خلاصه مدیریتی

شرح/ بیان مسئله

تعیین سهم بهینه حامل‌های انرژی در سبد تولید برق کشور، مستلزم در نظر گرفتن جنبه‌های گوناگون ازجمله مزیت‌های راهبردی، امنیت انرژی، اقتصادی، فنی و زیست‌محیطی است. تمرکز صرف بر یک جنبه خاص، می‌تواند منجر به اتخاذ تصمیم‌های نامطلوب و ناپایدار شود. برای مثال، اگر تنها معیار اقتصادی در نظر گرفته شود، ممکن است نیروگاه‌های خورشیدی به عنوان گزینه‌های اصلی انتخاب شوند. در این شرایط، در صورت عدم توجه کافی به محدودیت‌ها و ویژگی‌های فنی شبکه، احداث گسترده این نیروگاه‌ها می‌تواند به کاهش پایداری و قابلیت اطمینان سیستم برق منجر شود. لذا توسعه نیروگاه‌های با تولید پایدار برق، مانند نیروگاه‌های هسته‌ای، در کنار نیروگاه‌های تجدیدپذیر نقش مهمی در پایداری شبکه برق کشور خواهد داشت.

در این گزارش، از میان تمامی مؤلفه‌های مؤثر در طراحی سبد بهینه، صرفاً جنبه اقتصادی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از متداول‌ترین معیارها برای سنجش این مؤلفه‌، شاخص هزینه تراز شده تولید برق (LCOE) است. این شاخص، هزینه متوسط تولید هر واحد کیلووات‌ساعت برق را در طول عمر مفید هر نیروگاه نشان ‌می‌دهد.

نقطه‌نظرات/یافته‌های کلیدی

براساس گزارش‌های مراجع بین‌المللی، هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های تجدیدپذیر در مقایسه با نیروگاه‌هایی نظیر زغال‌سنگ‌سوز و گازی کمتر است. این اختلاف هزینه عمدتاً حاصل دو عامل کلیدی کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه در فناوری‌های تجدیدپذیر طی دهه اخیر و استقلال نیروگاه‌های تجدیدپذیر از نوسانات قیمت حامل‌های انرژی است.

محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق به داده‌های کلیدی مانند هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، عمر نیروگاه، قیمت سوخت، نرخ تنزیل و هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر وابسته ‌است. در این مطالعه، داده‌های مرتبط با هزینه سرمایه، هزینه‌های عملیاتی، قیمت سوخت، ضریب بهره‌برداری و راندمان نیروگاه‌ها از منابع معتبر داخلی و بین‌المللی گردآوری و با وزن‌دهی مناسب، استانداردسازی شده ‌است.

براساس یافته‌های گزارش حاضر، متوسط هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های خورشیدی 2/4 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود که بیش از 78 درصد از این هزینه به سرمایه‌گذاری اولیه اختصاص دارد. متوسط هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های بادی نیز 4/2 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود که بیش از 73 درصد از این هزینه به سرمایه‌گذاری اولیه اختصاص دارد.

متوسط هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی تحت سه سناریوی قیمتی مختلف سوخت بررسی شده ‌است. در قیمت فعلی سوخت تحویلی به نیروگاه‌ها هزینه تراز شده تولید برق 1/7 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود که هزینه سرمایه‌گذاری اولیه با سهم 54 درصدی، بیشترین سهم را در میان هزینه‌ها دارد. با اعمال قیمت سوخت معادل حداکثر تعرفه داخلی گاز، هزینه تراز شده تولید برق 3/5 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت برآورده می‌شود. با فرض قیمت سوخت معادل نرخ صادراتی نیز هزینه تراز شده تولید برق معادل 8/1 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود و حدود ۸۰ درصد از هزینه کل تولید به سوخت مرتبط است.

هزینه تمام‌ شده تولید برق در نیروگاه‌های گازی نیز تحت سه سناریوی متفاوتِ قیمت‌گذاری سوخت تحلیل شده است. با قیمت کنونی سوخت تحویلی به نیروگاه‌های گازی، هزینه تولید برق معادل 2/۲ سنت دلار بر کیلووات‌ساعت برآورد شده است که در آن سهم سرمایه‌گذاری اولیه با ۵۲ درصد از کل هزینه‌ها را به خود اختصاص می‌دهد. با فرض حداکثر تعرفه داخلی گاز به‌عنوان نرخ سوخت، هزینه تولید برق به 4/8 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت افزایش می‌یابد. با فرض قیمت سوخت معادل نرخ صادراتی، هزینه تولید برق نیروگاه‌های گازی 11/4 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده شده ‌است. در این حالت، ۸۲ درصد از کل هزینه‌های تولید برق به سوخت مرتبط است.

هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های هسته‌ای معادل 7/1 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود که هزینه سرمایه‌گذاری اولیه تقریباً 76 درصد از کل هزینه‌ها را شامل می‌شود. هزینه تراز شده تولید هر کیلووات‌ساعت برق در نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز نیز 7/2 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت تخمین زده می‌شود و بیش از 52 درصد از این هزینه به سرمایه‌گذاری اولیه اختصاص می‌یابد.

براساس نتایج به‌دست‌آمده، نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و گازی با قیمت فعلی سوخت تحویلی به نیروگاه‌ها (یارانه‌ای) و همچنین نیروگاه‌های خورشیدی، کمترین هزینه تمام‌ شده تولید برق را دارند. در رده‌های بعدی، نیروگاه‌های بادی، سیکل ترکیبی و گازی با حداکثر تعرفه داخلی گاز قرار دارند. هزینه تولید برق در نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز هم در سطح متوسطی قرار دارد. نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و گازی با قیمت صادراتی سوخت، بیشترین هزینه تراز شده تولید برق را دارند.

