俞國(guó)勤，楊涌文，姜未汀，王育飛，劉 雋，潘衛(wèi)國(guó)

（1.上海電力技術(shù)與管理學(xué)院，上海 200025；2.上海電力學(xué)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(shù)的應(yīng)用取決于項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，要能為投資者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。目前光伏發(fā)電的成本還比較高，盡管目前政府對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，但是要大規(guī)模推廣，最終還是要靠技術(shù)進(jìn)步降低光伏發(fā)電的成本。

目前，光伏發(fā)電采用的太陽(yáng)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(gè)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(guò)隨著近年來(lái)晶硅電池價(jià)格的不斷走低，薄膜電池的價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(shè)備投資大、發(fā)電成本太高。

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

1 上海地區(qū)太陽(yáng)能資源概況［1］

上海位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，屬于太陽(yáng)能輻射量資源三、四類地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)1 600～2 400h，年輻射總量4 200～5 000MJ／m2，相當(dāng)于140～170kg標(biāo)準(zhǔn)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(duì)3kW家用型太陽(yáng)能光伏發(fā)電PV系統(tǒng)并網(wǎng)后的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)結(jié)果［2］，上海地區(qū)光伏發(fā)電全年發(fā)電量的分布見(jiàn)圖1，可以看到，6月份的發(fā)電量較少，這是因?yàn)樯虾?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(xiàng)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(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。光伏發(fā)電的運(yùn)行維護(hù)成本較低，發(fā)電成本主要取決于項(xiàng)目的建設(shè)成本，由于項(xiàng)目初投資大回收期長(zhǎng)，對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)就不得不考慮資金籌措的成本。太陽(yáng)能發(fā)電作為清潔能源，可以帶來(lái)很好的環(huán)境效益，這種效益目前可以用碳排放指標(biāo)交易的方法得到體現(xiàn)，因此分析時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮碳排放指標(biāo)的影響。

2011年8月，我國(guó)單晶硅組件和多晶硅組件產(chǎn)品價(jià)格接近8.6元／W。光伏陣列防雷匯流箱購(gòu)置和安裝費(fèi)按5 000元計(jì)算，光伏逆變器按2 500元／kW計(jì)算，其他費(fèi)用按3 000元／kW計(jì)算，100kW的光伏項(xiàng)目的建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元。晶硅太陽(yáng)能電池的額定使用壽命為25年，但是使用20年后的效率會(huì)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(xiàng)目年均發(fā)電量為95 400kWh。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委2011年8月1日的通知，我國(guó)（除西藏外）的太陽(yáng)能光伏發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為1元／kWh。項(xiàng)目投入運(yùn)行后年均收益為95 400元。

晶硅技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析如下：

1）靜態(tài)投資回收期 100kW的光伏項(xiàng)目的建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元，項(xiàng)目投入運(yùn)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(jì)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(jì)算，建設(shè)成本為141.5萬(wàn)元，每年的利息為96 220元，超過(guò)了年均收益為95 400元，因此投資無(wú)法收回。

4）CDM機(jī)制的影響 如果考慮通過(guò)CDM機(jī)制賣出碳排放指標(biāo)，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委規(guī)定，二氧化碳保護(hù)價(jià)是10歐元／t，按每發(fā)1kWh電排放二氧化碳0.997kg計(jì)算，則100kW晶硅項(xiàng)目年發(fā)電95 400kWh，碳排放指標(biāo)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(dòng)態(tài)投資回收期減少到24.5年；如果資金為銀行貸款，動(dòng)態(tài)投資回收期為39.2年。

通過(guò)對(duì)晶硅技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)入資金籌集的成本考慮動(dòng)態(tài)投資回收期。分析結(jié)果表明，如果采用銀行貸款籌集資金，項(xiàng)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(guò)CDM機(jī)制增加收入，回收期39.2年遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備的壽命25年，資金也無(wú)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(guò)CDM機(jī)制增加收入回收期減少到24.5年，資金也無(wú)法收回。綜上所述，按照目前的情況，如果沒(méi)有政府的政策扶持和經(jīng)濟(jì)貼補(bǔ)，投資者建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目將無(wú)利可圖。

