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        上海地區(qū)晶硅光伏發(fā)電項目的可行性及發(fā)展前景

        2011-10-15 06:58:26俞國勤楊涌文姜未汀王育飛潘衛(wèi)國
        電力與能源 2011年6期
        關(guān)鍵詞:晶硅回收期上海地區(qū)

        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(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(shù)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(shè)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(jié)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shù)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(shè)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(shè)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(shù)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(jié)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(shè)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(shè)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(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(shù)的推廣不具可行性。然而隨著技術(shù)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(dǎo)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(guān)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(guān)資料預(yù)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(jié)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(yù)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(jié)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(guān)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(shè)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(jié)語

        通過上述技術(shù)經(jīng)濟性的分析,對上海地區(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(jié)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(yù)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(xué)報,2007(1).

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