اقتصاديات محطات التوليد الكهربائية.

الدرس السابق:تأثير وجود المحطات الشمسية على استقرار الشبكة.

اقتصاديات محطات التوليد.

1-العوامل المؤثرة فى اقتصاديات المحطات

عند بناء محطة توليد ، فإن هناك العديد من الاعتبارات الفنية والاقتصادية التى تؤثر فى تصميم المحطة . وما يهمنا هنا هو الاعتبارات المؤثرة اقتصاديا ، ومنها:
▪ موقع المحطة (سعر الأرض يختلف من مكان لآخر)
▪ تواجد عمالة تسكن بالقرب من مكان المحطة ، وإلا ستأخذ فى الاعتبار تكلفة إعاشة العمال ومواصلاتهم (فى البلاد المتقدمة).
▪ تكلفة الإنشاء والتصميم.
▪ مصاريف التشغيل والصيانة
▪ تكلفة إنتاج الــ kWh من المحطة
▪ تكلفة خدمة الدين (القرض) إذا كانت منشأة بقرض من البنوك.

عموما يمكن تقسيم المصروفات فى المحطات إلى نوعين :
1.1 -مصاريف ثابتة : تشمل تكلفة الإنشاء وفوائد قرض الإنشاء ، والتأمين والضرائب التى تفرضها الدولة على عائدات بيع إنتاج المحطة إذا كانت قطاعا خاصا (إذا كانت المحطة ملكا للدولة فإن الضرائب يدفعها المستهلكون لهذه الكهرباء ، بمعنى أن يضاف إلى تعريفة الاستهلاك نسبة أخرى للضرائب).

  علما بأن تكلفة الإنشاء تشمل ثمن الأرض والمبانى وثمن المعدات ، ومصاريف تركيب المعدات ، ومصاريف التصميم والتخطيط إلخ .
  ويضاف أيضا تكلفة المخازن ، والحراسة ، فالمحطة تحتاج لمخازن ضخمة لتخزين الوقود وزيوت التشحيم وقطع الغيار إلخ لأن هذه الأشياء يجب أن تكون حاضرة دائما تحسبا لأي صيانة علاجية محتملة.
1.2 -مصاريف جارية :(وهى متغيرة حسب حجم الإنتاج ، وتشمل تكلفة الوقود والأجور وتكلفة الصيانة ومستلزمات الإنتاج).
وتعتبر تكلفة الوقود هى الأكثر تأثيرا فى محطات الكهرباء (باستثناء المحطات المائية والتى هى الأقل فى مصاريف التشغيل ، وحتى مصاريف العمالة تعتبر هى أيضا الأقل فى المحطات المائية مقارنة بالمحطات البخارية مثلا التى تحتاج عمالة أكثر بكثير. وتتوقف تكلفة الوقود على كمية الإنتاج وسعر الوقود وكفاءة المحطة. ودائما يجب البحث عن أفضل طرق تقليل استهلاك الوقود بالمحطة.
  وفى المحطات البخارية مثال يكون توزيع نسب التكلفة بين العناصر السابقة فى حدود النسب التالية:

Fuel cost = 30 to 40%

Fixed charges for the plant = 50 to 60%

Operation and maintenance cost = 5 to 10%

2-معدل الفائدة Rate of Interest:

قد يكون بناء المحطة بواسطة قرض من بنك أو بواسطة استثمارات من شركات أو مجموعة أفراد ، فى كل الأحوال فصاحب المال يريد استرجاع ماله ، مضافا إليه مكسب معتبر ، وهو ما نسميه الفائدة ، والتى تساوى الفرق بين المبلغ الأصلى و المبلغ المسترد ، وقد تكون هذه الفائدة محسوبة على أنها فائدة بسيطة ، بمعنى أنها نسبة ثابتة سنويا ـ وقد تكون فائدة مركبة تتغير قيمتها مع طول المدة.

