اقتصاديات الطاقة الشمسية في كندا

المصدر: rec-cer.gc.ca

يكتب

تم فحص تكاليف التعادل لأربعة أنواع من المصفوفات:

نطاق سكني بقدرة 5 كيلووات، لنموذج المصفوفات الموجودة على الأسطح والتي تزود المنزل بالطاقة.

نطاق تجاري بقدرة 200 كيلووات، لنموذج المرافق المتوسطة الحجم التي توفر الطاقة للشركات الكبيرة.

نطاق منفعة بقدرة 50 ميجاوات، لنموذج المرافق الكبيرة التي توفر الطاقة للشبكة.

نطاق مجتمعي بقدرة 200 كيلووات، لنموذج مرافق متوسطة الحجم توفر الطاقة لحي ما أو لمبنى مدني، مثل مركز ترفيهي. والأهم من ذلك، أنه من المفترض أن تكون المنشأة مؤسسة غير ربحية، مما له آثار ضريبية، وهذا هو السبب في تصميم نموذج على نطاق المجتمع بشكل منفصل عن النطاق التجاري.

اختيار الموقع والعزل الشمسي

تم استخدام قاعدة بيانات الأسماء الجغرافية الكندية التابعة للموارد الطبيعية في كندا للعثور على المواقع التي يمكن اعتبارها مجتمعات. تم استخدام خطوط الطول والعرض لكل موقع لتنزيل بيانات الإشعاع الشمسي الأقرب جغرافيًا للسنة النموذجية للأرصاد الجوية (TMY) من قاعدة بيانات الإشعاع الشمسي الوطنية التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية (NSRDB). بالنسبة إلى يوكون والأقاليم الشمالية الغربية ونونافوت، تم استخدام بيانات سنة الطقس الكندية لحساب الطاقة (CWEC) من هيئة البيئة وتغير المناخ في كندا (ECCC) لتحديد كمية ضوء الشمس كل ساعة، مما حد من عدد المجتمعات التي يمكن فحصها. إجمالاً، تم فحص 21 546 من المجتمعات.

وهكذا، بالنسبة لكل مجتمع، كان التشعيع الشمسي النموذجي كل ساعة لمدة سنة تقويمية متاحًا لحساب الضوء الساقط على لوحة شمسية، حيث تم تحديد موقع الشمس في السماء من معادلات الإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي. كان من المفترض أن تحدث خسائر خفيفة في الطاقة في أشهر الشتاء بسبب الغطاء الثلجي، على الرغم من تضمين بعض المكاسب من الضوء المنعكس، كما هو مقدر من أقرب بيانات CWEC لأللبيدو. وكان من المفترض أن يؤدي التلويث إلى خفض الإنتاج بنسبة 5% على مدار العام. تتضمن مجموعة بيانات NSRDB نفسها درجات الحرارة لكل ساعة، والتي تم استخدامها أيضًا في النموذج.

أداء المصفوفة

تم استخدام لوحة شمسية نموذجية لتحديد تحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء، كما تم تقديره من نماذج NREL لأداء اللوحة. كان من المفترض أن تواجه الألواح الجنوب لتعظيم ضوء الشمس المتلقي. كان ميل اللوحة للمصفوفات التجارية والمجتمعية والمنفعية هو خط العرض تسع درجات تحت الصفر.^{الحاشية السفلية11}وكانت ألواح الأسطح مائلة بزاوية 27 درجة، وهو منحدر طبيعي لأسطح المنازل الكندية.

كان من المفترض أن تحتوي المصفوفات السكنية والتجارية والمجتمعية على حوامل ثابتة (أي أن الألواح لا تدور أثناء تحرك الشمس في السماء). تم تصميم نماذج المشروعات على نطاق المنفعة بطريقتين: طريقة واحدة باستخدام حوامل ثابتة والأخرى باستخدام أجهزة تتبع أحادية المحور (والتي يمكن أن تدور بحد أقصى 90 درجة على محاورها). تم تقدير زوايا حدوث المصفوفات باستخدام معادلات NREL.

تم تضمين خسائر صغيرة في التظليل المبكر والمتأخر. تم أيضًا تضمين خسائر صغيرة في الأسلاك (التيار المتردد والتيار المستمر)، وعدم تطابق الوحدة، وخسارة العاكس لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. تختلف خسائر الخطوط لمصفوفات نطاق المنفعة حسب المقاطعة بناءً على التعريفات الإقليمية. كان من المفترض أن يتراجع أداء اللوحة بنسبة 0.5% سنويًا على مدار عمر المشروع. تم استخدام درجات حرارة NSRDB كل ساعة لضبط أداء اللوحة.

