ניתוח מקיף של עלויות ייצור חשמל של יחידות ייצור גז טבעי

א. הרכב הליבה של עלויות ייצור חשמל

עלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי משתמשת בעלות החשמל המדורגת לאורך מחזור החיים המלא (LCOE) כאינדיקטור חשבונאי מרכזי, המכסה שלושה מגזרים מרכזיים: עלות דלק, עלות השקעה בבנייה ועלות תפעול ותחזוקה. היחס בין השלושה מראה התפלגות דיפרנציאלית ברורה, שביניהם עלות הדלק שולטת וקובעת ישירות את רמת העלות הכוללת.

(I) עלות דלק: ליבת פרופורציונליות העלות, ההשפעה המשמעותית ביותר מתנודות

עלות הדלק היא החלק הגדול ביותר מעלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי. נתוני חישוב בתעשייה מראים שחלקה מגיע בדרך כלל ל-60%-80%, ויכול לעלות על 80% בסביבות שוק קיצוניות מסוימות, מה שהופך אותה למשתנה הקריטי ביותר המשפיע על תנודות עלויות ייצור החשמל. חשבונאות עלות הדלק תלויה בעיקר במחיר הגז הטבעי (כולל מחיר רכישה ועמלת הולכה וחלוקה) ויעילות ייצור החשמל ליחידה. נוסחת החישוב המרכזית היא: עלות דלק (יואן/קוט"ש) = מחיר יחידת גז טבעי (יואן/מטר מעוקב) ÷ יעילות ייצור החשמל ליחידה (קוט"ש/מטר מעוקב).

בשילוב עם הרמה הנוכחית בתעשייה המרכזית, מחיר הגז הטבעי המקומי הממוצע למפעל הוא כ-2.8 יואן/מטר מעוקב. יעילות ייצור החשמל של יחידות טורבינות גז במחזור משולב (CCGT) טיפוסיות היא כ-5.5-6.0 קוט"ש/מטר מעוקב, התואם לעלות דלק לייצור חשמל ליחידה של כ-0.47-0.51 יואן; אם יאמצו יחידות מנוע בעירה פנימית מבוזרות, יעילות ייצור החשמל היא כ-3.8-4.2 קוט"ש/מטר מעוקב, ועלות הדלק לייצור חשמל ליחידה עולה ל-0.67-0.74 יואן. ראוי לציין שכ-40% מהגז הטבעי המקומי תלוי ביבוא. תנודות במחירי הספוט הבינלאומיים של גז טבעי נוזלי (LNG) ושינויים בדפוסי הייצור, האספקה, האחסון והשיווק של מקורות הגז המקומיים יועברו ישירות לקצה של עלות הדלק. לדוגמה, במהלך העלייה החדה במחירי הספוט של JKM באסיה בשנת 2022, עלות הדלק לייצור חשמל ליחידה של מפעלי חשמל מקומיים המופעלים בגז עלתה פעם על 0.6 יואן, הרבה מעבר לטווח האיזון.

(II) עלות השקעות בבנייה: שיעור יציב של השקעות קבועות, ירידה בסיוע לוקליזציה

עלות השקעה בבנייה היא השקעה קבועה חד פעמית, הכוללת בעיקר רכישת ציוד, הנדסה אזרחית, התקנה והפעלה, רכישת קרקע ועלויות מימון. חלקה בעלות ייצור החשמל לאורך מחזור החיים המלא הוא כ-15%-25%, והגורמים המשפיעים העיקריים הם הרמה הטכנית של הציוד ושיעור המיקום.

מנקודת מבט של רכישת ציוד, טכנולוגיית הליבה של טורבינות גז כבדות נשלטת זה מכבר על ידי ענקיות בינלאומיות, ומחירי הציוד המיובא והרכיבים המרכזיים נותרו גבוהים. עלות ההשקעה הסטטית בקילוואט ליחידה של פרויקט ייצור חשמל במחזור משולב של מיליון קילוואט היא כ-4500-5500 יואן, מתוכם טורבינת הגז ודוד חום הפסולת התומך מהווים כ-45% מסך ההשקעה בציוד. בשנים האחרונות, מפעלים מקומיים האיצו פריצות דרך טכנולוגיות. מפעלים כמו Weichai Power ו-Shanghai Electric הבינו בהדרגה את המיקום של יחידות ייצור גז טבעי בינוניות וקלות ורכיבים מרכזיים, מה שהפחית את עלות הרכישה של ציוד דומה ב-15%-20% בהשוואה למוצרים מיובאים, ובכך הפחיתו ביעילות את עלות ההשקעה הכוללת בבנייה. בנוסף, קיבולת היחידה ותרחישי ההתקנה משפיעים גם הם על עלויות הבנייה. ליחידות קטנות מבוזרות יש מחזורי התקנה קצרים (רק 2-3 חודשים), השקעה נמוכה בהנדסה אזרחית ועלויות השקעה נמוכות יותר בקילוואט ליחידה בהשוואה לתחנות כוח מרכזיות גדולות; למרות שיחידות מחזור משולב גדולות דורשות השקעה ראשונית גבוהה, יש להן יתרונות משמעותיים ביעילות ייצור החשמל והן יכולות להפחית את עלויות ההשקעה ליחידה באמצעות ייצור חשמל בקנה מידה גדול.