على سبيل المثال فأنت إذا أودعت 1000 دولار بالبنك بفائدة بسيطة قدرها 3 %لمدة 5 سنوات فهذا يعنى أنك ستحصل على 150 دولار كفائدة فى نهاية الخمس سنوات (مبلغ الفائدة يوضع سنويا فى حساب منفصل وتظل الوديعة قيمتها ثابتة عند 1000 دولار). أما إذا كانت فائدة مركبة فإن العائد (الفائدة) تضاف إلى أصل المبلغ وبالتالى تكون الفائدة (العائد) فى نهاية السنة الثالثة مثلا أعلى من العائد فى نهاية السنة الثانية وهكذا.

3-معدل الإهلاك Depreciation

إذا كنت تريد إنشاء مشروعا (محطة توليد مثلا) فإنك لا تتوقع فقط أن يحقق ربحا (ناتجا عن بيع الكهرباء المولدة) يغطى مصاريف التشغيل وقدر معين من الأرباح فقط ، لكنك يجب أن تأخذ فى الاعتبار أن معدات هذا المشروع تتآكل سنويا بفعل التشغيل أو العوامل الجوية أو حتى مجرد التقادم ، ومن ثم لابد من تقدير نسبة معينة لمعدل الإهالك تضاف إلى العائد المتوقع وتصرف فى تجديد معدات المشروع ، وإذا لم يحقق المشروع عائده المتوقع ومضافا إليه معدل الإهلاك فلن يستطيع أن يحقق نفس الأرباح سنويا بسبب تقادم معداته.

ومعدل الإهلاك غالبا لا يكون ثابتا بل متزايد مع تقادم العمر ، وقد يكون التزايد خطيا أو غير خطي ، وعموما هناك عدة طرق لحساب هذا المعامل يمكن الرجوع إليها فى مصادرها.

4-تسعيرة الكهرباء المباعة Tariff

بناء على دراسة جميع عناصر التكلفة السابقة يمكن الآن تحديد تعريفة سعر بيع الـــ kWH ، فهذا السعر (مضروبا فى حجم الإنتاج) يعطى العائد المالى الذى يجب أن يحقق تغطية جميع المصاريف السابقة وتغطية خدمة الدين (إذا كان قرضا من البنك) وتغطية معدلات الإهلاك وتغطية الضرائب وخلافه ، بالإضافة إلى تحقيق مكسب معقول للمستثمرين.

ولكن بالإضافة للعناصر السابقة ، هناك عناصر أخرى يجب أن تؤخذ فى الاعتبار عند تحديد تعريفة البيع للمستهلك منها:

كمية الاستهلاك: فليس مقبولا مثلا أن يكون سعر البيع موحدا مهما كان استهلاك العميل بل يجب تشجيع كبار العملاء المستهلكين بتقديم سعر أقل(وهذا لأنه يقدم فى المقابل خدمة أكبر للاقتصاد القومي بالإنتاج الكثيف وتشغيل العمالة). ولذا يجب أن تكون التسعيرة متدرجة ومراعية لحجم الاستهلاك الكثيف جدا.

معامل القدرة :كما يجب ألا يكون الحساب موحدا مهما كان معامل القدرة الخاص بالمستهلك كما فى الشكل التالي

فالمصنع الأول له معامل قدرة يساوى 1 والقدرة الفعالة المستهلكة 1 ميجاوات وبالتالى سيحتاج أن يسحب من الشبكة 1MVA ، بينما المصنع الثانى له معامل قدرة 5.0 ويسحب نفس القدرة الفعالة ، ولكنه سيسحب قدرة ظاهرة Power Apparent من الشبكة 2MVA . فلو تمت محاسبة المصنعين على استهلاك الـــ KWH فقط وبنفس التسعيرة سيكون هذا غير عادل للشركة المنتجة ، لأنها حجزت للثانى قدرة أكبر ومع ذلك استهلك مثل الأول ، ولذا يجب أن تضم التسعيرة بندا يتعلق بمعامل القدرة ليرغم أصحاب المصانع الذين لديهم معامل قدرة منخفض على تحسين معامل القدرة لديهم وإلا ستكون هناك غرامة تتناسب مع بعد معامل القدرة عن القيمة المطلوبة (غالبا 9.0) مما يجعل الفاتورة قاسية.

