تحليل شامل لتكاليف توليد الطاقة باستخدام وحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي

أولاً: المكونات الأساسية لتكاليف توليد الطاقة

تعتمد تكلفة توليد الطاقة لوحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي على التكلفة المعيارية لدورة حياة الكهرباء (LCOE) كمؤشر محاسبي أساسي، وتشمل ثلاثة قطاعات رئيسية: تكلفة الوقود، وتكلفة الاستثمار في الإنشاء، وتكلفة التشغيل والصيانة. ويُظهر توزيع هذه القطاعات الثلاثة تباينًا واضحًا، حيث تهيمن تكلفة الوقود وتحدد بشكل مباشر مستوى التكلفة الإجمالي.

(أ) تكلفة الوقود: الجزء الأساسي من نسبة التكلفة، التأثير الأكبر للتقلبات

تُشكّل تكلفة الوقود النسبة الأكبر من تكلفة توليد الطاقة في وحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي. تُشير بيانات حسابات القطاع إلى أن هذه النسبة تتراوح عادةً بين 60% و80%، وقد تتجاوز 80% في بعض الظروف السوقية الاستثنائية، مما يجعلها المتغير الأكثر أهمية الذي يؤثر على تقلبات تكاليف توليد الطاقة. يعتمد حساب تكلفة الوقود بشكل أساسي على سعر الغاز الطبيعي (بما في ذلك سعر الشراء ورسوم النقل والتوزيع) وكفاءة وحدة توليد الطاقة. الصيغة الأساسية للحساب هي: تكلفة الوقود (يوان/كيلوواط ساعة) = سعر وحدة الغاز الطبيعي (يوان/متر مكعب) ÷ كفاءة وحدة توليد الطاقة (كيلوواط ساعة/متر مكعب).

بالنظر إلى مستوى الصناعة السائد حاليًا، يبلغ متوسط ​​سعر الغاز الطبيعي المحلي للمحطة حوالي 2.8 يوان/متر مكعب. تبلغ كفاءة توليد الطاقة لوحدات التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة (CCGT) النموذجية حوالي 5.5-6.0 كيلوواط ساعة/متر مكعب، ما يعادل تكلفة وقود لتوليد الطاقة تتراوح بين 0.47 و0.51 يوان. أما في حال استخدام وحدات محركات الاحتراق الداخلي الموزعة، فترتفع كفاءة توليد الطاقة إلى حوالي 3.8-4.2 كيلوواط ساعة/متر مكعب، وترتفع تكلفة وقود توليد الطاقة إلى 0.67-0.74 يوان. تجدر الإشارة إلى أن حوالي 40% من الغاز الطبيعي المحلي يعتمد على الواردات. وتنعكس تقلبات أسعار الغاز الطبيعي المسال الفورية العالمية والتغيرات في أنماط إنتاج الغاز المحلي وتوريده وتخزينه وتسويقه بشكل مباشر على تكلفة الوقود. فعلى سبيل المثال، خلال الارتفاع الحاد في أسعار JKM الفورية الآسيوية في عام 2022، تجاوزت تكلفة وقود توليد الطاقة لوحدة شركات الطاقة التي تعمل بالغاز المحلي 0.6 يوان، متجاوزة بكثير نطاق التعادل.

(٢) تكلفة الاستثمار في الإنشاءات: نسبة ثابتة من الاستثمار الثابت، وانخفاض مدعوم بالتوطين

تُعدّ تكلفة الاستثمار في الإنشاء استثمارًا ثابتًا لمرة واحدة، وتشمل بشكل رئيسي شراء المعدات، والهندسة المدنية، والتركيب والتشغيل، وشراء الأراضي، وتكاليف التمويل. وتبلغ نسبتها من إجمالي تكلفة دورة حياة توليد الطاقة حوالي 15% إلى 25%، وتتمثل العوامل الرئيسية المؤثرة فيها في المستوى التقني للمعدات ونسبة التوطين.