جدول 1. خلاصه هزینه تراز شده تولید برق از نیروگاه‌های مختلف

پیشنهاد راهکار تقنینی، نظارتی یا سیاستی

تخصیص سوخت یارانه‌ای به نیروگاه‌های حرارتی، قیمت تولید برق در این نیروگاه‌ها را به‌صورت کاذب کاهش داده است. به‌طوری‌که در شرایط فعلی، امکان رقابت سایر نیروگاه‌ها با نیروگاه‌های حرارتی وجود ندارد. این مسئله باعث وابستگی شدید تولید برق کشور به گاز طبیعی و بروز چالش در امنیت تأمین برق کشور شده ‌است. در صورت اجرای ماده (10) قانون مانع‌زدایی از توسعه صنعت برق، قیمت‌گذاری انرژی به‌تدریج در طول زنجیره تولید، انتقال و توزیع برق حذف، و تمام یارانه‌ها به انتهای زنجیره و قبل از عرضه به مصرف‌کننده منتقل می‌شود. با این رویکرد، تولید برق از منابع مختلف انرژی در کشور به‌حالت رقابتی خواهد رسید. گفتنی است که برنامه اجرایی این ماده در تاریخ 1403/02/09 توسط هیئت وزیران تصویب ‌شده، اما هنوز به مرحله اجرا نرسیده ‌است.

باتوجه‌به مزایای اقتصادی صرفه‌جویی در مصرف گاز و فراورده‌های نفتی و همچنین برای اقتصادی شدن فعالیت سایر نیروگاه‌ها، پیشنهاد می‌شود از سازوکار بازار بهینه‌سازی مصرف انرژی موضوع ماده (46) قانون برنامه هفتم پیشرفت برای ارائه گواهی صرفه‌جویی سوخت به نیروگاه‌های غیرحرارتی استفاده شود.

۱. مقدمه

یکی از چالش‌های فعلی بخش برق کشور وابستگی شدید تولید برق به گاز طبیعی است که امنیت تأمین انرژی کشور را با مخاطره روبه‌رو کرده است. برای رفع این چالش، متنوع‌سازی سبد تولید برق ازطریق توسعه انواع مختلف نیروگاه‌ها (ازجمله نیروگاه‌های تجدیدپذیر، هسته‌ای، زغال‌سنگ‌سوز و...) ضروری است. انتخاب سبد بهینه منابع مختلف تولید برق وابسته به عوامل مختلفی همچون دسترسی به منابع اولیه، محدودیت‌های فنی، مسائل زیست‌محیطی و غیره است. در کنار این عوامل، ارزیابی اقتصادی منابع مختلف تولید برق مهم‌ترین جایگاه را دارد. متداول‌ترین شاخص برای مقایسه هزینه‌های تولید برق در انواع نیروگاه‌ها، شاخص هزینه تراز شده تولید برق LCOE)) است. هزینه تراز شده تولید برق به‌عنوان ابزار تحلیلی مؤثر، این امکان را فراهم می‌کند که هزینه‌های تولید برق در طول عمر مفید نیروگاه‌های مختلف مقایسه و به‌عنوان یکی از معیارهای کلیدی در تصمیم‌گیری‌های سیاستگذاران و سرمایه‌گذاران در پروژه‌های نیروگاهی محسوب می‌شود. ازجمله کاربردهای مهم هزینه تراز شده تولید برق می‌توان به این موارد اشاره کرد:

·   مقایسه فناوری‌های گوناگون تولید برق: این ابزار به کاربران این امکان را می‌دهد که هزینه‌های تولید برق از انواع نیروگاه‌ها را با یکدیگر مقایسه کنند و با در نظر گرفتن شرایط محلی و هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی، بهترین فناوری را انتخاب کنند.

·   بررسی اقتصادی فناوری‌های گوناگون تولید برق: با محاسبه هزینه تراز شده تولید برق می‌توان ارزیابی کرد که آیا یک پروژه توانایی تولید برق با هزینه‌ای رقابتی را دارد یا خیر.

·   تعیین نرخ تعرفه برق: هزینه تراز شده تولید برق می‌تواند به‌عنوان معیاری برای تعیین نرخ تعرفه برق تولید شده از منابع گوناگون به کار رود.

شاخص هزینه تراز شده تولید برق به‌عنوان معیاری ساده، شفاف و قابل مقایسه شناخته می‌شود که فهم آن نیز آسان است، اما درعین‌حال محدودیت‌هایی دارد. تحلیل هزینه تراز شده تولید برق به‌دلیل ماهیت خود نمی‌تواند تمام جوانب را در نظر بگیرد. به‌عبارت‌دیگر، باتوجه‌به اینکه عمر نیروگاه‌ها چندین دهه است، تخمین دقیق تغییرات در هزینه‌های آتی، مانند هزینه سوخت، چالش‌برانگیز است. از دیگر محدودیت‌های این شاخص می‌توان به این موارد اشاره کرد]1[:

·   سادگی: هزینه‌ها را به‌طرز بیش از حد ساده نمایش می‌دهد؛ بنابراین قادر به نمایاندن تمام پیچیدگی‌های اقتصادی یک پروژه نیست. به همین دلیل، برای ارزیابی دقیق سودآوری یک نیروگاه مناسب نیست و برای این منظور لازم است محاسبات مالی انجام شود که تمام درآمدها و هزینه‌ها را با استفاده از مدل جریان نقدی در نظر بگیرد.

·   بی‌توجهی به هزینه‌های غیرمستقیم: برق، مانند هر کالای اقتصادی دیگر، در فرایند تولید خود هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم را به‌همراه دارد. ازجمله هزینه‌های مستقیم سرمایه‌گذاری اولیه، تعمیرات، نگهداری، بهره‌برداری و هزینه سوخت است. ازسوی دیگر، هزینه‌های غیرمستقیم تولید برق شامل آسیب‌های زیست‌محیطی، عوارض بهداشتی، هزینه‌های مرتبط و موارد مشابه است که در محاسبات هزینه تراز شده تولید برق لحاظ نمی‌شود.

