專家調(diào)查預(yù)測(cè) 到2050年風(fēng)電成本將下降37%至49%

《自然·能源》雜志發(fā)表的勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory） Ryan Wiser等人的2020年風(fēng)電成本調(diào)查報(bào)告，是近年來(lái)最讓人樂(lè)觀的風(fēng)電發(fā)展未來(lái)報(bào)告。140位全球風(fēng)電行業(yè)專家們?cè)?020年預(yù)計(jì)，到2050年，陸上和海上風(fēng)電的成本將下降37%~49%,這比2015年預(yù)測(cè)的成本還低了50%。如果新的預(yù)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)，風(fēng)電將在能源供應(yīng)體系中發(fā)揮比之前預(yù)期更大的作用。沒(méi)有比它更激動(dòng)人心的報(bào)告了！

專家調(diào)查預(yù)測(cè)，到2050年風(fēng)電成本將下降37%至49%

過(guò)去五年內(nèi)，風(fēng)電的成本加速降低，遠(yuǎn)超過(guò)專家們?cè)?015年的推斷預(yù)測(cè)。本文展示了針對(duì)風(fēng)電成本調(diào)查的最新結(jié)論，并將其與之前的結(jié)果進(jìn)行比較，同時(shí)討論了早期調(diào)查預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于過(guò)去五年風(fēng)電成本明顯下降，并預(yù)期保持這一趨勢(shì)，專家們?cè)?020年預(yù)計(jì)，到2050年，陸上和海上風(fēng)電的成本將下降37%~49%,這比2015年預(yù)測(cè)的成本低了50%。如果新的預(yù)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)，風(fēng)電將在能源供應(yīng)體系中發(fā)揮比之前預(yù)期更大的作用。綜合考慮兩次調(diào)查（2015、2020），我們認(rèn)為未來(lái)風(fēng)電的成本仍存在著相當(dāng)大的不確定性。文章的結(jié)論說(shuō)明了考慮成本不確定性的重要性，強(qiáng)調(diào)了專家揭示這些不確定性的積極作用和局限性，并為能源系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)者和相關(guān)人員提供了有借鑒意義的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

風(fēng)電作為許多國(guó)家最低成本的電力供應(yīng)和脫碳方式之一，在技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)逐漸成熟（例如，機(jī)組尺寸、工業(yè)化程度、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)）、競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)（例如，通過(guò)引入競(jìng)價(jià)來(lái)采購(gòu)項(xiàng)目）和其他因素（例如，鋼鐵價(jià)格、貸款利率）的推動(dòng)下，全球裝機(jī)量得到了迅速的擴(kuò)張。一開(kāi)始，陸上風(fēng)電推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了成本的降低，但在過(guò)去五年內(nèi)，海上風(fēng)電行業(yè)也逐漸成熟，成本下降速度也得到加快。

雖然近年來(lái)風(fēng)電成本已經(jīng)大幅下降，但未來(lái)在科學(xué)、工程、制造和商業(yè)等方面仍有可能得到創(chuàng)新?，F(xiàn)在正是反思已經(jīng)取得的降本成績(jī)并評(píng)估未來(lái)成本降低可能性的適當(dāng)時(shí)機(jī)，這也將影響風(fēng)電未來(lái)在全球電力供應(yīng)和脫碳領(lǐng)域的角色定位。

通過(guò)對(duì)140位全球風(fēng)電行業(yè)專家的調(diào)查，我們對(duì)未來(lái)風(fēng)電成本降低的規(guī)模、不確定性和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析。專家調(diào)查法（Expert elicitation）利用不同領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，來(lái)展開(kāi)對(duì)未知的或不確定量的預(yù)估。當(dāng)歷史數(shù)據(jù)有限或未來(lái)情況可能與過(guò)去不同時(shí)，這種調(diào)查方式特別有效，因該方法使得未來(lái)的不確定性可以被評(píng)估，而可評(píng)估這一點(diǎn)也許是最重要的。風(fēng)電項(xiàng)目的成本隨著項(xiàng)目本身的情況和時(shí)間的變化極為明顯，不確定的技術(shù)和商業(yè)創(chuàng)新也會(huì)影響其未來(lái)走勢(shì)，所以可以考慮和評(píng)估這些變化和不確定性的方法是有優(yōu)勢(shì)的。大量文獻(xiàn)表明，專家調(diào)查法——這種已經(jīng)被多次應(yīng)用于預(yù)測(cè)能源技術(shù)成本趨勢(shì)的方式，是比較合適風(fēng)電降本預(yù)測(cè)工作的。

其他用來(lái)預(yù)測(cè)成本的方法也各有利弊。在解釋過(guò)去風(fēng)電成本的趨勢(shì)時(shí)，人們廣泛使用的是學(xué)習(xí)曲線法（Learning curves），但當(dāng)將它用于預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)時(shí)，這種方法默認(rèn)未來(lái)趨勢(shì)和過(guò)去一致。工程評(píng)估法（Engineering assessments）則包括了設(shè)計(jì)和成本的建模，但它通常只包含未來(lái)可能性中的一部分，而且受到許多不確定假設(shè)的限制?？稍偕茉错?xiàng)目的競(jìng)價(jià)上網(wǎng)電價(jià)和購(gòu)電協(xié)議（PPA）電價(jià)近來(lái)也成為預(yù)測(cè)未來(lái)成本的方法，但通常只限于預(yù)測(cè)未來(lái)五年時(shí)間。這些方法通常都不能深入發(fā)掘不同成本預(yù)測(cè)的可能性，盡管每種方法都有一定的優(yōu)勢(shì)——學(xué)習(xí)曲線法和競(jìng)價(jià)法可以將經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，工程評(píng)估法在技術(shù)角度的評(píng)估豐富且詳細(xì)。最后，考慮到成本預(yù)測(cè)的復(fù)雜性，每種方法都有自己的適用場(chǎng)景。而且，由于風(fēng)電行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，不斷更新評(píng)估結(jié)果也十分有必要。

