużycie 385 TJ gazu ziemego (układ hybrydowy), koszy emisji CC uwzględioo jedyie dla la 2020 i 2030 i przyjęo, że opłaa za emisję oy CO 2 wyiesie 41 w roku 2020 i 47 w roku Tabela 1 Charakerysyka aalizowaych echologii wywarzaia eergii elekryczej z aalizy wykoaej dla Komisji Europejskiej [2-3] Techologia Moc jedosek, kw Sprawość eo, % w w Czas budowy, laa Czas eksploaacji, laa Jedoskowe akłady iwesycyje 1, 2005 /kw Koszy urzymaia i remoów (VOM + FOM), 2005 /kw 650 MW Elekrowie z urbiami gazowymi MW Elekrowie gazowoparowe (CCGT) CCGT z isalacją wychwyywaia i składowaia 550 MW CO 2 (CCS) Elekrowie a węglu kamieym z kołami pyłowymi (PCC) MW PCC z isalacją CCS 500 MW Elekrowie a węglu kamieym z kołami fluidalymi 300 MW

5 Techologia Elekrowie gazowoparowe ziegrowae ze zgazowaiem węgla (IGCC) Moc jedosek, kw Sprawość eo, % w w Czas budowy, laa Czas eksploaacji, laa Jedoskowe akłady iwesycyje 1, 2005 /kw Koszy urzymaia i remoów (VOM + FOM), 2005 /kw 675 MW IGCC z isalacją CCS 600 MW Elekrowie jądrowe 1600 MW Duże elekrowie wode MW Agregay z silikami Diesla Małe elekrowie < 5 (10) wode MW Sysemy foowolaicze Sysemy helioermicze 7 10 MW Elekrowie wiarowe a lądzie MW Elekrowie wiarowe a morzu MW Elekrowie a biomasę 5 MW Elekrowie biogazowe Elekrowie a biogaz składowiskowy 4,4 MW Uwagi do abeli 1: W ceach roku Dla isalacji z CCS dla roku Pracujące jako podsawowe. Przewidywae do uruchomieia w roku Bloki a paramery adkryycze. I więcej budowae są rówież sysemy foowolaicze o mocach 10 i więcej MW. Układ hybrydowy z kołem gazowym. Tabela 2 Akuale i progozowae cey paliw z aalizy dla KE, /oe [2] Paliwo Gaz ziemy Węgiel Paliwo jądrowe Biomasa Małe obieky Duże obieky Biogaz iższa warość odpowiada sceariuszowi umiarkowaego wzrosu ce, wyższa - sceariuszowi wysokiego wzrosu ce.

6 Rys. 1. Przykładowe wyiki aalizy dla Komisji Europejskiej jedoskowe koszy wywarzaia eergii elekryczej w roku 2020 przy umiarkowaym wzroście ce paliw W zrealizowaej po raz kolejy aalizie koszów wywarzaia eergii elekryczej dla IEA/EA(OECD) [1, 5] zasosowao uśredioy (rówoważy) jedoskowy kosz wywarzaia (Levelized Cos of Elecriciy - LCOE) rozumiay jako miimala cea eergii elekryczej rówoważąca koszy jej wyworzeia w elekrowi daego rodzaju. Zasosowaa zosała asępująca zależość: LCOE I + O & M + F + C + D 1 1 E (8) gdzie: LCOE rówoważy jedoskowy kosz wywarzaia, I akłady (wydaki) iwesycyje w roku, O&M wydaki a urzymaie i remoy w roku, F koszy paliwowe w roku, C koszy emisji CO 2 w roku, D koszy związae z likwidacją elekrowi (decommissioig) w roku, E eergia elekrycza wyworzoa w roku, d sopa dyskoowa, czas życia obieku. Aaliza [5] jes siódmą edycją serii wspólych sudiów IEA/EA (od 1983 roku). Zosała opracowaa w oparciu o dae doyczące 190 elekrowi podsawowych przewidziaych do uruchomieia w 2015 roku, realizujących róże echologie wywarzaia, dosarczoe przez 21 krajów (17 ależących do OECD oraz Brazylię, Chiy, Rosję i RPA). Zasadicze dae aalizy i orzymae wyiki zesawioo w abeli 3 (mediaa warości) oraz a rys. 2, 3.

7 Tabela 3 Podsawowe dae i wyiki aalizy dla IEA/EA (mediaa warości) [1, 5] Elekrowia Paramer PCC z EJ CCGT PCC CCS W PV Moc, MW , Koszy budowy, $/kw O&M, $/MWh 17,74 4,48 6,02 13,61 21,92 29,95 Koszy paliwa, $/MWh 9,33 61,12 18,21 13, Koszy CO 2, $/MWh 0 10,54 23,96 3, Sprawość eo, % Sopień wykorzysaia mocy, % Czas budowy, la Czas eksploaacji, la % 58,53 85,77 65,18 62,07 96,74 410,81 LCOE, $/MWh 10% 98,75 92,11 80,05 89,95 137,16 616,55 EJ elekrowia jądrowa, W elekrowia wiarowa a lądzie, PV elekrowia słoecza foowolaicza Daje się zauważyć pewe zróżicowaie regioale daych wejściowych i wyikowych jedoskowych koszów wywarzaia. Podobych aaliz wykoao już a świecie wiele. Jedą z ich była, omówioa wcześiej, aaliza wykoaa dla Komisji Europejskiej [2]. Wyiki uzyskae dla elekrowi jądrowych, będących przedmioem wielu korowersji, zesawioo a rys. 4. Rys. 2. Jedoskowe koszy wywarzaia w krajach OECD wg IEA/EA [1, 5]

8 Rys. 3. Jedoskowe koszy wywarzaia wg IEA/EA w ujęciu regioalym przy sopie dyskoa 5% [1, 5] Rys. 4. Jedoskowe koszy wywarzaia w elekrowiach jądrowych wg różych aaliz [1] 6. PODSUMOWAIE Europie porzebe są obecie działaia by dosarczyć eergię w sposób zrówoważoy, pewy i kokurecyjy. Wyzwaia zmia klimau, bezpieczeńswa dosaw eergii i kokurecji są zróżicowae i wymagają głębokich zmia echologii wywarzaia, dosarczaia i wykorzysaia eergii. Jak widać rzy zaprezeowae w arykule meody są w zasadzie spóje a ich wspóle elemey o: ależy uwzględić cały okres życia obieku, obejmujący czas budowy i eksploaacji; koszy powiy obejmować całość poiesioych akładów iwesycyjych (oraz eweuale koszy związae z likwidacją obieku) i koszów eksploaacyjych wraz z koszami oddziaływaia a środowisko.

9 LITERATURA [1] Camero R.: Projeced Coss of Elecriciy Geeraio. OECD/EA [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] Paska J.: Ekoomika w elekroeergeyce. Oficya Wydawicza Poliechiki Warszawskiej. Warszawa [5] Projeced Coss of Geeraig Elecriciy: 2010 Ediio. IEA/EA/OECD. Jue [6] The Cos of Geeraig Elecriciy. Royal Academy of Egieerig. March 2004 [7] Zaporowski B.: Aaliza koszów wywarzaia eergii elekryczej. Poliyka Eergeycza. T. 11, zeszy 1, 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 Paska, prof. dr hab. iż., kierowik Zakładu Elekrowi i Gospodarki Elekroeergeyczej, Poliechika Warszawska, Wydział Elekryczy, ul. Koszykowa 75, Warszawa, Jozef.Paska@ie.pw.edu.pl