الحمل الأقصى: ومن المهم أيضا أن تأخذ التسعيرة فى الاعتبار أقصى حمل Demand Max يصل إليه المستهلك ، وكذلك المدة التى يظل يعمل فيها على هذا الحمل الأقصى. فربما كان لدينا مصنعين كما فى الشكل التالي ، كلاهما يستهلك 720MWH لكن كما هو واضح فى الشكل فإن الأول له Demand Max يساوى 1000kW بينما الثانى يصل إلى ثلاثة أضعافه.

فهل يستويان؟

بمعنى آخر أن معامل الـــ Factor Load للثانى سي ء جدا مقارنا بالأول ، وبالطبع يجب التفرقة لاسيما أن الثانى سيتم حجز قدرة تعاقدية له أكبر من الأول حتى يمكن أن توفى الشركة بتعهدها بتوفير الحمل الأقصى وقت حدوثه ، بغض النظر عن مدة الحدوث .

ولذا يجب أن تتضمن الفاتورة بندا يحاسب بسعر خاص (أعلى طبعا) على أقصى قيمة وصل إليها خلال الشهر ومدة حدوثها (توجد عدادات خاصة بالمصانع لقياس الـــ Demand Max) وهذا سيجعل أصحاب المصانع الذين يحتاجون إلى هذه القيمة العالية من الأحمال لمدة وجيزة أن يبحثوا عن أساليب أخرى لتجاوز هذه المدد الصغيرة ، عن طريق استخدام مولدات خاصة بهم مثلا ، أو عن طريق توزيع الأحمال على مدار اليوم بصورة أفضل ، وتجنب فترة الحمل الأقصى باستخدام أساليب المعروفة بالــــ (Demand Management).

القدرة التعاقدية كما يجب الأخذ فى عين الاعتبار حجم التعاقد وحجم التشغيل ، فالبعض قد يتعاقد على قدرة عالية جدا (تحسبا لاي توسعات مستقبلية) ، ويتم توصيل الكابلات والمحولات التى تحقق له هذه القدرة ويتم حجز مغذيات خاصة به فى محطة المحولات الرئيسية ، ثم لا يستغل منها إلا قدرا يسيرا فى تشغيل مصانعه ، وربما تكون المصانع متوقفة . فلو تمت محاسبة صاحب المصنع فقط على مجرد استهلاكه للكهرباء سيكون هذا كارثيا لشركة الكهرباء التى حجزت له نسبة من قدرتها حسب العقد ثم هو لم يستهلك منها شيئا ، ولذا يجب أن تشمل تعريفة محاسبته نسبة على حجم القدرة المتعاقد عليها سواء استخدم هذه القدرة أم لم يستخدمها.

وكل هذه الاعتبارات أنتجت أساليب متنوعة للـــ Tariff منها:

(1) Flat demand rate

(2) Straight line meter rate

(3) Step meter rate

(4) Block rate tariff

(5) Two-part tariff

(6) Three-part tariff.

وكل دولة قد تضيف عناصر أخرى فى الاعتبار بعد ذلك ، مثل البعد الاجتماعي الذى يقدم مثلا أسعارا أقل لمن يقل استهلاكهم عن نسبة معينة ، ثم تتزايد الشريحة ، وهكذا.

والجدول يوضح نموذج تسعيرة الكهرباء للاستهلاك المنزلى فى مصر (يونيه 2018).