2015年，本文作者們?cè)M(jìn)行過(guò)一次類似的全球?qū)＜艺{(diào)查，預(yù)測(cè)表示盡管存在較大的不確定性，風(fēng)電的成本仍有可能大幅降低。正如本文所示，風(fēng)電成本的實(shí)際下降速度甚至比專家們?cè)?015年預(yù)測(cè)的還要快。所以從很多方面來(lái)說(shuō)，進(jìn)行一次新的調(diào)查預(yù)測(cè)很有必要。首先，鑒于風(fēng)電行業(yè)在過(guò)去五年中發(fā)生了重大變化，舊的預(yù)測(cè)亦已過(guò)時(shí)，需要重新進(jìn)行評(píng)估。第二，通過(guò)五年后進(jìn)行相類似預(yù)測(cè)，可評(píng)估兩種趨勢(shì)之間的關(guān)系，并判斷早期預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。本文還探討了可能導(dǎo)致專家低估成本下降的因素，并強(qiáng)調(diào)了專家揭示未來(lái)成本不確定性的積極作用和局限性。研究結(jié)果對(duì)專家調(diào)查的設(shè)計(jì)和執(zhí)行也產(chǎn)生了初步的影響，并對(duì)能源系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)者和規(guī)劃者在成本不確定性的重要性方面提出了見(jiàn)解。第三，雖然作者以前的工作低估了預(yù)測(cè)結(jié)果，但仍然相信專家調(diào)查法是一個(gè)有效的方法。正如文章所述，2015年采用工程評(píng)估法和學(xué)習(xí)曲線法來(lái)完成的成本預(yù)測(cè)，結(jié)果并不比當(dāng)年采用專家調(diào)查法預(yù)測(cè)的結(jié)果更好。同時(shí)，專家調(diào)查法有著其他方法不具備的優(yōu)勢(shì)。最后，雖然大體方法一致，我們還是從2015年的調(diào)查預(yù)測(cè)工作中獲得了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并對(duì)2020年的調(diào)查預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了一些修改。

風(fēng)電專家調(diào)查法

調(diào)查法可以提供有價(jià)值的見(jiàn)解，并作為其他預(yù)測(cè)方法的補(bǔ)充。然而，前提是必須解決影響專家反應(yīng)的各種動(dòng)機(jī)或認(rèn)知偏差。個(gè)人主張或者期望偏差可能會(huì)使專家對(duì)風(fēng)電未來(lái)的看法過(guò)于樂(lè)觀，比如出現(xiàn)錨定效應(yīng)和可得性啟發(fā)法。專家們也可能傾向于依賴于一組共同的知識(shí)來(lái)源（各種研究?jī)?nèi)容或相關(guān)人物），從而導(dǎo)致一定程度的群體思維。還有研究表明，專家們有時(shí)會(huì)低估技術(shù)創(chuàng)新的可能性，或者對(duì)自己的評(píng)估過(guò)于自信，從而導(dǎo)致不確定性邊界變窄，這是不合適的。驗(yàn)證調(diào)查的準(zhǔn)確性和確定不準(zhǔn)確來(lái)源的難度使這些偏差的嚴(yán)重性變得無(wú)法確認(rèn)。我們?cè)谖迥旰筮M(jìn)行一次新的風(fēng)電預(yù)測(cè)，將在這方面提供一些觀點(diǎn)。

這次的專家調(diào)查在范圍、樣本、問(wèn)題和功能性等方面都與上一次調(diào)查基本一致，這樣，在更新2015年調(diào)查結(jié)果的基礎(chǔ)上，還可以將兩次的結(jié)果進(jìn)行比較。這份采用在線自填式問(wèn)卷方法開(kāi)展的調(diào)查包括三種風(fēng)電類型：陸上風(fēng)電、海上固定式基礎(chǔ)風(fēng)電和漂浮式海上風(fēng)電。文章的分析依然重點(diǎn)關(guān)注平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）的潛在變化，即2019年每兆瓦時(shí)（MWh）風(fēng)電項(xiàng)目的實(shí)際按美元價(jià)格（US$）。LCOE一般用于評(píng)估不同資本回收期和現(xiàn)金流狀況下的發(fā)電資產(chǎn)的成本。在比較不同的發(fā)電類型時(shí)，LCOE方法并不太適用，但它適合于評(píng)估單個(gè)資源的單位成本，并可隨著時(shí)間推移跟蹤其變化趨勢(shì)。在風(fēng)電行業(yè)中，降低LCOE是一項(xiàng)主要的目標(biāo)。我們?cè)谡{(diào)查過(guò)程中，要求受訪者估計(jì)2019年基準(zhǔn)年典型（中位數(shù)）項(xiàng)目的LCOE。然后，要求他們?cè)谌N情景下估算2025年、2035年和2050年典型項(xiàng)目的LCOE：低位成本（典型LCOE較低的概率只有10%）、高位成本（典型LCOE較高的概率只有10%）和中位成本（LCOE較高或較低的概率相同）。要求專家們只考慮影響整個(gè)行業(yè)的因素，如技術(shù)進(jìn)步或現(xiàn)場(chǎng)條件的改變，并要求他們忽略外部宏觀經(jīng)濟(jì)因素，如材料價(jià)格和無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率，以及新冠病毒疫情（COVID-19）帶來(lái)的一系列短期影響。對(duì)于2019年基準(zhǔn)年和三個(gè)風(fēng)電類型2035年的預(yù)測(cè)，調(diào)查要求詳細(xì)提供影響LCOE的五個(gè)核心輸入?yún)?shù)：（1）資金成本（CapEx，單位：US$ kW?1），（2）運(yùn)營(yíng)成本（OpEx，單位：US$ kW?1），（3）發(fā)電量（容量系數(shù)，單位：%），（4）設(shè)計(jì)壽命（單位：年yr）和（5）融資成本（隨后，最小加權(quán)平均成本，WACC（%））。作者只要求提供對(duì)于2025和2050年的LCOE的預(yù)測(cè)，但未要求詳細(xì)說(shuō)明這五個(gè)參數(shù)?？紤]到漂浮式海上風(fēng)電在2019年仍處于商業(yè)化初期，文章也未對(duì)其2019基準(zhǔn)年的LCOE進(jìn)行預(yù)測(cè)。