·   عدم قطعیت ذاتی: همانند هر پیش‌بینی دیگری، برآورد هزینه تراز شده تولید برق با عدم قطعیت ذاتی همراه است. این عدم قطعیت‌ها شامل احتمال کاهش هزینه‌ها در فناوری‌های جدید، نبود اطمینان درخصوص هزینه‌های آینده شبکه و همچنین قیمت سوخت‌های فسیلی است. برای نمونه، خطرهای مرتبط با عرضه سوخت و نوسانات قیمت نفت و گاز در هزینه تراز شده تولید برق لحاظ نمی‌شود. همچنین، این مدل قادر نیست تغییرات زمانی مانند تغییرات در هزینه‌های عملیاتی را به‌طور دقیق منعکس کند.

·   بی‌توجهی به مزیت‌های انعطاف‌پذیری: یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، نوسانات سرعت باد و تغییرات شدت تابش خورشید است که به‌عنوان پدیده‌های تصادفی شناخته شده، باعث نوسان در توان تولیدی خروجی این نیروگاه‌ها می‌شوند. بنابراین، در نظر گرفتن نیروگاه‌های برق حرارتی یا سیستم‌های ذخیره‌سازی به‌عنوان پشتیبان امری ضروری به‌شمار می‌آید. این موضوع به‌معنای تحمیل هزینه‌های اضافی است که در هزینه تراز شده تولید برق خورشیدی یا بادی در نظر گرفته نمی‌شود.

باوجود تمام محدودیت‌های ذکر شده، هزینه تراز شده تولید برق به‌عنوان یک روش مقایسه‌ای، کارآمد و ارزشمند شناخته می‌شود. به‌دلیل سادگی و شفافیت نسبی آن، این روش امکان مقایسه و تحلیل فناوری‌های مختلف تولید برق از نظر هزینه تراز شده برق را فراهم می‌آورد. در گزارش حاضر، پس‌از بررسی مطالعات بین‌المللی درزمینه هزینه تراز شده تولید برق منابع مختلف و ذکر روش انجام محاسبات، داده‌ها و فرضیات و داده‌های مورد نیاز برای محاسبه هزینه تراز شده تولید برق تشریح، و در نهایت، نتایج حاصل از محاسبه هزینه تراز شده تولید برق برای نیروگاه‌های مختلف ارائه می‌شود.

2. مطالعه محاسبه هزینه تراز شده تولید برق در مراجع معتبر

تاکنون مطالعات مختلفی درباره محاسبه هزینه تراز شده تولید برق نیروگاه‌های مختلف انجام شده ‌است. برخی نهادهای بین‌المللی، مانند آژانس بین‌المللی انرژی، هزینه‌های تولید برق را محاسبه و منتشر کرده‌اند. باتوجه‌به فرمول محاسبه هزینه تراز شده تولید برق، برخی داده‌های لازم برای محاسبه این شاخص شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، عمر نیروگاه، قیمت سوخت، نرخ تنزیل، میزان انرژی الکتریکی تولیدی و هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر است. چالش اصلی این است که معمولاً این داده‌ها در مکان‌ها و فناوری‌های گوناگون و حتی برای فناوری‌های مشابه در نقاط مختلف، تفاوت دارند. علاوه‌بر این، گاهی برخی از این داده‌ها تحت تأثیر عوامل دیگری قرار دارند. برای نمونه، دو نیروگاه خورشیدی کاملاً مشابه، که در دو کشور مختلف یا حتی در دو نقطه متفاوت از یک کشور قرار دارند، به‌دلیل تفاوت در میزان و شدت تابش، دارای ضریب بهره‌برداری متفاوتی خواهند بود. این تفاوت در ضریب بهره‌برداری منجر به اختلاف در هزینه تراز شده تولید برق این دو نیروگاه می‌شود. به همین دلیل، می‌توان پیش‌بینی کرد که نتایج محاسبات این شاخص در مناطق مختلف جهان متفاوت خواهد بود.

در سال 2020، آژانس بین‌المللی انرژی گزارشی منتشر کرد که در آن هزینه‌های تراز شده برق برای فناوری‌های مختلف را در سطح جهانی مقایسه کرده است ]2[. همچنین، شرکت خدمات مالی و بانکداری لازارد، که در حوزه خدمات سرمایه‌گذاری فعالیت می‌کند، از سال 2009 به‌طور پیوسته و هرساله هزینه‌های تراز شده تولید برق در انواع نیروگاه‌ها را ارائه می‌دهد ]3[. سازمان پژوهشی فراونهوفر آلمان نیز به‌صورت سالیانه گزارش‌هایی را برای محاسبه هزینه برق تراز شده در انواع نیروگاه‌ها در آلمان تهیه می‌کند ]4[. جدول 1 نتایج کلی محاسبه هزینه تراز شده برق را، که توسط شرکت‌ها و سازمان‌های مذکور محاسبه شده است، نشان می‌دهد.

بررسی تطبیقی گزارش‌های مذکور در محاسبات هزینه تراز شده تولید برق نشان‌دهنده تفاوت‌هایی در فروض کلیدی مورد استفاده‌ است. شرکت خدمات مالی و بانکداری لازارد با تمرکز بر تحلیل‌های مالی و شرایط بازار ایالات متحده، هزینه‌ها را در چارچوب واقعیت‌های اقتصادی این منطقه ارزیابی می‌کند. در مقابل، سازمان پژوهشی فراونهوفر آلمان با اتکا به داده‌های فنی و شرایط بومی آلمان، محاسبات خود را برپایه الزامات فنی و اقلیمی این کشور پیش می‌برد. ازسوی دیگر، آژانس بین‌المللی انرژی با گردآوری داده‌های نیروگاه‌های سراسر جهان و در نظر گرفتن سناریوهای متنوع، چشم‌اندازی جهانی از هزینه تراز شده تولید برق ترسیم می‌کند.