من منظور شراء المعدات، احتكرت الشركات العالمية العملاقة لفترة طويلة التكنولوجيا الأساسية لتوربينات الغاز الثقيلة، ولا تزال أسعار المعدات والمكونات الرئيسية المستوردة مرتفعة. تبلغ تكلفة الاستثمار الثابت لكل كيلوواط في مشروع واحد لتوليد الطاقة بالدورة المركبة بقدرة مليون كيلوواط حوالي 4500-5500 يوان، حيث تمثل توربينات الغاز وغلايات استعادة الحرارة المهدرة حوالي 45% من إجمالي استثمار المعدات. في السنوات الأخيرة، حققت الشركات المحلية تقدماً سريعاً في مجال التكنولوجيا. وقد نجحت شركات مثل ويتشاي باور وشنغهاي إلكتريك تدريجياً في توطين وحدات توليد الغاز الطبيعي متوسطة وخفيفة الحجم ومكوناتها الأساسية، مما أدى إلى خفض تكلفة شراء المعدات المماثلة بنسبة 15-20% مقارنة بالمنتجات المستوردة، وبالتالي خفض تكلفة الاستثمار الإجمالية للإنشاء بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر سعة الوحدة وسيناريوهات التركيب أيضاً على تكاليف الإنشاء. تتميز الوحدات الصغيرة الموزعة بدورة تركيب قصيرة (2-3 أشهر فقط)، واستثمار منخفض في الهندسة المدنية، وتكاليف استثمار أقل لكل كيلوواط مقارنة بمحطات الطاقة المركزية الكبيرة. على الرغم من أن وحدات الدورة المركبة الكبيرة تتطلب استثمارًا أوليًا مرتفعًا، إلا أنها تتمتع بمزايا كبيرة في كفاءة توليد الطاقة ويمكنها استرداد تكاليف الاستثمار للوحدة من خلال توليد الطاقة على نطاق واسع.

(ثالثاً) تكلفة التشغيل والصيانة: استثمار مستمر طويل الأجل، مجال واسع للتحسين التكنولوجي

تُعدّ تكاليف التشغيل والصيانة استثمارًا مستمرًا طوال دورة حياة المشروع، وتشمل بشكل رئيسي فحص المعدات وصيانتها، واستبدال قطع الغيار، وتكاليف العمالة، واستهلاك زيوت التشحيم، ومعالجة البيئة، وغيرها. وتتراوح نسبتها من إجمالي تكاليف توليد الطاقة خلال دورة حياتها بين 5% و10%. ومن منظور الممارسة الصناعية، يتمثل الإنفاق الأساسي لتكاليف التشغيل والصيانة في استبدال المكونات الرئيسية وخدمات الصيانة، حيث قد تصل تكلفة الصيانة المتوسطة لتوربين غازي كبير واحد إلى 300 مليون يوان، وتكون تكلفة استبدال المكونات الرئيسية مرتفعة نسبيًا.

تختلف تكاليف التشغيل والصيانة اختلافًا كبيرًا بين الوحدات ذات المستويات التقنية المختلفة: فمع أن وحدات التوليد عالية الأداء تتطلب استثمارًا أوليًا أعلى، إلا أن استهلاكها لزيت التشحيم لا يتجاوز عُشر استهلاك الوحدات العادية، مع دورات تغيير زيت أطول واحتمالية أقل للتوقف بسبب الأعطال، مما يُقلل بشكل فعال من تكاليف العمالة وخسائر التوقف. في المقابل، تُعاني الوحدات الأقل تطورًا من أعطال متكررة، لا تزيد فقط من تكلفة استبدال الأجزاء، بل تؤثر أيضًا على إيرادات توليد الطاقة نتيجة التوقف، مما يرفع التكلفة الإجمالية بشكل غير مباشر. في السنوات الأخيرة، ومع تطوير تقنيات التشغيل والصيانة المحلية وتطبيق أنظمة التشخيص الذكية، انخفضت تكاليف تشغيل وصيانة وحدات توليد الغاز الطبيعي المحلية تدريجيًا. وقد ساهم تحسين معدل الصيانة المستقلة للمكونات الأساسية في خفض تكلفة الاستبدال بأكثر من 20%، وتم تمديد فترة الصيانة إلى 32,000 ساعة، مما قلل بشكل أكبر من نفقات التشغيل والصيانة.