如附件“方法”中所描述的，文章利用了2015年獲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)來(lái)改進(jìn)2020年的調(diào)查方法。例如，文章要求受訪者提供2019年基準(zhǔn)線LCOE的預(yù)估值，以比較他們未來(lái)的預(yù)期。相比之下，2015年的調(diào)查為受訪者提供了一個(gè)預(yù)定義的“默認(rèn)”的2014年基準(zhǔn)線，并允許專家可以更新該值（雖然非強(qiáng)制選項(xiàng)），這樣可能會(huì)產(chǎn)生錨定偏差（anchoring bias）。新的調(diào)查還要求每位受訪者提供有關(guān)其2019年基準(zhǔn)線和2035年LCOE估計(jì)中值條件下的項(xiàng)目（容量）和現(xiàn)場(chǎng)條件的信息。對(duì)這些問(wèn)題的回答有助于加深對(duì)LCOE期望的理解，特別是系統(tǒng)技術(shù)變化或項(xiàng)目地點(diǎn)和特征變化對(duì)LCOE期望的影響程度。在2015年的調(diào)查中，作者沒(méi)有設(shè)置類似的問(wèn)題。

關(guān)于文章所提方法的更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱作者上一篇論文所附的方法和補(bǔ)充方法。（Wiser, R. et al. Expert elicitation survey onfuture wind energy costs. Nat. Energy 1, 16135 (2016). /articles/nenergy2016135）最終，140位專家通過(guò)在線調(diào)查做出了回應(yīng)，其中97位回應(yīng)了陸上風(fēng)電，71位回應(yīng)了固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電，37位專家回應(yīng)了漂浮式海上風(fēng)電。正如方法所強(qiáng)調(diào)的，大多數(shù)受訪者來(lái)自歐洲和北美，而且受訪者來(lái)自不同的組織類型。受訪者被告知，他們的姓名和所屬單位將列入論文，但他們的個(gè)人調(diào)查反饋將不會(huì)屬于他們自己或所在單位。

圖1. 2015年專家調(diào)查結(jié)果與近期發(fā)表的LCOE預(yù)估值相比較（分陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電）

a,b，延伸至 2050 年的虛線及陰影區(qū)域反映了 2015 年調(diào)查響應(yīng)的陸上 (a) 和海上 (b) 風(fēng)電的中位數(shù)以及25-75百分位區(qū)間的高、中值和低成本情景。幾條實(shí)線為最近公布的2014 年至 2019-2020 年陸上和海上風(fēng)電實(shí)際（實(shí)現(xiàn)）LCOE 的估計(jì)。2020 年的調(diào)查結(jié)果未繪制在此圖中。

根據(jù)最近的趨勢(shì)評(píng)估2015年的調(diào)查

在討論2020年的調(diào)查結(jié)果之前，文章首先回顧了2015年的調(diào)查結(jié)果和自2015年以來(lái)的行業(yè)發(fā)展。各種最新出版報(bào)告顯示，從2014年到2019年，全球和美國(guó)的陸上風(fēng)電實(shí)際的（或已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的）平均LCOE下降了28%~36%。即使在低位成本（10%概率）情景下（圖1），也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2015年專家調(diào)查預(yù)測(cè)的中位數(shù)。根據(jù)近期全球和歐盟的各種估計(jì)，2014年至2019年，海上風(fēng)電LCOE下降了28%~49%，同樣遠(yuǎn)大于2015年的預(yù)測(cè)結(jié)果。

這些預(yù)測(cè)失誤的原因很難分析，僅僅五年之后就判斷專家們的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)可能是不合適的。金融和材料價(jià)格發(fā)揮了作用：資金成本降到了歷史最低水平，相關(guān)大宗商品（如鋼鐵）價(jià)格也有所下降。這些因素是我們要求受訪者不考慮宏觀經(jīng)濟(jì)變化造成的。補(bǔ)充說(shuō)明1顯示，考慮這些因素僅有助于適度縮小預(yù)期和實(shí)際LCOE之間的差距（陸上風(fēng)電的LCOE可能只差5%）。