شرکت لازارد در محاسبات خود هزینه‌های خارجی مانند مالیات کربن یا آثار زیست‌محیطی را نادیده می‌گیرد و صرفاً هزینه‌های مستقیم تولید برق در بازار آزاد آمریکا را مقایسه می‌کند؛ حال آنکه آژانس بین‌المللی انرژی این عوامل را در محاسبات خود وارد می‌کند. درباره نرخ تنزیل نیز آژانس بین‌المللی انرژی سه سناریوی محاسبات را انجام می‌دهد، ولی فراونهوفر نرخ تنزیل را معادل هزینه متوسط وزنی سرمایه در نظر می‌گیرد که ترکیبی از هزینه استقراض (بهره بانکی) و بازده مورد انتظار سهام‌داران است. این نرخ برای نیروگاه‌های مختلف در یک کشور نیز ممکن است متفاوت باشد. درباره سایر پارامترهای کلیدی نظیر عمر نیروگاه‌ها، هزینه نگهداری و بهره‌برداری نیز اختلافات مشهود است. این ناهمگونی در فروض، به‌طور طبیعی به تفاوت در نتایج نهایی گزارش‌ها انجامیده که در جدول 1 نشان داده شده ‌است. اما به‌طور کلی یافته‌ها حاکی از آن است که هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های تجدیدپذیر (همچون خورشیدی و بادی) و نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، در مقایسه با فناوری‌های متعارف (نظیر زغال‌سنگ و گازی)، از مزیت اقتصادی چشم‌گیری برخوردار است.

جدول 2. شاخص هزینه تراز شده تولید برق برای انواع نیروگاه‌ها در مراجع معتبر جهانی ]2-5[

برخلاف گزارش‌هایی مانند گزارش شرکت لازارد که با انتشار سالیانه هزینه تراز شده تولید برق و تمرکز بر داده‌های به‌روز، روند تغییرات هزینه‌ها و تأثیر مستقیم آن را بر هزینه نهایی تولید برق نیروگاه‌ها آشکار می‌کند، گزارش آژانس بین‌المللی انرژی به‌دلیل ماهیتِ داده‌های خود، که از نیروگاه‌های واقع در کشورهای مختلف و همچنین سال‌های ساخت مختلف گردآوری شده ‌است، بازه‌های بزرگی از هزینه تراز شده تولید برق را ارائه می‌کند. این اختلاف عمدتاً ناشی از تفاوت در پارامترهای کلیدی تأثیرگذار بر محاسبات است. برای مثال، باتوجه‌به شیب تند کاهش هزینه سرمایه اولیه در نیروگاه‌های تجدیدپذیر طی دهه اخیر، داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی، که شامل نیروگاه‌های ساخته‌ شده در بازه‌های زمانی مختلف (از پروژه‌های قدیمی تا جدید) است، نمی‌تواند کاهش هزینه‌های اخیر را به‌خوبی منعکس کند. بنابراین، مقادیر هزینه تراز شده تولید برق برای انواع نیروگاه‌ها، که توسط آژانس بین‌المللی انرژی محاسبه‌ شده است، در بازه‌های بزرگی قرار دارد.

شکل 1 روند تغییرات میانگین رشد سالیانه هزینه تراز شده تولید برق در انواع نیروگاه‌ها را طی بازه زمانی سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۲۴ براساس گزارش‌های شرکت لازارد نمایش می‌دهد [۳]. براساس این داده‌ها، هزینه تولید برق در نیروگاه‌های خورشیدی با کاهش چشمگیر سالیانه 11درصدی از 35/9 سنت بر کیلووات‌ساعت در سال ۲۰۰۹ به 6/1 سنت بر کیلووات‌ساعت در سال ۲۰۲۴ رسیده است. در مقابل، نیروگاه‌های بادی خشکی نیز روندی مشابه با کاهش ۶۳درصدی (حدود ۶ درصد سالیانه) را تجربه کرده‌اند و هزینه تولید برق آنها از 5/13 به 5 سنت بر کیلووات‌ساعت کاهش یافته است. نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با تغییرات محدودتری روبه‌رو بوده‌اند؛ به‌طوری‌که هزینه تولید برق آنها از 8/3 به 7/6 سنت بر کیلووات‌ساعت رسیده که نشان‌دهنده کاهش ناچیز سالیانه 0/5 درصدی است. درحالی‌که فناوری‌های تجدیدپذیر روند کاهشی داشته‌اند، نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز و هسته‌ای با افزایش هزینه مواجه شده‌اند. هزینه تولید برق نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز از 11/1 به 11/8 سنت بر کیلووات‌ساعت (رشد سالیانه 0/4 درصدی) و هزینه نیروگاه‌های هسته‌ای از 12/3 به 18/2 سنت بر کیلووات‌ساعت (رشد سالیانه 2/6 درصدی) افزایش یافته است.

شکل 1. نمودار مقایسه میانگین تغییرات سالیانه هزینه تراز شده تولید برق در انواع نیروگاه‌ها از سال 2009 تا 2022 ]3[

باتوجه به نتایج جدول 1 و شکل 1، هزینه تراز شده تولید برق در نیروگاه‌های تجدیدپذیر (مانند خورشیدی و بادی)، در مقایسه با سایر فناوری‌های تولید برق (نظیر نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز یا گازی) پایین‌تر است. این تفاوت عمدتاً ناشی از عواملی نظیر کاهش چشمگیر هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه در فناوری‌های تجدیدپذیر طی دهه اخیر و عدم وابستگی هزینه‌های عملیاتی نیروگاه‌های تجدیدپذیر به نوسانات قیمت حامل‌های انرژی است.