ثانيًا: المتغيرات الرئيسية المؤثرة على تكاليف توليد الطاقة

بالإضافة إلى المكونات الأساسية المذكورة أعلاه، تتأثر تكاليف توليد الطاقة لوحدات توليد الغاز الطبيعي أيضًا بمتغيرات متعددة مثل آلية تسعير الغاز، والتوجه السياسي، وتطوير سوق الكربون، والتخطيط الإقليمي، وساعات استخدام الوحدة، ومن بينها يكون تأثير آلية تسعير الغاز وتطوير سوق الكربون هو الأبعد مدى.

(أ) آلية تسعير الغاز وضمان مصدر الغاز

يُحدد استقرار أسعار الغاز الطبيعي ونماذج التوريد اتجاه تكاليف الوقود بشكل مباشر، مما يؤثر بدوره على إجمالي تكاليف توليد الطاقة. حاليًا، يرتبط سعر الغاز الطبيعي المحلي بآلية "السعر المرجعي + السعر المتغير". يرتبط السعر المرجعي بأسعار النفط الخام والغاز الطبيعي المسال العالمية، بينما يُعدّل السعر المتغير وفقًا للعرض والطلب في السوق. وتنعكس تقلبات الأسعار مباشرةً على تكلفة توليد الطاقة. كما تؤثر سعة ضمان مصدر الغاز على التكاليف. ففي مناطق مراكز الأحمال، مثل دلتا نهر اليانغتسي ودلتا نهر اللؤلؤ، تنتشر محطات استقبال الغاز الطبيعي المسال بكثافة، وتتميز شبكات أنابيبها بالترابط العالي، مما يُخفض تكلفة النقل والتوزيع، ويُوفر إمدادات غاز مستقرة، ويُتيح التحكم النسبي في تكلفة الوقود. أما في المنطقة الشمالية الغربية، فتُحدّ من توزيع الغاز الطبيعي ومرافق النقل والتوزيع، مما يجعل تكلفة نقل وتوزيع الغاز الطبيعي مرتفعة نسبيًا، وبالتالي ترتفع تكلفة توليد الطاقة في المنطقة. إضافةً إلى ذلك، يُمكن للشركات تثبيت أسعار الغاز من خلال توقيع اتفاقيات توريد طويلة الأجل، مما يُجنّبها مخاطر التكاليف الناجمة عن تقلبات أسعار الغاز العالمية.

(II) التوجه السياسي وآلية السوق

تؤثر آليات السياسة بشكل رئيسي على التكاليف الشاملة ومستويات الإيرادات لوحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي من خلال نقل التكاليف وتعويض الإيرادات. في السنوات الأخيرة، عززت الصين تدريجيًا إصلاح نظام تسعير الكهرباء ذي الجزأين لتوليد الطاقة بالغاز الطبيعي، والذي طُبِّق لأول مرة في مقاطعات مثل شنغهاي وجيانغسو وغوانغدونغ. يُضمن استرداد التكاليف الثابتة من خلال سعر القدرة، ويرتبط سعر الطاقة بسعر الغاز لنقل تكاليف الوقود. من بين هذه المقاطعات، رفعت غوانغدونغ سعر القدرة من 100 يوان/كيلوواط/سنة إلى 264 يوان/كيلوواط/سنة، ما يغطي 70% إلى 80% من التكاليف الثابتة للمشروع، ويخفف بشكل فعال من مشكلة نقل التكاليف. في الوقت نفسه، حسّنت سياسة التعويض لوحدات التشغيل والإيقاف السريع في سوق الخدمات المساعدة هيكل إيرادات مشاريع الطاقة التي تعمل بالغاز. وصل سعر تعويض تنظيم الذروة في بعض المناطق إلى 0.8 يوان/كيلوواط ساعة، وهو أعلى بكثير من إيرادات توليد الطاقة التقليدية.

