재생 가능 에너지의 비용은 이제 너무 빠르게 하락하여 불과 몇 년 내에 기존 화석 연료보다 지속적으로 저렴한 전력 생산원이 되어야 합니다. 육상 풍력 발전 비용은 2010년 이후로 약 23% 하락한 반면 태양광 발전(PV) 전기 비용은 같은 기간에 73% 하락했습니다.
에너지 부문의 고객을 돕는 데 많은 시간을 할애한 이 기사의 동기는 다음을 조사하는 것입니다.
참고:이 기사에서는 태양광 홈 시스템(SHS), 배터리/저장 기반 애플리케이션, 전기 자동차(EV), 난방 시스템, 바이오 연료 등
2017년에 전 세계 재생 가능 발전 용량은 167GW(기가와트) 증가했으며 전 세계적으로 거의 2,200GW에 도달했습니다. 이를 고려하면 모든 에너지원의 전 세계 총 설치 용량은 약 6,700GW이므로 재생 에너지는 설치된 모든 발전소의 33%를 차지합니다. 그러나 이것이 생성된 모든 에너지의 33%가 재생 가능 자원에서 나온다는 것을 의미하지는 않습니다. 생성된 총 에너지는 용량 계수(CF/CUF) 또는 플랜트 부하 계수(PLF)의 함수이며 일반적으로 석탄 및 가스와 같은 기존 발전소의 경우 더 높습니다. 나중에 용량 계수 및 플랜트 부하 계수에 대해 자세히 설명하겠습니다.
같은 기간 동안 석탄 및 가스 기반 전력의 순 추가는 70GW로 재생 가능 용량 추가의 약 40%였습니다. 태양광 발전(PV)은 2017년에 32% 크게 성장했으며 풍력 에너지는 10% 성장한 반면 석탄 발전 추가는 감소했습니다.
급격한 가격 하락, 기술 개선 및 점점 더 우호적인 정책 환경으로 인해 전 세계 재생 에너지 전환이 빠른 속도로 계속 진행되고 있습니다.
IEA 예측에 따르면 재생 에너지는 2022년까지 43%의 설치 용량 증가(920GW 추가)로 강력한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 또한 풍력과 태양열은 향후 5년 동안 전 세계 재생 가능 용량 증가의 80% 이상을 차지할 것입니다.
재생 가능 에너지는 2040년까지 세계가 새로운 에너지 용량에 투자할 계획인 10조 달러 중 86%를 차지할 것으로 예상됩니다. 중국만 해도 전 세계 재생 가능 용량 성장의 40% 이상과 총 투자의 45%를 책임지고 있습니다. 대기 오염 및 용량 목표에 대한 우려. 이 전략을 보완하는 것은 중국 기업이 전 세계적으로 전체 연간 태양 전지 제조 능력의 약 60%를 차지한다는 사실입니다. 중국의 시장 및 정책 개발은 태양광 PV 수요, 공급 및 가격에 더 넓은 글로벌 영향을 미칠 것입니다.
전력 시장의 이러한 중대한 변화는 2023년까지 태양열 및 육상 풍력이 새로운 미국 가스 발전소와 경제적으로 경쟁력이 있어 2028년까지 이를 능가할 것이라는 것을 의미합니다. 앞으로 2040년까지 태양열 및 풍력은 설치 용량의 거의 50%와 33개 이상을 차지할 것입니다. 발전 비율 - 풍력 4배, 태양광 14배 증가
재생 가능 에너지는 이제 에너지 생성 측면에서 전통적인 에너지 주력인 석탄을 따라잡고 있습니다. 다음은 전력(MW)과 에너지(MWh)의 차이를 이해하는 빠른 방법입니다. 일반적으로 재생 에너지는 기존 발전소보다 용량 계수(CF/CUF) 또는 플랜트 부하 계수(PLF)가 낮습니다. 재생 가능 발전소는 해당 재래식 발전소보다 에너지(또는 MWh)를 적게 생성합니다.
