長沙地區(qū)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)投資收益估算

吳春 朱明遠(yuǎn)

摘 要：本文針對長沙地區(qū)的實(shí)際情況，對日照條件、建設(shè)安裝成本、政策補(bǔ)貼和電價(jià)進(jìn)行了分析，并提出了長沙地區(qū)的分布式光伏發(fā)電用戶的投資收益估算方法，可供長沙地區(qū)個人、企業(yè)投資光伏時(shí)作為參考。結(jié)果表明，針對目前長沙地區(qū)的氣候條件和當(dāng)前政策補(bǔ)貼，2020年后投資分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目回報(bào)率較低。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;發(fā)電量;建設(shè)成本;政策補(bǔ)貼;效益

中圖分類號：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0167-02

太陽能是一種潛力巨大且永不枯竭的新能源，太陽能的清潔性、安全性和存在的普遍性，使得它成為了人類最理想的替代能源。中國這個能源消費(fèi)大國的一次能源儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，這就使得中國發(fā)展光伏發(fā)電的需求尤為緊迫。由于國內(nèi)太陽電池/組件的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平都相繼提高，加上國際市場和國家利好政策的推波助瀾，使得中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁[1]。

我國目前較熱門的分布式光伏發(fā)電，其發(fā)電設(shè)施建設(shè)在用戶的場地附近，以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)這種方式運(yùn)行[2]。這種光伏發(fā)電方式因地制宜、就近利用，可充分利用日照資源豐富地區(qū)的太陽能資源，替代和減少一次能源的消耗。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可應(yīng)用在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)等日照資源豐富的偏遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)展中城市或中小型商業(yè)區(qū)附近。

影響分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目效益的因素很多，主要有項(xiàng)目當(dāng)?shù)厝照諚l件、發(fā)電用途和性質(zhì)、建設(shè)安裝成本、政策補(bǔ)貼、電價(jià)[3]。如何較為準(zhǔn)確的預(yù)測光伏發(fā)電效益是一項(xiàng)必須做卻又不易做的工作，其中的難點(diǎn)是對發(fā)電量的把握，而現(xiàn)階段對項(xiàng)目效益有著最大影響的是地方對光伏項(xiàng)目的配套補(bǔ)貼。由于中國幅員遼闊，各地的光照條件以及政府對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度都不盡相同，因此本文將針對湖南長沙地區(qū)實(shí)際情況對以上各因素進(jìn)行分析，并進(jìn)行項(xiàng)目的收益估算。

1 日照條件與發(fā)電量

日照條件最大程度的影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，發(fā)電效率和光伏發(fā)電系統(tǒng)的壽命周期也是相關(guān)的因素。

根據(jù)國家氣象局風(fēng)能太陽能評估中心最新提出的劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國太陽能資源地區(qū)共分為四類，從一類地區(qū)到四類地區(qū)，日照資源遞減[4]。長沙夏冬季長，春秋季短，而春夏多陰雨，秋季太陽能資源尚可，屬于三類地區(qū)，為日照資源一般帶。全年輻射量約為4200～5400MJ/m2，該熱量等效于140～180kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。根據(jù)湖南省統(tǒng)計(jì)局歷年公布的湖南統(tǒng)計(jì)年鑒，可查到長沙近幾年的日照時(shí)數(shù)，將2015至2019年的日照時(shí)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可估算得長沙近年來平均日照數(shù)為1686/1519h，年輻射量為4300、3874MJ/m2左右[5]。

光伏電站發(fā)電量的計(jì)算公式為：

理論年發(fā)電量=年平均太陽輻射總量×電池總面積×光電轉(zhuǎn)換效率。

設(shè)計(jì)單位一般以功率為單位進(jìn)行系統(tǒng)整體估算，因此發(fā)電量的計(jì)算公式也為：

理論年發(fā)電量=年平均日照數(shù)×系統(tǒng)功率×光電轉(zhuǎn)換效率[6]。

但由于諸多因素的影響，光伏電站的發(fā)電量都達(dá)不到該理論計(jì)算值，實(shí)際的計(jì)算結(jié)果為：實(shí)際年發(fā)電量=理論年發(fā)電量×實(shí)際發(fā)電效率?？紤]大氣透明度和不同功率等級的逆變器的實(shí)際效率，一般認(rèn)為整機(jī)的初始綜合發(fā)電效率為0.8。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的發(fā)電效率與組件表面的清潔、設(shè)備的故障率、電站的管理有很大關(guān)系，且隨著使用時(shí)間的增長，其發(fā)電效率會有所下降。大多財(cái)務(wù)研究模型認(rèn)為系統(tǒng)的發(fā)電效率開始三年每年遞減約5%，而后逐漸衰減，20年后發(fā)電量約減為80%[7-8]。

