长沙地区分布式光伏发电系统投资收益估算

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　　摘 要：本文针对长沙地区的实际情况，对日照条件、建设安装成本、政策补贴和电价进行了分析，并提出了长沙地区的分布式光伏发电用户的投资收益估算方法，可供长沙地区个人、企业投资光伏时作为参考。结果表明，针对目前长沙地区的气候条件和当前政策补贴，2020年后投资分布式光伏发电项目回报率较低。
　　关键词：光伏发电;发电量;建设成本;政策补贴;效益
　　中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0167-02
　　太阳能是一种潜力巨大且永不枯竭的新能源，太阳能的清洁性、安全性和存在的普遍性，使得它成为了人类最理想的替代能源。中国这个能源消费大国的一次能源储量远远低于世界平均水平，这就使得中国发展光伏发电的需求尤为紧迫。由于国内太阳电池/组件的产业规模和技术水平都相继提高，加上国际市场和国家利好政策的推波助澜，使得中国光伏产业的发展势头强劲[1]。
　　我国目前较热门的分布式光伏发电，其发电设施建设在用户的场地附近，以用户侧自发自用、多余电量上网这种方式运行[2]。这种光伏发电方式因地制宜、就近利用，可充分利用日照资源丰富地区的太阳能资源，替代和减少一次能源的消耗。分布式光伏发电系统可应用在农村、牧区、山区等日照资源丰富的偏远地区，发展中城市或中小型商业区附近。
　　影响分布式光伏发电项目效益的因素很多，主要有项目当地日照条件、发电用途和性质、建设安装成本、政策补贴、电价[3]。如何较为准确的预测光伏发电效益是一项必须做却又不易做的工作，其中的难点是对发电量的把握，而现阶段对项目效益有着最大影响的是地方对光伏项目的配套补贴。由于中国幅员辽阔，各地的光照条件以及政府对光伏产业的扶持力度都不尽相同，因此本文将针对湖南长沙地区实际情况对以上各因素进行分析，并进行项目的收益估算。
　　1 日照条件与发电量
　　日照条件最大程度的影响光伏发电系统的发电量，发电效率和光伏发电系统的寿命周期也是相关的因素。
　　根据国家气象局风能太阳能评估中心最新提出的划分标准，我国太阳能资源地区共分为四类，从一类地区到四类地区，日照资源递减[4]。长沙夏冬季长，春秋季短，而春夏多阴雨，秋季太阳能资源尚可，属于三类地区，为日照资源一般带。全年辐射量约为4200～5400MJ/m2，该热量等效于140～180kg标准煤燃烧所发出的热量。根据湖南省统计局历年公布的湖南统计年鉴，可查到长沙近几年的日照时数，将2015至2019年的日照时数进行统计分析，可估算得长沙近年来平均日照数为1686/1519h，年辐射量为4300、3874MJ/m2左右[5]。
　　光伏电站发电量的计算公式为：
　　理论年发电量=年平均太阳辐射总量×电池总面积×光电转换效率。
　　设计单位一般以功率为单位进行系统整体估算，因此发电量的计算公式也为：
　　理论年发电量=年平均日照数×系统功率×光电转换效率[6]。
　　但由于诸多因素的影响，光伏电站的发电量都达不到该理论计算值，实际的计算结果为：实际年发电量=理论年发电量×实际发电效率。考虑大气透明度和不同功率等级的逆变器的实际效率，一般认为整机的初始综合发电效率为0.8。系统实际运行时的发电效率与组件表面的清洁、设备的故障率、电站的管理有很大关系，且随着使用时间的增长，其发电效率会有所下降。大多财务研究模型认为系统的发电效率开始三年每年递减约5%，而后逐渐衰减，20年后发电量约减为80%[7-8]。
　　2 发电用途
　　分布式光伏发电系统所发电量是自发自用还是发电上网，所产生的经济效益不同。自用是用于工业生产还是用于生活照明，效益也有差别。
　　由于自发自用时对应的电价为工业电价和生活用电电价，而上网后的售电电价为燃煤脱硫上网标杆电价，前者一般较高，因此所发电量自己全部消纳比发电上网效益更高。自用时若用于工业，由于工业电价比生活电价更高，将节省更多的电费，产生更高的效益。
　　3 建设安装成本
　　对于中小型光伏发电系统，其成本来源主要为建设安装，湖南现有的光伏发电系统基本都安装在屋顶，所以土地成本可以省去。光伏电站的设计费和后续的运行维护费用较少，粗略计算时可以忽略。电站每千瓦需要10m2左右的电池板，综合来看，各种费用总和为1W 8～12元，一般理论计算采用10元/W的标准。
　　光伏发电系统所发电量如果仅是自用，还需加装蓄电池组，这是由于长沙地区的阴雨天气较多，蓄电池组可以在阳光充足时储存电量，供阴雨天气使用。但蓄电池组成本较高，会占到整个光伏发电系统成本的1/3。若系统并网运行，则不用配备蓄电池，可在电量富足时自动上网出售给电力公司。根据政策规定，光伏发电系统的入网改造费用大部分由电力部门承担，入网所需的关口计量和发电计量用电能表也由电力部门免费提供（6MW），用户只需承担电源系统的建设安装维护部分。
　　4 政策补贴
　　4.1 国家政策
　　按照发改价格〔2020〕511号《国家发展改革委关于2020年光伏发电上网电价政策有关事项的通知》，采用自发自用余电上网模式的工商业分布式光伏发电补贴标准为0.05元/kW·h，全额上网的也不应高于0.05，居民用户全发电量补贴标准为0.05元/kW·h。
　　4.2 当地政策
