上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電項目的可行性及發(fā)展前景

俞國勤，楊涌文，姜未汀，王育飛，劉 雋，潘衛(wèi)國

（1.上海電力技術與管理學院，上海 200025；2.上海電力學院，上海 200090）

0 引言

發(fā)展光伏發(fā)電不能僅僅局限于作為示范體現(xiàn)節(jié)能減排的效果，推廣光伏發(fā)電技術的應用取決于項目的經(jīng)濟性，要能為投資者帶來經(jīng)濟效益。目前光伏發(fā)電的成本還比較高，盡管目前政府對光伏發(fā)電進行了經(jīng)濟補貼，但是要大規(guī)模推廣，最終還是要靠技術進步降低光伏發(fā)電的成本。

目前，光伏發(fā)電采用的太陽能電池最成熟的是晶硅電池與薄膜電池。晶硅電池的發(fā)電效率較高，但成本也很高。上海是一個現(xiàn)代化大城市，土地資源比較緊張，大規(guī)模推廣光伏發(fā)電的途徑是發(fā)展屋頂光伏發(fā)電，要求光伏發(fā)電裝置有較高的發(fā)電效率，所以主要還是采用晶硅電池。薄膜電池發(fā)電效率雖然低一些，但成本也比較低，不過隨著近年來晶硅電池價格的不斷走低，薄膜電池的價格優(yōu)勢也在不斷縮小，因此不是上海地區(qū)光伏發(fā)電的首選方案。

目前，制約光伏發(fā)電發(fā)展的主要因素是設備投資大、發(fā)電成本太高。

本文將對上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電的可行性及發(fā)展前景進行探討。

1 上海地區(qū)太陽能資源概況［1］

上海位于長江中下游地區(qū)，屬于太陽能輻射量資源三、四類地區(qū)，年日照時數(shù)1 600～2 400h，年輻射總量4 200～5 000MJ／m2，相當于140～170kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量。采用目前普通的光伏組件產(chǎn)品，每1kW的晶硅光伏電池的年發(fā)電量為1 067kWh左右，2007年和2008年的年總發(fā)電量分別為1 053kWh及1 083kWh。

根據(jù)趙春江等人對3kW家用型太陽能光伏發(fā)電PV系統(tǒng)并網(wǎng)后的運行和監(jiān)測結果［2］，上海地區(qū)光伏發(fā)電全年發(fā)電量的分布見圖1，可以看到，6月份的發(fā)電量較少，這是因為上海6月份為多雨季節(jié)，陰雨天較多。

圖1 上海地區(qū)每1kW的晶硅光伏電池的年發(fā)電

2 項目的回收期分析

本文以100kW的晶硅光伏電池系統(tǒng)為例，分析上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電項目的經(jīng)濟性。光伏發(fā)電的運行維護成本較低，發(fā)電成本主要取決于項目的建設成本，由于項目初投資大回收期長，對于投資者來說就不得不考慮資金籌措的成本。太陽能發(fā)電作為清潔能源，可以帶來很好的環(huán)境效益，這種效益目前可以用碳排放指標交易的方法得到體現(xiàn)，因此分析時應當考慮碳排放指標的影響。

2011年8月，我國單晶硅組件和多晶硅組件產(chǎn)品價格接近8.6元／W。光伏陣列防雷匯流箱購置和安裝費按5 000元計算，光伏逆變器按2 500元／kW計算，其他費用按3 000元／kW計算，100kW的光伏項目的建設成本為141.5萬元。晶硅太陽能電池的額定使用壽命為25年，但是使用20年后的效率會衰減至正常效率的80%，所以1kW光伏組件的年發(fā)電量1 067kWh需要修正，修正后為954kWh，100kW項目年均發(fā)電量為95 400kWh。根據(jù)國家發(fā)改委2011年8月1日的通知，我國（除西藏外）的太陽能光伏發(fā)電標桿上網(wǎng)電價為1元／kWh。項目投入運行后年均收益為95 400元。

晶硅技術項目經(jīng)濟性分析如下：

1）靜態(tài)投資回收期 100kW的光伏項目的建設成本為141.5萬元，項目投入運行后年均收益為95 400元，靜態(tài)投資回收期為14.8年。

2）自有資金回收期 如果初投資采用自有資金，5年期以上存款利率按5.25%計算，回收期：

3）銀行貸款 如果采用銀行貸款籌集資金，5年期以上貸款利率按6.8%計算，建設成本為141.5萬元，每年的利息為96 220元，超過了年均收益為95 400元，因此投資無法收回。

4）CDM機制的影響 如果考慮通過CDM機制賣出碳排放指標，根據(jù)國家發(fā)改委規(guī)定，二氧化碳保護價是10歐元／t，按每發(fā)1kWh電排放二氧化碳0.997kg計算，則100kW晶硅項目年發(fā)電95 400kWh，碳排放指標收益約為8 650元，加上年均售電收益95 400元，總收入為104 050元，這樣靜態(tài)投資回收期可以縮短到13.6年。如果資金性質(zhì)為自有資金，動態(tài)投資回收期減少到24.5年；如果資金為銀行貸款，動態(tài)投資回收期為39.2年。