태양광 및 풍력 발전소의 경우 PLF는 일반적으로 15-30% 범위인 반면 석탄 및 가스 발전소의 경우 PLF는 60-90% 범위일 수 있으며 PLF도 최대 95% 달성 가능합니다. 즉, 1MW 재생 발전소 일반적으로 연간 1,750MWh를 생성하는 반면 재래식 플랜트는 일반적으로 연간 7,000MWh를 생성합니다. 이는 엄청난 차이입니다. 재생 가능 에너지 중에서 수력 발전만이 기존 발전 PLF와 경쟁할 수 있으며 일부 수력 발전소는 PLF가 70% 이상입니다.
PLF가 낮더라도 용량 추가 비율은 전 세계적으로 재생 에너지가 이제 가스 플랜트와 동일한 양의 에너지를 생성하는 지점까지 증가했습니다. 또한 2023년까지 석탄과의 격차(17% 격차)를 좁힐 것으로 예상되며 이는 상당한 성과를 나타냅니다.
내가 관찰한 바에 따르면 모듈과 인버터는 유틸리티 규모의 태양광 발전 프로젝트 비용의 약 70%를 차지하며 이 두 가지 구성 요소가 태양광 발전 비용의 하락을 주도하고 있습니다.
모듈(실제 패널)과 인버터가 어떻게 생겼는지, 그리고 태양광 발전소의 맥락에서 그 중요성을 이해하기 위해 저는 Sarah Hwong의 회로도를 참조합니다.
태양광 모듈 및 인버터 가격은 공급 과잉, 유로 및 엔화 약세, 최소 수입 가격 하향 조정 등 다양한 이유로 하락했습니다. 태양광 PV 산업에서 구매자는 가격에 매우 민감하여 장비 공급업체에 지속적인 가격 압박을 가합니다. 태양광 모듈의 세계 평균 판매 가격은 2018년에 약 35% 하락할 것으로 예상됩니다. , 중국 정부가 2018년 6월에 시작된 새로운 정책을 통해 태양열 성장을 축소했기 때문입니다.
풍력 장비 가격 하락의 동인으로는 터빈 및 인버터 가격 하락, 설치 기술 개선, 공급망 관리 개선, 제조업체의 자본 비용 절감 등이 있습니다.
LCOE(평준화 전기 비용)는 에너지의 중요한 지표입니다. 이는 발전소에서 각 MWh의 전기를 생성하는 데 소요되는 전체 비용을 측정합니다(전체 유효 수명 동안). 여기에는 프로젝트 개발, 건설 및 각종 운영 비용이 포함됩니다. 2018년에 우리가 보고 있는 것은 태양광 PV 및 풍력의 LCOE가 이제 화석 연료와 동등하다는 것입니다.
육상 풍력은 $45/MWh로 평균 평준화 비용이 가장 낮습니다. , 유틸리티 규모의 태양광 발전소는 $50/MWh로 크게 뒤처지지 않습니다. . 이에 비해 기존 기술에서 가장 낮은 비용은 가스 복합 사이클 기술로 평균 $60/MWh이고 석탄 발전소는 평균 $102/MWh입니다.
풍력, 태양열 및 지열과 같은 많은 재생 가능 기술은 구축 비용이 저렴하지 않지만 일단 가동되면 연료 비용이 없으며 일반적으로 O&M 비용도 더 낮습니다. 따라서 재생 가능 장비의 장비 비용 하락은 기존 발전원의 장비 비용 하락보다 LCOE에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 연료, 운영 및 유지 관리 비용은 일반적으로 20-25년 동안 인플레이션과 함께 상승하므로 LCOE에 불균형적으로 높은 영향을 미칩니다.
그 결과, 발표된 태양광 PV 및 풍력 발전 구매 계약의 계약 가격은 새로 건설된 가스 및 석탄 발전소의 발전 비용과 점점 비슷하거나 더 낮아집니다. 2017년 LCOE가 2009년의 14%에 불과한 특히 태양열 비용 절감의 효과를 아래에서 확인할 수 있습니다.