成本大幅降低的同時(shí)，風(fēng)電越來(lái)越多地引入競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)（例如競(jìng)價(jià)）來(lái)取代固定電價(jià)的方案。專家們可能低估競(jìng)價(jià)和其他形式的競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)所帶來(lái)的成本壓力。與此同時(shí)，成本的降低增加了行業(yè)對(duì)海上風(fēng)電的需求，這不僅導(dǎo)致了風(fēng)電機(jī)組本身的進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化，還導(dǎo)致了風(fēng)電基礎(chǔ)、安裝和其他電站元素平衡的產(chǎn)業(yè)化。隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)更深刻的理解，項(xiàng)目的不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用減少了。此外，技術(shù)的進(jìn)步使得風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展速度比專家預(yù)測(cè)的更快。增加機(jī)組的單機(jī)容量可以減少資金成本和運(yùn)營(yíng)成本，因?yàn)樵谌萘看_定的風(fēng)場(chǎng)內(nèi)可以安裝和運(yùn)行更少的機(jī)組。輪轂高度和風(fēng)輪直徑的增加還會(huì)提升機(jī)組的容量系數(shù)。受訪者在2015年預(yù)計(jì)機(jī)組尺寸將增加，并將其視為降低LCOE的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。專家們預(yù)測(cè)，2014年至2030年，典型風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量將變大：陸上，北美從1.9兆瓦增長(zhǎng)到3.25兆瓦，歐洲從2.5兆瓦增長(zhǎng)到3.75兆瓦，歐洲海上風(fēng)電則從3.4兆瓦增長(zhǎng)到11兆瓦。2019年，實(shí)際的機(jī)組容量為2.5兆瓦（美國(guó)陸上）、3.1兆瓦（歐洲陸上）和7.0兆瓦（歐洲海上），僅用了5年時(shí)間（占預(yù)計(jì)的16年中的31%）便達(dá)到2030年預(yù)期容量的44%~48%。

2015年接受調(diào)查的專家們并非唯一未察覺(jué)到風(fēng)電近期快速發(fā)展的一群人。對(duì)于陸上風(fēng)電而言，2015年受訪者的預(yù)測(cè)通常比當(dāng)時(shí)的文獻(xiàn)更為激進(jìn)；但對(duì)于海上風(fēng)電，他們則更為保守一些。然而，在這兩種情景下，2015年專家調(diào)查法的預(yù)測(cè)結(jié)果都在其他方法預(yù)測(cè)結(jié)果的范圍內(nèi)。專家對(duì)陸上風(fēng)電的情景預(yù)測(cè)中位值也與歷史上觀察到的基于LCOE的學(xué)習(xí)曲線的預(yù)測(cè)結(jié)果一致。然而，圖1所示的2014~2019年實(shí)際的LCOE值反映了全球?qū)W習(xí)率，即累積產(chǎn)能每增加一倍，LCOE就會(huì)下降35%~46%，這是長(zhǎng)期歷史趨勢(shì)的2到4倍。因此，至少到2019年，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)陸上風(fēng)電成本的結(jié)果將被證明與2015年調(diào)查結(jié)果的中位數(shù)一樣不準(zhǔn)確，也無(wú)法提供所有不確定性及其根本原因。對(duì)于海上風(fēng)電，在早期調(diào)查時(shí)基本上沒(méi)有成本降低的歷史記錄，一些研究顯示，2000年至2014年間，LCOE顯著增加。因此，任何對(duì)歷史學(xué)習(xí)率的外推都可能預(yù)測(cè)LCOE會(huì)逐漸增加。雖然專家們準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了其與歷史趨勢(shì)的背離，但他們未察覺(jué)到，行業(yè)成熟的速度如此之快?；诤Ｉ巷L(fēng)電容量的累積增長(zhǎng)，圖1中的實(shí)際成本表明2014年至2019年的全球?qū)W習(xí)率為14%~33%。

2015年，一些專家預(yù)測(cè)的未來(lái)五年的風(fēng)電成本要比其他人預(yù)測(cè)的結(jié)果更準(zhǔn)。如補(bǔ)充說(shuō)明2所示，本文作者采用了兩種類型的準(zhǔn)確度得分，最后發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)證據(jù)表明，更有先見(jiàn)之明的專家往往屬于“領(lǐng)先專家”群體（海上），具有廣泛的（系統(tǒng)級(jí)，而非部件級(jí)）風(fēng)電市場(chǎng)和/或技術(shù)專長(zhǎng)（陸上），并自我認(rèn)定為了解多個(gè)地區(qū)（陸上）。組織類型與預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系?？傮w來(lái)說(shuō)，在低位成本和中位成本估算中表現(xiàn)得更加樂(lè)觀的專家們，以及在這兩種情景下預(yù)測(cè)的不確定度更大的專家們，他們的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。

總體而言，這些發(fā)現(xiàn)說(shuō)明：無(wú)論采用何種方法，預(yù)測(cè)成本都是一件有挑戰(zhàn)的事情，同樣強(qiáng)調(diào)了在成本趨勢(shì)中尊重不確定性的必要性。盡管2015年的調(diào)查表明專家可能低估了不確定性，但專家調(diào)查法仍然是唯一可以直接估計(jì)不同結(jié)果概率的成本預(yù)測(cè)方法。毫無(wú)疑問(wèn)，當(dāng)使用于風(fēng)電行業(yè)時(shí)，它比其他方法更加精確。

當(dāng)前對(duì)未來(lái)成本的預(yù)期

這一部分將總結(jié)2020年的調(diào)查結(jié)果，并與2015年結(jié)果比較，以評(píng)估預(yù)測(cè)在這5年期間的具體變化情況。2020年的調(diào)查證明了成本進(jìn)一步大幅下降的可能性，以及與其相關(guān)的不確定性。