2 發(fā)電用途

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電量是自發(fā)自用還是發(fā)電上網(wǎng)，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不同。自用是用于工業(yè)生產(chǎn)還是用于生活照明，效益也有差別。

由于自發(fā)自用時(shí)對應(yīng)的電價(jià)為工業(yè)電價(jià)和生活用電電價(jià)，而上網(wǎng)后的售電電價(jià)為燃煤脫硫上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)，前者一般較高，因此所發(fā)電量自己全部消納比發(fā)電上網(wǎng)效益更高。自用時(shí)若用于工業(yè)，由于工業(yè)電價(jià)比生活電價(jià)更高，將節(jié)省更多的電費(fèi)，產(chǎn)生更高的效益。

3 建設(shè)安裝成本

對于中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，其成本來源主要為建設(shè)安裝，湖南現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)基本都安裝在屋頂，所以土地成本可以省去。光伏電站的設(shè)計(jì)費(fèi)和后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較少，粗略計(jì)算時(shí)可以忽略。電站每千瓦需要10m2左右的電池板，綜合來看，各種費(fèi)用總和為1W 8～12元，一般理論計(jì)算采用10元/W的標(biāo)準(zhǔn)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電量如果僅是自用，還需加裝蓄電池組，這是由于長沙地區(qū)的陰雨天氣較多，蓄電池組可以在陽光充足時(shí)儲存電量，供陰雨天氣使用。但蓄電池組成本較高，會占到整個光伏發(fā)電系統(tǒng)成本的1/3。若系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，則不用配備蓄電池，可在電量富足時(shí)自動上網(wǎng)出售給電力公司。根據(jù)政策規(guī)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)的入網(wǎng)改造費(fèi)用大部分由電力部門承擔(dān)，入網(wǎng)所需的關(guān)口計(jì)量和發(fā)電計(jì)量用電能表也由電力部門免費(fèi)提供（6MW），用戶只需承擔(dān)電源系統(tǒng)的建設(shè)安裝維護(hù)部分。

4 政策補(bǔ)貼

4.1 國家政策

按照發(fā)改價(jià)格〔2020〕511號《國家發(fā)展改革委關(guān)于2020年光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》，采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式的工商業(yè)分布式光伏發(fā)電補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.05元/kW·h，全額上網(wǎng)的也不應(yīng)高于0.05，居民用戶全發(fā)電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.05元/kW·h。

4.2 當(dāng)?shù)卣?/p>

湖南省財(cái)政廳、發(fā)改委2017年《湖南省分布式光伏發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼實(shí)施細(xì)則》，以及長沙市人民政府辦公廳2015年印發(fā)的《關(guān)于加快分布式光伏發(fā)電應(yīng)用的實(shí)施意見》，長沙地區(qū)投資建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)共有以下政策補(bǔ)貼：

（1）對使用本省生產(chǎn)的太陽能電池板、逆變器等光伏組件，但未享受中央財(cái)政補(bǔ)助且通過驗(yàn)收的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，實(shí)行電價(jià)補(bǔ)貼。

（2）居民建設(shè)自有屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的，自發(fā)自用電量不納入階梯電價(jià)適用范圍。

（3）2014年1月1日～2019年10月31日前投產(chǎn)且符合相關(guān)規(guī)定，省內(nèi)補(bǔ)貼0.2元/kW·h，補(bǔ)貼期限為10年。其中：2016年底以前投產(chǎn)的項(xiàng)目補(bǔ)貼期間為2017年1月1日～2019年12月31日，2017年1月1日及以后投產(chǎn)的項(xiàng)目補(bǔ)貼期間為項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行日至2019年12月31日。