(ثالثاً) تطور سوق الكربون ومزايا الكربون المنخفض

مع التحسن المستمر لسوق تداول حقوق انبعاثات الكربون الوطنية، أصبحت تكاليف الكربون تدريجيًا جزءًا لا يتجزأ من اقتصاد وحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي، ما جعلها عاملًا مهمًا يؤثر على الجدوى الاقتصادية النسبية لهذه الوحدات. تبلغ كثافة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لوحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي حوالي 50% من نظيرتها في محطات توليد الطاقة بالفحم (حوالي 380 غرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة مقابل حوالي 820 غرامًا لكل كيلوواط ساعة لمحطات توليد الطاقة بالفحم). وفي ظل ارتفاع أسعار الكربون، تظل مزايا الغاز الطبيعي منخفضة الكربون بارزة. يبلغ سعر الكربون المحلي حاليًا حوالي 50 يوانًا للطن من ثاني أكسيد الكربون، ومن المتوقع أن يرتفع إلى 150-200 يوانًا للطن بحلول عام 2030. فعلى سبيل المثال، إذا أخذنا وحدة توليد طاقة واحدة بقدرة 600 ألف كيلوواط، تُصدر حوالي 3 ملايين طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، فسيتعين على محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم تحمل تكاليف إضافية للكربون تتراوح بين 450 و600 مليون يوان سنويًا في ذلك الوقت، بينما لا تتجاوز تكلفة محطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز 40% من تكلفة محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، مما سيؤدي إلى تضييق الفجوة في التكلفة بين النوعين. علاوة على ذلك، يمكن لمشاريع الطاقة التي تعمل بالغاز تحقيق إيرادات إضافية من خلال بيع حصص الكربون الفائضة في المستقبل، وهو ما يُتوقع أن يُخفض التكلفة الإجمالية لدورة حياة الكهرباء بنسبة تتراوح بين 3% و5%.

(رابعاً) ساعات استخدام الوحدة

تؤثر ساعات تشغيل الوحدة بشكل مباشر على فعالية استهلاك التكاليف الثابتة. فكلما زادت ساعات التشغيل، انخفضت تكلفة توليد الطاقة للوحدة. وترتبط ساعات تشغيل وحدات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي ارتباطًا وثيقًا بسيناريوهات الاستخدام: فمحطات الطاقة المركزية، باعتبارها مصادر طاقة لتنظيم ذروة الطلب، تتراوح ساعات تشغيلها عادةً بين 2500 و3500 ساعة؛ أما محطات الطاقة الموزعة، القريبة من مراكز البيانات والمجمعات الصناعية، فيمكن أن تصل ساعات تشغيلها إلى ما بين 3500 و4500 ساعة، ما يُسهم في خفض تكلفة توليد الطاقة للوحدة بمقدار 0.03 إلى 0.05 يوان/كيلوواط ساعة. وفي حال كانت ساعات التشغيل أقل من 2000 ساعة، فلن يتم استهلاك التكاليف الثابتة بشكل فعال، ما سيؤدي إلى زيادة كبيرة في التكلفة الإجمالية لتوليد الطاقة، بل وربما إلى خسائر.

ثالثًا: الوضع الحالي لتكاليف الصناعة

بالإضافة إلى بيانات الصناعة الحالية، وفي ظل سيناريو مرجعي لسعر الغاز الطبيعي البالغ 2.8 يوان/متر مكعب، وساعات استخدام تبلغ 3000 ساعة، وسعر الكربون البالغ 50 يوان/طن من ثاني أكسيد الكربون، فإن التكلفة المستوية لدورة الحياة الكاملة للكهرباء لمشاريع توربينات الغاز ذات الدورة المركبة النموذجية تبلغ حوالي 0.52-0.60 يوان/كيلوواط ساعة، وهي أعلى قليلاً من تكلفة الطاقة التي تعمل بالفحم (حوالي 0.45-0.50 يوان/كيلوواط ساعة)، ولكنها أقل بكثير من التكلفة الشاملة للطاقة المتجددة مع تخزين الطاقة (حوالي 0.65-0.80 يوان/كيلوواط ساعة).