لاحظ أن الحساب يبدأ بملأ أعلى شريحة ممكنة ثم الأقل ، وليس العكس ، بمعنى لو كان الاستهالك 450kWH مثلا ، فهذا يعنى أن أعلى شريحة التى تبدأ من الاستهلاك الأعلى من 351 ، وعلى هذا يكون الحساب كالتالى:

ويصبح الإجمالى 257 جنيه ، وهذا قبل إضافة الدمغات والضرائب ورسم التوريد ورسوم تحسين الخدمة ومصاريف النظافة . الحظ أنه من الخطأ أن تبدأ الحساب بمأل الشريحة الأولى ثم الثانية وهكذا.

لاحظ لو أن الاستهلاك تجاوز الـ 1000 kWH فلن تكون هناك شرائح بل سيضرب الاستهلاك كله في 145 قرش.

5.تعظيم عائد الاستثمار فى محطات الكهرباء:

إنشاء محطة للتوليد يعتبر مشروعا ضخما من كافة النواحى ، ولذا فعلى المستثمر فى هذا المجال أن يبحث عن طرق لتعظيم العائد من هذا المشرو ع ، وتشمل هذه الطرق:

1 -تحسين اختياراته فى مرحلة التصميم ، فعليه أن يعرف أولا ما هو أنسب نوع من محطات التوليد يمكن أن يبنيه فى هذه المنطقة (فى المقطع التالى سنورد مقارنة بين أسعار إنشاء الأنواع المختلفة من محطات التوليد). وبالطبع فليس بالضرورة كون تكلفة الإنشاء منخفضة أن تكون هى المحطة الأنسب ، فكما ذكرنا هناك نوع آخر من التكلفة وهى التكلفة الجارية ، كما أن التكلفة الثابتة العالية لا تعنى كذلك رفض هذا الاختيار فربما تكون مصاريف التشغيل شبه معدومة كما فى حالة الخلايا الشمسية.

2 -اختيار أفضل المعدات وأطولها عمرا و أعلاها كفاءة.

3 -كما تشمل هذه الطرق جعل المحطة تعمل أطول فترة ممكنة ، فلا يعقل أن تنفق هذه المليارات ثم لا تجد مشتريا لهذه البضاعة ، ويفضل دائما أن تعمل المحطة على Load Curve شبه مسطح لأن هذا يعنى كفاءة مرتفعة . وارتفاع الكفاءة مع ارتفاع معدل التشغيل سببه أن التكلفة الثابتة ستتوزع على إنتاج أكبر فتكون نسبة التكلفة الثابتة فى سعر الــ kWH المنتج صغيرة ، وهذا يجعل الكفاءة Overall Efficiency أعلى.

مقارنة بين أسعار إنشاء حمطات التوليد املختلفة فى أمريكا.

الأشكال التالية تعطى مؤشرا على أسعار إنشاء محطات التوليد الكهربائية المختلفة فى الولايات المتحدة الأمريكية (أرقام رسمية). ويمكن الرجوع للمصدر المكتوب أسفل الصورة لمزيد من التفاصيل.

الشكل التالي يعطى التكلفة (تكلفة الإنشاء فقط دون التشغيل( بالـــ kW/ $ حسب نوع محطة التوليد.

والجدول التالي يعطى مؤشرا على تكلفة الـــ kWH فى المحطات النووية (شاملة اإلنشاء والوقود والتشغيل):

والجدول التالي يعطى أسعار تفصيلية للمحطات النووية فى أمريكا حتى عام 2015 ، وستلاحظ تذبذب الأسعار عبر السنين ، وهذا بسبب عوامل عديدة منها أسعار الوقود وأسعار البترول.

لاحظ أن أسعار إنشاء محطة نوو ية متذبذب بشكل كبير ، فهو يتراوح فى الخمس سنوات الأخيرة بين kW $/5500 إلى حوالى kW$/8000 ، وبمعنى آخر أن سعر كل ميجاوات يتراوح بين 9-6 بليون دولار (شاملة أعباء الدين المقترض من المؤسسات المالية). لاحظ أن السعر من عشر سنو ات كان يتراوح بين kW $/1500-1200 .

والجدول التالي يعطى أسعار بعض المحطات النووية فى الولايات المتحدة حتى سنة 2008.