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糾結的比較：再生能源與化石燃料
作者：Tyler
Durden 2024年8月23日星期五
-下午
06:30
由諾曼羅傑斯 (Norman Rogers)
透過
RealClearEnergy撰寫
我們常被告知，風能和太陽能即使不便宜，至少與化石燃料有成本競爭力。大錯特錯了！與天然氣等能源相比，風能或太陽能每兆瓦時的成本大約高出五倍。
https://www.fivedoves.com/letters/aug2024/fay825-6.htm
https://www.zerohedge.com/energy/tangled-comparisons-renewables-versus-fossil-fuels
我們被告知風能和太陽能將拯救我們免受氣候災難。如果氣候災難迫在眉睫，唯一能拯救我們的就是核能。風能和太陽能是減少二氧化碳排放的極其昂貴的方法。建造的風能和太陽能越多，去除二氧化碳的成本就會不成比例地增加。
美國在風能和太陽能上浪費了1.5兆美元，而我們的電力只有10%多一點來自風能和太陽能。
化石燃料並不髒。現代天然瓦斯或煤炭工廠在環境上是原始的。二氧化碳不是污染物，而是綠化地球的空中植物食物。二氧化碳讓植物以更少的水份快速生長。
風能或太陽能發電的成本根本不值一提。有人願意為此付出的代價是值得的。這是一個普遍接受的經濟原則。
如果政府要求公用事業公司以一定價格購買一定數量的電力，那就不是自由市場。這就是中央計畫。中央計畫可以發揮作用，但它很少能像自願交換商品和服務一樣有效。中央計畫會造成意想不到的曲折，並常常導致生產力低落。
我將首先討論風能和太陽能在自由市場中的價值，然後討論政府透過補貼和授權進行廣泛干預的效果。
當評論家將風能或太陽能發電的成本與化石燃料發電的成本進行比較時，他們到處都使用LCOE，即均化能源成本。將天然氣的LCOE與風能或太陽能的LCOE進行比較是一個邏輯錯誤。正確的比較是將天然氣的邊際成本與風能或太陽能的LCOE進行比較。在美國，天然氣發電的邊際成本約為每兆瓦時20美元，風能或太陽能的LCOE徘徊在每兆瓦時100美元左右，大約是每兆瓦時的五倍。
LCOE包括建造發電廠成本的攤銷。邊際成本本質上是發電燃料的成本。
在什麼情況下公用事業或電網營運商願意購買風電或太陽能？為了方便討論，我們假設公用事業公司將用風能或太陽能發電取代部分天然氣發電。如果要取代煤電，爭論會是一樣的；如果要取代水電，爭論就會不同。沒有人會用風能或太陽能取代核電，因為核燃料太便宜了。
公用事業公司無法進行完全替代，即廢棄天然氣發電廠並用風能或太陽能發電場取而代之。這是不可能的，因為風能和太陽能不穩定，提供的電力受天氣和每日太陽週期的影響。它們不穩定的性質無法透過電池或抽水蓄能以遠端合理的成本來解決。
當陽光明媚或有風時，公用事業公司將願意減少天然氣發電廠的發電量，並用風能或太陽能發電取代該電力，前提是風能或太陽能發電的價格低於發電的邊際成本。請注意，我說的是邊際成本，而不是平準化電成本。
天然氣工廠的邊際成本幾乎全部是燃料成本。如果天然氣價格為每百萬英熱單位3
美元，且天然氣發電廠是聯合循環發電廠，則發電的邊際成本約為每兆瓦時
20
美元。在不享受廉價天然氣的國家，邊際成本會更高。
如果風能或太陽能發電的成本高於20美元，那麼用風能或太陽能發電代替燃氣發電將是一個賠錢的提議。如果更少，那麼這將是一項有利可圖的努力。在這些條件下，風能或太陽能的價值為每兆瓦時20美元。
天然氣工廠的平準化度電成本包括初始投資攤提準備金。它還取決於工廠的利用率或容量係數。容量係數與天然氣發電的特性關係不大，因為實際公用事業公司會過度配置其發電機容量，以應對尖峰需求和工廠維修的可能性。
風力發電場或太陽能發電場的LCOE幾乎完全是資本成本分攤在發電量上的兆瓦時數，並適當考慮了資金的時間價值。邊際成本接近零，因為產生額外的兆瓦時不需要額外的成本，如果產生較少的兆瓦時，也不會節省任何成本。如果由於電網無法接受所有可用的風能或太陽能而導致發電廠發電量減少，則每兆瓦時的成本會成比例增加。風能或太陽能淹沒電網是一個日益嚴重的問題。