من منظور الاختلافات الإقليمية، وبفضل استقرار إمدادات الغاز، ودعم السياسات المحسّن، وتقبّل أسعار الكربون المرتفعة، يمكن التحكم في التكلفة الإجمالية لدورة حياة محطات توليد الطاقة بالغاز في مناطق مراكز الأحمال، مثل دلتا نهر اليانغتسي ودلتا نهر اللؤلؤ، عند 0.45-0.52 يوان/كيلوواط ساعة، مما يوفر أساسًا اقتصاديًا للمنافسة مع محطات توليد الطاقة بالفحم. وفي مقاطعة قوانغدونغ، التي تُعدّ مشروعًا تجريبيًا لتجارة الكربون، بلغ متوسط ​​سعر الكربون 95 يوان/طن في عام 2024، وبالتزامن مع آلية تعويض القدرة، تبرز ميزة التكلفة بشكل أوضح. أما في المنطقة الشمالية الغربية، ونظرًا لمحدودية ضمانات مصادر الغاز وتكاليف النقل والتوزيع، فإن تكلفة توليد الطاقة للوحدة الواحدة تتجاوز عمومًا 0.60 يوان/كيلوواط ساعة، مما يُضعف الجدوى الاقتصادية للمشروع.

من منظور قطاع الطاقة ككل، تُظهر تكلفة توليد الطاقة باستخدام وحدات الغاز الطبيعي اتجاهًا نحو التحسين، حيث تنخفض على المدى القصير وتتحسن على المدى الطويل. فعلى المدى القصير، ونظرًا لارتفاع أسعار الغاز وانخفاض ساعات التشغيل في بعض المناطق، فإن هامش الربح محدود. أما على المدى المتوسط ​​والطويل، ومع تنويع مصادر الغاز، وتوطين المعدات، وارتفاع أسعار الكربون، وتحسين آليات السياسات، ستنخفض التكلفة تدريجيًا. ومن المتوقع أن يستقر معدل العائد الداخلي (IRR) لمشاريع الطاقة الفعالة التي تعمل بالغاز، والتي تتمتع بقدرات إدارة أصول الكربون، بحلول عام 2030، ضمن نطاق 6% إلى 8%.

رابعاً: التوجهات الأساسية لتحسين التكاليف

بالإضافة إلى تكوين التكلفة والعوامل المؤثرة، فإن تحسين تكاليف توليد الطاقة لوحدات توليد الغاز الطبيعي يحتاج إلى التركيز على المحاور الأربعة "التحكم في الوقود، وتقليل الاستثمار، وتحسين التشغيل والصيانة، والاستفادة من السياسات"، وتحقيق التخفيض المستمر للتكاليف الشاملة من خلال الابتكار التكنولوجي، وتكامل الموارد، وربط السياسات.

أولاً، يجب تثبيت إمدادات مصادر الغاز والتحكم في تكاليف الوقود. يجب تعزيز التعاون مع كبار موردي الغاز الطبيعي المحليين، وتوقيع اتفاقيات طويلة الأجل لتوريد الغاز لتثبيت أسعار مصادر الغاز؛ وتشجيع تنويع مصادر الغاز، والاعتماد على زيادة إنتاج الغاز الصخري المحلي وتحسين اتفاقيات استيراد الغاز الطبيعي المسال طويلة الأجل لتقليل الاعتماد على أسعار الغاز الفورية العالمية؛ وفي الوقت نفسه، يجب تحسين نظام احتراق الوحدة، ورفع كفاءة توليد الطاقة، وخفض استهلاك الوقود لكل وحدة توليد طاقة.

ثانيًا، تعزيز توطين المعدات وتقليل استثمارات الإنشاء. زيادة الاستثمار باستمرار في البحث والتطوير التكنولوجي الأساسي، وتجاوز عقبة توطين المكونات الرئيسية لتوربينات الغاز الثقيلة، وخفض تكاليف شراء المعدات بشكل أكبر؛ تحسين عمليات تصميم المشروع والتركيب، وتقصير دورة الإنشاء، واستهلاك تكاليف التمويل واستثمارات الهندسة المدنية؛ اختيار سعة الوحدة بشكل معقول وفقًا لسيناريوهات التطبيق لتحقيق التوازن بين الاستثمار والكفاءة.