۳. روش محاسبه هزینه تراز شده تولید برق

شاخص هزینه تراز شده تولید برق نسبت ارزش فعلی خالص کل هزینه‌ها در طول عمر یک نیروگاه به خالص برق تولید شده در همان مدت‌زمان است. برای محاسبه هزینه تراز شده تولید برق، معمولاً از این رابطه استفاده می‌شود که در این روش، هزینه‌ها با نرخ تنزیل به سال پایه منتقل می‌شوند]4[.

باتوجه‌به رابطه ذکر شده، محاسبه هزینه تراز شده تولید برق نیازمند این داده‌هاست:

·  هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه: به هزینه‌های ابتدایی که در فرایند ساخت و راه‌اندازی نیروگاه تا زمان شروع بهره‌برداری آن صرف شده است اشاره دارد (kW/$).

·  هزینه‌های سالیانه یا هزینه‌های تعمیر و نگهداری: به دو بخش قسمت می‌شود:

-    هزینه‌های ثابت مربوط به عملیات تعمیر و نگهداری : هزینه‌های تعمیر و نگهداری که تحت تأثیر تغییرات تولید برق نیروگاه قرار نمی‌گیرند (kW-year/$).

-    هزینه‌های متغیر مربوط به عملیات تعمیر و نگهداری): هزینه‌های نیروگاه که به میزان تولید برق آن وابسته است (مانند هزینه آب مصرفی) (kW/$).

·  هزینه سوخت: این بخش به میزان تولید برق وابسته است (kWh/$).

·  نرخ تنزیل: نرخ تنزیل (درصد) به نرخ بهره‌ای اشاره دارد که برای تنزیل جریان‌های نقدی آینده استفاده می‌شود. نرخ‌های تنزیل پایین به نفع فناوری‌های سرمایه‌بر با هزینه‌های عملیاتی پایین است؛ درحالی‌که نرخ‌های تنزیل بالا به نفع فناوری‌هایی با هزینه سرمایه کم اما هزینه‌های عملیاتی بالاست.

·  طول عمر اقتصادی پروژه: مدت‌زمان سال‌هایی که محاسبات مالی در آن صورت می‌گیرد. طول عمر اقتصادی پروژه معمولاً معادل با عمر تخمینی تجهیزات است.

باتوجه‌به مطالب مطرح‌ شده، عوامل اصلی تأثیرگذار بر هزینه تراز شده تولید برق شامل هزینه‌ها (سرمایه‌ای و سالیانه)، نرخ تنزیل و مقدار برق تولیدی (در کل طول عمر نیروگاه) است.

۴. داده‌ها و فرضیات مورد نیاز برای محاسبه هزینه تراز شده تولید برق

باتوجه‌به فرمول محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق، که در بخش قبل توضیح داده شد، برخی از داده‌های کلیدی مورد نیاز شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری، عمر نیروگاه، قیمت سوخت، نرخ تنزیل و هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر است. چالش اصلی این است که معمولاً این داده‌ها در مکان‌ها و فناوری‌های مختلف متفاوت‌اند. به همین دلیل، استفاده از داده‌های یک مکان برای تخمین هزینه تراز شده تولید برق در مکان دیگر دقت کافی نخواهد داشت. بنابراین، تعمیم برآورد هزینه تراز شده تولید برق انجام شده برای یک کشور و استفاده از آن در مکان‌های دیگر می‌تواند تا حدودی گمراه‌کننده باشد.

در این شرایط، یکی از روش‌های رایج، تعیین مقادیر حداقلی (خوش‌بینانه)، حداکثری (بدبینانه) و همچنین مقادیر واقع‌بینانه برای متغیرهای مورد نیاز در برآورد هزینه تراز شده تولید برق نیروگاه‌های مختلف است. ازاین‌رو، ورودی‌های مربوط به هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر، هزینه سوخت، ضریب بهره‌برداری و راندمان برای محاسبه هزینه تراز شده تولید برق هریک از نیروگاه‌ها از منابع معتبر داخلی و بین‌المللی جمع‌آوری، و پس‌از وزن‌دهی به هریک، مقادیر تعیین شده در جدول 2 برای نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، در جدول 3 برای نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز و در جدول 4 برای نیروگاه‌های سیکل‌ترکیبی و گازی ارائه شده ‌است]2-6[. همچنین مدت‌زمان ساخت و عمر نیروگاه‌ها مبتنی‌بر داده‌های آژانس بین‌المللی انرژی است]5[.

درخصوص نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی، هزینه سوخت با بهره‌گیری از اطلاعات قیمتی گاز طبیعی در کشور و در سه سناریوی متفاوت محاسبه شده است. این سناریوها شامل قیمت سوخت فعلی که به نیروگاه‌ها تحویل داده‌ می‌شود، قیمت سوخت با حداکثر تعرفه داخلی گاز و همچنین قیمت سوخت صادراتی‌اند.

جدول 3. مفروضات کلیدی برای محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق نیروگاه‌های خورشیدی و بادی

مأخذ: محاسبات نگارنده بر اساس مراجع [2-6]

جدول 4. مفروضات کلیدی برای محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز

مأخذ: همان.

جدول 5. مفروضات کلیدی برای محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق نیروگاه‌های گازی و سیکل‌ترکیبی

مأخذ: همان.

همان‌طور که پیش‌تر ذکر شد، شاخص هزینه تراز شده تولید برق در واقع از تجمیع هزینه‌های چهار مؤلفه (هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه سوخت، هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر) شکل گرفته است. برای به‌دست آوردن تصویر واضح‌تری از تأثیر هریک از این مؤلفه‌ها بر هزینه تراز شده تولید برق، در ادامه به تحلیل و بررسی هریک از چهار مؤلفه، براساس داده‌های موجود در جدول‌های 2 تا 4 پرداخته خواهد شد.

