潮流能发电能源成本研究
于汀，李志川
（中海油研究总院，北京100027）
摘要：近年来，潮流能利用的研究与探索仍是可再生能源领城备受关注的课题之一，研究热点更多集中在对潮流能发电装置的研究上，然而潮流能发电成本过高是制约潮流能技术发展发电成本现状进行了分绍，借鉴能源成本（COE）的计算模式，阐述潮流能COE的影吻因素，并 的因素之一.文中以英国MCT公司对该公司前期的几个项目的成本计算为例，对潮流能装置以潮流能为例介绍国外如何推算其开发成本，进而探讨降低能源成本的可能性，为我国海洋能发电产业提供参考.
关键调：潮流能：能源成本：发电装置
StudyonCOEofTidalCurrentPowerGeneration
YU Ting LI Zhi chuan(CNO0C Research Institute Bejing 100027 China)
Abstract: In recent years the research and exploration of tidal current energy utilization is still onethe influencing factors of tidal current energy COE.
of the most important topics in the field of renewable energy those researches are focused on tidalcurrent energy generation device. However the high level generating device cost is the factors that jo d a d o ao u po ua o jo p a areducing enegy cost. This paper takes the cost of MCTs pre project as an example introducs thecurent situation of ower geerution cost references energy ost (COE）puting model explains
Key words; Tidal current energy: Energy costs; Generating device
洲15%的能源需求.若要实现海洋能行业的长期可持续发展，其能源成本必须降至与现有海洋风能发电乃至其他传统发电相同水平，甚至 更低.
0引言
随着对全球变暖、环境污染以及有限的化石能源紧缺等问题的关注，世界各国正在不断加大对可再生能源的发展，海洋能作为一种可再生能源，受到世界很多国家的重视，其资源丰富，开发 前景可观已逐渐被人们认可.在欧洲海洋能协会制定的2050年欧洲海洋能发展路线图中指出，到2050年，欧洲的波浪能和潮流能发电可以满足欧
潮流能由于能流密度大、可预测性强，是目前最具有开发价值和利用前最的海洋能形式之一.世界各国已围绕着潮流能开发利用进行了多种尝试，并涌现出大批形式多样的潮流能发电装置.但是由于目前潮流能开发技术不成熟，潮流能发电的经济效益与陆上风力发电还有一定差距.目前，潮流能开发利用仍需要较高的初始投资，同时运行和维护成本也要比陆上风力发电高出很多.
因此，政策制定者、能源公司及潮流能发电装置开发商必须了解潮流能电场总的成本降低潜力和发告指出，潮流能电场投资成本主要集中在潮流电展趋势，以指导未来工作.文中通过分析技术进步和降低成本的方法，讨论潮流能发电成本降低潜力，以及分析了为了降低成本还需要考虑的潜在的重要因素.
的潮流能电场的建设费用进行了分析，分析报场设施建设及安装方面.
根据分析报告可以看出，安装费用在整个电场建设费用中的占比很大，这主要由于自前还没有建成适合海上水轮机安装的专用船只设备，只能借助于一些改造船只.同海上风电机组一样，目前安装专用船的短缺是导致建设和运行成本高昂的关键因素之一.根据海上风电经验，相比陆上，海洋环境的复杂性对风机的安装和维护都提出了更高要求.因此，潮流能开发同海上风电的商业化开发面临的问题相同，高施工安装费用是 制约行业发展的主要因素，如何降低施工成本是急需解决的难题.国外一些先进的潮流能开发公司已经开始着手这方面的工作.
1潮流能装置成本现状
目前，为了使潮流能利用走向商业化，很多研究学者开始对潮流能的发电成本开始关注，在新能源发电领域，计算潮流能发电成本有三种不同的方法：机组的单位功率成本（成本/MW），机组单位面积成本（成本/单位面积），机组单位发电量成本（成本/kWh）.最简单的计算方法是机组单位功率成本.
维护成本，融资成本，由于迄今还没有商业投人运 一个潮流能电场的成本包括投资成本、运行营的潮流能电场，所以主要是以投资成本和运行维护成本为主.著名的英国MCT公司对该公司前期的几个项目的成本进行了记录，见图1，同时预估了未来项目投资成本情况，从图中可以看出，安装成本在整个项目的建设中，占有很大比重，但是随着项目装机容量的增大，单位装机容量的安装成本和电网连接成本会随之降低.同时也可以看出，当潮流能被规模化开发后，其投资成本与目前海上风电的投资成本相当，据文献[3]统计的我国海上风电项目投资在16000~22000元/kW，而陆上风电的投资成本约8000kw）.
2海洋COE的影响因素
在度量潮流发电机组的经济效益时，一般以单位能量成本（costofenergy，COE），即度电成本，作为评价指标，这样更加直观.顾名思义，机组的度电成本即为机组总成本与年发电量之比.
(1)
其中，1为项目初始投资，R为等额资金回收系数，Cow为年运行维护费用，P为机组的年发电量.
2.1直接影响因素
装置的能量成本，需要包括投资成本和运行成本， 从公式中，我们可以清晰地看出，计算潮流能以及累计发电量，其中资金回收系数也被用来计算未来成本的价值.
设备的投资成本包括装置本身的建造费用，基础建设及配套工程建设，装置的连接方式，安装及项目管理等费用，大多发生在项目的初级阶段；面运行成本，如维护、租金、保险、用海租赁、传输费用等则贯穿整个项目周期，另外还要考虑设备维修维护时产生的拆撤成本.