(III) עלות תפעול ותחזוקה: השקעה מתמשכת לטווח ארוך, מרחב גדול לאופטימיזציה טכנולוגית

עלות תפעול ותחזוקה היא השקעה מתמשכת לאורך מחזור החיים המלא, הכוללת בעיקר בדיקה ותחזוקה של ציוד, החלפת חלקים, עלות עבודה, צריכת שמן סיכה, טיפול להגנת הסביבה וכו'. חלקה בעלות ייצור החשמל לאורך מחזור החיים המלא הוא כ-5%-10%. מנקודת מבט של הפרקטיקה בתעשייה, ההוצאה העיקרית של עלות תפעול ותחזוקה היא החלפת רכיבים מרכזיים ושירותי תחזוקה, ביניהם עלות התחזוקה הבינונית של טורבינת גז גדולה אחת יכולה להגיע ל-300 מיליון יואן, ועלות ההחלפה של רכיבים מרכזיים גבוהה יחסית.

ליחידות בעלות רמות טכניות שונות יש הבדלים משמעותיים בעלויות התפעול והתחזוקה: למרות שיחידות ייצור בעלות ביצועים גבוהים דורשות השקעה ראשונית גבוהה יותר, צריכת שמן הסיכה שלהן היא רק עשירית מזו של יחידות רגילות, עם מחזורי החלפת שמן ארוכים יותר והסתברות נמוכה יותר לכיבוי כתוצאה מכשל, מה שיכול להפחית ביעילות את עלויות העבודה ואת הפסדי הכיבוי; להיפך, ליחידות מפגרות מבחינה טכנולוגית יש כשלים תכופים, אשר לא רק מגדילים את עלות החלפת החלקים, אלא גם משפיעים על הכנסות ייצור החשמל עקב הכיבוי, ובכך דוחפים בעקיפין את העלות הכוללת. בשנים האחרונות, עם שדרוג טכנולוגיית התפעול והתחזוקה המקומית ויישום מערכות אבחון חכמות, עלויות התפעול והתחזוקה של יחידות ייצור גז טבעי ביתיות ירדו בהדרגה. השיפור בקצב התחזוקה העצמאי של רכיבי הליבה הפחית את עלות ההחלפה ביותר מ-20%, ומרווח התחזוקה הוארך ל-32,000 שעות, מה שדחיס עוד יותר את שטח הוצאות התפעול והתחזוקה.

II. משתנים מרכזיים המשפיעים על עלויות ייצור חשמל

בנוסף למרכיבים המרכזיים הנ"ל, עלויות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי מושפעות גם ממשתנים מרובים כגון מנגנון מחירי הגז, כיוון המדיניות, התפתחות שוק הפחמן, פריסה אזורית ושעות ניצול היחידות, שביניהן ההשפעה רחבת ההיקף של מנגנון מחירי הגז והתפתחות שוק הפחמן היא הנרחבת ביותר.