（4）在長沙注冊企業(yè)投資新建并于2014年至2020年期間建成并網(wǎng)發(fā)電的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目建成后的實(shí)際發(fā)電量，除按政策享受國家和省補(bǔ)貼外，自并網(wǎng)發(fā)電之日起按其實(shí)際發(fā)電量由市財(cái)政再給予0.1元/kW·h的補(bǔ)貼，補(bǔ)貼期為5年。

但應(yīng)注意，已享受過“金太陽示范工程”和“光電建筑一體化”等中央財(cái)政補(bǔ)助的項(xiàng)目，不再享受本省、市統(tǒng)籌的電量補(bǔ)貼。

5 當(dāng)?shù)仉妰r(jià)

根據(jù)湖南省發(fā)改委《關(guān)于再次降低我省一般工商業(yè)電價(jià)有關(guān)問題的通知》（湘發(fā)改價(jià)商〔2019〕407號），由湖南省電網(wǎng)銷售電價(jià)表可知，湖南地區(qū)居民生活用電電價(jià)為0.5880元/kW·h（電壓等級不滿1kV），一般工商業(yè)及其他用電0.6803元/kW·h（電壓等級1～10kV）。湖南省目前標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為0.4720、0.45元/kW·h，也即分布式光伏剩余發(fā)電量上網(wǎng)電價(jià)為0.45元/kW·h。

由以上五個因素的分析結(jié)果，可進(jìn)行分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的效益估算。本文引入一個范例來進(jìn)行具體說明。2020年，長沙某企業(yè)擬在廠房屋頂投資新建一套分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，裝機(jī)有效面積約為100m2，投資功率為10kW。算得光伏發(fā)電項(xiàng)目投資收益基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下所示：

（1）成本=10000×10=100000元;

（2）首年發(fā)電量=年平均日照數(shù)×系統(tǒng)功率×光電轉(zhuǎn)換效率×實(shí)際發(fā)電效率=1519×10×0.7×0.8=8506kW·h;

（3）系統(tǒng)壽命約為25年，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)電效率隨時(shí)間變化規(guī)律，推算系統(tǒng)總發(fā)電量=178625kW·h;

（4）補(bǔ)貼=國家補(bǔ)貼+省補(bǔ)貼+市補(bǔ)貼=178625×0.08（國家級）+0（省級）+8506×0.1+8506×0.95×0.1+8506×

0.90×0.1+8506×0.85×0.1+8506×0.85×0.1（市級補(bǔ)貼5年）=8931.3+16521.9+4293.45≈18160.2元;

（5）若全部自用，總效益=總電量×一般工商業(yè)電價(jià)+補(bǔ)貼=178625×0.6803+18160.2≈139678.8元;

（6）若全部上網(wǎng)，效益=總電量×燃煤機(jī)組標(biāo)桿電價(jià)+補(bǔ)貼=178625×0.45+18160.2≈98541.5元;

（7）若為居民用戶新建該項(xiàng)目，自用部分電價(jià)為0.5880元，全部自用時(shí)總效益=178625×0.588+178625×0.08=119321.5元。若全部上網(wǎng)，效益=總電量×燃煤機(jī)組標(biāo)桿電價(jià)+補(bǔ)貼=178625×0.45+178625×0.08=94671.3元。

以上計(jì)算結(jié)果為企業(yè)或居民用戶的自身經(jīng)濟(jì)效益，光伏系統(tǒng)還可產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。由國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)每度電可折合成0.404kg標(biāo)準(zhǔn)煤，因此該10kW光伏項(xiàng)目在運(yùn)行周期內(nèi)可節(jié)約72t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化硫1.62t，保護(hù)林地約270畝。

以上分析結(jié)果的前提是上述政策補(bǔ)貼保持不變，從近幾年的形勢政策來看，光伏的政策補(bǔ)貼力度在持續(xù)下降。因此，綜合來看，現(xiàn)階段國家及長沙地區(qū)分布式光伏發(fā)電的補(bǔ)貼水平不算高，而長沙地區(qū)的日照水平也較差，因此從2020年起建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并投運(yùn)的項(xiàng)目，收益率并不高。企業(yè)或居民用戶，自發(fā)自用或上網(wǎng)賣出，都需在整個運(yùn)行期才可基本收回成本，項(xiàng)目的收益期較短。

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收稿日期：2020-03-10

作者簡介：吳春（1989—），女，湖南瀏陽人，碩士，講師，主要從事供電公司員工培訓(xùn)及電力職業(yè)教育工作。