4-1. مؤلفه هزینه سرمایه‌گذاری اولیه

سرمایه‌گذاری اولیه یکی از مؤلفه‌های مهم در شاخص هزینه تراز شده تولید برق محسوب می‌شود. در شکل 2، نمودار سرمایه‌گذاری اولیه برای ساخت هر کیلووات از انواع نیروگاه‌های مختلف براساس هزینه‌های واقع‌بینانه (کم به زیاد) مرتب شده است. برای هر نیروگاه علاوه‌بر هزینه سرمایه‌گذاری واقعی، هزینه‌ای حداکثری (هزینه بدبینانه) و هزینه‌ای حداقلی (هزینه خوش‌بینانه) نیز تعیین شده ‌است. همان‌طور که در شکل 2 دیده می‌شود، نیروگاه خورشیدی کمترین هزینه سرمایه‌گذاری اولیه را دارد.

در سال‌های اخیر، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه نیروگاه‌های خورشیدی و بادی به لطف پیشرفت در فناوری‌های ساخت آن، به‌سرعت درحال کاهش است. نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز نسبت به سایر نیروگاه‌ها به سرمایه‌گذاری اولیه بیشتری نیاز دارند. هرچند که این دو نیروگاه به‌دلیل ضریب بهره‌برداری و عمر مفید طولانی خود گزینه‌های جذابی برای تولید برق بار پایه محسوب می‌شوند. همان‌طورکه در شکل 2 نشان داده شده است، تفاوت قابل توجهی بین هزینه‌های حداکثری و حداقلی نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز وجود دارد که به عوامل مختلفی ازجمله نوع تکنولوژی ساخت آنها مرتبط است.

شکل 2. نمودار هزینه سرمایه‌گذاری اولیه در سه سناریوی واقع‌بینانه، خوش‌بینانه و بدبینانه برای ساخت هر کیلووات از انواع نیروگاه‌ها

مأخذ: محاسبات نگارنده.

در شکل 3، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه به‌ازای تولید هر کیلووات‌ساعت برق برای انواع نیروگاه‌ها به‌منظور درک بهتر تأثیر پارامترهای مختلفی مانند ضریب بهره‌برداری، راندمان و عمر نیروگاه‌ها نمایش داده‌ شده ‌است. برای نمونه، در سناریوی واقع‌بینانه، نسبت هزینه سرمایه‌گذاری اولیه برای ساخت هر کیلووات نیروگاه زغال‌سنگ‌سوز به نیروگاه گازی 5/5 برابر است. بااین‌حال، هزینه سرمایه‌گذاری اولیه برای هر کیلووات‌ساعت تولید برق در این دو نوع نیروگاه 3/4 برابر است.

شکل 3. نمودار هزینه سرمایه‌گذاری اولیه به‌ازای هر کیلووات‌ساعت تولید برق در سه سناریوی واقع‌بینانه، خوش‌بینانه و بدبینانه برای نیروگاه‌های مختلف

مأخذ: همان.

4-2. مؤلفه هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر

یکی دیگر از مؤلفه‌های اصلی شاخص هزینه تراز شده تولید برق، هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر است. در شکل 4، نمودار هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر برای تولید هر کیلووات‌ساعت برق در انواع نیروگاه‌ها براساس هزینه‌های واقع‌بینانه که از کم به زیاد مرتب‌ شده، نشان داده شده ‌است.

نیروگاه‌های خورشیدی به‌‌دلیل نبود هزینه‌های عملیاتی متغیر و نیاز به هزینه‌های ثابت کم، کمترین هزینه‌های عملیاتی را دارند. در مقابل، نیروگاه‌های بادی به‌دلیل نیاز به سیستم‌های کنترل و نظارت پیچیده، به نیروی انسانی متخصص احتیاج دارند. همچنین، قرارگیری این نیروگاه‌ها در شرایط محیطی سخت، مانند وزش بادهای شدید، موجب کاهش عمر بسیاری از قطعات می‌شود و نیاز به تعمیرات و بازرسی‌های دوره‌ای را افزایش می‌دهد. به همین دلیل، هزینه‌های عملیاتی این نیروگاه‌ها نسبتاً بالاست. نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز به‌دلیل پیچیدگی و هزینه‌های زیاد تجهیزات و تأسیسات، همچنین نیاز به نیروی کار متخصص، هزینه‌های عملیاتی بالایی را متحمل می‌شوند.

علاوه‌بر نکات ذکر شده، در بسیاری از نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز، برای حذف ناخالصی‌های معدنی و گوگردی از زغال‌سنگ و بهبود راندمان نیروگاه و کاهش خوردگی تجهیزات، شست‌وشوی زغال‌سنگ ضروری است. این فرایند ممکن است هزینه‌های اضافی را به‌همراه داشته باشد؛ به‌طوری‌که این نوع نیروگاه‌ها بالاترین هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر را نسبت به سایر انواع نیروگاه‌ها دارند.

شکل 4. نمودار هزینه عملیاتی ثابت و متغیر به‌ازای هر کیلووات‌ساعت تولید برق در سه سناریوی واقع‌بینانه، خوش‌بینانه و بدبینانه برای نیروگاه‌های مختلف

مأخذ: همان.

4-3. مؤلفه هزینه سوخت

آخرین مؤلفه از هزینه‌های مرتبط با شاخص هزینه تراز شده تولید برق، هزینه سوخت است که برای هر نیروگاه در شکل 5 نمایش داده شده ‌است. نیروگاه‌های خورشیدی و بادی هیچ هزینه‌ای برای تأمین سوخت ندارند. همچنین، نیروگاه‌های هسته‌ای نیز هزینه سوخت کمی دارند، به‌گونه‌ای‌که اگر قیمت کنونی سوختی که به نیروگاه‌های گازی و سیکل‌ترکیبی تحویل داده می‌شود در نظر گرفته نشود، نیروگاه‌های هسته‌ای کمترین هزینه سوخت را نسبت به سایر نیروگاه‌ها دارند. هزینه سوخت نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز تقریباً معادل هزینه سوخت نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی (با در نظر گرفتن هزینه سوخت برابر با حداکثر تعرفه داخلی گاز) است.