3 光伏發(fā)電在“十二五”期間的應(yīng)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(shè)備的建設(shè)（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(jià)等。根據(jù)目前的情況，從投資角度來(lái)看，上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術(shù)的推廣不具可行性。然而隨著技術(shù)進(jìn)步，晶體硅太陽(yáng)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(jià)格不斷上漲，光伏發(fā)電在經(jīng)濟(jì)性上最終將有能力與傳統(tǒng)能源競(jìng)爭(zhēng)。這里對(duì)光伏組件、逆變器的價(jià)格以及上網(wǎng)電價(jià)的變動(dòng)對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行探討。

3.1 晶硅組件和逆變器價(jià)格

把晶硅組件價(jià)格分別導(dǎo)入動(dòng)態(tài)投資回收期計(jì)算公式，可以得到圖2的晶硅組件價(jià)格與上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)投資回收期的關(guān)系。從圖2可以看到，就上海地區(qū)的輻射情況而言，當(dāng)光伏組件產(chǎn)品價(jià)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(dá)到10年回收投資的目標(biāo)，那么光伏組件的價(jià)格必須降低到1.25元／W。

根據(jù)相關(guān)資料預(yù)測(cè)了光伏組件與逆變器在十二五期間的價(jià)格變動(dòng)趨勢(shì)，計(jì)算了上海光伏投資的動(dòng)態(tài)回收期，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 晶硅組件價(jià)格與動(dòng)態(tài)投資回收期

圖3 晶硅組件、逆變器價(jià)格預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)投資回收期

可以看到，上海地區(qū)在未來(lái)4年的光伏投資動(dòng)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(kāi)始具有投資價(jià)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(yáng)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(yuǎn)高于上海的954kWh。由此計(jì)算，拉薩地區(qū)在十二五期間的光伏投資動(dòng)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(shuō)，不考慮其他因素，就在現(xiàn)行的組件價(jià)格、上網(wǎng)電價(jià)來(lái)說(shuō)，目前拉薩地區(qū)已經(jīng)具有晶硅光伏系統(tǒng)的實(shí)際投資價(jià)值，可以大規(guī)模推廣與普及。

3.2 上網(wǎng)電價(jià)

目前，我國(guó)的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)已經(jīng)統(tǒng)一為1元／kWh。根據(jù)圖3的分析結(jié)果，這個(gè)價(jià)格對(duì)于太陽(yáng)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(bào)要求，但是對(duì)于上海這樣的三、四類地區(qū)，這樣的電價(jià)不足于光伏發(fā)電推廣。從圖4上網(wǎng)電價(jià)與動(dòng)態(tài)投資回收期的關(guān)系可以看到，如果2011年上海地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)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(jià)維持在1元／kWh，那么只有到2015年，光伏組件和逆變器等設(shè)備價(jià)格足夠低時(shí)，才可保證在15年內(nèi)回收成本。

圖4 上網(wǎng)電價(jià)與動(dòng)態(tài)投資回收期

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的分析，對(duì)上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電技術(shù)的可行性及發(fā)展前景進(jìn)行了探討，通過(guò)對(duì)各種情況和條件下的投資回收期分析，可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

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

2）單從晶硅組件的價(jià)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(jià)格的下降，基于對(duì)十二五期間晶硅組件及逆變器價(jià)格的預(yù)測(cè)，上海地區(qū)在未來(lái)4年的光伏投資動(dòng)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(kāi)始具有實(shí)際的投資價(jià)值，參見(jiàn)圖4。

3）對(duì)于拉薩這樣的太陽(yáng)能輻射量一、二類地區(qū)而言，在現(xiàn)行的組件價(jià)格、上網(wǎng)電價(jià)等價(jià)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(jià)與動(dòng)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(jià)，并逐年根據(jù)實(shí)際情況降低。

［1］孫艷偉，王 潤(rùn)，肖黎姍，等.中國(guó)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境效益［J］.中國(guó)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(yáng)能光伏發(fā)電PV系統(tǒng)并網(wǎng)后的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)［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(huì)成本效益分析與政策評(píng)價(jià)［J］.太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2007（1）.