풍력과 태양열은 현재 비용 경쟁력이 있고 화석 연료에 비해 상당한 환경적 이점을 제공하지만 그럼에도 불구하고 여전히 "간헐적" 또는 "가변적" 에너지원으로 간주됩니다. 태양이 항상 빛나지 않고 바람이 항상 불지 않습니다.
결과적으로 풍력과 태양열은 기존의 특정 "기저부하" 소스가 시스템에 제공하는 서비스를 완전히 대체할 수 없습니다. 그러나 유틸리티 및 전력 사업자는 이러한 기술이 전력망 전반에 걸쳐 더 많은 가치를 제공할 수 있는 여러 가지 새로운 방법을 발견하고 있습니다.
재생 가능 기술의 다음 혁신은 배터리를 사용하는 저렴하고 확장 가능하며 효율적인 에너지 저장 장치가 될 것입니다. 어떤 의미에서는 발전이 불가능할 때 사용할 에너지를 저장해 둘 수 있는 재생에너지의 성배다. 리튬 이온 배터리 가격은 2014년 이후 절반으로 떨어졌으며 많은 분석가들은 대규모 배터리 공장이 많이 건설되면서 가격이 더 떨어질 것이라고 생각합니다. Elon Musk의 Tesla 및 SolarCity와 같은 회사에서 본 것처럼 배터리 공간 내 혁신과 수직 통합이 빠르게 진행되고 있습니다.
재생 가능 전력 프로젝트는 역사적으로 정부 정책에 의존하여 프로젝트 수익에 대한 지침을 제공하기 위해 생성된 전기에 대해 받게 될 관세(또는 병입 관세)에 대한 확신을 제공했습니다. 정책은 현재 방향을 바꾸고 있으며 많은 국가에서 공공 시설 규모 프로젝트에 대한 장기 PPA(전력 구매 계약)를 통해 정부가 설정한 관세에서 경쟁적인 경매로 이동하고 있습니다.
PPA는 전력 구매자 또는 "오프테이커"(국유 또는 민간 유틸리티 또는 민간 기업)와 발전기 간에 사전 결정된 비용 또는 "관세"로 생성된 전력의 일부 또는 전부를 구매하기로 체결한 계약입니다. 정의된 기간(재생 가능한 맥락에서 일반적으로 20-25년).
2017-22년 재생 가능 용량 확장의 거의 50%는 경쟁적인 PPA 경매에 의해 주도될 것으로 예상됩니다. 이는 2016년의 20%를 약간 상회하는 것입니다. 입찰을 통한 이러한 경쟁력 있는 가격 발견 메커니즘은 전체 가치 사슬에서 비용을 압박하여 더 많은 정부를 위한 비용 효율적인 정책 옵션입니다.
경쟁 심화로 인해 인도, 독일, 터키와 같은 일부 주요 국가에서 태양광 PV 및 풍력 프로젝트에 대한 보수 수준이 단 2년 만에 30-40% 감소했습니다. 신규 건설 프로젝트의 평균 발전 비용은 여전히 더 높지만 풍력 및 태양열에 대한 발표된 경매 가격은 계속 하락했습니다. 2017-22년 기간 동안 전 세계 평균 발전 비용은 유틸리티 규모의 태양광 PV의 경우 약 25%, 육상 풍력의 경우 약 15% 추가 감소할 것으로 예상됩니다.
2017년 경매에서 가장 낮은 관세는 멕시코에서 나왔습니다. 멕시코는 평균 태양열 및 풍력 입찰가가 각각 $20.80/MWh 및 $18.60/MWh였습니다. . 두 수치 모두 세계 기록 최저치로 간주됩니다. 인도에서 태양열 경매는 4년 전 $90-100/MWh에서 현재 $30-40/MWh의 관세를 목격하고 있습니다. 전 세계의 다른 경매와 달리 인도에서 낙찰된 관세는 인플레이션에 연동되지 않기 때문에 실질 가치가 급격히 하락합니다.