(א) מנגנון מחירי הגז והבטחת מקור הגז

יציבות מחירי הגז הטבעי ומודלי הרכש קובעים ישירות את מגמת עלויות הדלק, ולאחר מכן משפיעים על עלויות ייצור החשמל הכוללות. כיום, מחיר הגז הטבעי המקומי יצר מנגנון קישור של "מחיר ייחוס + מחיר צף". מחיר הייחוס מקושר למחירי הנפט הגולמי והגז הטבעי הגז (LNG) הבינלאומיים, והמחיר הצף מותאם בהתאם להיצע וביקוש בשוק. תנודות המחירים מועברות ישירות לקצה עלות ייצור החשמל. קיבולת הבטחת מקור הגז משפיעה גם היא על העלויות. באזורי מרכז עומס כמו דלתת נהר היאנגצה ודלתת נהר הפנינה, תחנות קליטת LNG צפופות, רמת החיבור של רשת הצינורות גבוהה, עלות ההולכה וההפצה נמוכה, אספקת מקור הגז יציבה ועלות הדלק ניתנת לשליטה יחסית; בעוד שבאזור הצפון-מערבי, המוגבל על ידי מתקני הפצה של מקורות גז והולכה והפצה, עלות ההולכה וההפצה של הגז הטבעי גבוהה יחסית, מה שמעלה את עלות ייצור החשמל של יחידות הייצור באזור. בנוסף, ארגונים יכולים לנעול את מחירי מקורות הגז על ידי חתימה על הסכמי אספקת גז ארוכי טווח, ובכך להימנע ביעילות מסיכוני עלויות הנגרמים מתנודות במחירי הגז הבינלאומיים.

(II) אוריינטציה של מדיניות ומנגנון שוק

מנגנוני מדיניות משפיעים בעיקר על העלויות הכוללות ורמות ההכנסות של יחידות ייצור גז טבעי באמצעות העברת עלויות ופיצוי הכנסות. בשנים האחרונות, סין קידמה בהדרגה את הרפורמה של מחיר החשמל הדו-חלקי לייצור חשמל מגז טבעי, אשר יושמה לראשונה במחוזות כמו שנגחאי, ג'יאנגסו וגואנגדונג. החזר העלויות הקבועות מובטח באמצעות מחיר הקיבולת, ומחיר האנרגיה מקושר למחיר הגז להעברת עלויות הדלק. ביניהם, גואנגדונג העלתה את מחיר הקיבולת מ-100 יואן/קילוואט/שנה ל-264 יואן/קילוואט/שנה, מה שיכול לכסות 70%-80% מהעלויות הקבועות של הפרויקט, ובכך הקלה ביעילות על בעיית העברת העלויות. במקביל, מדיניות הפיצוי עבור יחידות הפעלה-עצירה מהירות בשוק שירותי העזר שיפרה עוד יותר את מבנה ההכנסות של פרויקטים של חשמל המופעלים בגז. מחיר פיצוי הפיקוח הרציף באזורים מסוימים הגיע ל-0.8 יואן/קילוואט/שעה, שהוא גבוה משמעותית מהכנסות ייצור חשמל קונבנציונלי.

(III) פיתוח שוק פחמן ויתרונות דלי פחמן

עם השיפור המתמיד בשוק המסחר הלאומי בזכויות פליטת פחמן, עלויות הפחמן הופנמו בהדרגה, והפכו לגורם חשוב המשפיע על הכלכלה היחסית של יחידות ייצור גז טבעי. עוצמת פליטת הפחמן הדו-חמצני ליחידה של יחידות ייצור גז טבעי היא כ-50% מזו של חשמל פחמי (כ-380 גרם של CO₂/kWh לעומת כ-820 גרם של CO₂/kWh עבור חשמל פחמי). על רקע עליית מחירי הפחמן, יתרונותיו דלי הפחמן ממשיכים להיות בולטים. מחיר הפחמן המקומי הנוכחי הוא כ-50 יואן/טון של CO₂, והוא צפוי לעלות ל-150-200 יואן/טון עד 2030. אם ניקח לדוגמה יחידה אחת של 600,000 קילוואט עם פליטה שנתית של כ-3 מיליון טון של CO₂, חשמל פחמי יצטרך לשאת בעלויות פחמן נוספות של 450-600 מיליון יואן בשנה באותו זמן, בעוד שאנרגיה המופעלת בגז מהווה רק 40% מזה של חשמל פחמי, ופער העלויות בין חשמל המופעל בגז לחשמל המופעל בפחם יצטמצם עוד יותר. בנוסף, פרויקטים של חשמל המופעל בגז יכולים להשיג הכנסות נוספות על ידי מכירת מכסות פחמן עודפות בעתיד, מה שצפוי להפחית את עלות החשמל המפולסת לאורך מחזור החיים המלא ב-3%-5%.

