如今，太陽能和風能已經成為電網脫碳的支柱。彭博新能源財經的分析顯示，在電池的配合下，此類清潔能源發(fā)電容量有潛力幫助實現(xiàn)總發(fā)電量的70-80％脫碳。然而，對于有志于實現(xiàn)接近凈零排放的國家來說，這還不夠。因此，各類使用低碳技術的可調度電源開始登上舞臺，以滿足清潔能源不足時的用電需求。本文從成本競爭力的角度對該領域中的三位“種子選手”進行了對比：氫能（hydrogen）、碳捕獲和封存（CCS）以及小型模塊化核反應堆（SMR）技術。
目前，全球燃氫電廠的平均LCOE基準為363美元/MWh（假設利用小時容量因子為55％）。此估值基于如下條件：氫氣產自使用可再生能源供電的電解槽；采用巖洞存儲方式且使用燃氣輪機。
2021年，配備碳捕獲和封存（CCS）技術燃煤電廠的全球平均LCOE基準為289美元/MWh，燃氣電廠則為250美元/MWh。此值基于如下條件：發(fā)電廠的整體容量因子為55％；Capex資本支出水平為450萬美元/MW，包含捕集系統(tǒng)的成本，但不包括CO2的運輸和儲存成本。這種資本支出水平比如今全球成本最低的CCS電廠（即位于美國德克薩斯州的Petra Nova項目）還要低35%。彭博新能源財經認為，實現(xiàn)這一目標的方法包括：優(yōu)化現(xiàn)有設備設計、擴大項目規(guī)模、建設配備燃燒后碳捕獲系統(tǒng)的下一代火電廠。
小型模塊化核反應堆（SMR）電廠指擁有多個小型反應堆（低于300MW）產生蒸汽推動輪機發(fā)電的電廠。目前全球只有少數(shù)SMR項目在建，其中包括位于阿根廷的Carem SMR項目（25MW）。我們估計，該項目的資本支出水平將達到2,400-2,800萬美元/MW，高于最初預算的1,800萬美元/MW。Carem發(fā)電廠在容量因子為55％時的LCOE預計為354美元/MWh，在不間斷運行時的LCOE則為240美元/MWh。
在本文介紹的三種技術中，配有CCS技術的電廠是目前LCOE最低的選擇。CCS系統(tǒng)在化石燃料及發(fā)電廠資本支出低廉的情況下對LCOE的影響最為明顯。在天然氣價格便宜的美國，燃氣發(fā)電廠是否配備CCS技術的LCOE對比可以達到156美元/MWh與36美元/MWh的差距。在中國，因為目前燃煤電廠的建設成本低至50萬美元/MW，使用CCS技術的煤電廠可達到133美元/MWh的LCOE，而不使用CCS技術時的LCOE則為61美元/MWh左右。
從調峰電源來說，假設其利用小時容量因子為10％，則燃料費用在發(fā)電容量的完整使用壽命中僅占一小部分成本。因此，降低LCOE的關鍵不在于燃料，而在于降低資本支出。在本文介紹的三種技術中，使用開放循環(huán)輪機的燃氫發(fā)電廠可實現(xiàn)的資本支出最低，為78-94萬美元/MW。對比之下，搭配CCS的燃煤和燃氣電廠的資本支出為500萬美元/MW，SMR電廠更是達到2,400萬美元/MW。因此，2021年，調峰情況下燃氫電廠的LCOE基準為623美元/MWh，遠低于搭配CCS的開放循環(huán)燃氣電廠的895美元/MWh。然而，這一水平仍比建造和運營2.5小時電池存儲項目的成本（220美元/MWh）高出三倍，更不用說無CCS的開放循環(huán)燃氣電廠的全球平均LCOE可低至174美元/MWh。
為了促進電力領域的持續(xù)脫碳，這三種技術必須首先顯著降低成本，讓用戶負擔得起，才有機會考慮與傳統(tǒng)發(fā)電機組競爭。這意味著，對于燃氫電廠來說，使用電解槽制氫的燃料成本必須從目前估計的約2.9-4.2美元/kg（22-31美元/MMBtu）下降至1.0美元/kg（7.4美元/MMBtu）以下。電廠還需要廣泛采用能夠充分燃燒降低NOX排放的新一代燃氫渦輪機組。假設2030年累計建設裝機量達到30GW，燃氫電廠的LCOE將在2030年下降至133-236美元/MWh，到2050年下降至82-134美元/MWh（均假設容量因子為55%）。
搭配CCS的發(fā)電廠必須將資本支出降低至Petra Nova項目的一半，即達到約300-350萬美元/MW，主要途徑包括提高設備的標準化和規(guī)?；Ｓ捎贑CS在許多行業(yè)均有應用，因此電力應用也可從中獲益。假設2030年CCS發(fā)電廠的累積建設規(guī)模達30GW，則未搭配CCS的燃煤和燃氣電廠的LCOE將在2030年達到64-198美元/MWh，到2050年達到69-212美元/MWh。
SMR技術必須提高規(guī)模以降低小型反應器裝置的制造成本。供應商的目標是將SMR電廠的資本支出水平從目前的2400萬美元/MW降低至400到500萬美元/MW。為了實現(xiàn)這一目標，累計建設容量缺口仍為幾十GW。由于大多數(shù)項目預計不會在21世紀20年代前實現(xiàn)商業(yè)化，因此這一目標可能很難在21世紀30年代中期前成為現(xiàn)實。一旦實現(xiàn)資本支出目標，SMR電廠的LCOE可能會降至86美元/MWh（假設容量因子為55％）。
本文中使用的所有數(shù)據正式用戶均可見BNEF項目財務模型：EPVAL 9.1
一組數(shù)據
363美元/MWh
2021年燃氫電廠的全球平準化度電成本（LCOE，假設利用小時容量因子為55%）
289美元/MWh
2021年搭配CCS技術的常規(guī)燃煤電廠的全球LCOE值
354美元/MWh
首個小型模塊化核反應堆發(fā)電站的LCOE值估計