　　湖南省财政厅、发改委2017年《湖南省分布式光伏发电电价补贴实施细则》，以及长沙市人民政府办公厅2015年印發的《关于加快分布式光伏发电应用的实施意见》，长沙地区投资建设光伏发电系统共有以下政策补贴：
　　（1）对使用本省生产的太阳能电池板、逆变器等光伏组件，但未享受中央财政补助且通过验收的分布式光伏发电项目，实行电价补贴。
　　（2）居民建设自有屋顶分布式光伏发电项目的，自发自用电量不纳入阶梯电价适用范围。 　　（3）2014年1月1日～2019年10月31日前投产且符合相关规定，省内补贴0.2元/kW·h，补贴期限为10年。其中：2016年底以前投产的项目补贴期间为2017年1月1日～2019年12月31日，2017年1月1日及以后投产的项目补贴期间为项目投产运行日至2019年12月31日。
　　（4）在长沙注册企业投资新建并于2014年至2020年期间建成并网发电的分布式光伏发电项目，根据项目建成后的实际发电量，除按政策享受国家和省补贴外，自并网发电之日起按其实际发电量由市财政再给予0.1元/kW·h的补贴，补贴期为5年。
　　但应注意，已享受过“金太阳示范工程”和“光电建筑一体化”等中央财政补助的项目，不再享受本省、市统筹的电量补贴。
　　5 当地电价
　　根据湖南省发改委《关于再次降低我省一般工商业电价有关问题的通知》（湘发改价商〔2019〕407号），由湖南省电网销售电价表可知，湖南地区居民生活用电电价为0.5880元/kW·h（电压等级不满1kV），一般工商业及其他用电0.6803元/kW·h（电压等级1～10kV）。湖南省目前标杆上网电价为0.4720、0.45元/kW·h，也即分布式光伏剩余发电量上网电价为0.45元/kW·h。
　　由以上五个因素的分析结果，可进行分布式光伏发电系统的效益估算。本文引入一个范例来进行具体说明。2020年，长沙某企业拟在厂房屋顶投资新建一套分布式光伏发电系统，装机有效面积约为100m2，投资功率为10kW。算得光伏发电项目投资收益基础数据如下所示：
　　（1）成本=10000×10=100000元;
　　（2）首年发电量=年平均日照数×系统功率×光电转换效率×实际发电效率=1519×10×0.7×0.8=8506kW·h;
　　（3）系统寿命约为25年，根据系统发电效率随时间变化规律，推算系统总发电量=178625kW·h;
　　（4）补贴=国家补贴+省补贴+市补贴=178625×0.08（国家级）+0（省级）+8506×0.1+8506×0.95×0.1+8506×
　　0.90×0.1+8506×0.85×0.1+8506×0.85×0.1（市级补贴5年）=8931.3+16521.9+4293.45≈18160.2元;
　　（5）若全部自用，总效益=总电量×一般工商业电价+补贴=178625×0.6803+18160.2≈139678.8元;
　　（6）若全部上网，效益=总电量×燃煤机组标杆电价+补贴=178625×0.45+18160.2≈98541.5元;
　　（7）若为居民用户新建该项目，自用部分电价为0.5880元，全部自用时总效益=178625×0.588+178625×0.08=119321.5元。若全部上网，效益=总电量×燃煤机组标杆电价+补贴=178625×0.45+178625×0.08=94671.3元。
　　以上计算结果为企业或居民用户的自身经济效益，光伏系统还可产生巨大的环境效益。由国家统计局数据每度电可折合成0.404kg标准煤，因此该10kW光伏项目在运行周期内可节约72t标准煤，减排二氧化硫1.62t，保护林地约270亩。
　　以上分析结果的前提是上述政策补贴保持不变，从近几年的形势政策来看，光伏的政策补贴力度在持续下降。因此，综合来看，现阶段国家及长沙地区分布式光伏发电的补贴水平不算高，而长沙地区的日照水平也较差，因此从2020年起建设分布式光伏发电系统并投运的项目，收益率并不高。企业或居民用户，自发自用或上网卖出，都需在整个运行期才可基本收回成本，项目的收益期较短。
　　参考文献
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　　[2] 韋玮.分布式光伏发展形势及其发电模式探讨[J].科技创新与应用，2019（35）：39-40.
　　[3] 张欣.分布式光伏发电项目综合效益评价研究[D].北京：华北电力大学，2014.
　　[4] 潘进军，江滢，郭鹏，等.中国太阳能资源和环境气象因子影响分析[J].科技导报，2014，32（20）：15-21.
　　[5] 邹林林，范昱.湖南省长沙市总辐射日照气温分析[J].北京农业，2015（6）：43-45.
　　[6] 俞晟，罗刚.影响并网光伏系统发电量的因素[J].建筑电气，2014（11）：38-43.
　　[7] 彭科翔，郭少臣，李智毅.光伏发电技术发展与前景分析[J].中国设备工程，2020（8）：169-170.
　　[8] 申卫华，江浩，亢超群.太阳能光伏发电环境效益研究[J].电力与能源，2014（5）：627-631.
　　收稿日期：2020-03-10
　　作者简介：吴春（1989—），女，湖南浏阳人，硕士，讲师，主要从事供电公司员工培训及电力职业教育工作。
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