通過對晶硅技術經(jīng)濟性比較可以得到，雖然靜態(tài)投資可以在15年內(nèi)收回，但是從投資的角度看，還必須計入資金籌集的成本考慮動態(tài)投資回收期。分析結果表明，如果采用銀行貸款籌集資金，項目每年的凈收益是不能償還該年份所產(chǎn)生的貸款利息，即使通過CDM機制增加收入，回收期39.2年遠遠超過設備的壽命25年，資金也無法收回。如果采用自有資金，考慮到存款可以得到的收益，回收期為29.5年，通過CDM機制增加收入回收期減少到24.5年，資金也無法收回。綜上所述，按照目前的情況，如果沒有政府的政策扶持和經(jīng)濟貼補，投資者建設光伏發(fā)電項目將無利可圖。

3 光伏發(fā)電在“十二五”期間的應用前景

影響晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)收益的因素，一般有光伏發(fā)電設備的建設（包括光伏組件、逆變器、輔材及其安裝）投資及其資本利率，以及光伏電池的發(fā)電量、上網(wǎng)電價等。根據(jù)目前的情況，從投資角度來看，上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術的推廣不具可行性。然而隨著技術進步，晶體硅太陽能電池的制造成本正在迅速降低，常規(guī)能源短缺造成的電力價格不斷上漲，光伏發(fā)電在經(jīng)濟性上最終將有能力與傳統(tǒng)能源競爭。這里對光伏組件、逆變器的價格以及上網(wǎng)電價的變動對項目的經(jīng)濟可行性進行探討。

3.1 晶硅組件和逆變器價格

把晶硅組件價格分別導入動態(tài)投資回收期計算公式，可以得到圖2的晶硅組件價格與上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)投資回收期的關系。從圖2可以看到，就上海地區(qū)的輻射情況而言，當光伏組件產(chǎn)品價格在6元／W左右的情況下，可在25年以內(nèi)回收投資。3.5元／W的情況下，15年左右可以回收投資，要達到10年回收投資的目標，那么光伏組件的價格必須降低到1.25元／W。

根據(jù)相關資料預測了光伏組件與逆變器在十二五期間的價格變動趨勢，計算了上海光伏投資的動態(tài)回收期，結果見圖3。

圖2 晶硅組件價格與動態(tài)投資回收期

圖3 晶硅組件、逆變器價格預測與動態(tài)投資回收期

可以看到，上海地區(qū)在未來4年的光伏投資動態(tài)回收期分別為32年、22年、17年和14年，即到2015年上海地區(qū)晶硅光伏系統(tǒng)開始具有投資價值。圖3還給出了拉薩地區(qū)十二五期間的光伏發(fā)展前景。拉薩地區(qū)的太陽能資源非常豐富，修正后每1kW的光伏組件年發(fā)電量為1 564 kWh，遠高于上海的954kWh。由此計算，拉薩地區(qū)在十二五期間的光伏投資動態(tài)回收期分別為14.5年、11.7年、9.6年、8.3年和7.2年，可以說，不考慮其他因素，就在現(xiàn)行的組件價格、上網(wǎng)電價來說，目前拉薩地區(qū)已經(jīng)具有晶硅光伏系統(tǒng)的實際投資價值，可以大規(guī)模推廣與普及。

3.2 上網(wǎng)電價

目前，我國的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價已經(jīng)統(tǒng)一為1元／kWh。根據(jù)圖3的分析結果，這個價格對于太陽能輻射量一、二類地區(qū)，如拉薩已經(jīng)滿足光伏發(fā)電的投資回報要求，但是對于上海這樣的三、四類地區(qū)，這樣的電價不足于光伏發(fā)電推廣。從圖4上網(wǎng)電價與動態(tài)投資回收期的關系可以看到，如果2011年上海地區(qū)上網(wǎng)電價為1.6～1.8元／kWh，那么15年內(nèi)才能回收投資；如果上海地區(qū)上網(wǎng)電價維持在1元／kWh，那么只有到2015年，光伏組件和逆變器等設備價格足夠低時，才可保證在15年內(nèi)回收成本。

圖4 上網(wǎng)電價與動態(tài)投資回收期

4 結語

通過上述技術經(jīng)濟性的分析，對上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術的可行性及發(fā)展前景進行了探討，通過對各種情況和條件下的投資回收期分析，可以得到以下幾點結論：

1）從動態(tài)投資回收期的角度來看，上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)的回收期相當長，幾乎不具有投資和普及性的可行性。

2）單從晶硅組件的價格而言，只有降低到3.5元／W才能使回收期在15年以內(nèi)，隨著晶硅組件價格的下降，基于對十二五期間晶硅組件及逆變器價格的預測，上海地區(qū)在未來4年的光伏投資動態(tài)回收期分別為32年、22年、17年和14年，即到2015年上海地區(qū)晶硅光伏系統(tǒng)才開始具有實際的投資價值，參見圖4。

3）對于拉薩這樣的太陽能輻射量一、二類地區(qū)而言，在現(xiàn)行的組件價格、上網(wǎng)電價等價格體系下，已經(jīng)具有大規(guī)模推廣與普及的可行性。

4）根據(jù)十二五期間上海地區(qū)上網(wǎng)電價與動態(tài)投資回收期的分析，建議政府根據(jù)地區(qū)分別適用不同的光伏上網(wǎng)電價，并逐年根據(jù)實際情況降低。

［1］孫艷偉，王 潤，肖黎姍，等.中國并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性與環(huán)境效益［J］.中國人口.資源與環(huán)境，2011（4）.

［2］趙春江，劉永生，楊金煥.3kW家用型太陽能光伏發(fā)電PV系統(tǒng)并網(wǎng)后的運行和監(jiān)測［J］.華東電力，2009（8）.

［3］張希良，汪 婧.西部地區(qū)發(fā)展并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的社會成本效益分析與政策評價［J］.太陽能學報，2007（1）.