تكاليف رأس المال

استندت تكاليف التركيب إلى دراسة أجراها NREL لتكاليف النظام الشمسي لعام 2017. تم تطوير ثلاثة سيناريوهات للتسعير من خلال توقع تكاليف عام 2017 في الأعوام 2018 و2023 و2028 باستخدام الاتجاهات التاريخية (الحالية، والمستقبل القريب، والمستقبل منخفض التكلفة، على التوالي). تمت إزالة الضرائب الأمريكية وتحويل القيم إلى الدولار الكندي بسعر صرف 1.25 دولار كندي/دولار أمريكي. تم الانتهاء من سيناريوهات التسعير الثلاثة بعد التشاور مع الصناعة وتعديل التقديرات عند الضرورة. تتضمن السيناريوهات الثلاثة تكاليف الأجهزة (مثل اللوحات والعاكسات) والتكاليف الناعمة (التركيب والتطوير).

كان من المفترض أن تستمر المصفوفات لمدة 25 عامًا. في منتصف عمر جميع أنواع المصفوفات، كان من المفترض أن يتم تركيب محولات جديدة. في منتصف عمر المصفوفات ذات النطاق النفعي المزودة بأجهزة التتبع، كان من المفترض أن يتم تثبيت أجهزة تعقب جديدة. وفي نهاية 25 عامًا، تم تطبيق مصاريف رأسمالية إضافية للمعالجة. وكانت القيمة المتبقية للألواح بعد 25 عامًا 25% من تكلفتها الأصلية. وكان من المفترض أن تكون القيمة المتبقية للمعدات الأخرى 15٪.

استندت تكاليف الأراضي الخاصة بألواح الطاقة الشمسية على نطاق المرافق إلى تقديرات هيئة الإحصاء الكندية للأراضي الزراعية وقيم البناء في كل مقاطعة.^{الحاشية السفلية13}والأهم من ذلك، ارتفعت التكاليف في بعض المناطق (على سبيل المثال، جنوب أونتاريو والبر الرئيسي السفلي لكولومبيا البريطانية) بسبب ارتفاع الطلب على العقارات. كان من المفترض أن تكون تكاليف الأراضي التجارية والمجتمعية والسكنية صفرًا، لأنه سيتم تركيب الأنظمة على سطح موجود أو على عقار مملوك بالفعل.

التعريفات وتكاليف النقل والتشغيل

يتضمن التحليل سيناريوهين لربط منشآت الطاقة الشمسية على نطاق المرافق بأنظمة النقل: أحدهما مع تطبيق تعريفات نقل الوصول المفتوح الإقليمية (OATTs)، والآخر بدونها، لفهم تكاليف التعريفة بشكل أفضل وكيف يمكن أن تختلف اقتصاديات اتفاقيات شراء الطاقة. من المنتجين المستقلين (أو إذا كانت المصفوفات كبيرة الحجم تنتج في أنظمة التوزيع المحلية بدلاً من أنظمة النقل). يمكن أن تكون التعريفات أقل مما هو مذكور هنا إذا كان التوليد جزءًا من محفظة وخدمات احتياطي التشغيل، التي تدفع مقابل التوليد الاحتياطي في حالة انقطاع التيار، تأتي من المحفظة بدلاً من دفع ثمنها لمزود النقل.

ولا تفرض يوكون والأقاليم الشمالية الغربية ونونافوت حاليًا تعريفات جمركية، لأنها لا تنتج الكهرباء لسوق أمريكا الشمالية. تقوم نيوفاوندلاند ولابرادور حاليًا بتطوير OATT. تعتمد تعريفة ألبرتا على تكاليف التوصيل الخاصة بمشغل النظام الكهربائي في ألبرتا (AESO)، وخدمة نقل إمدادات معدل AESO، وتقدير مساهمة AESO في البناء والمولدات الممولة على مدار 25 عامًا.

وفي الوقت نفسه، كان من المفترض أن تبلغ تكلفة الصيانة 15 دولارًا لكل ميجاوات. كان من المفترض أن يكلف خط الاتصال لربط الطاقة الشمسية على نطاق المرافق بالشبكة 5 دولارات لكل ميجاوات في الساعة (على أساس خط بطول 10 كيلومترات ومنشأة متوسطة الحجم).

تمويل

تقوم ESPC بتقدير صافي القيمة الحالية للمشروع لنموذج اقتصادياته. تم استخدام معدل خصم اسمي بنسبة 5.75% لمرافق الطاقة الشمسية على مستوى المرافق والمجتمعات، بناءً على تكلفة رأس المال للطاقة الشمسية في كندا في عام 2017. وكان من المفترض أن تحصل المرافق ذات النطاق التجاري على معدل خصم اسمي بنسبة 5.81%، بناءً على متوسط ​​تكلفة رأس المال المرجح لجميع الصناعات في الولايات المتحدة. كان من المفترض أن يكون معدل الخصم الاسمي للطاقة الشمسية على نطاق سكني 5٪، لأنه إذا كان المقصود من النظام السكني توفير أموال المالك، فيجب قياسه مقابل فرص استثمارية أخرى (حيث تكون العائدات السنوية بنسبة 5٪ معقولة مقابل سعر منخفض). - إلى صندوق متوازن متوسط ​​المخاطر). كان من المفترض أن يكون التضخم 2٪ وأن جميع التكاليف بالدولار لعام 2018.