에너지 관세가 하락하면 국유 유틸리티 및 정부의 지출이 줄어듭니다. 더 낮은 가격이 최종 소비자(산업, 상업 또는 주거)에게 전가되면 그들에게도 이익이 됩니다. 민간 기업과 같은 최종 소비자도 발전 회사와 직접 PPA를 체결한 경우 혜택을 받습니다.
이제 이러한 관세 인하가 에너지 가치 사슬의 다른 이해 관계자, 즉 발전 회사 및 장비 제조업체에 미치는 영향을 살펴보겠습니다.
관세 인하로 인해 발전 회사는 비용을 조정하고 최적화해야 했습니다. 낮은 장비 조달 비용, 낮은 자금 조달 비용, 규모의 경제는 실제로 프로젝트를 구현하는 능력보다 더 중요합니다. 개발 도상국에서는 개발자가 부담해야 하는 추가적인 위험이 현지 통화 가치 하락, 헤지 비용, 수입 관세 및 세금에 대한 불확실성을 통해 이러한 비용에 추가됩니다.
인용된 일반적인 입찰가는 일반적으로 실제 생산 비용보다 낮습니다. 위에 제시된 데이터에서 태양열 평균 비용은 $50/MWh 범위에 있는 반면 견적 및 낙찰된 입찰가는 현재 $30/MWh 범위 미만입니다. $35-40/MWh의 더 낮은 비용을 허용하더라도 이는 태양광 발전 생산자가 평균 수준에 있음을 의미합니다. 손실 $5-10/MWh 생성 . 전력 생산자가 비용을 절감할 수 있는 다른 방법을 찾도록 하는 것 – 그 중 일부는 20-25년 동안 발전소의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 자세한 기술 사양이 제공되지 않거나 검사 절차가 엄격하지 않은 입찰에서는 다음과 같은 항목의 품질이 좋지 않을 수 있습니다.
모듈 제조에 들어가는 모든 구성 요소(예:셀, 백 시트, 유리, 프레임 등)는 "비용 최적화"될 수 있지만 이러한 수준 이하의 모듈이 20-25년 동안 정격 전력을 생성할지 여부는 여전히 남아 있습니다. 보이다. 모듈에서 셀은 햇빛 에너지에서 전기 에너지로의 변환이 일어나는 곳입니다. 특정 조건에서 섭씨 약 80도의 온도에 도달할 수 있으므로 품질이 낮은 셀은 장기적으로 발전에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
이들의 역할은 모듈에서 생성된 직류(DC)를 그리드에 공급할 수 있는 교류(AC)로 변환하는 것입니다. 태양광 발전 시스템의 핵심을 이루는 회로. 오늘날 사용되는 대부분의 인버터는 10-15년의 수명을 가지며 평균 PPA 기간(즉, 25년) 동안 적어도 한 번은 교체해야 합니다. 그러나 관세 인하와 낮은 O&M 예산으로 인해 인버터는 일반적인 비용 절감 사상자입니다.
모듈 장착 구조라고도 하는 철골 구조는 모든 기상 조건에서 20-25년 동안 모듈을 지탱하는 역할을 합니다. 최신 추세는 MW당 톤(MW당 25MT 미만) 및 두께(1mm 미만) 측면에서 모두 장착 구조에 사용되는 강철의 양을 줄이는 것입니다. 철강은 인플레이션과 관련된 비교적 고가의 부품이므로 건설 예산에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.
일상적인 케이블, 도체 및 접지와 같은 플랜트 비용의 균형은 사소한 항목처럼 보일 수 있지만 중요합니다. 여기서 품질을 타협하면 최적이 아닌 심지어 안전하지 않은 공장이 생길 수 있습니다. 마찬가지로 설치 절차와 관련하여 예산이 낮고 일정이 촉박할 때 엔지니어링 및 설치에 대한 절단이 예상되는 경우
이러한 모든 비용 절감 조치는 플랜트의 전체 생산(PLF 또는 CUF)에 영향을 미치므로 LCOE(생성된 kWh당 계산됨)가 더 높아집니다. 요금이 고정되어 실현률이 낮기 때문에 발전 회사에 악순환이 시작됩니다.