圖2突出顯示從2020年的調(diào)查中得出的LCOE下降預(yù)期，并側(cè)重于中位成本情景，在這種情景下，LCOE升高或降低的可能性是相同的。在所有風(fēng)電項(xiàng)目中，預(yù)計(jì)2035年LCOE將下降17%~35%，2050年LCOE將下降37%~49%（漂浮式風(fēng)電成本與2019年固定式基礎(chǔ)風(fēng)電的基準(zhǔn)線進(jìn)行比較）。

圖2. 相對(duì)于2019年基準(zhǔn)線，中位成本情景下的預(yù)計(jì)LCOE變化百分比

a-c，在2020 年的調(diào)查中，以百分制顯示的專家認(rèn)為的 LCOE 下降的中位數(shù)由線條/標(biāo)記點(diǎn)顯示，陰影區(qū)域同樣對(duì)應(yīng) 25-75百分位范圍。圖a至c，從左至右分別為陸上風(fēng)電、固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電、漂浮式海上風(fēng)電。漂浮式海上風(fēng)電的變化數(shù)與專家指定的固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電2019 基線數(shù)據(jù)進(jìn)行的比較，如圖c中的空心圓圈所示；鑒于漂浮式海上風(fēng)電仍處于新生狀態(tài)，專家預(yù)測(cè)到2025 年漂浮式海上風(fēng)電LCOE 仍將高于 2019 年的固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電的成本。

中位成本情景（圖2）中的25~75百分位區(qū)間表明圍繞成本降低的不確定性，在這種情景下，這是由專家的不同觀點(diǎn)所驅(qū)動(dòng)的。這些不確定性的程度由專家對(duì)所有三種情景的LCOE預(yù)測(cè)進(jìn)一步證實(shí)，包括低位成本（典型LCOE較低的概率只有10%）和高位成本（典型LCOE較高的概率只有10%）情景（圖3）。低位成本情景反映了加強(qiáng)研究、開(kāi)發(fā)和裝機(jī)后可能出現(xiàn)的情況。在這種情景下，專家們?cè)?020年預(yù)測(cè)，到2035年，所有風(fēng)電項(xiàng)目的LCOE將減少38%~53%，到2050年，LCOE將減少54%~64%。高位成本的情景表明，降低或甚至增加成本是可能的。上一節(jié)討論的2015年預(yù)測(cè)表明，即使是低位成本估算也可能過(guò)于保守，圖3中的廣泛結(jié)果范圍可能低估了未來(lái)成本的不確定性。

圖3. 從2020年開(kāi)始，所有三種情景下LCOE隨時(shí)間的預(yù)估情景變化

a-c，顯示的是專家對(duì)中位數(shù)情景以及低情景和高情景中預(yù)期 LCOE 減少的中位數(shù)，相對(duì)于2019 年基線值的百分比。面板分別為陸上 ( a )、固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電 ( b ) 和漂浮式海上風(fēng)電( c )的結(jié)果。漂浮式海上風(fēng)電比較的是固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電的 2019 年基線值。

圖4以絕對(duì)值（美元/MWh）顯示了中位情景的LCOE結(jié)果，不僅包含了2020年結(jié)果，也包含了2015年的結(jié)果。在2020年的調(diào)查中，專家們普遍預(yù)計(jì)陸上風(fēng)電的價(jià)格將低于海上風(fēng)電，而固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電的價(jià)格將低于漂浮式海上風(fēng)電。然而，他們的預(yù)計(jì)在相對(duì)和絕對(duì)方面，海上LCOE的下降幅度要大于陸上LCOE。2020年專家們還預(yù)計(jì)，固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電成本和漂浮式海上風(fēng)電成本之間的差距將縮小。與后一個(gè)發(fā)現(xiàn)相一致，2020年專家預(yù)計(jì)，隨著時(shí)間的推移，漂浮式海上風(fēng)電成本低于固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電的水深將從2019年的>80米下降至2035年的>60米。專家預(yù)測(cè)，到2035年，全球11%~25%的新建海上風(fēng)電項(xiàng)目將采用漂浮式基礎(chǔ)。

圖4. 2020年和2015年調(diào)查中的中位成本情景下的LCOE預(yù)計(jì)

陰影區(qū)域表示25-75百分位區(qū)間的中位數(shù)情景專家響應(yīng)數(shù)值，虛線為2015年調(diào)查，實(shí)線為2020年中位響應(yīng)數(shù)值。三個(gè)面板分別為陸上 ( a )、固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電 ( b ) 和漂浮式海上風(fēng)電( c )的結(jié)果。另外，補(bǔ)充圖1提供了所有三個(gè) LCOE 情景的類似數(shù)據(jù)，僅關(guān)注2020 年的調(diào)查。

這兩次調(diào)查之間的LCOE差異是巨大的。這兩次調(diào)查的專家都預(yù)計(jì)中位成本情景下LCOE的下降幅度基本一致，實(shí)際上預(yù)期成本降低的相對(duì)水平相似；對(duì)于低位成本和高位成本情景同樣如此。然而，起始（2014年或2019年）基準(zhǔn)線差異巨大，反映了中間年份實(shí)際LCOE的急劇下降。2020年的專家預(yù)計(jì)2050年LCOE的中位成本情景比2015年的預(yù)期值低43%（陸上風(fēng)電）、54%（固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電）和45%（漂浮式海上風(fēng)電）。

