本文由西澳大学和澳大利亚城市设计研究中心的副教授比尔·格雷斯撰写,最初于2024年7月15日发表在《对话》杂志上。
在可再生能源出现之前,燃煤发电厂每天24小时不间断地发电(并排放碳)。但现在,这种“始终在线”的基荷电力已不再是必要或商业上可行的。
这是联盟政府提出的核战略存在缺陷的众多原因之一。即使核能很便宜(但实际上并不便宜),它也将是最不适合的能源选择。
为什么呢?因为世界已经改变了。电网的绿色化意味着我们需要更多的灵活性。只要我们有足够的储能(电池、抽水蓄能和其他技术)以及可以快速开启和关闭以填补空白的能源(如天然气或(最终)氢气),太阳能和风能就能承担重任。
在澳大利亚让核能发挥作用的唯一方法是关闭廉价的可再生能源。停止从屋顶太阳能系统出口电力。忘记补贴电价吧。该系统必须首先调用基荷核能,否则该计划毫无意义。而且,为了在10-15年内为核能腾出空间,你现在必须让煤炭在财务上变得可行。
我们作为客户支付的电价是零售商为从发电商那里获得能源而支付的批发价格加上运输成本(输电和配电)的函数。
为了比较核能与其他能源的成本,我们需要更仔细地查看每个发电机的资本和运营成本。
就资本成本而言,市场运营商和大多数能源分析师都会参考CSIRO的GenCost报告。该报告发现,传统核电站的建设成本比燃煤电厂高出40%,是陆上风电的2.5倍,是大型太阳能的5倍。
运营成本反映了固定成本(如维护)和可变成本(如燃料)。发电厂运行时间越短,每兆瓦时(MWh)产出的资本和运营成本就越高。
煤炭和核能都可以在大约90%的时间内以满负荷运行,而风能和太阳能则只能在部分时间内以满负荷运行。因此,最好根据一年内实际产生的能量来比较年度运营成本。即使在这个基础上,陆上风电和太阳能的运营成本也低于煤炭或天然气,主要是因为没有燃料成本。
核电站极其复杂,其维护和管理成本是陆上风电和大型太阳能的五倍左右。这还不包括拆除工厂的高昂成本,或在其使用过程中处理和处置用过的燃料和废物。
到目前为止,这一分析假设所有发电厂都以最佳容量运行。但现实世界并非如此。
市场运营商需要根据客户需求供应电力,他们通过调度当时最便宜的可用形式来实现这一点。
这就是陆上风电和太阳能(在可用时)。然而,电网对电力的需求也深受客户如何使用屋顶太阳能来满足自身需求的影响。
南澳大利亚拥有大量的屋顶太阳能以及大规模的陆上风电和太阳能发电厂。只需看看今年7月6日南澳大利亚客户每小时的电力供应情况。
在冬季中旬的这一天,私人屋顶太阳能将中午时分的电力需求减少了一半以上。可再生能源(主要是风能)几乎满足了电网的全部电力需求。一小部分电力由燃气轮机(它们不是基荷发电机)和电池提供。没有从其他州进口煤炭或天然气发电。
南澳大利亚约三分之一的家庭拥有屋顶太阳能。随着采用率的增长,电网总需求将继续下降。
南澳大利亚是第一个在2021年10月看到电网需求降至零以下的州。
在西澳大利亚的西南部,市场运营商预测未来几年电网负荷将变为负值,这是我在十年前就预测到的。
随着基荷发电的使用越来越少,每兆瓦时的成本越来越高,竞争力和商业可行性也越来越低。这是燃煤发电厂关闭和基荷发电变得多余的主要原因。
南澳大利亚是澳大利亚未来几年整个国家的预兆。如果煤炭在未来没有商业可行性,那么当核能成本更高时,它怎么可能具有商业可行性呢?
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根据智能能源委员会的分析,联盟党提议的七座核反应堆到2050年只能满足澳大利亚3.7%的电力需求。
然而,即使到2040年核能能成为能源组合中的一个重要组成部分(在最乐观的情况下),它也无法与已经安装在屋顶和网络中的可再生能源兼容。
这是因为核电站的电力上调或下调能力非常有限。因此,如果它们一直处于开启状态,就必须关闭其他能源。唯一的解决方案将是“削减”(关闭)廉价的可再生能源,包括屋顶太阳能的出口。
为了在未来让核能成为重要的能源来源,澳大利亚现在就必须开始为基荷发电腾出更多空间。现有的燃煤发电机必须实现财务可行,以便能够继续运营,直到最终被核能取代。
与此同时,可再生能源发电机和屋顶太阳能出口将不得不被禁止向电网供电,或在政府对煤炭和天然气工厂的补贴下经济上受到打击。这两种情况的结果当然都是成本上升和排放增加。
市场运营商针对国家电力市场的综合系统计划与我对西澳电网的分析相一致。即,从成本和排放的角度来看,最佳的能源解决方案是以下组合:
可再生能源发电(主要是风能和太阳能)
抽水蓄能和电池储能
少量天然气,最终由氢气替代,以填补空白。
澳大利亚既没有空间,也没有必要发展核能。
格雷斯教授是一名独立的可持续性顾问、研究员和咨询师。他是政策发展中心研究委员会的成员。