(IV) שעות ניצול יחידה

שעות ניצול יחידה משפיעות ישירות על אפקט הפחתת העלויות הקבועות. ככל ששעות הניצול גבוהות יותר, כך עלות ייצור החשמל ליחידה נמוכה יותר. שעות הניצול של יחידות ייצור גז טבעי קשורות קשר הדוק לתרחישי היישום: תחנות כוח מרכזיות, כמקורות כוח ויסות שיא, בדרך כלל בעלות שעות ניצול של 2500-3500 שעות; תחנות כוח מבוזרות, הקרובות לדרישת העומס הסופי של פארקים תעשייתיים ומרכזי נתונים, יכולות להגיע לשעות ניצול של 3500-4500 שעות, וניתן להפחית את עלות ייצור החשמל ליחידה ב-0.03-0.05 יואן/קוט"ש. אם שעות הניצול הן פחות מ-2000 שעות, לא ניתן להפחית את העלויות הקבועות ביעילות, מה שיוביל לעלייה משמעותית בעלות ייצור החשמל הכוללת ואף להפסדים.

ג. מצב עלויות נוכחי בתעשייה

בשילוב עם נתוני התעשייה הנוכחיים, תחת תרחיש ייחוס של מחיר גז טבעי של 2.8 יואן/מטר מעוקב, שעות ניצול של 3000 שעות ומחיר פחמן של 50 יואן/טון CO₂, עלות החשמל המפולסת לאורך מחזור החיים המלא של פרויקטים טיפוסיים של טורבינות גז במחזור משולב (CCGT) היא כ-0.52-0.60 יואן/קוט"ש, מעט גבוה יותר מזה של חשמל המופעל על ידי פחם (כ-0.45-0.50 יואן/קוט"ש), אך נמוך משמעותית מהעלות הכוללת של אנרגיה מתחדשת עם אגירת אנרגיה (כ-0.65-0.80 יואן/קוט"ש).

מנקודת מבט של הבדלים אזוריים, בזכות אספקת גז יציבה, תמיכה משופרת במדיניות וקבלת מחיר פחמן גבוה, ניתן לשלוט בעלות החשמל המפולסת לאורך מחזור החיים המלא של תחנות כוח המופעלות בגז באזורי מרכז עומס כמו דלתת נהר היאנגצה ודלתת נהר הפנינה על 0.45-0.52 יואן/קוט"ש, שיש לה בסיס כלכלי לתחרות עם אנרגיה המופעלת בפחם; ביניהם, כפיילוט לסחר בפחמן, מחיר הפחמן הממוצע של גואנגדונג בשנת 2024 הגיע ל-95 יואן/טון, בשילוב עם מנגנון פיצוי הקיבולת, יתרון העלות בולט יותר. באזור הצפון-מערבי, המוגבל על ידי ערבות מקור גז ועלויות הולכה והפצה, עלות ייצור החשמל ליחידה גבוהה בדרך כלל מ-0.60 יואן/קוט"ש, וכלכלת הפרויקט חלשה.

מנקודת מבט של התעשייה בכללותה, עלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי מראה מגמת אופטימיזציה של "נמוכה בטווח הקצר ומשתפרת בטווח הארוך": בטווח הקצר, עקב מחירי גז גבוהים ושעות ניצול נמוכות באזורים מסוימים, מרחב הרווח מוגבל; בטווח הבינוני והארוך, עם גיוון מקורות הגז, מיקום הציוד, עליית מחירי הפחמן ושיפור מנגנוני המדיניות, העלות תרד בהדרגה. הצפי הוא שעד שנת 2030, שיעור התשואה הפנימי (IRR) של פרויקטים יעילים של ייצור חשמל המופעלים בגז עם יכולות ניהול נכסי פחמן יהיה יציב בטווח של 6%-8%.

IV. כיוונים מרכזיים לאופטימיזציה של עלויות

בשילוב עם הרכב העלויות וגורמי ההשפעה, אופטימיזציה של עלויות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי צריכה להתמקד בארבע הליבות של "שליטה בדלק, צמצום השקעות, אופטימיזציה של תפעול ותחזוקה, והנאה ממדיניות", ולהבין את הפחתת העלויות המקיפות באופן מתמשך באמצעות חדשנות טכנולוגית, שילוב משאבים וחיבור מדיניות.

ראשית, ייצוב אספקת מקורות הגז ושליטה בעלויות הדלק. חיזוק שיתוף הפעולה עם ספקי גז טבעי מקומיים גדולים, חתימה על הסכמי אספקת גז ארוכי טווח כדי לקבע את מחירי מקורות הגז; קידום פריסה מגוונת של מקורות גז, הסתמכות על הגדלת ייצור גז מפצלי עץ מקומי ושיפור הסכמים ארוכי טווח של יבוא גז טבעי נוזלי (LNG) כדי להפחית את התלות במחירי גז ספוט בינלאומיים; במקביל, אופטימיזציה של מערכת הבעירה של היחידות, שיפור יעילות ייצור החשמל והפחתת צריכת הדלק ליחידת ייצור חשמל.