كان من المفترض أن يكون معدل العائد المتوقع للمزارع على نطاق المرافق هو 10%. وبخلاف ذلك، كان من المفترض أن يكون معدل العائد للأنظمة التجارية والمجتمعية والسكنية 0%، لأن هذه الأنظمة ليست موجهة نحو الربح، ولكنها مجرد أمل في استرداد تكاليفها. نظرًا لأن أسعار الكهرباء الكندية كانت ترتفع بشكل أسرع من معدل التضخم، فقد كان من المفترض أن تزيد القيمة الحقيقية للكهرباء المولدة بنسبة 1.91٪ سنويًا، والمتوسط ​​السنوي من عام 2010 إلى عام 2017 (أي، خلال 10 سنوات، ستبلغ رسوم الطاقة 19.1). % أعلى من الأسعار الحقيقية الحالية، وفي غضون 25 عامًا، ستكون رسوم الطاقة أعلى بنسبة 47.75% من الأسعار الحقيقية الحالية). وبخلاف ذلك، لم يتم زيادة الأسعار بمرور الوقت لنموذج الإضافات لتوليد الكهرباء باهظ الثمن حيث يقلل قطاع الطاقة من بصمته الكربونية.

وتم خصم ضرائب الدخل من الإيرادات على أساس معدلات ضريبة الشركات الفيدرالية والإقليمية للمرافق على نطاق المرافق. دفعت المرافق السكنية ضرائب المبيعات على قيمة الكهرباء المعادة إلى الشبكة للحصول على الائتمانات، لأن ضرائب المبيعات لا تزال تُدفع على الكهرباء المستهلكة في الأشهر اللاحقة قبل تطبيق أي ائتمان. ولم تدفع المرافق المجتمعية أي ضرائب على الدخل، لأنه كان من المفترض أنها غير ربحية. ولم تدفع المرافق ذات النطاق التجاري أي ضريبة دخل، لأنه كان من المفترض أن يتم استهلاك كل الكهرباء في الموقع. ولم يتم تطبيق أي ضرائب على الكربون على أي نوع من المشاريع.

تكاليف التشغيل، ومدفوعات الفائدة (بافتراض دين بنسبة 60%)، وبدل تكلفة رأس المال المتسارع (CCA)^{الحاشية السفلية 17}تم خصمها من ضرائب الدخل للمرافق على نطاق المرافق. لم يتم تطبيق خصومات التقييم القطري المشترك على المرافق ذات النطاق التجاري، لأنه كان من المفترض أن يتم استهلاك كل الكهرباء في الموقع، وبالتالي لم يتم دفع ضرائب الدخل على الكهرباء المولدة. بالنسبة للمشاريع ذات النطاق السكني والتجاري، تم تطبيق ضرائب المبيعات على جميع التكاليف الرأسمالية. بالنسبة للمشاريع على نطاق المرافق، تم تطبيق ضرائب المبيعات على المعدات والتركيب فقط. ولم يتم تطبيق ضرائب المبيعات على التكاليف الرأسمالية للمشاريع على نطاق المجتمع، والتي كان من المفترض أنها غير ربحية.

التسعير بالساعة

تم استخدام سيناريوهين للتسعير:

تسعير ثابت (أي بدون اختلاف بالساعة). يدفع العديد من المستهلكين السكنيين والتجاريين والمجتمعيين أسعارًا ثابتة مقابل الكهرباء. تم أيضًا فحص التسعير الثابت للمرافق على نطاق المرافق، لأن الفرق بينه وبين "تسعير الوقت من اليوم" يمكن أن يساعد في إظهار العلاوة التي يحققها التسعير على أساس وقت من اليوم.

التسعير حسب الوقت من اليوم، لأن الطاقة الشمسية تولد الكهرباء خلال ساعات النهار، عندما يكون الطلب أعلى وتكون الكهرباء ذات قيمة أكبر. يساعد التسعير حسب الوقت من اليوم على إظهار العلاوة التي تكسبها مشاريع الطاقة الشمسية، بما في ذلك نطاق المرافق. وفي الوقت نفسه، تعمل المقاطعات بشكل متزايد على طرح العدادات الذكية للمنازل والشركات حتى تتمكن المرافق من قياس الاستهلاك حسب الوقت من اليوم وتطبيق معدلات الوقت من اليوم على الاستهلاك.