شکل 5. نمودار هزینه سوخت به‌ازای هر کیلووات‌ساعت تولید برق در سه سناریوی واقع‌بینانه، خوش‌بینانه و بدبینانه برای نیروگاه‌های مختلف

مأخذ: همان.

۵. نتایج محاسبه هزینه تراز شده برای تولید برق در انواع نیروگاه‌ها

باتوجه‌به ‌روش‌ها و داده‌های ارائه شده در بخش‌های قبلی، هزینه تراز شده تولید برق  برای هر کیلووات‌ساعت شامل چهار مؤلفه اصلی (هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه سوخت و هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر) است. در جدول 5، هزینه تراز شده تولید برق و همچنین سهم هر چهار مؤلفه آن در سه حالت خوش‌بینانه، واقع‌بینانه و بدبینانه ارائه شده ‌است. به‌منظور درک بهتر، در شکل 6 درصد سهم هریک از این هزینه‌ها در هزینه تولید برق مربوط به هر نیروگاه نشان داده ‌شده ‌است.

جدول 6. محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق برای انواع نیروگاه‌ها و سهم مؤلفه‌های اصلی

مأخذ: محاسبات نگارنده.

همان‌طور که در شکل 6 مشخص است، در نیروگاه‌های خورشیدی، بادی، زغال‌سنگ‌سوز و هسته‌ای برای تولید هر کیلووات‌ساعت برق سهم هزینه سرمایه‌گذاری اولیه به سایر هزینه‌ها به‌طور قابل توجهی بیشتر است. اما درزمینه نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی، انتخاب نوع هزینه سوخت (قیمت فعلی سوخت تحویلی به نیروگاه‌ها، قیمت سوخت با حداکثر تعرفه داخلی گاز و قیمت سوخت صادراتی) تأثیر قابل توجهی بر سهم هریک از مؤلفه‌های هزینه در تولید برق دارد. برای نمونه در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، اگر قیمت کنونی سوختی که به نیروگاه‌ها تحویل داده ‌می‌شود مدنظر قرار گیرد، سهم سرمایه‌گذاری اولیه از مجموع هزینه تولید هر کیلووات‌ساعت برق به بیش از 50 درصد افزایش می‌یابد. اما اگر قیمت سوخت صادراتی در نظر گرفته شود، این سهم به کمتر از 10 درصد کاهش پیدا می‌کند و در عوض، بیش از 80 درصد هزینه تولید برق در این نیروگاه‌ها به هزینه سوخت اختصاص می‌یابد.

شکل 6. نمودار سهم هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه سوخت، هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر از کل هزینه تولید هر کیلووات‌ساعت برق برای انواع نیروگاه‌ها

مأخذ: همان.

در شکل 7، نمودار هزینه تراز شده تولید هر کیلووات‌ساعت برق برای انواع نیروگاه‌ها براساس هزینه‌های واقع‌بینانه (از کم به زیاد) مرتب‌ شده است. برای هر نیروگاه، علاوه‌بر هزینه واقع‌بینانه، هزینه تراز شده برق براساس دو سناریوی حداکثری (بدبینانه) و حداقلی (خوش‌بینانه) نیز ارائه شده ‌است. همان‌طورکه در این شکل نشان داده شده است، هزینه‌های تراز شده تولید برق برای هر کیلووات‌ساعت در نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی به‌دلیل تأثیر عمده هزینه‌های سوخت، بسته به قیمت تعیین شده برای سوخت، تفاوت‌های قابل توجهی را نشان می‌دهند؛ به‌نحوی‌‌که کمترین و بیشترین هزینه تراز شده تولید برق مرتبط با این نوع نیروگاه‌ها و تحت‌تأثیر قیمت سوخت است. در نیروگاه‌های هسته‌ای و زغال‌سنگ‌سوز، که هزینه سوخت پایین‌تری دارند، معمولاً نوسانات قیمت سوخت تأثیر چندانی بر عملکرد آنها ندارد. بااین‌حال، این نیروگاه‌ها عمدتاً تحت تأثیر هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه قرار دارند و نوع فناوری ساخت این نیروگاه‌ها تأثیر زیادی بر هزینه تراز شده تولید برق دارد. نیروگاه‌های خورشیدی و بادی هیچ هزینه سوختی ندارند و بیشتر تحت تأثیر هزینه سرمایه‌گذاری اولیه قرار دارند.

شکل 7. نمودار هزینه تراز شده تولید برای هر کیلووات‌ساعت برق در سه سناریوی واقع‌بینانه، خوش‌بینانه و بدبینانه برای انواع نیروگاه‌ها

مأخذ: همان.

6. جمع‌بندی و پیشنهادها

تأمین انرژی، به‌ویژه برق، ازجمله مهم‌ترین پیش‌نیازهای رشد و توسعه اقتصادی به‌شمار می‌آید. باتوجه‌به وابستگی شدید صنعت برق به گاز و همچنین ناترازی گاز، امنیت تأمین انرژی کشور با مخاطره روبه‌رو شده ‌است. برای رفع این چالش، متنوع‌سازی سبد تولید برق ازطریق توسعه انواع مختلف نیروگاه‌ها (ازجمله نیروگاه‌های تجدیدپذیر، هسته‌ای، زغال‌سنگ‌سوز و...) ضروری است. در کنار سایر عوامل، ارزیابی اقتصادی منابع مختلف تولید برق نقش مهمی در انتخاب سبد بهینه نیروگاهی دارد.