專家們對(duì)LCOE的不同預(yù)期部分也反映了地區(qū)因素。到2020年，專家們預(yù)計(jì)北美地區(qū)將比其他地區(qū)擁有成本更低的陸上項(xiàng)目，而歐洲將擁有成本更低的海上項(xiàng)目（圖5）。將專家分成其他組群通常只會(huì)發(fā)現(xiàn)LCOE期望值的適度差異（補(bǔ)充說(shuō)明3）。如前所述，有證據(jù)表明，2015年“領(lǐng)先專家”的預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確；然而，在2020年，預(yù)先確定的一小部分領(lǐng)先專家的成本降低預(yù)期僅表現(xiàn)為略微激進(jìn)，與全樣本相比并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異。與2015年一樣，基于組織和專業(yè)知識(shí)類型的差異不大，通常在統(tǒng)計(jì)上并不明顯。

圖5. 根據(jù)2020年全球各地區(qū)調(diào)查得出的中位情景下的LCOE預(yù)估值

a–c，線/標(biāo)記表示中位數(shù) LCOE 情景的專家響應(yīng)中位數(shù)，陰影區(qū)域代表該中位數(shù)情景所有響應(yīng)的25-75百分位區(qū)間數(shù)值。面板分別顯示陸上( a )、固定基礎(chǔ)海上( b ) 和漂浮式海上風(fēng)電( c )的結(jié)果。圖中只列出了包括五位或更多受訪者的地區(qū)，雖然在某些情況下樣本數(shù)量仍然很?。宏懮希▉喼?；歐洲39；北美46），固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電（亞洲5；歐洲52；北美18) 和漂浮式海上風(fēng)電（歐洲29；北美5）。

影響LCOE降低的因素

根據(jù)2020年的調(diào)查結(jié)果，風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)特性都會(huì)影響風(fēng)電項(xiàng)目的LCOE，盡管預(yù)測(cè)環(huán)境條件差的風(fēng)場(chǎng)會(huì)增多，但預(yù)計(jì)中位成本情景下的LCOE依然會(huì)降低。對(duì)于陸上風(fēng)電，專家預(yù)計(jì)新項(xiàng)目的年平均風(fēng)速中位數(shù)（地面以上100米高度處）將從2019年的7.9米/秒下降到2035年的7.5米/秒，這大概是由于普遍傾向于先在風(fēng)速較高的地區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的原因。對(duì)于固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電，專家預(yù)測(cè)2035年的中位項(xiàng)目將位于離海岸較遠(yuǎn)的位置（70公里（2035年）對(duì)40公里（2019年））和水深較深的海域（42米（2035年）對(duì)30米（2019年））。為了抵消這些趨勢(shì)，專家們預(yù)測(cè)，固定式基礎(chǔ)項(xiàng)目的中位容量將大幅擴(kuò)大：900~1299兆瓦（2035年）對(duì)比500~699兆瓦（2019年）。水上100m高度處的年平均風(fēng)速為9.5米/秒，預(yù)計(jì)不會(huì)在此期間發(fā)生變化。這表明，隨著項(xiàng)目遠(yuǎn)離海岸，專家們認(rèn)為風(fēng)場(chǎng)的質(zhì)量可以保持（而且，隨著機(jī)組尺寸的增加，輪轂高度處的風(fēng)速將增加）。相對(duì)于2035年的固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電項(xiàng)目，專家們預(yù)測(cè)，漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目的中位容量將更小（500~699兆瓦），離海岸更遠(yuǎn)（100公里）和位于更深的水域（100~199米），并能利用到更高的年平均風(fēng)速（水上100m高度處10米/秒）。

機(jī)組尺寸的增長(zhǎng)可能是更低LCOE的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素，也降低了向環(huán)境條件略差的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)的可能性。在2020年調(diào)查過(guò)程中，專家們對(duì)機(jī)組額定容量、輪轂高度和風(fēng)輪直徑的進(jìn)一步增長(zhǎng)表現(xiàn)出更加樂(lè)觀的態(tài)度（圖6）。2015年，專家預(yù)測(cè)的中位結(jié)果表示，2030年安裝的典型陸上風(fēng)電機(jī)組的額定容量將為3.25 MW。到了2020年，預(yù)測(cè)2035年的單機(jī)容量為5.5兆瓦。對(duì)于海上風(fēng)電，2015年受訪者預(yù)測(cè)到2030年平均單機(jī)容量為11兆瓦，而2020年的受訪者預(yù)測(cè)2035年的平均單機(jī)容量可達(dá)17兆瓦。

圖6. 預(yù)計(jì)2035年陸上和海上風(fēng)電機(jī)組的尺寸，與2019年的中位值相比

a , b , 調(diào)查要求受訪者估計(jì) 2035 年新建項(xiàng)目的風(fēng)電機(jī)組尺寸中值。本土顯示了受訪者的中值結(jié)果，與 2019 年安裝的項(xiàng)目的機(jī)組尺寸中值形成對(duì)比。對(duì)于海上風(fēng)電，2019 年全球中值如圖所示。對(duì)于陸上風(fēng)電，由于缺乏數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)全球的中位值，因此圖中引用的是美國(guó)的中位值。面板顯示分別為陸上( a ) 和海上風(fēng)電 ( b )的情況。對(duì)于海上風(fēng)電情況，受訪者被要求同時(shí)考慮固定基礎(chǔ)和漂浮式風(fēng)電兩種情況下預(yù)測(cè)機(jī)組的尺寸。