图1MCT公司单位装机容量发电成本统计与预测
有研究机构根据目前的技术现状对一50MW
表示当累积容量为1MW时的单位成本；0<E500kW）和小装机功率的潮流能装置（<500kW）的LCOE值及趋势曲线.从图中我们可以看到，对于装机容量大于500kW的装置，其总装机功率达到100MW时，LCOE值约为200美金/MWh. 在过去的十年中，随着信息技术的迅猛发展，现代设计方法和现代制造技术成为当前制造学科新产品上市的时间，提高产品质量，并且降低产 研究的热点.其中，由于并行工程能有效地缩短品成本，因此迅速成为现代设计学研究的重点.并行工程强调经济判定与技术设计的集成，要求并行进行经济评价与技术方案的设计.成本估算是产品设计过程中同时考虑技术与经济因素的基础.但是，目前建造完成的潮流能发电装置数量太少，导致潮流能发电装置设计、制造的成本数据缺乏，从而设计信息不完善和不确定，使得并行设计的成本估算难以进行，而且估算结果也不很 风电行业作为新能源的一种，经过多年的发展和积累风力发电成本模型已很成熟，根据风电行业风力发电成本的变化趋势可以预测潮流能发电成本随着发展阶段的变化趋势，如图5所示.从预测的趋势图中可以看出，在批量化生产开发之前，成本会一直上升，面目前潮流能发电装置还 处于商业化的前期. 图3LCOE值与装机功率的关系 3.3创新 降低成本的重要途径之一是创新.创新可以发生在潮流能装置开发利用的任何一环节，也就是说创新贯穿于最初的新概念能源捕获设计到创新性设备布放和操作流程.随着技术发展，当潮流能发电接近商业运行阶段时，创新就会体现在产业化项目短期至中期，如开发创新型的安装方 英国气候变化委员会在一份研究报告中，对不同低碳发电技术成本进行了对比，如图4，从图中可以看出，潮流能的发电成本相对于其他传统发电技术加二氧化碳捕集与存储的技术方式还是要高出很多，这些发电技术的成本和很多因素有关，例如国家政策，化石燃料市场价格，随着潮 图5潮流能发电成本胜势预测 法，以此作为大规模布放的一部分. 4结束语 虽然潮流能发电机的发展以水平轴潮流能发电机形式为主流，但在转子的数量、转子直径和原型机的设计上仍旧百花齐放，近年来星现出了多种多样的潮流能发电装置.较早涉足潮流能开发利用行业的公司现在更专注于兆瓦级装机容量装置及兆瓦级阵列式发电场的开发.大量的数据表 明，装机功率较小的小规模潮流能发电装置及在装置研发的初期阶段，呈现的COE值很高，但随着装机功率向着兆瓦级的推进，技术的成熟与进步，COE值会明显收敛.当装机规模达到100MW时，潮流能发电成本较传统发电模式有很大的竞争力和市场. 借鉴国外潮流能发电装置成本计算的先进方法，结合国内实际情况，推行能源成本估算是海洋能发电装置自主产品创新发展的必然选择.尽管目前海洋能技术发展处于初期阶段，可供参考的资料以及实际运行经验缺乏，已有的能源成本估算同样存在较大的不确定性，但不可否认的是随着新技术的不断发展，更多的经验累积将有助于降低成本.接下来，我们可以深人研究国际上已有的成本建模及成本分析公式，例如丹麦能源成 本模型、美国能源局参考模型、美国国家可再生能源实验室离岸风能模型、英国碳信托模型爱尔兰梅努斯国立大学开发的TEOWEC软件等.通过 对这些现有模型进行分析与总结，提炼出适合潮流能的COE计算通则. 潮流能发电作为可再生能源发电的一种，随着其技术的成熟，规模化生产的开展，政府政策的支持等，其发电成本最终会降低，经济效益具有市场竞争力，并且这一发电方式也会成为传统发电方式的有效补充，并最终部分替代传统发电. 参考文献 [1 ] European Oeean Energy Association . Oeeams of ener- @y Eurpesn Ooan Energy Readmap 2010 - 2050 2010.[2]Fraenkel P. Tidal current energy technologies [J].Marine Current Turbines Lad. Ibis 2006 148 :145 151.[3]文锋，我国海上风电现状及分析[J].新能源进展 2016 02;152 158.[4] Altpeofits C/o Clisoo. Wave and Tidal Energy Market potestial and Busines opportunities. Clixoe SolutinsPvt Ltd. 2011.[5] Patrik S derholm Thomas Sumdqvist. Leaming CurveAnalysis for Energy Technologies: Theoretical and E-concmetric Isses[ R] . Austris 2002. 2009:09 [6] CALLAGHAN J. Future marine energy results of the marine Enrrgy Challenge: Cot petitiveness andgrowth of wave and tidal stream energy. CTC301 [R].London UK ; The Carbon Trust. 2006.[7] KLEIN J. Coemparative Costs of Califomia Central Sta-tion Electricity Generation Technologies. CEC 200 200 9 017 SD[ R]. Sacramento CA USA: Cal-ifomia Enrrgy Commision. 2010:12.[8 ] Intemational Levelised Cost Of Enengy for Oeean Ener- gy Technologies OES 2015.[9] Alice Barms. Costs of Low Carbon Generatien Technol-ogies. Committee on Climate Change Secretariat.2011.