هزینه تراز شده تولید برق شاخص کلیدی برای مقایسه اقتصادی انواع مختلف نیروگاه‌هاست. این شاخص هزینه تولید هر کیلووات‌ساعت برق را در طول عمر مفید یک نیروگاه محاسبه می‌کند و به‌عنوان معیاری رایج برای مقایسه هزینه‌های انواع نیروگاه‌ها با یکدیگر استفاده می‌شود. در این گزارش هزینه تولید برق در انواع نیروگاه‌های ازطریق محاسبه شاخص هزینه تراز شده تولید برق مطالعه شده است که نتایج اصلی آن شامل هزینه تراز شده تولید هر کیلووات‌ساعت برق از منابع مختلف است. اعداد حاصل در حالت واقع‌بینانه به این شرح‌اند:

·  نیروگاه خورشیدی 2/38 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت؛

·  نیروگاه بادی 4/17 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت؛

·  نیروگاه سیکل ترکیبی با قیمت سوخت فعلی تحویلی به نیروگاه‌ها 1/72 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت، با قیمت سوخت با حداکثر تعرفه داخلی گاز 3/53 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت و با قیمت سوخت صادراتی 8/11 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت؛

·  نیروگاه گازی با قیمت سوخت فعلی تحویلی به نیروگاه‌ها 2/17 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت، با قیمت سوخت با حداکثر تعرفه داخلی گاز 4/78 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت و با قیمت سوخت صادراتی 11/40 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت؛

·  نیروگاه هسته‌ای 7/05 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت؛

·  نیروگاه زغال‌سنگ‌سوز 7/19 سنت دلار بر کیلووات‌ساعت.

این شاخص متشکل از چندین مؤلفه شامل سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه سوخت، هزینه‌های عملیاتی ثابت و متغیر است. در جدول 6، مقایسه کیفی از شاخص هزینه تراز شده برای تولید هر کیلووات‌ساعت برق در انواع نیروگاه‌ها و مؤلفه‌های اصلی آن ارائه شده ‌است.

جدول 7. مقایسه کیفی شاخص هزینه تراز شده تولید برق و مؤلفه‌های اصلی آن

مأخذ: همان.

تخصیص سوخت یارانه‌ای به نیروگاه‌های حرارتی، قیمت تولید برق در این نیروگاه‌ها را به‌شدت کاهش داده است؛ به‌طوری‌که امکان رقابت سایر نیروگاه‌ها با نیروگاه‌های حرارتی وجود ندارد. این مسئله باعث وابستگی شدید تولید برق به گاز طبیعی و بروز چالش در امنیت تأمین برق کشور شده ‌است. برای بهبود این شرایط این پیشنهادها قابل ارائه است:

·  در میان انواع نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های هسته‌ای با هزینه سرمایه‌گذاری اولیه 5/35 سنت دلار و نیروگاه‌های زغال‌سنگ‌سوز با سرمایه‌گذاری 3/76 سنت دلار برای تولید هر کیلووات‌ساعت برق، بیشترین نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه را دارند. باوجود این، این نیروگاه‌ها عمر مفید طولانی و ضریب بهره‌برداری بالایی دارند که آنها را به گزینه‌ای مناسب برای تأمین بار پایه تبدیل می‌کند. بنابراین، پیشنهاد می‌شود بخشی از بار پایه شبکه از این نوع نیروگاه‌ها تأمین شود.

·  باتوجه‌به اینکه حداکثر تولید برق از نیروگاه‌های خورشیدی همزمان با اوج مصرف در تابستان اتفاق می‌افتد، نیروگاه‌های خورشیدی با سرعت بالای ساخت و هزینه سرمایه‌گذاری اولیه مناسب، گزینه‌ای مناسب برای مدیریت اوج بار در تابستان به‌شمار می‌روند. ازاین‌رو پیشنهاد می‌شود برای کمک به حل ناترازی تابستان توجه ویژه‌ای به توسعه و ساخت این نیروگاه‌ها شود.

·  اجرای ماده (10) قانون مانع‌زدایی از توسعه صنعت برق مبنی‌بر حذف تدریجی قیمت‌گذاری انرژی در طول زنجیره تولید، انتقال و توزیع برق و انتقال تمام یارانه‌ها به انتهای زنجیره، تأثیر بسزایی در بهبود اقتصاد صنعت برق و افزایش رقابت‌پذیری در بخش نیروگاهی دارد. گفتنی است برنامه اجرایی این ماده در تاریخ 1403/02/09 به تصویب هیئت وزیران رسیده، اما تاکنون اجرایی نشده است.

·  از مهم‌ترین چالش‌ها در ایجاد رقابت بین نیروگاه‌های حرارتی با سایر نیروگاه‌ها، تأمین منابع مالی برای توسعه این دسته از نیروگاه‌هاست. باتوجه‌به مزایای اقتصادی صرفه‌جویی در مصرف گاز و فراورده‌های نفتی و همچنین برای اقتصادی شدن فعالیت سایر نیروگاه‌ها پیشنهاد می‌شود از سازوکار بازار بهینه‌سازی مصرف انرژی موضوع ماده (46) قانون برنامه هفتم پیشرفت برای ارائه گواهی صرفه‌جویی سوخت به نیروگاه‌های غیرحرارتی استفاده شود.

·  اگرچه مؤلفه‌های اقتصادی نقش مهمی در توسعه بخش نیروگاهی دارند، به‌منظور توسعه متوازن این بخش لازم است سایر ملاحظات، همچون مزیت‌های راهبردی کشور، مسائل زیست‌محیطی و ملاحظات فنی در تعیین سبد بهینه نیروگاه‌های تولید برق، مورد توجه قرار گیرند.

  جدول 8. پیشنهاد توصیه سیاستی ویژه گزارشات راهبردی/ نظارتی

* تداوم یا تقویت آیتم‌ها یا اقدامات.

** اصلاح رویه‌ها یا ایجاد سازوکارها.