這些數值需要與VRE發電成本進行比較,根據具體情況,其范圍在陸上風力發電60美元/MWh到光伏發電130美元/MWh之間。還應指出的是,只要VRE的份額仍然是外源成本,系統費用基本上不受電廠一級費用下降的影響。誠然,系統成本的所有四個部分(平衡、配置文件、連接和網格成本)都隨著VRE資源的部署而增加,但速度不同。通過將系統成本添加到LCOE計算中評估的電廠級發電成本中,可以計算出本研究分析的八種場景的系統供電總成本(見圖ES7)。在電力結構中,VRE占比10%時,只比只有傳統可調度發電機的參考系統的成本高出約5%,而在中等規模的系統中,對應的額外成本約為20億美元/年。VRE占比30%時,成本每年增加約80億美元,即相對于基本情況增加21%。實現更具雄心的VRE目標將導致更高的成本。如果50%的電力生產是由可再生能源提供的,那么每年的總成本將增加150億美元以上,與基本情況相比,這將增加42%的成本。達到75%的VRE目標意味著最終的電力供應成本幾乎翻倍,達到每年近700億美元,比基本情況高出330多億美元。在電力
市場部署低邊際成本間歇性資源的一個顯著影響是出現零價格的小時數、電力價格波動的大幅度增加以及相應的資本成本的增加(這里 未建模)。這種零價格沒有出現在VRE沒有安裝和低安裝率的兩種情況下,而是在VRE達到30%時,每有60小時的零價格小時數。隨著VRE滲透水平的提高,發生的次數顯著增加;在50%的情況下,一年超過1200個小時,也就是14%的時間為零價格。當VRE占比75%時,有3750小時,即超過43%的時間(見圖ES8)。由于模型是在融資約束下建立的,電價為零時的頻率越高,電價為高時的頻率就越高,從而增加了波動性。在75%的VRE滲透率下,每MWh價格在100美元以上的小時數是零或較低VRE安裝率時的兩倍以上。
圖8 5大情景中批發電價的價格持續時間曲線
圖9 風能和太陽能光伏發電獲得的市場報酬,作為它們在電力結構中所占份額的函數
太陽能和風能資源在電力市場的平均價格隨著滲透率的增加呈顯著的非線性下降,而光伏的價格下降幅度要比風能大得多,因為光伏和的自相關性更高。即使太陽能光伏發電的滲透率只有12.5%,其價值也幾乎減半。進一步部署太陽能光伏發電能力到17.5%的滲透水平將進一步使其市場價值減半,低于每MWh20美元。因此,即使太陽能光伏發電成本除以5,其最優滲透水平也不會超過17.5%。類似的趨勢也可以從陸上風力發電中觀察到,它比太陽能光伏有更高的負荷系數,其發電時間跨度更大。在22.5%的穿透水平下,每兆瓦時的風能價值會降低25%。對于30%以上的滲透率,風電市場價值低于50美元/MWh,而所有電力的平均價格為80美元/MWh。負載系數更高的海上風力發電可能表現出不那么明顯的下降,但沒有包括在研究中,因為其整體LCOE明顯高于包括核能在內的其他低碳技術。最后,實現更具雄心的可再生目標也意味著必須更頻繁地削減總投資。因此,VRE電廠的投資減少出現在30%的滲透率水平,并隨其份額急劇增加。在VRE占比為50%的情況下,部署的邊際VRE機組的削減率在10%以上。在以75%的VRE生成份額為特征的場景中,必須縮減約18%的VRE機組,并且部署的最后一個單元的縮減率超過36%。縮減可以理解為一個指標,表明VRE的系統價值低于其系統成本,即在一定時間內減少VRE的產出構成成本最低的可選擇項。