部分反映了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和機(jī)組特性的預(yù)期，圖7總結(jié)出專家們對(duì)2019年至2035年期間如何實(shí)現(xiàn)中位情景LCOE降低的看法。對(duì)于陸上風(fēng)電而言，資金成本（CapEx ）和容量系數(shù)（capacity factor）的提高是最重要的。對(duì)于固定式基礎(chǔ)的海上風(fēng)電，增加容量系數(shù)不太重要，但資金成本和其他因素更重要。要總結(jié)漂浮式海上風(fēng)電的結(jié)果則更為復(fù)雜，但我們可通過(guò)比較2035年至2019年固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電的基準(zhǔn)線的專家觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行?？紤]到漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目的預(yù)期風(fēng)速高于固定式基礎(chǔ)項(xiàng)目，與2019年固定式基礎(chǔ)基準(zhǔn)線相比，2035年漂浮式海上風(fēng)電LCOE估算中以容量系數(shù)占主導(dǎo)地位也就自然而然了。2035年漂浮式海上風(fēng)電資金成本預(yù)計(jì)將高于2019年的固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電。有關(guān)三種情景下絕對(duì)LCOE、資金成本、運(yùn)營(yíng)成本、容量系數(shù)、設(shè)計(jì)壽命和加權(quán)平均資本成本（WACC）的受訪者層面觀點(diǎn)的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)補(bǔ)充圖3~圖8。關(guān)于不同地區(qū)和受訪人群的差異，見(jiàn)補(bǔ)充表1~表3。

圖7. 五個(gè)驅(qū)動(dòng)因素對(duì)2035年中位情景下LCOE降低的影響

對(duì)于不同的風(fēng)電類型，該圖顯示了 2019 年至 2035 年影響 LCOE 的五個(gè)驅(qū)動(dòng)因素（位于圖上部）中每一個(gè)的百分比變化中值。然后，作者使用受訪者級(jí)別的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)這些變化對(duì) 2019 年至 2035 年間 LCOE 降低的相對(duì)影響（圖下部）。顯示了陸上（左）、固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電（中）和漂浮式海上風(fēng)電（右）的結(jié)果。a漂浮式海上風(fēng)電比較的是固定基礎(chǔ)海上風(fēng)電的 2019 年基線數(shù)據(jù)。補(bǔ)充圖2提供了低 LCOE 情景下的類似分析。

與過(guò)去趨勢(shì)和其他預(yù)測(cè)的比較

將基于調(diào)查的預(yù)測(cè)和基于歷史學(xué)習(xí)率的預(yù)測(cè)相比較，可以表明專家們對(duì)風(fēng)電成本在歷史道路上繼續(xù)延續(xù)的預(yù)期程度。對(duì)不同方法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，可以表明方法上的差異是否解釋了預(yù)期成本趨勢(shì)的變化。

對(duì)于陸上風(fēng)電LCOE，長(zhǎng)期歷史學(xué)習(xí)率方法的估計(jì)結(jié)果為10%~20%，這意味著全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)量每增加一倍，LCOE平均減少10%~20%。將2019年至2035年預(yù)期LCOE減少的中位成本情景與一系列全球陸上（或全部）風(fēng)電的裝機(jī)預(yù)測(cè)相結(jié)合，可以得出13%的中位隱含LCOE學(xué)習(xí)率（所有裝機(jī)預(yù)測(cè)的中位隱含LCOE學(xué)習(xí)率為10%~19%）。這一比率與歷史長(zhǎng)期學(xué)習(xí)法得出的結(jié)果基本一致，但低于2014年至2019年35%~46%的計(jì)算值。

圖8將2020年的調(diào)查結(jié)果與一系列其他的同期預(yù)測(cè)進(jìn)行了對(duì)比。專家們對(duì)未來(lái)陸上風(fēng)電成本的預(yù)測(cè)比其他幾項(xiàng)預(yù)測(cè)更為樂(lè)觀，因?yàn)榧僭O(shè)的LCOE基準(zhǔn)線數(shù)值更低（國(guó)際可再生能源署（IRENA）和DNV GL），成本降低百分比較高（美國(guó)能源信息署（EIA））或兩者兼而有之（國(guó)際能源署（IEA））。盡管圖中沒(méi)有描繪出，但專家們比大多數(shù)綜合評(píng)估模型中的預(yù)測(cè)更為樂(lè)觀，至少如2017年總結(jié)的那樣（Luderer, G. et al. Assessment of wind and solarpower in global low-carbon energy scenarios: an introduction. EnergyEcon. 64, 542–551 (2017). https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0140988317301044）。來(lái)自彭博新能源財(cái)經(jīng)(BloombergNEF)和美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的預(yù)測(cè)則略低于完整的調(diào)查結(jié)果，但與受訪者對(duì)北美LCOE的看法更接近（圖5）。

圖片

圖8. 2020年調(diào)查結(jié)果與其他同期LCOE預(yù)測(cè)的比較

a , b , 描述了陸上( a ) 和海上風(fēng)電 ( b )在中位情景、低情景和高情景下專家對(duì) LCOE 響應(yīng)的中值。陰影區(qū)域涵蓋2020 年調(diào)查的結(jié)果。圖片顯示了調(diào)查結(jié)果與一系列其他LCOE 預(yù)測(cè)進(jìn)行的比較。備注：這種比較并不完美，例如，有些預(yù)測(cè)在LCOE 中包括了海上輸電基礎(chǔ)設(shè)施的成本，而 2020 年的調(diào)查結(jié)果并不包括這些成本。在可能的情況下，我們應(yīng)用跨地區(qū)的地理權(quán)重來(lái)對(duì)調(diào)查受訪者的分布進(jìn)行近似處理。NREL 在其年度技術(shù)基準(zhǔn)(ATB) 中提供了一系列成本預(yù)測(cè)的方法。國(guó)際能源署IEA 在其世界能源展望 (WEO) 報(bào)告中也提供了兩種預(yù)測(cè)方法。