שנית, לקדם לוקליזציה של ציוד ולהפחית השקעות בבנייה. להגדיל באופן רציף את ההשקעה במחקר ופיתוח טכנולוגיות ליבה, לפרוץ את צוואר הבקבוק של לוקליזציה של רכיבים מרכזיים של טורבינות גז כבדות, ולהפחית עוד יותר את עלויות רכישת הציוד; לייעל את תהליכי תכנון והתקנה של הפרויקט, לקצר את מחזור הבנייה, ולקצר את עלויות המימון ואת השקעות בהנדסה אזרחית; לבחור באופן סביר את קיבולת היחידה בהתאם לתרחישי היישום כדי להשיג איזון בין השקעה ליעילות.

שלישית, שדרוג מודל התפעול והתחזוקה וצמצום עלויות התפעול והתחזוקה. בניית פלטפורמת אבחון חכמה, הסתמכות על ביג דאטה וטכנולוגיית 5G כדי לממש התרעה מוקדמת מדויקת על מצב בריאות הציוד, וקידום השינוי של מודל התפעול והתחזוקה מ"תחזוקה פסיבית" ל"התרעה מוקדמת אקטיבית"; קידום לוקליזציה של טכנולוגיית תפעול ותחזוקה, הקמת צוות תפעול ותחזוקה מקצועי, שיפור יכולת התחזוקה העצמאית של רכיבי ליבה, והפחתת עלויות תחזוקה והחלפת חלקים; בחירת יחידות בעלות ביצועים גבוהים כדי להפחית את ההסתברות לכשל, כיבוי וצריכת חומרים מתכלים.

רביעית, יש להתחבר בצורה מדויקת למדיניות ולנצל הכנסות נוספות. יש להגיב באופן פעיל למדיניות כגון פיצוי דו-חלקי על מחיר החשמל ופיצוי ויסות שיא, ולשאוף לתמיכה בהעברת עלויות ופיצוי הכנסות; לתכנן באופן יזום את מערכת ניהול נכסי הפחמן, לנצל באופן מלא את מנגנון שוק הפחמן כדי להשיג הכנסות נוספות על ידי מכירת מכסות פחמן עודפות והשתתפות במכשירים פיננסיים של פחמן, ולבצע אופטימיזציה נוספת של מבנה העלויות; לקדם את הפריסה המשלימה הרב-אנרגטית "גז-פוטו-וולטאי-מימן", לשפר את שעות ניצול היחידות ולקצר עלויות קבועות.

ה. סיכום

עלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי מתמקדת בעלות הדלק, הנתמכת על ידי השקעות בבנייה ועלויות תפעול ותחזוקה, ומושפעת במשותף מגורמים רבים כגון מחיר הגז, מדיניות, שוק הפחמן והפריסה האזורית. הכלכלה שלה תלויה לא רק ברמה הטכנית שלה וביכולת הניהול שלה, אלא גם בקישור המעמיק של דפוס שוק האנרגיה ובכיוון המדיניות. כיום, למרות שעלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי גבוהה במקצת מזו של אנרגיה פחמית, עם התקדמות מטרת "הפחמן הכפול", עליית מחירי הפחמן ופריצת הדרך בלוקליזציה של ציוד, יתרונותיה דלי הפחמן והיתרונות הכלכליים שלה יבלטו בהדרגה.

בעתיד, עם השיפור המתמיד של מערכת ייצור, אספקה, אחסון ושיווק גז טבעי והעמקת הרפורמה בשוק החשמל ובשוק הפחמן, עלות ייצור החשמל של יחידות ייצור גז טבעי תעבור אופטימיזציה בהדרגה, ותהפוך לתמיכה חשובה בחיבור אנרגיה מתחדשת בעלת שיעור גבוה וביטחון אנרגטי. עבור מפעלים בתעשייה, יש צורך להבין במדויק את הגורמים המשפיעים על העלויות, להתמקד בכיווני אופטימיזציה מרכזיים, ולהפחית באופן רציף את עלות ייצור החשמל הכוללת באמצעות חדשנות טכנולוגית, שילוב משאבים וחיבור מדיניות, לשפר את התחרותיות בשוק של יחידות ייצור גז טבעי, ולסייע בבניית מערכת חשמל חדשה ובטרנספורמציה של מבנה האנרגיה.