背離自由市場
最重要的政府干預是各州的可再生能源組合法。這些法律定義可再生能源，並設定配額，規定州內多大比例的電力必須來自可再生能源。
在不太複雜的情況下，可再生能源通常被定義為非化石燃料、核能或涉及水壩的水力發電。大部分通過測試的能源都太昂貴或無法擴充。風能和太陽能太昂貴且受制於間歇性，但它們是可擴展的。因此，可再生能源幾乎都是風能或太陽能。有幾個州允許將有水壩的水力發電視為可再生能源。由於最佳地點已被開發，水力發電的可擴展性有限。
再生能源組合法要求購買越來越多的再生電力。例如，加州要求到2030年
60%的電力來自再生能源。
第二重要的政府干預措施是聯邦補貼、稅收減免和稱為稅收股權融資的複雜稅收規定，這些規定補貼風能或太陽能發電場建設成本的約
50%。
強制購買再生電力改變了再生電力市場的性質。如果沒有授權，風能或太陽能發電場的所有者注定會乞求公用事業公司以遠低於發電成本的價格購買電力。農場很快就會破產。但隨著強制要求，公用事業公司正在敲他的門，乞求他們強制購買再生能源，而不考慮價格。再生能源投資組合法將市場從買方市場轉變為賣方市場。
有幾家公司擁有專業知識和財務資源，可以建造價值數十億美元、公用事業規模的風力或太陽能發電場。儘管它們名義上是透過競投電力銷售進行競爭，但卻構成了寡頭壟斷。也就是說，如果市場上有更多的參與者，競爭就不會那麼激烈。
最常見的交易結構是開發商建造風電場並將電力出售給公用事業公司。由於市場向有利於大公司的方向發展，他們能夠要求一份長期合同，稱為購電協議或PPA，通常為期20年，以保證該項目的所有電力以固定價格進入市場。這種長期的市場和價格保證具有巨大的價值。
購電協議是一種補貼，因為透過消除市場風險，農場變得不再像企業，而更像國債。每兆瓦時的價格可以更低，因為較低的報酬率是可行的。風險已被消除。有了有保障的市場，農場就可以向基礎設施基金或退休基金等保守投資者出售。我估計購電協議將所需的回報率從12%降低到8%，從而補貼了三分之一的可再生電力成本。
這項補貼並不是免費的。該公用事業公司透過簽署購電協議承擔了巨額債務和風險。公用事業公司希望在五年或十年內退出購電協議的原因有很多。例如，成本較低的核電。
在再生能源投資組合法和聯邦補貼之間，風能或太陽能發電場大約獲得了66%的補貼。例如，如果風電或太陽能發電的LCOE為每兆瓦時100美元，則補貼後為每兆瓦時33美元。這仍然比20美元的電費還要多。為了縮小差距，公用事業公司必須提高費率，以支付每兆瓦時
13美元的額外費用。最終補貼來自電力客戶。
巨額補貼的理由
第一個理由是減少二氧化碳排放將防止氣候災難。由於幾個原因，這種理由是失敗的。減少美國的二氧化碳排放量收效甚微，因為排放問題發生在亞洲，那裡的排放量不僅使我們相形見絀，而且由於燃煤發電的發展而猛增。
透過風能或太陽能減少二氧化碳排放的成本非常高，每減少一噸二氧化碳就要花費超過
300美元。補貼是去除二氧化碳的成本。由於風能或太陽能的間歇性，將風能或太陽能的發電量增加到50%以上變得越來越困難。碳補償的購買價格低至每噸10美元，但不足以抵消整個電力系統的二氧化碳排放。以合理成本大幅減少排放需要採用核電，而核電通常是再生能源組合法所禁止的。
第二個理由是化石燃料或核燃料將會耗盡。美國境內的化石燃料足夠使用數百年，核燃料也足夠使用數千年。為了預測未來幾個世紀的理論事件而徹底顛覆經濟是不明智的。
第三個理由是化石燃料工廠造成空氣污染，核工廠可能釋放有害輻射。現代煤炭或天然氣工廠對環境是清潔的。核電廠已被數百個運作了數十年的核電廠所證明。最嚴重的事故很容易控制。
最後，大氣中二氧化碳的增加綠化了地球，大幅提高了農業產量。二氧化碳是植物的空中食物。
全國人民何時才能醒悟止血？
諾曼羅傑斯（Norman
Rogers）撰寫有關能量的文章，並且是《愚蠢的能源》一書的作者。更詳細的討論和計算細節位於https://windsolarcon.org。
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