海上風(fēng)電相對(duì)來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜，因?yàn)長(zhǎng)COE從2000年到2014年在持續(xù)增加，隨后則急劇下降。將2019年至2035年固定式基礎(chǔ)海上風(fēng)電的中位成本情景的LCOE降低與全球海上風(fēng)電累積容量的一系列裝機(jī)預(yù)測(cè)相結(jié)合，得出中位隱式LCOE學(xué)習(xí)率為14%。這一前瞻性學(xué)習(xí)率位于2014~2019年估計(jì)的14%~33%區(qū)間的最低處。

與最近一年基準(zhǔn)線相比，專家對(duì)海上風(fēng)電成本降低百分比的評(píng)估通常與BloombergNEF一致，但與IEA、IRENA、DNV GL、NREL和Wood Mackenzie等最近的預(yù)測(cè)相比則相對(duì)更保守。然而，如圖8所示，這些差異很大程度上是由于基準(zhǔn)線不同所造成的：2030年及以后的LCOE絕對(duì)估計(jì)值在所有這些發(fā)電來(lái)源中高度一致，EIA除外，EIA預(yù)測(cè)的成本要高得多。在陸上風(fēng)電方面，與專家評(píng)估相比，綜合評(píng)估模型中使用的假設(shè)較為保守。

除了NREL明顯不同（2020 Annual Technology Baseline (NREL, 2020).），上述大多數(shù)其他預(yù)測(cè)都沒(méi)有考慮未來(lái)成本的不確定性。相反，他們?yōu)槲磥?lái)的LCOE提供點(diǎn)估計(jì)值（pointestimates）。通過(guò)對(duì)這些不確定性進(jìn)行估計(jì)，調(diào)查結(jié)果提供了豐富的附加信息來(lái)源。

結(jié)論

在過(guò)去五年中，風(fēng)電成本的降低速度遠(yuǎn)超過(guò)大多數(shù)專家、學(xué)習(xí)曲線法或工程評(píng)估法的預(yù)測(cè)。專家們預(yù)測(cè)，風(fēng)電成本未來(lái)將有實(shí)質(zhì)性的削減，這是所有主要影響LCOE的因素和影響機(jī)組性能組件的變化造成的，這也與我們2016年的專家調(diào)查結(jié)果和最近的系列文獻(xiàn)結(jié)論（參考文章7/32/50/51/52等參考文獻(xiàn)）一致。以資金成本（CapEx）降低為主的預(yù)測(cè)，也許最多可以預(yù)測(cè)到成本降低潛力的45%左右。這樣的趨勢(shì)和預(yù)期可能會(huì)使風(fēng)電在全球能源供應(yīng)中發(fā)揮比先前所認(rèn)為的更大的作用，同時(shí)促進(jìn)能源部門(mén)的脫碳進(jìn)程。隨著成本的下降，更多的關(guān)注點(diǎn)可能轉(zhuǎn)向風(fēng)電在能源市場(chǎng)中的價(jià)值，以及人類使用的沖突、對(duì)野生動(dòng)物的影響和輸電需求等阻礙裝機(jī)的因素。

在風(fēng)電成本預(yù)測(cè)的方法中，專家調(diào)查法提供了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的評(píng)估不確定性方法。2015年和2020年風(fēng)電專家調(diào)查得出的結(jié)論，也說(shuō)明了低、中、高位成本情景以及專家反饋的不確定性。自2014年以來(lái)，陸上和海上風(fēng)電成本實(shí)際的下降速度，即使在低位成本（10%概率）情景下，也超過(guò)了絕大多數(shù)專家在2015年的預(yù)測(cè)。這進(jìn)一步凸顯了不確定性的深度和普遍性。這些結(jié)果會(huì)讓人們停止使用點(diǎn)預(yù)測(cè)（point fores）的方法進(jìn)行未來(lái)風(fēng)電成本預(yù)測(cè)，并建議能源行業(yè)的模型設(shè)計(jì)者應(yīng)該考慮到成本的不確定性。更廣義的來(lái)說(shuō)，研究結(jié)果表明在能源政策制定、規(guī)劃、投資和研究決策中充分考慮不確定性的重要性。

僅過(guò)去五年就來(lái)重新評(píng)估一個(gè)對(duì)2050年成本預(yù)測(cè)的調(diào)查，可能稍顯為時(shí)尚早。盡管如此，考慮到這種驗(yàn)證工作并不經(jīng)常進(jìn)行及其重要性，本文作者早先的工作可能會(huì)對(duì)專家調(diào)查的實(shí)施產(chǎn)生一定影響。首先，文章根據(jù)組織類型、專業(yè)水平和類型以及其他特征對(duì)專家預(yù)測(cè)進(jìn)行的分析強(qiáng)調(diào)了專家選擇的意義，盡管文章發(fā)現(xiàn)的差異比預(yù)期的要小。其次，文章的研究結(jié)果進(jìn)一步表明，過(guò)度自信可能導(dǎo)致專家低估結(jié)果的不確定性。那些設(shè)計(jì)調(diào)查的人應(yīng)該評(píng)估潛在的過(guò)度自信的情況，并采取措施來(lái)減少其影響。再次，盡管有人擔(dān)心專家們可能過(guò)于樂(lè)觀，但事實(shí)恰恰相反，至少在過(guò)去五年中風(fēng)電領(lǐng)域的情況是這樣的。與過(guò)去的幾次光伏調(diào)查一樣，2015年的風(fēng)電專家們低估了成本降低的速度。這需要更多和更長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證工作來(lái)調(diào)查各種偏差的持續(xù)性，從而獲得更普遍適用的結(jié)果。