لنمذجة التسعير في الوقت المناسب من اليوم، تم تحديد الخصومات والأقساط النموذجية خارج أوقات الذروة ووسط الذروة وفي أوقات الذروة من خلال مقارنة الأسعار بالساعة مع متوسط ​​الأسعار اليومية لأيام الشتاء والصيف وعلى أسعار الجملة والسكنية - أساس السعر. ومع ذلك، يوجد في مقاطعتين فقط (أونتاريو وألبرتا) أسواق جملة يمكن من خلالها إجراء هذه التقديرات. وفي الوقت نفسه، فإن أونتاريو ونوفا سكوتيا فقط هما اللتان تتمتعان بأسعار الإقامة في أوقات اليوم. وبالتالي، وبسبب نقص البيانات، تم تطبيق الخصومات والأقساط بالساعة من بعض المحافظات على مقاطعات أخرى.

الأهم من ذلك، من المتوقع أن يؤدي الاختراق العالي للطاقة الشمسية في مزيج الكهرباء في كندا إلى خفض أقساط منتصف النهار وتسوية قمم الأسعار اليومية. وبالتالي، يجب أن يؤخذ هذا التحليل في الاعتبار فيما يتعلق باختراق الطاقة الشمسية المنخفض فقط.

الاستهلاك في الموقع

وكان من المفترض أن يكون الطلب السكني على الكهرباء في كل مقاطعة، على الأقل، هو المتوسط ​​الوطني.^{الحاشية السفلية 18}استخدمت المقاطعات ذات الاستهلاك السكني الأعلى من المتوسط ​​الوطني تقديراتها الإقليمية. وتم رفع المقاطعات إلى المتوسط ​​الوطني، لأن توليد الطاقة الشمسية يمكن أن يؤدي إلى زيادة كهربة بعض الأجهزة المنزلية، مثل سخانات المياه والمواقد، وقد يضيف أجهزة مكهربة أخرى، مثل تكييف الهواء.

كان من المفترض أن يتم إرجاع التوليد من مجموعة سكنية زائدة عن الاستهلاك السكني إلى الشبكة للحصول على رصيد، والذي تم استخدامه بعد ذلك لتعويض استهلاك الكهرباء ذي القيمة المتساوية عندما لا تنتج المجموعة الشمسية نفس القدر من الكهرباء، كما هو الحال في شتاء. استندت قيم الاعتمادات إلى تقديرات رسوم الطاقة الحالية والمتغيرة في كل مقاطعة، وتم تعديلها عن طريق الخصومات والأقساط بالساعة في سيناريوهات الوقت من اليوم.

كان من المفترض أن تستهلك المواقع التجارية والمجتمعية كل الكهرباء التي تولدها. وكان من المفترض أن لا يكون للمشاريع على نطاق المرافق أي استهلاك في الموقع (أي سيتم تغطية الاستهلاك من خلال تكاليف التشغيل).

أسعار الكهرباء قابلة للمقارنة

تم تحديد أسعار الكهرباء القابلة للمقارنة للطاقة الشمسية على نطاق سكني من رسوم الطاقة السكنية والرسوم المتغيرة الأخرى التي تنشرها المرافق الإقليمية والإقليمية ومقدمي الكهرباء. في أونتاريو وألبرتا، تم حساب متوسط ​​مدن متعددة لتحديد سعر الكهرباء المقارن. لا تشمل هذه الأسعار الرسوم الثابتة، والتي تظل كما هي في كل فاتورة بغض النظر عن كمية الكهرباء المستهلكة. وبالتالي، فإن شراء الكهرباء السكنية من المرافق المحلية أغلى قليلاً مما هو مذكور هنا.

ونظرًا لأن الطلب على الكهرباء على المستوى التجاري يمكن أن يكون متغيرًا جدًا من قطاع إلى آخر، فقد تم حساب متوسط ​​تقديرات مسوحات أسعار الكهرباء التي أجرتها شركتا مانيتوبا هيدرو وهيدرو كيبيك لكل مقاطعة. كان من المفترض أن يتم توفير 200 ميجاوات ساعة من الكهرباء شهريًا عند 500 كيلووات من ذروة الطلب. كان من المفترض أيضًا أن التحول كان مملوكًا للمنفعة العامة. بالنسبة للمناطق، تم استخدام رسوم الطاقة التي نشرتها المرافق المحلية.

بالنسبة للمشاريع على نطاق المرافق، تم استخدام متوسط ​​سعر الجملة السنوي للكهرباء مقابل سعر الكهرباء المقارن في أونتاريو وألبرتا، المقاطعتان الوحيدتان اللتان لديهما أسواق للبيع بالجملة. وبخلاف ذلك، تم استخدام أسعار إعادة البيع أو رسوم الطاقة الصناعية الكبيرة، لأن هذه ستكون أفضل تقدير تالي لأسعار الجملة، على الرغم من أنها قد تظل أعلى من التكلفة الحقيقية للتوليد.