ثالثًا، تطوير نموذج التشغيل والصيانة وخفض تكاليفهما. إنشاء منصة تشخيص ذكية، والاعتماد على البيانات الضخمة وتقنية الجيل الخامس لتحقيق إنذار مبكر دقيق لحالة المعدات، وتعزيز تحويل نموذج التشغيل والصيانة من "الصيانة السلبية" إلى "الإنذار المبكر الفعال"؛ تعزيز توطين تقنيات التشغيل والصيانة، وتشكيل فريق متخصص في هذا المجال، وتحسين قدرة الصيانة المستقلة للمكونات الأساسية، وخفض تكاليف الصيانة واستبدال قطع الغيار؛ اختيار وحدات عالية الأداء لتقليل احتمالية توقف التشغيل بسبب الأعطال واستهلاك المواد.

رابعًا، الربط الدقيق بالسياسات واستغلال الإيرادات الإضافية. الاستجابة الفعالة لسياسات مثل تسعير الكهرباء ذي الجزأين وتعويض تنظيم ذروة الطلب، والسعي لدعم نقل التكاليف وتعويض الإيرادات؛ وضع نظام إدارة أصول الكربون بشكل استباقي، والاستفادة الكاملة من آلية سوق الكربون لتحقيق إيرادات إضافية من خلال بيع حصص الكربون الفائضة والمشاركة في الأدوات المالية للكربون، ومواصلة تحسين هيكل التكاليف؛ تعزيز التخطيط التكميلي متعدد مصادر الطاقة "الغاز - الطاقة الشمسية الكهروضوئية - الهيدروجين"، وتحسين ساعات استخدام الوحدة، واستهلاك التكاليف الثابتة.

خامساً: الخاتمة

تتمحور تكلفة توليد الطاقة من وحدات الغاز الطبيعي حول تكلفة الوقود، مدعومةً بتكاليف الاستثمار في الإنشاء والتشغيل والصيانة، وتتأثر مجتمعةً بعوامل متعددة مثل سعر الغاز والسياسات وسوق الكربون والتوزيع الجغرافي. ولا يعتمد اقتصادها على مستواها التقني وقدرتها الإدارية فحسب، بل أيضاً على مدى ارتباطها الوثيق بنمط سوق الطاقة وتوجهات السياسات. في الوقت الراهن، ورغم أن تكلفة توليد الطاقة من وحدات الغاز الطبيعي أعلى قليلاً من تكلفة توليد الطاقة بالفحم، إلا أنه مع التقدم المحرز نحو تحقيق هدف "الخفض المزدوج للكربون"، وارتفاع أسعار الكربون، واختراق توطين المعدات، ستبرز مزاياها منخفضة الكربون ومزاياها الاقتصادية تدريجياً.

في المستقبل، ومع التحسين المستمر لنظام إنتاج الغاز الطبيعي وتوريده وتخزينه وتسويقه، وتعميق إصلاح سوق الطاقة وسوق الكربون، سيتم تحسين تكلفة توليد الطاقة لوحدات توليد الغاز الطبيعي تدريجيًا، لتصبح بذلك دعامة مهمة لربط الطاقة المتجددة بنسبة عالية وتحقيق أمن الطاقة. بالنسبة للمؤسسات الصناعية، من الضروري فهم العوامل المؤثرة على التكاليف بدقة، والتركيز على اتجاهات التحسين الأساسية، والعمل باستمرار على خفض التكلفة الإجمالية لتوليد الطاقة من خلال الابتكار التكنولوجي، وتكامل الموارد، والتنسيق مع السياسات، مما يُحسّن القدرة التنافسية لوحدات توليد الغاز الطبيعي في السوق، ويُسهم في بناء نظام طاقة جديد وتحويل هيكل الطاقة.