재생 에너지 자산을 개발하는 것은 이제 자금이 넉넉한 대기업만 할 수 있습니다. 나는 크고 작은 여러 태양광 및 풍력 프로젝트 클라이언트에 대한 입찰을 제출할 기회가 있었고 모든 경우에 작은 규모(5MW 미만) 입찰은 큰 프로젝트 규모(50MW 이상)만큼 경쟁력이 없었습니다. 이것은 대규모 프로젝트가 누리는 자연스러운 이점이지만 많은 경우에 50MW 태양광 발전 프로젝트(약 200-250에이커의 인접 토지 필요)를 설정하는 것은 토지의 가용성이나 경제성으로 인해 실현 가능하지 않을 수 있습니다. 참고:태양열 1MW당 4-5에이커의 토지가 필요하며 토지 모양, 지형 및 기타 부지 조건에 따라 증가할 수 있습니다.
대규모 발전소보다 분산 발전에 대한 필요성은 시급하고 오래된 것이지만 낮은 관세는 소규모 발전 장치의 종말을 앞당길 뿐입니다.
널리 퍼진 낮은 입찰가 관세는 재생 에너지의 실제 비용에 대해 "오프테이커"(구매자)의 마음에 비현실적인 기대를 설정했습니다. 국유 기업이든 민간 기업이든 관계없이 발전소의 규모에 관계없이 모든 재생 가능 전력에 대해 최소 견적 입찰가보다 훨씬 더 높은 금액을 지불할 의사가 없습니다. 이것은 다시 비용 절감, 차선의 성능, 더 높은 LCOE 및 발전기의 kWh당 더 높은 손실의 악순환으로 이어집니다.
이로 인해 태양광 발전 산업이 통합되었으며, 주 및 중앙 유틸리티에서 발표한 모든 주요 PPA 계약을 체결한 플레이어는 소수에 불과했습니다. 소규모 플레이어는 빠른 현금 흐름을 위해 비즈니스 모델을 전환하고 EPC(엔지니어링, 조달 및 건설) 모델에 더 집중해야 했지만, 여기에서는 일반적인 관세로 인해 마진이 희박합니다. 대기업들 사이에서도 단위경제 악화에 따른 청산과 정리해고가 잇따르고 있다.
모듈/셀 제조업체는 계속되는 예측 불가능성에 직면하여 전략을 조정해야 했습니다. 중국은 태양광 PV에 대한 전 세계 수요의 40% 이상을 통제하기 때문에 중국에서 내리는 모든 정책 결정은 제조 회사에 심각한 영향을 미칩니다. 2018년 5월 중국 정부는 태양광 발전에 대한 지원 중단을 발표했습니다. 이로 인해 시장의 과잉 공급과 향후 수년간 계속되는 과잉 공급에 대한 두려움이 발생했습니다. 제조업체 이전의 옵션은 다음과 같습니다.
이는 일반적으로 중국 제품이 역사적으로 저렴한 가격으로 해외 시장에 넘쳐나면서 중국 및 해외 제조 공장의 정리해고로 이어집니다.
재생 에너지 비용은 하락했지만 공개된 경매 관세는 해당 에너지를 생성하는 실제 비용을 반영하지 않습니다. 비용과 발전기가 받는 수익 간의 양의 차이는 가치 사슬에 부정적인 영향을 미칩니다. 여기에서 언급했듯이 단위 경제는 항상 중요하며(심지어 재생 에너지에서도) 기업은 이를 무시해야 합니다.
가격 하락을 진전의 예로 축하해서는 안 됩니다. 가격 하락은 지속 가능하고 포괄적이어야 하며 진보적인 재생 가능 에너지 체제를 나타냅니다.